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目录 1

第一部分 数字电路中半导体器件基本知识 1

1.1PN结以及半导体二极管的单向导电原理 1

1．PN结的形成过程——扩散与漂移的动态平衡概念 1

2．半导体二极管的单向导电特性 3

1.2二极管在数字电路中的三种近似等效法 10

1．理想二极管等效法 10

2．恒定管压降等效法 10

3．平均正向内阻等效法 10

1.3三极管共射接法的工作状态及近似等效电路 14

1．放大状态及其近似等效电路 14

2．截止状态及其近似等效电路 16

3．饱和状态及其近似等效电路 17

4．三极管倒置工作状态 19

第二部分 基本逻辑门电路 22

2.1分立元件与非门的工作原理 22

1．电路结构 22

2．工作原理 23

2.2有源泄放TTL与非门的电压传输特性与输入负载特性 33

1．电压传输特性 33

2．输入负载特性 36

2.3有源泄放TTL与非门的等效电路 40

1与非门输出端的等效电路 40

2．与非门输入端的等效电路 41

1．典型的ECL电路结构 55

2.4ECL门电路 55

2．工作原理 56

3．ECL的电压传输特性 58

2.5CMOS传输门（TG门）及其应用举例 64

1．CMOS传输门结构及工作原理 64

2．TG门组成的模拟开关及三态门 66

第三部分 逻辑代数及逻辑函数的简化法 77

3.1三种基本逻辑运算 78

1．逻辑加（或运算） 78

2．逻辑乘（与运算） 78

3．逻辑非（非运算） 79

2．六个变量与常量关系等式 80

3．摩根定理（反演定律） 80

1．五个基本定律 80

3.2布尔代数的基本定律、等式与定理 80

3.3布尔代数的三大规则 81

1．代入规则 81

2．反演规则 82

3．对偶规则 82

3.4化简逻辑函数的常用公式 83

3.5逻辑函数的卡诺图简化法 94

1．函数的最小项“与－或”表达式及其与真值表的关系 94

2．卡诺图画法及其与真值表、最小项的关系 98

3．逻辑函数的卡诺图表示及化简 99

3.6含有无关最小项及随意最小项的函数化简 107

1．无关最小项和随意最小项的含义 107

2．含有随意项或无关项函数的化简 108

第四部分 组合逻辑电路的分析与设计 112

4.1设计组合逻辑电路的技巧 112

1．什么叫组合逻辑电路 112

2．设计组合逻辑电路的步骤 113

3．简化逻辑表达式的原则 114

4．组合逻辑电路设计举例 114

4.2组合逻辑电路的设计方法 123

1．常用的组合逻辑电路有哪些 123

2．怎样判断组合逻辑电路的功能 124

3．怎样直接从逻辑图列出真值表 126

4．有无关项的组合逻辑电路的分析有何特点 127

1．二进制并行加法器的设计方法 128

4.4并行加法器的设计方法 128

4.3用中、大规模集成块设计组合电路的特点 128

2．怎样用四位全加器实现BCD码至余3码的转换 135

3．怎样设计十进制加法器 136

4.5幅值比较器的设计思想 140

4.6译码器的工作原理和用途 142

1．译码器的工作原理 142

2．为什么可以用译码器来实现逻辑函数 144

3．怎样用集成译码器构成数据分配器 147

4．如何扩充译码器 149

5二－十进制译码器的设计思想 150

4.7怎样用数据选择器实现逻辑函数 153

1．数据选择器的工作原理 153

2．怎样用数据选择器实现逻辑函数 156

3．用数据选择器实现逻辑函数举例 160

4．用译码器和数据选择器实现逻辑函数的异同 164

4.8用只读存储器（ROM）设计组合电路 164

1．ROM的原理 164

2．如何用ROM实现逻辑函数 166

3．用ROM设计组合电路举例 169

4．ROM的类型 171

4.9可编程逻辑阵列（PLA）的编程方法 171

1．PLA的工作原理 171

2．怎样列出PLA的编程表 173

3．PLA编程方法举例 176

5.1如何理解基本RS触发器的锁存作用 178

第五部分 触发器 178

5.2什么是基本RS触发器的开关动态特性 185

5.3与同步RS触发器比较同步JK触发器在功能上有何改善 188

5.4为什么同步JK触发器不能接成T′触发器使用 193

5.5主从结构的触发器为什么不存在空翻问题；为什么仍存在不定态问题；主、从触发器是否可能出现同时工作的不正常情况 196

5.6主从结构触发器的输入信号是否允许随时变化 200

5.7为什么说维持阻塞D触发器是正沿触发的触发器 202

5.8如何构成负沿触发的JK触发器 204

5.9各种带时钟触发器的输出变化与输入的关系有何区别 206

5.10触发器的开关动态特性 210

5.11如何得出触发器激励表 212

5.12触发器的简单应用 214

1．时序电路分析的目的 218

2．如何列出状态转换表 218

6.1如何分析时序逻辑电路 218

第六部分 时序逻辑电路 218

3．如何画状态图 220

4．如何得出状态方程和输出方程 222

6.2时序电路驱动方程的写法及其意义 223

6.3如何进行时序逻辑电路的状态简化 224

1．状态简化的步骤 224

2．状态的分配 229

6.4怎样应用时序电路的激励表设计时序电路 230

6.5如何应用状态方程和特性方程的匹配设计时序电路 247

1．具有D触发器的时序电路设计 248

2．使用JK触发器的时序电路设计 249

6.6同步计数器的分析方法 252

1．二进制加法计数器分析 253

2．二进制可逆计数器分析 254

3．扭环形计数器 254

6.7如何进行同步计数器设计 257

1．n位二进制计数器设计 257

2．模N二进制计数器设计 260

3．用中规模集成并行置数计数器组成任意模N计数器 267

6.8几种异步计数器的分析 271

1．n位二进制异步计数器（纹波计数器） 271

2．异步BCD码计数器 276

6.9寄存器、计数器和存储器的基本概念及其区别是什么 277

6.10何谓并行置数寄存器 278

6.11如何用中规模集成寄存器实现一个时序逻辑电路 282

6.12移位寄存器的工作原理及数据的串行传送 285

6.13中规模集成并行置数双向移位寄存器的结构分析 288

6.14如何进行串行加法器的分析与设计 289

6.15怎样用中规模集成计数器或移位寄存器产生时序 293

1．取字时间的产生 293

2．顺序脉冲信号的发生 295

3．用扭环形计数器产生顺序脉冲信号 296

6.16存储器是如何与外界通信的 297

6.17存储器有哪些类型 300

6.18集成电路随机存取存储器是如何工作的 301

7.1分析脉冲电路的几个要点 305

1．矩形脉冲波的主要参数 305

第七部分 脉冲波形的产生和整形 305

2．TTL与非门的关门电阻RoFF与开门电阻RoN 307

3．计算一阶RC电路的重要公式 308

4．近似计算的规定 308

7.2单稳态触发器的工作原理 313

1．怎样分析微分型单稳态触发器的工作原理 313

2．微分型单稳态触发器电压波形分析举例 315

3．积分型单稳态触发器分析举例 320

4．由CMOS门电路构成的单稳态触发器的工作原理 325

7.3单稳态触发器的应用 330

7.4如何分析多谐振荡器的振荡过程 331

1．多谐振荡器两个暂稳态的分析 331

2．多谐振荡器各点电位的估算 333

3．怎样改变多谐振荡器的频率 336

1．带电平偏移二极管施密特触发器的工作原理 337

7.5施密特触发器怎样工作 337

2．回差可调的施密特触发器的工作原理 340

7.6555定时器 341

1．555定时器的用途和结构 341

2．如何用555定时器组成单稳态触发器 343

3．555定时器组成多谐振荡器的方法 346

4．如何用555定时器组成方波发生器 348

第八部分 数模（D/A）和模数（A/D）转换 350

8.1如何理解数模和模数转换器是模拟信号和数字信号之间的接口 350

8.2数模（D/A）转换器结构框图中各部分起什么作用 351

8.3数模转换器中的加权电阻网络有什么缺点 352

8.4R-2R梯形（T形）网络如何应用于数模转换器中 354

8.5数模转换器有哪些主要参数 358

8.6如何构成模数（A/D）转换器 360

8.7为何要进行幅值的量化 365

8.8两种开环式模数转换器的特点是什么 367

8.9跟踪式模数转换器有哪些优缺点 371

8.10为什么逐步逼近型模数转换器是用得最广的模数转换器之一 373

8.11如何提高积分型模数转换器的转换速度 379

8.12产生模数转换器的误差的主要因素有哪些 381

8.13如何减弱对模数转换器的干扰 385

8.14噪声引起的误差 386

第九部分 数字系统 388

9.1大的数字系统有何特点 388

9.2数字系统中如何实现寄存器间的数据传送 390

1．母线传送 391

2．存储器传送 394

1．什么是指令码 396

9.3如何用基本逻辑部件构成典型的数字系统——计算机 396

2．系统的实现 399

第十部分 数字电路的故障分析 406

10.1什么叫做数字电路的故障 406

10.2故障有哪些类型 406

10.3如何检测和排除静态故障 409

1．输入和输出状态的“粘附” 410

2．搭接（短接）式故障 411

3．断路 412

4．没有电源 412

6．元件插接的错误 412

1．冒险现象 413

10.4如何检测和排除动态故障 413

7．电源电压不正确 413

6．元件型号搞错 413

2．竞争 414

3．串扰 414

4．经过电源耦合的纹波干扰 416

5．反射 418

6．暂时性的集成电路故障 419

7．不相等的传输延迟 419

8．建立时间和保持时间不满足 419

9．开电源初始化出错 419

10.5几个故障分析实例 420

附录1 原码、反码和补码的表示方法 427

附录2 常用二－十进制编码表 430

主要参考文献 431