数字集成电路与逻辑设计PDF电子书下载

目录 1

第一篇 数字集成电路的基础理论 1

第一章脉冲技术引论 3

1.1 脉冲技术的研究对象 3

1.2脉冲工作状态及其基本特点 4

1.3脉冲波形特性 8

第二章脉冲过程的分析方法 17

2.1谐波分析法 17

2.1.1付里叶级数 17

2.1.2 周期性矩形脉冲的频谱特性 18

2.1.3 阶跃脉冲的频谱特性 22

2.1.4脉冲通过线性网络的无畸变条件 24

2.1.5 射频脉冲的畸变 27

2.1.6最佳通频带的选择 29

2.2运算微积法 31

2.2.1拉普拉斯变换与海维赛得展开定理 31

2.2.2若干常用脉冲波形的象函数 35

2.2.3 运算阻抗、运算导纳和运算方程 39

2.3 图解法 41

3.1 概述 44

3.2传输线上的行波 44

第三章仿真线 44

3.3 终端反射 48

3.3.1 终端匹配 48

3.3.2终端开路 48

3.3.3终端短路 49

3.3.4终端接有不匹配的负载 50

3.4仿真线（延时网络） 52

3.4.1T形链型网络 53

3.4.2π形链型网络 57

3.4.3 m形导出网络 58

3.4.4 m形导出终端半节网络 64

4.1RC微分电路 67

第四章线性电路的脉冲响应 67

4.2RC积分电路 69

4.3 RC电路的阶跃响应 70

4.3.1 微分电路的阶跃响应 70

4.3.2积分电路的阶跃响应 71

4.3.3 上升时间t？与截止频率fc的关系 72

4.3.4对于RC电路应当考虑的几个实际问题 72

4.4RC电路的矩形脉冲响应 74

第五章半导体二极管和晶体管的脉冲响应 76

5.1 半导体二极管的脉冲响应 76

5.1.1 半导体二极管的静态特性及其等效电路 76

5.1.2半导体二极管的脉冲响应 77

5.2 晶体管的脉冲响应 79

5.2.1 晶体管开关及其等效电路 79

5.2.2 晶体管的脉冲响应 82

5.2.3加速电容的作用 86

5.2.4 集电极外界电容对开关特性的影响 89

第六章张弛振荡器 91

6.1 概述 91

6.2触发脉冲与电平分配 92

6.3.1工作原理 93

6.3 自激多谐振荡器 93

6.3.2振荡周期和上升时间 95

6.3.3 自激多谐振荡器的不对称系数 97

6.4单稳态触发器 98

6.4.1 单稳态触发器的工作原理 98

6.4.2输出脉冲宽度与偏置条件 100

6.5双稳态触发器 102

6.5.1双稳态触发器的工作原理 102

6.5.2双稳态触发器翻转的过渡过程 104

6.5.3直流偏置条件 108

7.1.2 逻辑函数和逻辑门电路 109

7.1.1模拟量和数字量的概念 109

第七章双极型集成逻辑门电路 109

7.1 逻辑函数和逻辑门电路的基本概念 109

7.1.3 门电路的逻辑符号和逻辑图 110

7.2 简易TTL“与非”门 111

7.2.1 DTL“与非”门 111

7.2.2 简易TTL“与非”门 113

7.3 典型TTL“与非”门 114

7.3.1 典型TTL“与非”门的工作原理 114

7.3.2 典型TTL“与非”门的电压传输特性 118

7.3.3 典型TTL“与非”门的动态分析 119

7.3.4 典型TTL“与非”门的参量及测量 124

7.4.1 六管TTL“与非”门电路 129

7.4 改进型TTL“与非”门电路 129

7.4.2 STTL“与非”门电路 130

7.5 其他类型常用TTL门电路 131

7.5.1 OC门电路 131

7.5.2TSL门电路 133

7.5.3 TTL“与”门电路 134

7.5.4 TTL“或”门电路 135

7.5.5 TTL“或非”门电路 136

7.5.6 TTL“与或非”门电路 136

7.5.7 TTL“异或”门电路 137

7.5.8 TTL“同”门（“异或非”门）电路 138

7.5.9 TTL扩展器和逻辑功能的扩展 139

7.6 HTL“与非”门电路 140

7.7 ECL门电路 142

7.7.1 ECL门电路的工作原理 142

7.7.2 ECL门电路的电压传输特性 144

7.7.3 ECL门电路的主要性能 145

7.7.4 ECL门电路的逻辑扩展 148

7.8 I2L门电路 150

7.8.1 I2L的基本单元电路结构和工作原理 150

7.8.2 I2L的逻辑门电路 152

8.1 MOS—FET 154

第八章MOS型集成逻辑门电路 154

8.1.1 半导体的表面场效应 156

8.1.2 MOS—FET的结构特点 156

8.1.3 MOS—FET的工作原理、特性和主要参量 157

8.2 MOS型数字集成电路的基本单元电路 163

8.2.1电阻负载MOS—“NOT”电路 163

8.2.2 E/E型MOS—“NOT”电路 165

8.2.3 E/D型MOS—“NOT”电路 168

8.2.4 CMOS—“NOT”电路 169

8.3 MOS型集成逻辑门电路 174

8.3.1 E/E型MOS门电路 174

8.3.3 CMOS集成门电路 177

8.3.2 E/D型MOS门电路 177

8.4 动态逻辑门电路 180

8.4.1 MOS—FET栅极电容的存贮效应 180

84.2动态MOS—NOT 181

8.4.3动态MOS逻辑门电路 183

第九章模拟集成电路的波形产生和变换电路 184

9.1集成运算放大器 184

9.1.1集成运算放大器的主要参量及其测量 184

9.1.2 理想运算放大器的基本概念 193

9.1.3运算放大器的闭环特性 193

9.2 施密特双稳态触发器 196

.9.3单稳态触发器 197

9.4 自激多谐振荡器 199

第十章集成触发器 202

10.1 TTL集成触发器 202

10.1.1基本RS—FF 202

10.1.2主从结构触发器 207

10.1.3维持阻塞结构触发器 210

10.1.4 TTL集成单元触发器 215

10.1.5集成单元触发器的主要参量及其测试 218

10.2 MOS集成触发器 220

10.2.1 CMOS直接RS—FF 221

10.2.2MOS型取样维持D—FF 222

第二篇数字逻辑设计 225

第一章数字与编码 225

1.1什么是数字信息 225

1.2数的一般表示形式 225

1.2.1基本概念 225

1.2.2数的表示形式 226

1.3几种常用的数制 226

1.4数制间的转换 228

1.4.1多项式替代法 228

1.5 带符号的数的表示 229

1.4.2基数乘除法 229

1.5.1符号—原码表示法 230

1.5.2符号—补码表示法 230

1.5.3符号—反码表示法 230

1.6编码的一般概念 231

1.7十进制数的编码表示 232

1.7.1正权码 232

1.7.2负权码 233

1.7.3无权码 234

1.7.4自权码 234

1.7.5反射码 235

1.8 多于4位的数字代码 236

1.9 字母数字代码 239

第二章逻辑代数及逻辑函数的简化 241

2.1 逻辑代数的基本概念 241

2.2 逻辑函数及其有关性质 242

2.3逻辑代数的基本公式与规则 244

2.3.1基本公式 244

2.3.2 逻辑代数的三个规则 245

2.4 逻辑代数的标准表达式 246

2.4.1 最小项表达式 246

2.4.2 最大项表达式 247

2.5.2用卡诺图表示逻辑函数 248

2.5.1卡诺图概念 248

2.5 用卡诺图化简逻辑代数 248

2.5.3卡诺图的性质 249

2.5.4 用卡诺图化简逻辑代数 249

2.6具有五个和六个变量的卡诺图 252

第三章组合逻辑电路的设计方法 255

3.1 组合逻辑电路的定义 255

3.2组合逻辑电路设计的一般过程 255

3.3二级组合逻辑电路设计 258

3.3.1“或与”电路设计 259

3.3.2“与或非”电路的设计 259

3.3.3两级“与非”电路及“或非”电路的设计 260

3.3.4 具有多输出端的两级逻辑电路的设计 261

3.4 常用组合逻辑电路的设计 264

3.4.1译码器的设计 264

3.4.2编码器的设计 265

3.4.3半加器的设计 267

3.4.4金加器的设计 268

3.4.5奇偶校验电路的设计 271

3.5 多级组合逻辑电路的设计 273

3.5.1提取公因子方法 273

3.5.2组合函数分解法 274

3.6.1采用中、大规模集成电路进行逻辑设计的特点 282

3.6 中大规模集成电路的组合逻辑设计 282

3.6.2标准组件化逻辑设计 283

第四章时序逻辑电路的设计 293

4.1时序逻辑电路的定义与一般研究方法 293

4.1.1 时序逻辑电路的定义 293

4.1.2 时序逻辑电路的研究方法 293

4.2触发器 295

4.2.1触发器的功能设计 295

4.2.2触发器的常见结构 298

4.2.3 触发器的逻辑功能与结构形式的关系 303

4.2.4 不同类型触发器间的转换 303

4.3.2移位寄存器 306

4.3寄存器 306

4.3.1简单寄存器 306

4.4计数器 309

4.4.1二进制计数器 309

4.4.2十进制计数器 312

4.4.3N进制计数器 316

4.4.4移位寄存器型计数器 321

4.5 时序逻辑电路的一般设计 327

4.5.1状态化简 327

4.5.2状态分配 331

4.6采用中、大规模集成电路的时序逻辑设计 336

5.1.1寄存器到寄存器的传送表达式 339

5.1.2子寄存器传送表达式 339

第五章数字运算器的设计 339

5.1寄存器传送语言 339

5.1.3移位寄存器传送表达式 340

5.1.4条件传送表达式 340

5.1.5寄存器的运算传送 340

5.2 串行二进制加减法运算器 341

5.2.1设计要求 341

5.2.2算法流程框图 341

5.2.4寄存器传送语言描述 342

5.2.3硬件结构框图 342

5.3.1设计要求 343

5.3.2硬件结构框图 343

5.3.3寄存器传送语言描述 343

5.3并行二进制加减法运算器 343

5.4并行乘法运算器 344

5.4.1设计要求 344

5.4.2算法流程框图 344

5.4.3硬件结构框图 344

5.4.4寄存器传送语言描述 344

5.5.2算法流程框图 346

5.5.3硬件结构框图 346

5.5并行除法运算器 346

5.5.1设计要求 346

5.5.4 寄存器传送语言描述 347

5.6浮点并行加减法运算器 348

5.6.1设计要求 348

5.6.2硬件结构框图 349

5.6.3寄存器传送 349

5.7浮点乘法运算器 351

5.7.1设计要求 351

5.7.3寄存器传送语言描述 352

5.7.2硬件结构框图 352

5.8浮点除法运算器 353

5.8.1设计要求 353

5.8.2硬件结构框图 353

5.8.3寄存器传送语言描述 353

第六章控制器的逻辑设计 355

6.1概述 355

6.2 环形计数型控制器的设计 356

6.3 状态计数型控制器的设计 360

6.4微程序控制器的设计 363

7.2两线接口 368

第七章接口部件的逻辑设计 368

7.1概述 368

7.3 前端逻辑的设计 370

7.4 具有读／写控制的接口逻辑设计 372

7.4.1读／写循环 372

7.4.2 “禁止写”循环（i1=1） 374

7.5设计实例 376

7.6 标志信号电路的逻辑设计 379

7.7 标志信号的识别 381

7.7.1查询法 381

7.8 标志分类器的设计 382

7.8.1 采用组合逻辑的标志分类器 382

7.7.2引导法 382

7.8.2采用时序逻辑的标志分类器 385

第八章数字存贮器的逻辑设计 389

8.1概述 389

8.2 半导体随机存贮器（RAM） 389

8.2.1存贮单元 389

8.2.2半导体随机存贮器结构 392

8.2.3半导体随机存贮器系统 394

8.3半导体只读存贮器（ROM） 396

8.3.1半导体只读存贮器的结构 396

8.3.2半导体只读存贮器ROM的扩展 398

8.4相联存贮器（CAM） 400

8.5循环存贮器 402

8.5.1具有单输入输出端口的循环存贮器 402

8.5.2 具有多输入输出端口的循环存贮器 405

8.5.3 常用数字存贮器的比较 406

第三篇 大规模集成电路应用 409

第一章Z80—CpU与指令系统 409

1.1 Z80—CPU结构 409

1.2 Z80—CPU寄存器 411

1.3标志寄存器 412

1.4寻址方式 413

1.5.1 8位传送指令组 416

1.5 指令系统 416

1.5.2 16位传送指令组 418

1.5.3 交换指令组、块传指令组及比较指令组 420

1.5.4 8位算术运算及逻辑运算组 421

1.5.5 通用算术运算及CPU控制指令组 422

1.5.6 16位算术运算指令组 423

1.5.7 循环及移位指令组 424

1.5.8位置“1”、置“0”与测试指令组 425

1.5.9跳转指令组 426

1.5.10 转子及返回指令组 427

1.5.11 输入与输出指令组 428

1.6 中断处理方式 429

第二章存贮器与I/O 434

2.1 2114RAM 434

2.2 2716型EPROM 435

2.3 Z80—PIO结构 436

2.4pIO工作方式 438

2.5 Z80—CTC结构 442

2.6 Z80—CTC工作方式 444

第三章汇编语言程序编写方法 447

3.1 汇编语言指令格式 447

3.2 伪指令 448

3.3 宏指令 449

第四章算术运算程序 451

4.1数据求和程序 451

4.2求负数个数程序 451

4.3求最大值程序 452

4.4 小数阶数求取程序 452

4.5 多倍精度加法程序 453

4.6成块传送程序 454

4.7 多倍精度十进制加法程序 454

4.8 8位二进制数乘法程序 454

4.9 8位二进制数除法程序 455

4.10十进制BCD数乘2及被2除程序 455

4.11 二进制及十进制余数取舍程序 456

第五章字符及表处理程序 457

5.1字符串长度检测程序 457

5.2 求一个非空白字符程序 458

5.3 用空白符代替所有前置“0”程序 459

5.4 置ASCⅡ码偶校验位程序 459

5.5 ASCⅡ字符串匹配程序 460

5.6 将16进制数化为ASCⅡ码程序 460

5.7 十进制BCD码化为7段显示程序 461

5.8ACSⅡ化为十进制BCD码程序 463

5.9BCD码化为二进制码程序 463

5.11有序表检测程序 464

5.10表内加顶程序 464

5.12 无符号数排序程序 465

5.13采用有序跳转表程序 466

第六章子程序举例 467

6.1 16进制化为ASCⅡ码子程序 467

6.2 字符串长度检测子程序 467

6.3ASCⅡ代码加偶校验位子程序 468

6.4 字符串匹配子程序 468

6.5 多倍精度加法子程序 469

第七章输入输出程序 470

7.1按钮闭合测试程序 470

7.2 多位置开关测试程序 471

7.3七段发光二极管显示程序 472

7.4矩阵键盘扫描程序 475

7.5 编码键盘输入程序 476

7.6 数／模变换输出程序 477

7.7 模／数变换输入程序 478

7.8 电传机读写程序 479

第八章 中断处理程序 481

8.1键盘中断处理程序 481

8.2 打印机中断处理程序 482

8.3 时钟中断处理程序 483