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第1章 数字逻辑的基础知识 1

引言 1

1.1 数字电路的信号 1

1.1.1 模拟量与数字量 1

1.1.2 数字电路及其信号 2

1.2 数字电路所用的数制 2

1.2.1 二进制数 2

1.2.2 十进制数和二进制数的互相转换 3

1.2.3 八进制数和十六进制数 4

1.3 数字电路常用的码制与编码 5

1.3.1 原码、反码和补码 5

1.3.2 BCD码（二-十进制编码） 8

13.3 格雷（Gray）码 9

1.4 逻辑代数基本知识 10

1.4.1 基本运算 10

1.4.2 复合运算 12

1.4.3 逻辑代数的定律 14

1.4.4 逻辑函数的标准形式 15

1.4.5 逻辑函数的化简 21

本章小结 33

思考题及习题 33

第2章 晶体管开关及门电路 37

引言 37

2.1 晶体管的开关特性及简单门电路 37

2.1.1 二极管的开关特性 38

2.1.2 双极晶体管的开关特性 40

2.1.3 MOS管的开关特性 43

2.1.4 分立元件构成的门电路 47

2.2 TTL集成门电路 52

2.2.1 TTL与非门的电路结构与工作原理 52

2.2.2 TTL与非门的特性 56

2.2.3 其他类型TTL门电路 62

2.2.4 TTL集成电路的系列产品 67

2.3 其他类型双极型数字集成电路 70

2.3.1 ECL（发射极耦合逻辑）门电路 70

2.3.2 I2L（集成注入逻辑）门电路 72

2.4 CMOS集成门电路 73

2.4.1 CMOS反相器的电路结构和工作原理 73

2.4.2 CMOS反相器的输入特性和输出特性 75

2.4.3 其他CMOS集成门电路 78

2.4.4 TTL电路与CMOS电路的连接 82

2.4.5 低电压CMOS电路及逻辑电平转换器 83

2.4.6 CMOS集成电路系列产品 86

2.4.7 CMOS集成电路使用注意事项 88

本章小结 89

思考题及习题 91

第3章 组合逻辑电路 96

引言 96

3.1 组合逻辑电路的一般分析与设计 96

3.1.1 组合电路的一般分析 96

3.1.2 组合逻辑电路的设计（用门电路） 98

3.2 常用组合逻辑电路及其中规模集成器件 101

3.2.1 加法器 101

3.2.2 编码器 104

3.2.3 译码器及数据分配器 108

3.2.4 数据选择器 115

3.2.5 图案移位器 116

3.2.6 数码比较器 119

3.2.7 奇偶校验码的产生器／校验器 121

3.3 用中规模集成器件设计组合逻辑电路 122

3.3.1 用数据选择器实现组合逻辑电路 122

3.3.2 用译码器、加法器实现组合逻辑电路 125

3.4 组合逻辑电路的冒险 126

3.4.1 竞争与冒险现象 127

3.4.2 冒险现象的判断、避免及消除 128

本章小结 129

思考题及习题 130

第4章 集成触发器 134

引言 134

4.1 基本RS触发器 134

4.1.1 用与非门构成的基本RS触发器 134

4.1.2 用或非门构成的基本RS触发器 137

4.1.3 关于触发信号 138

4.2 同步RS触发器 138

4.2.1 电路的组成和工作原理 139

4.2.2 带异步置位、复位端的同步RS触发器 140

4.2.3 同步RS触发器的工作波形 140

4.2.4 关于触发器的空翻现象 141

4.3 主从延迟型JK触发器 141

4.3.1 主从延迟型JK触发器的结构和工作原理 141

4.3.2 主从延迟型JK触发器的功能描述 142

4.3.3 集成主从延迟型JK触发器CT74LS72 143

4.4 边沿型D触发器 144

4.4.1 维持阻塞型D触发器的组成和工作原理 144

4.4.2 D触发器的功能描述 145

4.4.3 集成双D触发器CT74LS74 146

4.4.4 CMOS主从结构数据锁定型D触发器 147

4.5 边沿型JK触发器&. 148

4.6 触发器的类型 149

4.6.1 T触发器和T触发器 149

4.6.2 使能触发器 150

4.6.3 D和JK触发器之间的逻辑关系 151

4.7 各类触发器的开关工作特性及抗干扰能力比较 151

本章小结 152

思考题及习题 153

第5章 时序逻辑电路 159

引言 159

5.1 时序逻辑电路概述 159

5.2 时序逻辑电路的一般分析 161

5.3 锁存器、寄存器、移位寄存器 164

5.3.1 锁存器 164

5.3.2 数码寄存器 164

5.3.3 移位寄存器 165

5.4 计数器 169

5.4.1 同步计数器 169

5.4.2 异步计数器 176

5.4.3 移存型计数器 179

5.5 时序逻辑电路的设计 181

5.5.1 建立原始状态图和原始状态表 182

5.5.2 状态化简 182

5.5.3 状态分配 184

5.5.4 状态转移和激励列表 184

5.5.5 激励方程和输出方程 185

5.5.6 画出逻辑图 186

5.5.7 设计再举例 187

5.5.8 输出与输入之间的关系 193

5.5.9 自启动与非自启动 193

5.5.10 异步时序电路的设计 195

5.5.11 输出方波的奇数分频器 197

5.6 序列信号发生器 198

5.6.1 移存器型序列信号发生器 198

5.6.2 计数器型序列信号发生器 201

5.6.3 LFSR（线性反馈移存器）型序列信号发生器 202

本章小结 206

思考题及习题 207

第6章 中规模集成时序逻辑电路及其应用 212

引言 212

6.1 锁存器、寄存器、移位寄存器 212

6.1.1 锁存器 212

6.1.2 数码寄存器 213

6.1.3 移位寄存器 213

6.1.4 寄存器的应用 217

6.2 计数器 221

6.2.1 同步计数器 221

6.2.2 异步计数器 223

6.2.3 多级异步二进制计数器 225

6.2.4 N进制计数器的组成 226

6.2.5 计数器应用举例 232

本章小结 235

思考题及习题 235

第7章 存储器与可编程逻辑器件 239

引言 239

7.1 存储器 240

7.1.1 SAM（顺序存取存储器） 240

7.1.2 RAM（随机存取存储器） 242

7.1.3 ROM（只读存储器） 249

7.2 可编程逻辑器件（PLD） 253

7.2.1 PLD的逻辑表示法 254

7.2.2 SPLD（简单可编程逻辑器件） 255

7.2.3 HDPLD（高密度可编程逻辑器件） 261

7.2.4 Altera公司提供的QuartusⅡ开发系统 267

7.2.5 Xilinx公司提供的ISE开发系统 274

本章小结 279

思考题及习题 280

第8章 硬件描述语言VHDL 282

引言 282

8.1 VHDL设计程序的组成 283

8.1.1 实体（Entity） 283

8.1.2 构造体（Architecture） 285

8.1.3 包集合（Package） 288

8.1.4 库（Library） 290

8.1.5 配置（Configuration） 291

8.2 VHDL的语言要素 291

8.2.1 VHDL的标识符（Identifier） 292

8.2.2 VHDL的数据对象（Data Object） 292

8.2.3 VHDL的数据类型（Data Type） 293

8.2.4 子类型（Subtype） 296

8.2.5 属性（Attribute） 297

8.2.6 VHDL的运算操作符（Operator） 298

8.3 VHDL构造体的描述方法 299

8.3.1 顺序描述语句（Sequential Statement） 300

8.3.2 并发描述语句（Concurrent Statement） 306

8.3.3 断言语句（Assert Statement） 316

8.4 数字电路的VHDL设计举例 318

8.4.1 基本逻辑门的VHDL设计 318

8.4.2 组合逻辑电路的VHDL设计 318

8.4.3 时序逻辑电路的VHDL设计 323

8.4.4 只读存储器（ROM）的VHDL设计 331

本章小结 332

思考题及习题 332

第9章 可测性设计及边界扫描技术 334

引言 334

9.1 概述 334

9.2 可测性设计 336

9.2.1 特定设计 336

9.2.2 结构设计 338

9.3 边界扫描测试（BST） 346

9.3.1 边界扫描设计基本结构 347

9.3.2 边界扫描测试的工作方式 349

9.3.3 边界扫描单元的级联 350

9.3.4 边界扫描描述语言（BSDL） 351

本章小结 352

思考题及习题 352

第10章 波形变换与产生电路 353

引言 353

10.1 脉冲信号 353

10.1.1 脉冲信号的描述 353

10.1.2 波形的变换与产生 354

10.2 施密特电路 354

10.2.1 施密特电路的特性 354

10.2.2 用门电路组成的施密特电路 354

10.2.3 集成施密特电路 356

10.2.4 施密特电路的应用 357

10.3 单稳态电路 358

10.3.1 单稳态电路的特性 358

10.3.2 用门电路组成的单稳态电路 358

10.3.3 集成单稳态电路 361

10.3.4 单稳态电路的应用 365

10.4 多谐振荡器 368

10.4.1 用门电路组成的多谐振荡器 368

10.4.2 用施密特电路构成的多谐振荡器 370

10.4.3 石英晶体多谐振荡器 371

10.5 555集成定时器 372

10.5.1 集成定时器的工作原理 372

10.5.2 555集成定时器应用举例 373

本章小结 376

思考题及习题 376

第11章 数模与模数转换 381

引言 381

11.1 D/A转换器 381

11.1.1 D/A转换器的基本工作原理 381

11.1.2 二进制权电阻网络D/A转换器 382

11.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器 383

11.1.4 权电流D/A转换器 384

11.1.5 D/A转换器的主要性能参数 385

11.1.6 串行输入的D/A转换器 386

11.2 A/D转换器 387

11.2.1 A/D转换器的基本工作原理 387

11.2.2 并行比较型A/D转换器&. 389

11.2.3 逐次渐近型A/D转换器 391

11.2.4 双积分型A/D转换器 391

11.2.5 A/D转换器的主要技术指标 394

1 1.2.6 串行输出的A/D转换器 395

11.3 D/A转换器和A/D转换器的应用 396

11.3.1 D/A转换器应用举例 396

11.3.2 A/D转换器应用举例 397

本章小结 399

思考题及习题 399

附录 401

附录1 逻辑函数列表化简法C语言源程序 401

附录2 国家标准图形符号简表 407

附录3 英汉名词对照（以英文字母为序） 410

主要参考文献 416