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第一篇 数字电路理论基础 3

第1章 绪论 3

1.1 数字信号与数字电路 3

1.2 数制 4

1.2.1 十进制 4

1.2.2 二进制 5

1.2.3 十六进制 5

1.2.4 不同进制间的转换 6

1.3 二进制补码 8

1.4 编码 10

1.4.1 BCD码 10

1.4.2 循环码 11

1.4.3 ASCII码 12

习题 12

第2章 逻辑代数基础 14

2.1 逻辑运算 14

2.1.1 与逻辑 14

2.1.2 或逻辑 15

2.1.3 非逻辑 16

2.1.4 两种复合运算 16

2.1.5 两种特殊运算 17

2.2 逻辑代数中的公式 18

2.2.1 基本公式 18

2.2.2 常用公式 19

2.2.3 关于异或运算的公式 20

2.3 逻辑代数中的三种规则 21

2.3.1 代入规则 21

2.3.2 反演规则 21

2.3.3 对偶规则 22

2.4 逻辑函数的表示方法 22

2.4.1 真值表 23

2.4.2 逻辑函数表达式 23

2.4.3 逻辑图 23

2.5 逻辑函数表示方法的相互转换 24

2.5.1 根据函数表达式画出逻辑图 24

2.5.2 从逻辑图写出函数表达式 24

2.5.3 从函数表达式列出真值表 25

2.5.4 从真值表写出函数表达式 25

2.6 逻辑函数的标准形式 26

2.6.1 标准与或式 27

2.6.2 标准或与式 27

2.7 逻辑函数的化简 28

2.8 无关项在逻辑设计中的应用 34

习题 37

第二篇 数字集成电路 41

第3章 基本门电路 41

3.1 分立元件门电路 42

3.1.1 二极管与门 43

3.1.2 二极管或门 43

3.1.3 三极管非门 44

3.2 CMOS集成门电路 46

3.2.1 CMOS反相器 46

3.2.2 其他CMOS逻辑门 53

3.2.3 两种特殊门电路 55

3.2.4 CMOS传输门 59

3.3 设计项目 61

习题 62

第4章 常用组合逻辑器件 65

4.1 组合逻辑电路概述 65

4.2 组合逻辑电路的分析与设计方法 66

4.2.1 组合逻辑电路的设计方法 66

4.2.2 组合逻辑电路的分析方法 69

4.3 编码器 71

4.4 译码器 74

4.5 数据选择器与数据分配器 81

4.6 加法器 86

4.7 数值比较器 91

4.7.1 1位数值比较器 91

4.7.2 多位数值比较器 92

4.8 设计项目 94

习题 95

第5章 锁存器与触发器 98

5.1 基本锁存器及描述方法 98

5.2 钟控锁存器 102

5.3 脉冲触发器 104

5.4 边沿触发器 108

5.5 触发器的逻辑功能与动作特点 110

5.6 设计项目 111

习题 112

第6章 常用时序逻辑器件 116

6.1 时序电路的结构和分类 116

6.2 时序逻辑电路的功能描述 118

6.3 时序电路的分析与设计方法 120

6.3.1 同步时序电路的分析方法 120

6.3.2 同步时序电路的设计方法 123

6.4 寄存器与移位寄存器 131

6.4.1 寄存器 131

6.4.2 移位寄存器 133

6.5 计数器 137

6.5.1 同步计数器设计 137

6.5.2 异步计数器简介 148

6.5.3 其他进制计数器 151

6.5.4 两种特殊的计数器 156

6.6 典型时序逻辑单元电路 159

6.6.1 顺序脉冲发生器 160

6.6.2 序列信号产生器 161

6.7 设计项目 165

6.7.1 交通灯控制器设计 165

6.7.2 简易频率计设计 168

习题 169

第7章 存储器 173

7.1 ROM 173

7.2 RAM 177

7.2.1 静态RAM 177

7.2.2 动态RAM 178

7.3 存储器容量的扩展 179

7.4 基于ROM的组合电路设计 180

7.5 设计项目 181

7.5.1 DDS信号源设计 181

7.5.2 LED点阵控制电路设计 184

习题 186

第8章 脉冲电路 188

8.1 描述脉冲的主要参数 188

8.2 555定时器 189

8.2.1 施密特电路 190

8.2.2 单稳态电路 194

8.2.3 多谐振荡器 198

8.3 设计项目 202

习题 203

第9章 数模与模数转换 206

9.1 数模转换器 206

9.1.1 权电阻网络DAC 206

9.1.2 R-2R网络DAC 208

9.1.3 D/A转换器主要描述参数 211

9.2 模数转换器 212

9.2.1 采样-保持电路 212

9.2.2 量化与编码电路 213

9.2.3 并联比较型ADC 214

9.2.4 反馈比较型ADC 216

9.2.5 双积分型ADC 219

9.2.6 A/D转换器的性能指标 221

9.3 设计实践 222

9.3.1 可编程增益放大器设计 222

9.3.2 数控直流稳压电源设计 223

9.3.3 温度测量电路设计 225

习题 226

第三篇 数字设计新技术 229

第10章 EDA技术简介 229

10.1 PLD的发展历史 229

10.2 硬件描述语言 230

10.2.1 Verilog HDL 230

10.2.2 VHDL 231

10.2.3 System Verilog和SystemC 232

10.3 EDA工具软件 233

10.3.1 集成开发环境 233

10.3.2 仿真软件 233

10.3.3 综合软件 234

10.4 基于EDA技术的设计方法 234

第11章 Verilog硬件描述语言 236

11.1 Verilog HDL基本结构 236

11.1.1 简单示例 236

11.1.2 模块的基本结构 237

11.2 三种描述方法 241

11.2.1 行为描述 241

11.2.2 数据流描述 249

11.2.3 结构描述 249

11.2.4 混合描述 252

11.3 层次化设计方法 253

11.4 Verilog HDL语法 254

11.4.1 基本语法 254

11.4.2 数据类型 257

11.4.3 参数定义 262

11.4.4 运算符与表达式 262

11.5 Test Bench测试程序 268

第12章 常用数字器件的描述 271

12.1 组合逻辑电路的描述 271

12.1.1 基本门电路 271

12.1.2 编码器 271

12.1.3 译码器 273

12.1.4 显示译码器 274

12.1.5 数据选择器 275

12.1.6 数值比较器 276

12.1.7 三态缓冲器 276

12.1.8 奇偶校验器 277

12.2 时序逻辑电路描述 278

12.2.1 锁存器与触发器 278

12.2.2 计数器 281

12.2.3 分频器 283

12.3 存储器设计 284

12.4 设计项目 285

12.4.1 100MHz频率计的设计 285

12.4.2 正弦波信号源设计 288

12.4.3 VGA显示控制电路设计 291

第13章 有限状态机设计 298

13.1 有限状态机设计方法 298

13.2 状态编码 300

13.3 状态机设计示例 300

13.4 设计项目 303

13.4.1 逐次渐近式A/D转换器的设计 303

13.4.2 交通灯控制器设计 306

13.4.3 等精度频率计的设计 308

附录A 门电路逻辑符号对照表 313

附录B 常用数字集成电路引脚速查 314

附录C 常用集成电路索引 316

参考文献 331