第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 数字电路及其常用芯片 1
1.2.1 数字电路与模拟电路 1
1.2.2 数字集成芯片 2
1.2.3 集成电路的封装 3
1.3 电子设计自动化技术简介 5
1.4 可编程逻辑器件开发环境及设计流程 7
1.5 数字电子技术基础课程 9
1.5.1 课程内容 9
1.5.2 课程学习方法 11
第2章 数制和码制 12
2.1 引言 12
2.2 几种常用的数制 12
2.3 不同数制间的相互转换 14
2.3.1 十进制与其他进制间的相互转换 14
2.3.2 二进制与十六进制间的转换 16
2.3.3 二进制与八进制间的转换 16
2.4 二进制数的算术运算 17
2.4.1 二进制数的基本运算 17
2.4.2 二进制数的原码、补码和反码 18
2.5 几种常用的编码 19
本章小结 22
自我检测 22
习题 23
第3章 逻辑代数基础 25
3.1 引言 25
3.2 逻辑运算 25
3.2.1 基本逻辑运算 25
3.2.2 组合逻辑运算 27
3.2.3 逻辑运算定律 29
3.3 逻辑代数的基本定理和基本规则 29
3.3.1 基本定理 29
3.3.2 基本规则 31
3.4 逻辑函数的代数化简法 32
3.5 逻辑函数的卡诺图化简法 33
3.5.1 最小项与最大项 33
3.5.2 用卡诺图表示逻辑函数 35
3.5.3 卡诺图化简法 37
3.6 具有无关项的逻辑函数的化简 40
本章小结 41
自我检测 41
习题 45
第4章 门电路 47
4.1 引言 47
4.2 半导体二极管门电路 47
4.3 TTL门电路 49
4.3.1 双极晶体管的开关特性 49
4.3.2 标准TTL与非门 50
4.3.3 其他系列TTL门 59
4.3.4 TTL集电极开路门 61
4.3.5 TTL三态门 64
4.4 CMOS门电路 66
4.4.1 MOS管的开关电路 66
4.4.2 CMOS反相器 66
4.4.3 CMOS与非门和或非门 68
4.4.4 CMOS传输门 71
4.4.5 多路模拟开关 73
4.4.6 CMOS门电路的参数 75
4.4.7 CMOS门电路与TTL门电路的比较 77
4.5 ECL门电路 78
4.6 门电路使用中的注意事项 80
4.7 三态8位总线缓冲器 80
本章小结 82
自我检测 83
习题 84
第5章 组合逻辑电路 89
5.1 引言 89
5.2 组合逻辑电路的特点和功能描述 89
5.3 组合逻辑电路的分析与设计 90
5.3.1 组合逻辑电路的分析 90
5.3.2 逻辑函数的变换 94
5.3.3 组合逻辑电路的设计 96
5.4 加法器 100
5.4.1 1位二进制加法电路 100
5.4.2 集成4位加法器 103
5.5 编码器 105
5.5.1 二进制编码器 106
5.5.2 优先编码器 108
5.5.3 集成优先编码器 109
5.6 译码器 111
5.6.1 二进制译码器 112
5.6.2 代码转换译码器 118
5.6.3 显示译码器 120
5.7 数据选择器 128
5.7.1 数据选择器的结构原理 128
5.7.2 数据选择器的应用 131
5.8 数码比较器 134
5.8.1 比较单元电路 135
5.8.2 4位二进制码比较器 135
5.8.3 数码比较器的应用 137
5.9 竞争与冒险 138
5.9.1 基本概念 138
5.9.2 竞争冒险的判别 139
5.9.3 竞争冒险的消除 140
5.10 组合逻辑电路的Verilog HDL实现 140
5.10.1 逻辑电路的Verilog HDL描述方式 140
5.10.2 2选1数据选择器的Verilog HDL实现 141
5.10.3 4选1数据选择器的Verilog HDL实现 147
5.10.4 4位加法器的Verilog HDL实现 155
5.10.5 七段数码管显示译码器的Verilog HDL实现 157
本章小结 159
自我检测 160
习题 165
第6章 触发器 171
6.1 引言 171
6.2 基本RS触发器 171
6.2.1 与非门构成的基本RS触发器 171
6.2.2 或非门构成的基本RS触发器 174
6.3 时钟触发器 174
6.3.1 时钟RS触发器 174
6.3.2 D触发器 176
6.3.3 JK触发器 178
6.3.4 T触发器 180
6.3.5 T′触发器 181
6.3.6 不同功能触发器的转换 181
6.3.7 触发器的动态特性 182
6.4 8位D锁存器和触发器 184
6.5 D触发器的Verilog语言描述 188
本章小结 191
自我检测 192
习题 195
第7章 时序逻辑电路 199
7.1 引言 199
7.2 时序逻辑电路的特点和功能描述 199
7.3 时序逻辑电路的分析 200
7.3.1 同步时序逻辑电路的分析 200
7.3.2 异步时序逻辑电路的分析 205
7.4 计数器 207
7.4.1 同步加法计数器 207
7.4.2 异步加法计数器 216
7.4.3 集成加／减计数器 222
7.5 同步时序逻辑电路的设计 227
7.6 寄存器及移位寄存器型计数器 234
7.6.1 数码寄存器 234
7.6.2 移位寄存器 235
7.6.3 移位寄存器型计数器 240
7.6.4 最大长度移位寄存器型计数器 245
7.7 顺序脉冲发生器 247
7.8 序列脉冲发生器 249
7.9 时序逻辑电路的Verilog HDL实现 251
7.9.1 4位二进制加法计数器 251
7.9.2 同步置数、同步清零加法计数器 253
7.9.3 异步清零计数器 255
7.9.4 扭环型计数器 256
7.9.5 状态机 258
本章小结 266
自我检测 267
习题 270
第8章 半导体存储器及可编程逻辑器件 276
8.1 引言 276
8.2 只读存储器ROM 277
8.2.1 ROM的结构与工作原理 277
8.2.2 ROM的分类 279
8.2.3 ROM芯片 282
8.2.4 ROM的应用 284
8.3 随机存储器RAM 287
8.3.1 RAM的基本结构 287
8.3.2 RAM的基本存储单元 287
8.3.3 RAM芯片 289
8.3.4 部分特殊RAM 290
8.4 半导体存储器容量的扩展 293
8.5 可编程逻辑器件 294
8.5.1 可编程逻辑器件的发展 294
8.5.2 可编程逻辑器件的结构 296
8.5.3 传统的电子设计与可编程逻辑器件设计比较 301
8.6 Altera公司可编程逻辑器件的编程和配置 304
8.6.1 CPLD的在线编程 305
8.6.2 FPGA的配置 305
本章小结 308
自我检测 310
习题 311
第9章 脉冲产生及变换电路 313
9.1 引言 313
9.2 矩形脉冲的主要参数 313
9.3 施密特触发器 314
9.3.1 用门电路构成的施密特触发器 314
9.3.2 施密特触发器的应用 316
9.3.3 集成施密特触发器 316
9.4 集成单稳态触发器 319
9.4.1 集成单稳态触发器的逻辑功能 320
9.4.2 集成单稳态触发器的应用 322
9.5 多谐振荡器 323
9.5.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器 323
9.5.2 石英晶体振荡器 324
9.6 555定时器及其应用 327
9.6.1 555定时器 327
9.6.2 用555定时器构成的单稳态触发器 329
9.6.3 用555定时器构成的多谐振荡器 332
9.6.4 用555定时器构成的施密特触发器 335
9.6.5 用555定时器构成的压控振荡器 336
本章小结 337
自我检测 337
习题 339
第10章 数模与模数转换器 342
10.1 引言 342
10.2 数模与模数转换器的基本概念 342
10.3 D/A转换器 343
10.3.1 倒T型电阻解码网络的D/A转换器 343
10.3.2 集成D/A转换器AD7524 345
10.3.3 D/A转换器的转换精度与转换速率 347
10.3.4 由计数器驱动D/A转换器的Multisim仿真 348
10.4 A/D转换器 349
10.4.1 A/D转换的基本原理 349
10.4.2 并行比较型A/D转换器 351
10.4.3 逐次逼近型A/D转换器 353
10.4.4 双积分型A/D转换器 356
10.4.5 流水线型A/D转换器 359
10.4.6 A/D转换器的转换精度与转换速率 363
10.4.7 A/D转换器的Multisim仿真 364
10.5 多路数据采集系统简介 366
本章小结 367
自我检测 367
习题 368
第11章 实用电子电路设计 372
11.1 引言 372
11.2 电子电路设计流程 372
11.3 印制电路板及电路的抗干扰设计 373
11.3.1 印制电路板设计的一般原则 374
11.3.2 多层印制电路板的抗干扰设计 376
11.3.3 电源与接地系统的设计 377
11.3.4 去耦电容的设计 380
11.3.5 高速电路的抗干扰设计 381
11.4 若干常用数字电路 382
11.4.1 自动复位电路 382
11.4.2 开关去抖电路 383
11.4.3 光电耦合电路 386
11.5 数字温度计 386
11.6 数字频率计 387
11.7 数字电容测试仪 390
本章小结 392
习题 393
附录一 Quartus Ⅱ软件的使用方法 394
附录二 DE2实验板主要引脚连线对应表 407
附录三 Xilinx ISE软件的使用方法 410
附录四 BASYS2开发板引脚分配表 433
中英文名词对照表 434
参考文献 437