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第1章 数字逻辑基础 1

1.1 概述 1

1.1.1 数字技术的特点 1

1.1.2 数字电路的发展 2

1.1.3 数字电路的研究对象、分析工具及描述方法 3

1.2 数制与码制 3

1.2.1 基数、位权的基本概念 3

1.2.2 几种常用的数制 4

1.2.3 数制之间的相互转换 5

1.2.4 码制 8

1.3 三种基本逻辑运算 10

1.3.1 与运算 10

1.3.2 或运算 11

1.3.3 非运算 12

1.3.4 常用复合逻辑 13

1.4 逻辑代数的基本定理 14

1.4.1 逻辑代数的基本定律 14

1.4.2 基本规则 15

1.4.3 逻辑运算的优先级别 16

1.4.4 基本定律的应用 16

1.5 逻辑函数及其表示方法 18

1.5.1 逻辑函数的定义 18

1.5.2 逻辑函数的表示方法 18

1.6 逻辑函数的化简 21

1.6.1 逻辑函数化简的意义 21

1.6.2 代数化简法 22

1.6.3 卡诺图化简法 25

小结 33

习题 34

习题分析举例 36

第2章 逻辑门电路 40

2.1 简单的与、或、非门电路 40

2.1.1 二极管的开关特性 40

2.1.2 三极管的开关特性 41

2.1.3 简单的与、或、非门电路 43

2.2 TTL与非门电路 47

2.2.1 TTL与非门的工作原理 47

2.2.2 TTL与非门的外特性 50

2.2.3 TTL与非门的主要参数 52

2.2.4 抗饱和TTL电路 57

2.2.5 集电极开路与非门和三态与非门 58

2.3 CMOS门电路 62

2.3.1 NMOS逻辑门电路 62

2.3.2 CMOS逻辑门电路 64

2.3.3 CMOS传输门 67

2.4 逻辑门电路使用中的几个实际问题 68

2.4.1 各种门电路之间的接口问题 68

2.4.2 门电路带其他负载的问题 72

2.4.3 多余输入端的处理措施 72

小结 73

习题 73

习题分析举例 76

第3章 组合逻辑电路 79

3.1 概述 79

3.1.1 组合逻辑电路的特点 79

3.1.2 组合逻辑电路逻辑功能描述方式及各种描述方式的相互关系 80

3.2 组合逻辑电路的分析方法 83

3.3 组合逻辑电路设计的一般方法 87

3.4 编码器与译码器 90

3.4.1 编码器 90

3.4.2 译码器 94

3.5 数据分配器与数据选择器 104

3.5.1 数据分配器 104

3.5.2 数据选择器 104

3.6 算术运算电路 110

3.6.1 加法器 110

3.6.2 二进制减法运算 112

3.6.3 加法器应用举例 115

3.6.4 数值比较器 117

3.7 组合逻辑电路应用举例 121

3.7.1 奇偶发生器/校验器在数据传输中的应用 121

3.7.2 简易交通信号灯控制电路 122

3.7.3 全加器电路实现形式的多样性讨论 124

3.8 组合逻辑电路中的竞争-冒险 129

3.8.1 产生竞争-冒险的原因 129

3.8.2 冒险现象的判别 131

3.8.3 消除冒险现象的方法 132

小结 134

习题 135

习题分析举例 140

第4章 触发器 145

4.1 概述 145

4.2 触发器的电路结构与工作原理 146

4.2.1 基本RS触发器 146

4.2.2 同步RS触发器 149

4.2.3 主从触发器 153

4.2.4 边沿触发器 157

4.3 触发器的逻辑功能及其描述方法 160

4.3.1 RS触发器 161

4.3.2 JK触发器 163

4.3.3 D触发器 163

4.3.4 T触发器 164

4.4 触发器的脉冲工作特性 167

4.4.1 传输延迟时间 167

4.4.2 建立时间 168

4.4.3 保持时间 168

4.4.4 最大时钟频率 168

小结 169

习题 169

习题分析举例 174

第5章 时序逻辑电路 179

5.1 概述 179

5.1.1 时序逻辑电路的一般结构形式 179

5.1.2 时序逻辑电路的描述方法 180

5.2 时序逻辑电路的分析方法 182

5.2.1 同步时序逻辑电路分析举例 182

5.2.2 异步时序电路分析举例 185

5.3 寄存器和移位寄存器 187

5.3.1 寄存器 187

5.3.2 移位寄存器 188

5.4 计数器 192

5.4.1 触发器组成的计数器 192

5.4.2 集成计数器 195

5.4.3 计数器的设计方法 204

5.5 顺序脉冲发生器与序列信号发生器 213

5.5.1 顺序脉冲发生器 213

5.5.2 序列信号发生器 214

5.6 时序逻辑电路应用举例 216

5.6.1 定周期交通信号灯控制电路 216

5.6.2 多路脉冲信号形成电路 217

5.6.3 计数器电路实现形式的灵活性讨论 218

小结 225

习题 226

习题分析举例 229

第6章 半导体存储器 234

6.1 概述 234

6.2 只读存储器 237

6.3 随机存储器 245

小结 252

习题 253

第7章 脉冲波形的产生与变换 257

7.1 概述 257

7.2 多谐振荡器 258

7.2.1 反相器与RC元件组成的环形多谐振荡器 259

7.2.2 采用石英晶体的多谐振荡器 264

7.3 单稳态触发器 266

7.3.1 门电路与RC元件构成的单稳态触发器 266

7.3.2 集成单稳态触发器 269

7.3.3 单稳态触发器的应用 271

7.4 施密特触发器 272

7.4.1 门电路构成的施密特触发器 273

7.4.2 施密特触发器的应用 275

7.5 555定时器及其应用 277

7.5.1 555定时器的电路组成及工作原理 277

7.5.2 555构成的施密特触发器 279

7.5.3 555构成的单稳态触发器 280

7.5.4 555构成的多谐振荡器 282

7.6 应用电路举例 285

小结 287

习题 288

习题分析举例 293

第8章 数/模与模/数转换电路 296

8.1 概述 296

8.2 数/模转换电路 297

8.2.1 D/A转换的基本思路 297

8.2.2 典型的D/A转换电路 298

8.2.3 D/A转换器的输出方式 302

8.2.4 D/A转换器的主要技术参数 304

8.2.5 集成D/A转换器应用举例 306

8.3 模数转换电路 308

8.3.1 A/D转换的基本原理 308

8.3.2 直接A/D转换器 311

8.3.3 间接A/D转换器 315

8.3.4 A/D转换器的主要技术参数 318

8.3.5 集成A/D转换器举例 319

小结 320

习题 320

习题分析举例 323

第9章 可编程逻辑器件 325

9.1 概述 325

9.1.1 可编程逻辑器件发展过程简介 325

9.1.2 PLD的分类 326

9.1.3 PLD中门电路的习惯表示方法 328

9.2 PLA和PAL的电路结构 328

9.2.1 PLA的电路结构与应用举例 329

9.2.2 PAL的电路结构与应用举例 329

9.3 通用阵列逻辑（GAL） 335

9.3.1 GAL器件的基本结构 335

9.3.2 可编程输出逻辑宏单元OLMC 335

9.3.3 GAL器件的特点 340

9.4 高密度可编程逻辑器件HPLD 341

9.4.1 典型的CPLD结构 342

9.4.2 现场可编程门阵列FPGA 347

9.4.3 CPLD与FPGA比较 351

小结 351

习题 352

第10章 VHDL简介 353

10.1 VHDL基础 353

10.1.1 标识符、常量及信号 354

10.1.2 数据类型 355

10.1.3 运算操作符 356

10.1.4 基本设计单元 357

10.2 常用组合逻辑功能器件的VHDL描述 359

10.2.1 VHDL的主要描述语句 359

10.2.2 常用组合逻辑功能器件的VHDL描述 363

10.3 触发器的VHDL描述 368

10.3.1 时钟信号的VHDL描述 368

10.3.2 D触发器的VHDL描述 369

10.3.3 JK触发器的VHDL描述 371

10.3.4 RS触发器的VHDL描述 372

10.4 常见时序逻辑电路的VHDL描述 373

10.4.1 生成语句及元件例化语句 373

10.4.2 寄存器的VHDL描述 375

10.4.3 计数器的VHDL描述 377

小结 380

习题 380

第11章 VHDL在数字系统分析与设计中的应用举例 381

11.1 键盘编码器电路组成及程序分析 381

11.2 具有基本功能的数字时钟电路的设计 385

11.2.1 设计要求及系统框图 386

11.2.2 从上到下的层次化设计 387

11.2.3 从下向上创建模块 389

11.2.4 设计顶层模块的VHDL源程序 395

11.3 简易交通信号灯控制电路的设计 398

11.3.1 设计要求及系统框图 399

11.3.2 从上到下的层次化设计 400

11.3.3 从下向上创建模块 401

小结 405

习题 405

部分习题参考答案 407

参考文献 411