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第1章　逻辑代数基础 1

1.1　概述 1

1.1.1　脉冲波形和数字波形 1

1.1.2　数制和码制 3

1.1.3　其他二进制码 7

1.2　基本逻辑函数及运算定律 8

1.2.1　逻辑函数中的三种基本运算 9

1.2.2　逻辑代数的运算定律及规则 10

1.3　逻辑函数表示方法 13

1.3.1　逻辑函数基本表示方法 14

1.3.2　逻辑函数的最小项和最大项 16

1.3.3　从真值表归纳逻辑函数 17

1.4　逻辑函数的公式化简法 19

1.4.1　逻辑函数的最简形式 19

1.4.2　常用公式化简方法 20

1.5　逻辑函数卡诺图化简 21

1.5.1　逻辑函数卡诺图表示法 21

1.5.2　卡诺图化简逻辑函数 23

1.5.3　具有约束项的逻辑函数化简 26

1.6　引入变量卡诺图化简逻辑函数 27

1.7　硬件描述语言VHDL基础 29

1.7.1 VHDL概述 29

1.7.2　VHDL语言基本结构 30

1.7.3 VHDL语言规则 32

1.7.4　MAX+plusⅡ开发工具 35

本章小结 36

习题 36

第2章　门电路 40

2.1　概述 40

2.2　半导体管的开关特性 40

2.2.1　半导体二极管的开关特性 40

2.2.2　半导体三极管的开关特性 42

2.3　简单的与、或、非门电路 47

2.3.1　二极管门电路 47

2.3.2　三极管非门 48

2.3.3　二极管-三极管与非、或非门 49

2.4　TTL集成门电路 49

2.4.1 TTL与非门电路结构和工作原理 50

2.4.2　TTL与非门的外部特性及参数 51

2.4.3　其他类型的TTL门电路 56

2.4.4　TTL门电路的改进系列 60

2.4.5　TTL门电路的使用 62

2.5　发射极耦合逻辑门 63

2.5.1　ECL门电路的基本单元 63

2.5.2　ECL电路的结构和工作原理 63

2.5.3　ECL电路的主要特点 64

2.6　集成注入逻辑（IIL或I2L） 65

2.6.1　I2L电路结构与工作原理 65

2.6.2　I2L门电路的主要特点 66

2.7　金属-氧化物-半导体逻辑 66

2.7.1　CMOS反相器 66

2.7.2　CMOS反相器的外部特性和参数 68

2.7.3　其他类型的CMOS门电路 70

2.7.4　NMOS逻辑门 73

2.7.5　MOS门电路的正确使用 73

2.8 门电路产品简介与接口电路 74

2.8.1　门电路产品简介 74

2.8.2　各门电路间的接口电路 77

2.9　用VHDL实现基本逻辑门电路的描述 78

本章小结 80

习题 80

第3章　组合逻辑电路 87

3.1　概述 87

3.2　组合逻辑电路的分析方法和设计方法 88

3.2.1　组合电路的分析 88

3.2.2　组合电路的设计 89

3.3　编码器和译码器 91

3.3.1　编码器 91

3.3.2　译码器 95

3.4　数据选择器和分配器 103

3.4.1　数据选择器 103

3.4.2　数据分配器 108

3.5　数码奇偶发生／校验器 109

3.6　算术运算电路 112

3.7　数值比较器 117

3.8　组合逻辑电路中的竞争与冒险 119

3.8.1　竞争-冒险现象及产生原因 119

3.8.2　冒险现象的判别方法 120

3.8.3　消除冒险现象的方法 121

3.9　用VHDL实现组合逻辑电路的描述 123

本章小结 128

习题 129

第4章　触发器 133

4.1　概述 133

4.2　RS触发器 134

4.2.1　基本RS触发器 134

4.2.2　同步RS触发器 136

4.3　主从触发器 139

4.3.1　主从RS触发器 139

4.3.2　主从JK触发器 141

4.4　边沿触发器 145

4.4.1　维持阻塞结构边沿触发器 145

4.4.2　利用传输延迟时间的边沿触发器 146

4.4.3　CMOS主从结构的边沿触发器 148

4.5　触发器的主要参数 151

4.6　不同类型触发器之间的转换 151

4.7　用VHDL描述锁存器和触发器 153

本章小结 156

习题 156

第5章　时序逻辑电路 162

5.1　概述 162

5.2　时序逻辑电路的分析方法 164

5.2.1　同步时序逻辑电路的分析方法 164

5.2.2　异步时序逻辑电路的分析方法 166

5.3　寄存器 168

5.3.1　数码寄存器 168

5.3.2　移位寄存器 169

5.4　计数器 174

5.4.1　同步二进制计数器 175

5.4.2　同步十进制计数器 180

5.4.3　异步计数器 186

5.4.4　任意进制计数器 189

5.4.5　移存型计数器 193

5.4.6　计数器的应用 197

5.5　序列信号发生器 198

5.6　时序逻辑电路的设计方法 200

5.7　用VHDL描述时序逻辑电路 207

本章小结 212

习题 213

第6章　脉冲波形的产生和整形 219

6.1　概述 219

6.2　555定时器 219

6.2.1　555定时器的电路结构 220

6.2.2　555定时器的功能 220

6.3　施密特触发器 221

6.3.1　施密特触发器的特点 221

6.3.2　用门电路组成施密特触发器 222

6.3.3　555定时器构成的施密特触发器 224

6.3.4　集成施密特触发器 226

6.3.5　施密特触发器的应用 227

6.4　单稳态触发器 229

6.4.1　单稳态触发器的特点 229

6.4.2　用门电路组成的单稳态触发器 229

6.4.3　555定时器构成的单稳态触发器 231

6.4.4　集成单稳态触发器 232

6.4.5　单稳态触发器的应用 234

6.5　多谐振荡器 237

6.5.1　用门电路构成的多谐振荡器 237

6.5.2　石英晶体多谐振荡器 240

6.5.3　施密特触发器构成的多谐振荡器 241

6.5.4　用555定时器构成的多谐振荡器 242

6.5.5　压控振荡器 243

6.5.6　多谐振荡器的应用 249

本章小结 251

习题 251

第7章　存储器和可编程逻辑器件 258

7.1　概述 258

7.1.1　存储器 258

7.1.2　可编程逻辑器件 259

7.2　只读存储器 260

7.2.1　掩模ROM 260

7.2.2　可编程ROM（PROM） 262

7.2.3　可擦除可编程ROM（EPROM和E2PROM） 263

7.2.4　ROM的应用 266

7.3　随机存储器 269

7.3.1　RAM的组成及工作原理 269

7.3.2　RAM的存储单元 270

7.3.3　集成RAM芯片 272

7.3.4　RAM的扩展与应用 274

7.4　可编程逻辑阵列 275

7.5　可编程阵列逻辑 278

7.5.1　PAL的基本电路结构 278

7.5.2　PAL输出结构形式 279

7.5.3　PAL应用举例 281

7.6　通用阵列逻辑 285

7.6.1　GAL电路结构 285

7.6.2　GAL的工作模式 288

7.6.3　GAL行地址映射图 290

7.7　复杂可编程逻辑器件 291

7.7.1　MAX7000系列器件结构 291

7.7.2　MAX7000系列器件的技术性能特点 295

7.8　现场可编程门阵列 295

7.8.1　FLEX10K系列器件结构 296

7.8.2　FLEX10K系列器件的技术性能特点 302

7.9 CPLD的编程和FPGA的配置 303

7.9.1　CPLD编程方式 303

7.9.2　FPGA配置方式 305

7.9.3 CPLD/FPGA器件烧录方法 308

7.10 CPLD/FPGA主要产品介绍 309

7.10.1　Altera公司产品 309

7.10.2　Xilinx公司产品 309

7.10.3　Lattice公司产品 310

7.11　现代数字系统设计方法 310

7.11.1　概述 310

7.11.2　原理图输入设计流程 311

7.11.3　VHDL文本输入设计流程 317

7.11.4　设计流程归纳 318

7.12　用VHDL实现存储器 318

本章小结 321

习题 322

第8章　数／模和模／数转换 325

8.1　概述 325

8.2　D/A转换器 326

8.2.1　D/A转换器电路结构 326

8.2.2　DAC的主要技术指标 330

8.2.3　集成DAC器件及应用 332

8.3　A/D转换器 337

8.3.1　A/D转换的基本原理 337

8.3.2　直接比较ADC 339

8.3.3　间接比较ADC 342

8.3.4　ADC的主要技术指标 344

8.3.5　集成ADC器件及应用 345

8.4　用状态机实现ADC574A采样控制电路 352

本章小结 355

习题 356

第9章　数字系统典型应用 361

9.1　概述 361

9.2　数字钟设计 362

9.2.1　电路结构 362

9.2.2　部分电路设计 362

9.3　数字频率计 365

9.3.1　基本原理 365

9.3.2　数字频率计的电路结构 366

9.3.3　主要技术指标 369

9.4　直流数字电压表 369

9.4.1　三位半双积分A/D转换器CC14433的性能特点 369

9.4.2　三位半直流数字电压表电路结构 370

9.5　交通信号灯控制系统 372

9.5.1　控制逻辑分析 372

9.5.2　单元电路设计 373

9.6　智力抢答器设计 376

9.7　直接数字频率合成技术 380

9.7.1　DDS基本原理 380

9.7.2　DDS的VHDL实现 381

9.7.3　DDS的主要特点 385

9.8　信号发生器的FPGA实现 385

本章小结 391

参考文献 392