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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间的互相转换 3

1.2.3 八进制数和十六进制数 5

1.3 数字电路常用的码制与编码 6

1.3.1 原码、反码和补码 6

1.3.2 BCD码（二-十进制编码） 10

1.3.3 格雷（Gray）码 11

1.4 逻辑代数基本知识 11

1.4.1 基本运算 11

1.4.2 复合运算 13

1.4.3 逻辑代数的定律 16

1.4.4 逻辑函数的标准形式 17

1.4.5 逻辑函数的化简 24

本章小结 38

思考题及习题 39

第2章 晶体管开关及门电路 43

引言 43

2.1 晶体管的开关特性及简单门电路 44

2.1.1 二极管的开关特性 44

2.1.2 双极晶体管的开关特性 47

2.1.3 MOS管的开关特性 51

2.1.4 分立元件构成的门电路 56

2.2 TTL（三极管-三极管逻辑）门电路 62

2.2.1 TTL与非门的电路结构与工作原理 62

2.2.2 TTL与非门的特性 67

2.2.3 其他类型TTL门电路 75

2.2.4 TTL集成电路的系列产品 81

2.3 其他类型双极型数字集成电路 84

2.3.1 ECL（发射极耦合逻辑）门电路 84

2.3.2 TTL（集成注入逻辑）门电路 87

2.4 CMOS集成门电路 89

2.4.1 CMOS反相器的电路结构和工作原理 89

2.4.2 CMOS反相器的输入特性和输出特性 91

2.4.3 其他CMOS集成门电路 94

2.4.4 TTL电路与CMOS电路间的连接 99

2.4.5 低电压CMOS电路及逻辑电平转换器 101

2.4.6 CMOS集成电路系列产品 103

2.4.7 CMOS集成电路使用注意事项 106

本章小结 108

思考题及习题 109

第3章 组合逻辑电路 116

引言 116

3.1 组合逻辑电路的一般分析与设计 117

3.1.1 组合逻辑电路的一般分析 117

3.1.2 组合逻辑电路的设计（用门电路） 119

3.2 常用组合逻辑电路及其中规模集成器件 122

3.2.1 加法器 123

3.2.2 编码器 127

3.2.3 译码器及数据分配器 133

3.2.4 数据选择器 140

3.2.5 图案移位器 142

3.2.6 数码比较器 145

3.2.7 奇偶校验码的产生器／校验器 147

3.3 用中规模集成器件设计组合逻辑电路 149

3.3.1 用数据选择器实现组合逻辑电路 149

3.3.2 用译码器、加法器实现组合逻辑电路 154

3.4 组合逻辑电路的冒险 155

3.4.1 竞争与冒险现象 156

3.4.2 冒险的判断、避免及消除 157

本章小结 159

思考题及习题 159

第4章 触发器与波形变换、产生电路 164

引言 164

4.1 脉冲信号 164

4.1.1 脉冲信号的描述 164

4.1.2 波形的产生与变换 165

4.2 触发器 165

4.2.1 基本RS触发器 166

4.2.2 同步RS触发器 171

4.2.3 主从延迟型JK触发器 175

4.2.4 边沿型D触发器 178

4.2.5 边沿型JK触发器 183

4.2.6 触发器的类型 185

4.2.7 各类触发器的开关工作特性及抗干扰能力比较 187

4.3 施密特电路 188

4.3.1 用门电路组成的施密特电路 188

4.3.2 集成施密特电路 189

4.3.3 施密特电路的应用 190

4.4 单稳态电路 192

4.4.1 用门电路组成的单稳态电路 193

4.4.2 集成单稳态电路 197

4.4.3 单稳态电路的应用 202

4.5 多谐振荡器 206

4.5.1 用门电路组成的多谐振荡器 206

4.5.2 用施密特电路构成的多谐振荡器 209

4.5.3 石英晶体多谐振荡器 209

4.6 555集成定时器 211

4.6.1 555集成定时器的工作原理 211

4.6.2 555集成定时器的应用举例 213

本章小结 216

思考题及习题 218

第5章 时序逻辑电路 230

引言 230

5.1 时序逻辑电路的基本概念 230

5.2 时序逻辑电路的描述 233

5.3 锁存器、寄存器、移位寄存器 236

5.3.1 锁存器 236

5.3.2 寄存器 237

5.3.3 移位寄存器 238

5.3.4 寄存器的应用 244

5.4 计数器 246

5.4.1 同步计数器 247

5.4.2 异步计数器 258

5.4.3 N进制计数器 264

5.4.4 计数器的应用实例 273

5.5 时序逻辑电路的设计 277

5.5.1 原始状态图和原始状态表的建立 277

5.5.2 状态化简 279

5.5.3 状态分配 281

5.5.4 状态转移和激励列表 282

5.5.5 激励方程和输出方程 283

5.5.6 逻辑图 283

5.5.7 输出与输入之间的关系 292

5.5.8 自启动与非自启动 293

5.5.9 异步时序逻辑电路的设计 295

5.5.10 输出方波的奇数分频器 297

5.6 序列信号发生器 299

5.6.1 移存器型序列信号发生器 299

5.6.2 计数器型序列信号发生器 302

5.6.3 LFSR（线性反馈移存器）型序列信号发生器 304

本章小结 309

思考题及习题 310

第6章 存储器与可编程逻辑器件 319

引言 319

6.1 存储器 320

6.1.1 SAM（顺序存取存储器） 320

6.1.2 RAM（随机存取存储器） 323

6.1.3 ROM（只读存储器） 331

6.2 可编程逻辑器件（PLD） 336

6.2.1 可编程器件的逻辑表示法 337

6.2.2 简单可编程逻辑器件（SPLD） 339

6.2.3 高密度可编程逻辑器件（HDPLD） 346

6.2.4 Altera公司的开发系统Quartus Ⅱ 352

本章小结 358

思考题及习题 359

第7章 硬件描述语言（VHDL） 362

引言 362

7.1 VHDL程序的组成 362

7.1.1 实体（Entity） 363

7.1.2 构造体（architecture） 364

7.1.3 包集合（Package） 368

7.1.4 库（library） 370

7.1.5 配置（configuration） 371

7.2 VHDL的标识符、客体、数据类型和操作符 372

7.2.1 VHDL的标识符（Identifiers） 372

7.2.2 VHDL的客体（Object） 372

7.2.3 VHDL的数据类型（Data Type） 374

7.2.4 子类型（subtypes） 377

7.2.5 属性（Attributes） 378

7.2.6 VHDL的运算操作符 379

7.3 VHDL构造体的描述方法 380

7.3.1 顺序描述语句（Seguentiat Statement） 381

7.3.2 并发描述语句（Concurrent Statements） 388

7.3.3 断言语句（Assert Statements） 399

7.4 数字电路的VHDL设计举例 401

7.4.1 基本逻辑门的VHDL设计源文件 401

7.4.2 组合逻辑电路的VHDL设计源文件 402

7.4.3 时序逻辑电路的VHDL设计 408

7.4.4 只读存储器（ROM）的VHDL设计 416

本章小结 417

思考题及习题 417

第8章 可测性设计及边界扫描技术 420

引言 420

8.1 概述 421

8.2 可测性设计 423

8.2.1 特定设计 423

8.2.2 结构设计 425

8.3 边界扫描测试BST 435

8.3.1 边界扫描设计基本结构 436

8.3.2 边界扫描测试的工作方式 439

8.3.3 边界扫描单元的级联 440

8.3.4 边界扫描描述语言（BSDL） 441

本章小结 442

思考题及习题 442

第9章 数模与模数转换 444

引言 444

9.1 D/A转换器 444

9.1.1 D/A转换器的基本工作原理 444

9.1.2 二进制权电阻网络D/A转换器 445

9.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器 446

9.1.4 权电流型D/A转换器 447

9.1.5 D/A转换器的主要性能参数 448

9.1.6 串行输入的D/A转换器 450

9.2 A/D转换器 452

9.2.1 A/D转换器的基本工作原理 452

9.2.2 并行比较型A/D转换器 454

9.2.3 逐次渐近型A/D转换器 456

9.2.4 双积分型A/D转换器 457

9.2.5 A/D转换器的主要技术指标 460

9.2.6 串行输出的A/D转换器 461

9.3 D/A转换器和A/D转换器的应用 462

9.3.1 D/A转换器应用举例 462

9.3.2 A/D转换器应用举例 463

本章小结 465

思考题及习题 466

附录1 逻辑函数列表化简法C语言源程序 467

附录2 国家标准图形符号简表 474

附录3 英汉名词对照（以英文字母为序） 477

主要参考文献 484