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1　数字逻辑基础 1

1.1　数制和码制 1

1.1.1　几种常用的数制 2

1.1.2　数制转换 3

1.1.3　码制 5

1.2　算术运算与逻辑运算 9

1.2.1　算术运算 9

1.2.2　基本逻辑运算 11

1.2.3　复合逻辑运算 13

1.2.4　逻辑代数的基本定理 14

1.3 逻辑函数及其表示方法 15

1.3.1　逻辑函数的概念 15

1.3.2　逻辑函数的表示方法 15

1.3.3　逻辑函数的最小项和式 17

1.3.4　逻辑函数的卡诺图 18

1.3.5　逻辑函数各种表示方法之间的转换 20

1.4　逻辑函数化简与变换 22

1.4.1　逻辑函数化简与变换的意义 22

1.4.2　代数化简法 23

1.4.3　卡诺图化简法 24

1.4.4　具有无关项逻辑函数的化简 26

1.5　硬件描述语言VHDL基础 27

1.5.1 VHDL的主要构件 28

1.5.2　数据类型与运算 31

1.5.3　运算及运算符 32

本章小结 33

思考题和习题 34

思考题 34

习题 34

2　集成逻辑门电路 37

2.1 半导体器件的开关特性 37

2.1.1　双极型三极管的开关特性 37

2.1.2　场效应管的开关特性 40

2.2　集成电路及数字逻辑器件 41

2.2.1　集成电路的概念 41

2.2.2　常用数字逻辑器件 42

2.2.3　集成逻辑门的封装特点 44

2.3　TTL系列集成门电路及技术指标 45

2.3.1　TTL与非门的内部结构及工作原理 46

2.3.2　输入／输出电压和噪声容限 47

2.3.3　输入／输出电流和扇出数 48

2.3.4　传输时延和功耗 50

2.3.5　TTL集电极开路门和三态逻辑门 51

2.4　CMOS集成门电路 53

2.4.1　CMOS逻辑电路特点 53

2.4.2　CMOS传输门 55

2.4.3　CMOS漏极开路门和三态逻辑门 56

2.4.4　双极型－CMOS集成电路 57

2.5 TTL和CMOS集成门接口问题及使用注意事项 58

2.5.1　TTL与CMOS系列之间的接口问题 58

2.5.2　逻辑门电路使用中的几个实际问题 59

2.6 用VHDL描述门电路 61

2.6.1　行为和结构描述 61

2.6.2　用VHDL描述门电路举例 63

本章小结 65

思考题和习题 65

思考题 65

习题 65

3　组合逻辑电路的分析和设计 69

3.1　组合逻辑电路 69

3.2 门级组合电路的分析和设计 71

3.2.1　分析方法 71

3.2.2　设计方法 72

3.3 中规模逻辑器件简介 74

3.4　译码器和编码器 75

3.4.1　译码器 75

3.4.2　BCD－七段显示译码器 77

3.4.3 编码器 79

3.5 多路选择器和多路分配器 80

3.5.1　多路选择器 80

3.5.2　多路分配器 84

3.6　加法器和比较器 85

3.6.1 加法器 85

3.6.2　数值比较器 87

3.7 基于MSI组合逻辑电路的分析 89

3.7.1　分析步骤 89

3.7.2　分析举例 90

3.8　基于MSI组合逻辑电路的设计 93

3.8.1　设计步骤 93

3.8.2　设计举例 94

3.9　组合逻辑电路中的竞争与险象 96

3.9.1 竞争冒险现象及原因 96

3.9.2　险象的识别和消除方法 97

3.10 VHDL描述组合逻辑电路 99

3.10.1 用VHDL描述常用组合逻辑电路 99

3.10.2 用VHDL描述一般组合逻辑电路 101

本章小结 102

思考题和习题 102

思考题 102

习题 103

4　锁存器与触发器 106

4.1　基本概念 106

4.2　锁存器 107

4.2.1 基本RS锁存器 107

4.2.2　时钟控制RS锁存器 109

4.2.3　时钟控制D锁存器 111

4.2.4　时钟控制锁存器的触发方式及存在问题 112

4.3 触发器的结构和工作原理 113

4.3.1 主从JK触发器 113

4.3.2　边沿触发器 116

4.4　触发器的脉冲工作特性 119

4.4.1 主从JK触发器的脉冲工作特性 119

4.4.2　维持阻塞D触发器的脉冲工作特性 119

4.5　触发器的逻辑功能及转换 120

4.5.1　触发器的逻辑功能 120

4.5.2　触发器之间的转换 123

4.6 触发器的VHDL描述 125

本章小结 127

思考题和习题 127

思考题 127

习题 128

5　时序逻辑电路 133

5.1 时序电路的基本概念 133

5.1.1 时序电路的特点 133

5.1.2　时序电路的分类 134

5.1.3 时序电路的状态转换表、状态转换图和时序图 134

5.2　基于触发器时序电路的分析 135

5.2.1 分析方法 136

5.2.2　同步时序电路的分析 137

5.2.3　异步时序电路的分析 139

5.3 基于触发器时序电路的设计 141

5.3.1　设计步骤 141

5.3.2　同步时序电路的设计 142

5.3.3　异步时序电路的设计 147

5.4　集成计数器 148

5.4.1　异步集成计数器 149

5.4.2　同步集成计数器 150

5.4.3　任意进制计数器的构成 153

5.5　寄存器 159

5.5.1　寄存器 159

5.5.2　移位寄存器 160

5.6　基于MSI时序逻辑电路的分析 164

5.6.1 分析步骤 164

5.6.2　分析举例 165

5.7 基于MSI时序逻辑电路的设计 167

5.7.1　时序脉冲发生电路 167

5.7.2　一般时序电路的设计 170

5.8 用VHDL描述时序逻辑电路 171

5.8.1　计数器的VHDL语言描述 171

5.8.2　信号发生器的VHDL语言描述 171

本章小结 172

思考题和习题 173

思考题 173

习题 173

6　脉冲的产生与整形电路 181

6.1　脉冲的基本知识 181

6.2　多谐振荡器 182

6.2.1 集成门电路构成的多谐振荡器 182

6.2.2　石英晶体多谐振荡器 184

6.3　单稳态触发器 185

6.3.1　用门电路构成的单稳态触发器 186

6.3.2　集成单稳态触发器 188

6.3.3　单稳态触发器的应用举例 193

6.4　施密特触发器 194

6.4.1　用门电路构成的施密特触发器 195

6.4.2　集成施密特触发器 196

6.4.3　施密特触发器应用举例 197

6.5　555定时器及其应用 199

6.5.1　555定时器 199

6.5.2　用555定时器构成的施密特触发器 200

6.5.3 用555定时器构成的单稳态触发器 202

6.5.4　用555定时器构成的多谐振荡器 203

6.6　综合运用举例 204

本章小结 205

思考题和习题 206

思考题 206

习题 206

7　数模和模数转换 212

7.1　数模转换器 212

7.1.1　基本转换原理 212

7.1.2　常用转换技术 213

7.1.3　DAC的主要参数和误差 216

7.1.4　集成DAC 217

7.1.5　集成DAC的应用 219

7.2　模数转换 219

7.2.1　转换的基本原理 220

7.2.2　采样－保持电路 221

7.2.3　并行比较型ADC 222

7.2.4　逐次渐近型ADC 223

7.2.5　双积分型ADC 226

7.2.6 ∑-△转换器 227

7.2.7　ADC的主要参数 230

7.2.8　集成ADC 231

本章小结 231

思考题和习题 232

思考题 232

习题 232

8 半导体存储器与可编程逻辑器件 235

8.1 概述 235

8.2　随机存储器 237

8.2.1　RAM的基本结构 237

8.2.2　RAM的存储单元 239

8.2.3　RAM的读写时序 240

8.2.4　集成RAM举例 242

8.2.5 RAM的扩展 242

8.3　只读存储器 244

8.3.1　ROM的结构与原理 244

8.3.2　PROM的可编程节点 244

8.3.3　ROM的应用 246

8.4　低密度可编程逻辑器件 247

8.4.1 PLA和PAL 247

8.4.2 GAL 249

8.5 复杂可编程逻辑器件CPLD 251

8.5.1　ispLSI/pLSI 2032 251

8.5.2　EPM7128S 253

8.6 现场可编程逻辑阵列FPGA 259

8.6.1 FPGA简介 259

8.6.2　FPGA的基本结构 260

本章小结 266

思考题和习题 266

思考题 266

习题 267

9　数字系统综合设计 268

9.1 数字系统设计的一般方法 268

9.1.1　数字系统的基本构成 268

9.1.2　数字系统的设计方法 269

9.1.3　数字系统的设计步骤 269

9.2　数字频率计 269

9.2.1 测频原理 270

9.2.2　简易频率计 271

9.2.3　恒精度频率计 280

9.3　信号发生器设计 282

9.3.1　直接数字频率合成技术 282

9.3.2　DDS信号发生器设计 283

9.3.3　仿真与测试 286

本章小结 286

思考题和习题 287

思考题 287

习题 287

参考文献 288