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目 录 1

1数字逻辑基础 1

1.1数字电路简介 1

1.1.1数字电路的特点 1

1.1.2数字电路的发展和分类 1

1.2数制和码制 2

1.2.1 几种常用的数制 2

1.2.2数制间的转换 4

1.2.3码制 6

1.2.4算术运算和逻辑运算 9

1.3基本逻辑运算 10

1.3.1基本逻辑运算 10

1.3.2复合逻辑运算 12

1.4逻辑代数的基本定理及常用公式 14

1.4.1逻辑代数的基本定理 14

1.4.2逻辑代数的两条重要规则 15

1.5逻辑函数及其表示方法 15

1.5.1 逻辑函数 15

1.5.2逻辑函数常用的表示方法 16

1.5.3逻辑函数的卡诺图 17

1.5.4逻辑函数各种表示方法之间的转换 22

1.6逻辑函数的化简方法 25

1.6.1化简的意义 25

1.6.2代数化简法 26

1.6.3卡诺图化简法 27

1.6.4具有无关项逻辑函数的化简 29

思考题和习题 30

本章小结 30

2 硬件描述语言VHDL基础 33

2.1 概述 33

2.2 VHDL的主要构件 34

2.2.1 实体 34

2.2.2结构体 35

2.2.3程序包 37

2.2.4库 37

2.3数据类型和运算 38

2.3.1标量数据类型 38

2.3.2复合数据类型 39

2.3.4运算及运算符 40

2.3.3 IEEE标准数据类型 40

2.4行为和结构描述 42

2.4.1进程 42

2.4.2并发行为 43

2.4.3 VHDL的行为描述 44

2.4.4 VHDL的结构描述 44

本章小结 45

思考题和习题 46

3集成逻辑门电路 48

3.1二、三极管开关特性 48

3.1.1二极管的开关特性 48

3.1.2三极管的开关特性 50

3.1.3场效应管的开关特性 52

3.2TTL集成逻辑门 54

3.2.1 TTL与非门的内部结构及工作原理 56

3.2.2 TTL与非门的外特性及有关参数 58

3.2.3其它TTL集成逻辑门 64

3.2.4使用TTL 门的几个实际问题 68

3.3 CMOS集成门电路 70

3.3.1 CMOS 反相器 71

3.3.2 CMOS传输门 74

3.4逻辑门电路使用中的几个实际问题 75

本章小结 77

思考题和习题 77

4.1 概述 81

4 组合逻辑电路的分析和设计 81

4.2 门级组合逻辑电路的分析和设计 83

4.2.1分析方法 83

4.2.2设计方法 84

4.3编码器和译码器 86

4.3.1编码器 86

4.3.2译码器 88

4.3.3 BCD-七段显示译码器 92

4.4多路选择器和多路分配器 95

4.4.1多路选择器 95

4.4.2多路分配器 100

4.5加法器和比较器 101

4.5.1加法器 101

4.5.2数值比较器 104

4.6基于MSI组合逻辑电路的分析 107

4.6.1分析步骤 107

4.6.2分析举例 108

4.7基于MSI组合逻辑电路的设计 111

4.7.1设计步骤 112

4.7.2设计举例 113

4.8组合逻辑电路中的竞争与冒险 116

4.8.1竞争冒险现象及原因 117

4.8.2险象的识别和消除方法 118

本章小结 120

思考题和习题 120

5.1概述 125

5集成触发器 125

5.2基本RS触发器 126

5.2.1 电路结构及功能特点 126

5.2.2基本R5触发器的应用 127

5.3同步触发器 128

5.3.1 同步RS触发器 128

5.3.2同步D触发器 130

5.3.3同步JK触发器 132

5.3.4同步T触发器 134

5.3.5 同步触发器的触发方式及存在问题 135

5.4无空翻触发器 136

5.4.1主从JK触发器 136

5.4.2边沿D触发器 139

5.4.3触发器的脉冲工作特性 140

5.5集成触发器的应用 142

5.5.1 寄存器 142

5.5.2移位寄存器 144

5.5.3二分频电路 145

本章小结 145

思考题和习题 146

6脉冲的产生与整形电路 149

6.1 概述 149

6.2施密特触发器 150

6.2.1 门电路构成的施密特触发器 151

6.2.2集成施密特触发器 151

6.2.3施密特触发器应用举例 152

6.3单稳态触发器 153

6.3.1 门电路构成的单稳态触发器 154

6.3.2集成单稳态触发器 157

6.3.3单稳态触发器的应用举例 160

6.4多谐振荡器 161

6.4.1 门电路构成的多谐振荡器 161

6.4.2石英晶体多谐振荡器 163

6.5 555定时器及其应用 164

6.5.1 555定时器 165

6.5.2555构成的施密特触发器 166

6.5.3 555构成的单稳态触发器 167

6.5.4 555构成的多谐振荡器 168

思考题和习题 170

本章小结 170

7时序逻辑电路的分析和设计 174

7.1概述 174

7.2基于触发器时序电路的分析 175

7.2.1分析方法 175

7.2.2同步时序电路的分析 176

7.2.3异步时序电路的分析 179

7.3 基于触发器时序电路的设计 181

7.3.1设计步骤 181

7.3.2同步时序电路的设计 182

7.3.3异步时序电路的设计 188

7.4集成计数器 190

7.4.1异步集成计数器 190

7.4.2同步集成计数器 192

7.4.3任意进制计数器的构成 195

7.5集成移位寄存器 201

7.5.1移位寄存器 201

7.5.2移位寄存器的应用 202

7.6基于MSI时序逻辑电路的分析 204

7.6.1分析步骤 204

7.6.2分析举例 205

7.7基于MSI时序逻辑电路的设计 208

7.7.1时序脉冲发生电路 208

7.7.2一般时序电路的设计 211

本章小结 212

思考题和习题 212

8.1 概述 218

8半导体存储器与可编程逻辑器件 218

8.2随机存储器 220

8.2.1 RAM的结构 220

8.2.2 RAM的存储单元 223

8.2.3 RAM的读写时序 224

8.2.4集成RAM举例 226

8.2.5 RAM的扩展 227

8.3只读存储器 228

8.3.1 ROM的结构与原理 228

8.3.2 EPROM的实例 230

8.3.3 ROM的应用 232

8.4.1 PLA和PAL 233

8.4低密度可编程逻辑器件 233

8.4.2 GAL 235

8.5 高密度可编程逻辑器件HDPLD 237

8.5.1 ispLSI/pLSI 2032 237

8.5.2 EPM7128S 240

8.6现场可编程门阵列FPGA 245

8.6.1 FPGA简介 245

8.6.2 FPGA的基本结构 246

8.7可编程逻辑器件的应用 249

8.7.1现代数字系统设计方法简介 249

8.7.2可编程逻辑器件的设计流程 250

8.7.3应用举例 251

本章小结 252

思考题和习题 253

9数－模和模－数转换 255

9.1 概述 255

9.2 D/A转换电路 256

9.2.1 D/A转换的基本原理 256

9.2.2倒T形电阻网络D/A转换器 257

9.2.3权电流网络D/A转换器 258

9.2.4集成D/A转换器 259

9.2.5集成D/A转换器的应用 260

9.2.6 D/A转换器的主要参数和误差 261

9.3 A/D转换电路 263

9.3.1 A/D转换的基本原理 263

9.3.2并行比较型A/D转换器 264

9.3.3逐次渐近型A/D转换器 266

9.3.4双积分型A/D转换器 268

9.3.5集成A/D转换器 270

9.3.6 A/D转换器的主要参数 271

9.4采样－保持电路 272

本章小结 274

思考题和习题 275

附录A半导体器件基础 278

A.1半导体二极管 278

A.2双极型晶体管 280

A.3场效应管 284

A.4放大器与理想集成运算放大器 287

参考文献 290