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第1章　数字电路基础 1

1.1　数字电路概述 1

1.1.1　模拟信号与数字信号 1

1.1.2　数字信号的表示方法 1

1.1.3　数字电路 2

1.2　数制和码制 4

1.2.1　几种常用数制 4

1.2.2　不同数制之间的相互转换 6

1.2.3　码制 8

1.3　二进制算术运算 9

1.4　逻辑代数基础 11

1.4.1　逻辑代数的三种基本运算 11

1.4.2　逻辑代数的基本公式和常用公式 14

1.4.3　逻辑代数的基本规则 16

1.5　逻辑函数的化简 17

1.5.1　逻辑函数的最简形式及变换 17

1.5.2　逻辑函数的公式化简法 18

1.5.3　用卡诺图化简逻辑函数 19

1.6　逻辑关系描述方法的相互转换 26

1.6.1　用波形图描述逻辑函数 26

1.6.2　逻辑函数描述方法间的转换 26

1.7　VHDL硬件描述语言简介 29

1.7.1　VHDL的基本结构 29

1.7.2　VHDL的语言元素 31

1.7.3　VHDL的基本语句 35

本章小结 37

自测题 38

习题 39

第2章　逻辑门电路 41

2.1　半导体器件的开关特性 41

2.1.1　半导体二极管的开关特性 42

2.1.2　晶体三极管的开关特性 43

2.2　分立元件门电路 45

2.2.1　二极管与门 45

2.2.2　二极管或门 46

2.2.3　三极管非门 46

2.3　TTLL集成逻辑门 47

2.3.1　TTL与非门的电路结构与工作原理 47

2.3.2　TTL与非门的外部电气特性与主要参数 49

2.3.3　TTL与非门的改进系列 56

2.3.4　其他逻辑功能的TTL门电路 58

2.3.5　TTL集电极开路门（OC门）和三态输出门（TS门） 60

2.3.6　TTL门电路的使用规则 64

2.4　其他类型的双极型数字集成电路 66

2.4.1　发射极耦合逻辑（ECL）门 66

2.4.2　集成注入逻辑（I2L）电路 67

2.5　CMOS逻辑门 68

2.5.1　MOS管的开关特性 69

2.5.2　CMOS反相器 70

2.5.3　其他逻辑功能的CMOS门电路 73

2.5.4　CMOS传输门 75

2.5.5　CMOS漏极开路门与CMOS三态输出门 75

2.5.6　各种系列CMOS数字集成电路的比较 77

2.5.7　CMOS门电路的使用规则 78

2.6　Bi-CMOS门电路 79

2.7　门电路的VHDL描述 80

2.7.1　用赋值语句描述2输入与非门 80

2.7.2　三态门描述 81

本章小结 81

自测题 81

习题 82

第3章　组合逻辑电路 85

3.1　概述 85

3.2　基于门电路的组合逻辑电路的分析与设计 86

3.2.1　基于门电路的组合逻辑电路的分析 86

3.2.2　基于门电路的组合逻辑电路的设计 87

3.3　常用集成中规模组合逻辑电路 88

3.3.1　编码器 88

3.3.2　译码器 92

3.3.3　数据选择器 98

3.3.4　数值比较器 100

3.3.5　加法器 101

3.4　中规模组合逻辑电路的应用 105

3.4.1　译码器的应用 105

3.4.2　数据选择器的应用 109

3.4.3　全加器的应用 111

3.5　竞争与冒险 112

3.5.1　竞争与冒险的基本概念 112

3.5.2　竞争与冒险的判断方法 113

3.5.3　竞争与冒险的消除方法 114

3.6　组合逻辑电路的VHDL描述 115

3.6.1　编码器的VHDL语言描述 115

3.6.2　译码器的VHDL语言描述 115

3.6.3　4选1数据选择器的VHDL语言描述 116

本章小结 117

自测题 117

习题 118

第4章　触发器 123

4.1　概述 123

4.2　基本RS触发器 124

4.2.1　与非门组成的基本RS触发器 124

4.2.2　或非门组成的基本RS触发器 126

4.2.3　应用举例 127

4.3　同步触发器 128

4.3.1　同步RS触发器 128

4.3.2　同步D触发器 130

4.3.3　同步触发器的空翻现象 131

4.4　主从触发器 132

4.4.1　主从RS触发器 132

4.4.2　主从JK触发器 133

4.4.3　其他主从结构的触发器 136

4.5　边沿触发器 137

4.5.1　维持-阻塞边沿D触发器 137

4.5.2　用CMOS传输门组成的边沿D触发器 138

4.5.3　利用传输延迟时间的边沿JK触发器 139

4.6　触发器的电路结构和逻辑功能的关系 141

4.7　集成触发器简介及其应用举例 142

4.8　触发器的VHDL语言描述 145

本章小结 146

自测题 147

习题 149

第5章　时序逻辑电路 152

5.1　概述 152

5.2　时序逻辑电路的分析 153

5.2.1　分析时序逻辑电路的一般步骤 153

5.2.2　寄存器和移位寄存器 154

5.2.3　计数器 158

5.3　时序逻辑电路的设计 174

5.4　中规模集成时序逻辑电路及其应用 183

5.4.1　集成计数器的应用 183

5.4.2　寄存器的应用 189

5.5　顺序脉冲发生器和序列信号发生器 190

5.5.1　顺序脉冲发生器 190

5.5.2　序列信号发生器 192

5.6　利用VHDL硬件描述语言的时序逻辑电路设计 194

5.6.1　VHDL中的状态描述 194

5.6.2　一般时序逻辑电路的VHDL描述举例 195

5.6.3　状态机及其VHDL描述 197

本章小结 201

自测题 202

习题 203

第6章　脉冲信号的产生与整形 209

6.1　概述 209

6.2　施密特触发器 210

6.2.1　门电路构成的施密特触发器 210

6.2.2　集成施密特触发器 212

6.2.3　用555定时器构成的施密特触发器 214

6.2.4　施密特触发器的应用 218

6.3　单稳态触发器 219

6.3.1　门电路构成的单稳态触发器 219

6.3.2　集成单稳态触发器 221

6.3.3　用555定时器构成的单稳态触发器 224

6.3.4　单稳态触发器的应用 226

6.4　多谐振荡器 227

6.4.1　用门电路组成的多谐振荡器 228

6.4.2　石英晶体组成的多谐振荡器 229

6.4.3　由555定时器构成的多谐振荡器 230

6.4.4　多谐振荡器的应用——燃气灶熄火声光报警电路 232

本章小结 233

自测题 233

习题 234

第7章　半导体存储器 237

7.1　概述 237

7.1.1　半导体存储器的特点 237

7.1.2　半导体存储器的分类 237

7.1.3　半导体存储器的主要技术指标 238

7.1.4　半导体存储器的相关概念 238

7.2　只读存储器（ROM） 238

7.2.1　固定ROM 238

7.2.2　可编程ROM 241

7.2.3　可擦除可编程ROM 242

7.2.4　ROM芯片应用举例 245

7.2.5　常用集成ROM存储器芯片 247

7.3　随机存储器（RAM） 248

7.3.1　RAM的基本结构 248

7.3.2　SRAM的静态存储单元 250

7.3.3　DRAM的动态存储单元 251

7.4　存储容量的扩展 253

7.4.1　位扩展 253

7.4.2　字扩展 254

7.4.3　字、位同时扩展 256

7.5　存储器的VHDL描述 256

7.5.1　只读存储器的VHDL描述 256

7.5.2　随机存储器的VHDL描述 256

本章小结 257

自测题 258

习题 259

第8章　可编程逻辑器件 260

8.1　概述 260

8.1.1　PLD的基本结构 260

8.1.2　PLD的分类 261

8.1.3　PLD的电路表示方法 261

8.1.4　PLD的性能特点 262

8.2　可编程阵列逻辑（PAL） 263

8.2.1　PAL的基本电路结构 263

8.2.2　PAL的应用举例 264

8.3　通用阵列逻辑器件（GAL） 264

8.3.1　GAL的基本电路结构 264

8.3.2　GAL的输出逻辑宏单元（OLMC）的组成结构 266

8.3.3　GAL的特点 267

8.4　复杂可编程逻辑器件（CPLD） 268

8.4.1　CPLD的基本结构 269

8.4.2　MAX7000系列的结构和功能 269

8.4.3　MAX7000系列中的宏单元 270

8.4.4　逻辑阵列块 271

8.4.5　MAX7000系列的其他组成部分 272

8.4.6　CPLD的特性 272

8.5　现场可编程门阵列器件（FPGA） 272

8.5.1　FPGA的基本结构 272

8.5.2　查找表的原理与结构 273

8.5.3　FLEX 10K系列的基本结构 274

8.5.4　FPGA的特点 277

8.5.5　FPGA与CPLD在功能和性能上的主要差别 278

8.6　基于可编程逻辑器件的数字系统设计 279

8.6.1　基于可编程逻辑器件的数字系统设计流程 279

8.6.2　设计举例 280

本章小结 282

自测题 283

习题 283

第9章　模数与数模转换器 284

9.1　数模（D/A）转换器 284

9.1.1　D/A转换器的转换特性及其主要技术指标 285

9.1.2　D/A转换器的工作原理 286

9.1.3　集成D/A转换器及其应用 288

9.2　模数（A/D）转换器 291

9.2.1　A/D转换器的基本原理及分类 291

9.2.2　并行比较型A/D转换器 293

9.2.3　逐次逼近型A/D转换器 295

9.2.4　双积分型A/D转换器 297

9.2.5　A/D转换器的主要技术指标 299

9.2.6　集成A/D转换器及其应用 300

本章小结 302

自测题 303

习题 304

参考文献 306