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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DAC217

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ADC222

7.2.4　逐次渐近型ADC223

7.2.5　双积分型ADC226

7.2.6 ∑-△转换器227

7.2.7　ADC的主要参数230

7.2.8　集成ADC231

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PAL247

8.4.2 GAL249

8.5 复杂可编程逻辑器件CPLD251

8.5.1　ispLSI/pLSI 2032251

8.5.2　EPM7128S253

8.6 现场可编程逻辑阵列FPGA259

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