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第1章 绪论1

1.1 数字信号1

目录1

1.2　数制及其转换2

1.3 二-十进制代码（BCD代码）7

1.4　算术运算与逻辑运算9

1.5　数字电路10

1.6 VHDL11

1.7 本课程的任务与性质11

习题12

2.1 逻辑代数13

2.1.1 基本逻辑13

第2章　逻辑函数及其简化13

2.1.2　基本逻辑运算15

2.1.3 真值表与逻辑函数20

2.1.4　逻辑函数相等22

2.1.5 三个规则25

2.1.6　常用公式27

2.1.7　逻辑函数的标准形式28

2.2 逻辑函数的简化32

2.2.1　公式法（代数法）32

2.2.2　图解法（卡诺图法）34

2.2.3　逻辑函数的系统简化法44

习题51

3.1.1 晶体二极管开关特性54

3.1 晶体管的开关特性54

第3章　集成逻辑门54

3.1.2 晶体三极管开关特性61

3.2　TTL集成逻辑门66

3.2.1 晶体管-晶体管逻辑门电路（TTL）67

3.2.2　TTL与非门的主要外部特性69

3.2.3　TTL或非门、异或门、OC门、三态输出门等76

3.2.4　其他系列TTL门电路80

3.3 发射极耦合逻辑（ECL）门与集成注入逻辑（I2L）电路84

3.3.1 发射极耦合逻辑（ECL）门84

3.3.2　I2L逻辑门85

3.4 MOS逻辑门87

3.4.1 MOS晶体管87

3.4.2 MOS反相器和门电路89

3.5 CMOS电路94

3.5.1 CMOS反相器工作原理94

3.5.2　CMOS反相器的主要特性95

3.5.3　CMOS传输门100

3.5.4　CMOS逻辑门电路101

3.5.5　BiCMOS门电路105

3.5.6　CMOS电路的正确使用方法106

3.6　VHDL描述逻辑门电路108

3.6.1 VHDL描述电路的基本方法108

3.6.2 VHDL描述逻辑门电路109

习题112

第4章　组合逻辑电路116

4.1 组合逻辑电路分析116

4.1.1 全加器117

4.1.2　编码器120

4.1.3 译码器123

4.1.4　数值比较器131

4.1.5　数据选择器135

4.1.6　奇偶产生／校验电路138

4.2　组合逻辑电路设计140

4.2.1 采用小规模集成器件的组合逻辑电路设计140

4.2.2 采用中规模集成器件实现组合逻辑函数146

4.3 组合逻辑电路的冒险现象156

4.3.1 静态逻辑冒险156

4.3.2 如何判断是否存在逻辑冒险158

4.3.3　如何避免逻辑冒险159

4.4.1 VHDL表达式、运算符和数据类型161

4.4 VHDL描述组合逻辑电路161

4.4.2　在结构体行为描述中常用语句162

4.4.3　结构描述语句165

4.4.4　VHDL语句描述组合逻辑电路166

习题172

第5章集　成触发器178

5.1 基本触发器178

5.1.1 基本触发器电路组成和工作原理178

5.1.2　基本触发器功能的描述179

5.2　钟控触发器181

5.2.1　钟控R-S触发器181

5.2.2　钟控D触发器182

5.2.3　钟控J-K触发器183

5.2.4　钟控T触发器184

5.2.5 电位触发方式的工作特性185

5.3　主从触发器185

5.3.1 主从触发器基本原理185

5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象187

5.3.3 主从J-K触发器集成单元188

5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性190

5.4　边沿触发器191

5.4.1　维持-阻塞触发器191

5.4.2 下降沿触发的边沿触发器194

5.4.3　CMOS传输门构成的边沿触发器197

5.5.1 时钟信号和复位、置位信号的VHDL描述199

5.5 VHDL描述触发器199

5.5.2　触发器的VHDL描述200

习题203

第6章　时序逻辑电路208

6.1 时序逻辑电路概述208

6.2　时序逻辑电路分析210

6.2.1　时序逻辑电路的分析步骤210

6.2.2　奇存器、移位寄存器214

6.2.3　同步计数器224

6.2.4　异步计数器232

6.3 时序逻辑电路设计238

6.3.1 同步时序逻辑电路设计的一般步骤238

6.3.2　采用小规模集成器件设计同步计数器246

6.3.3　采用小规模集成器件设计异步计数器252

6.3.4　采用中规模集成器件实现任意模值计数（分频）器257

6.4　序列信号发生器266

6.4.1 设计给定序列信号的产生电路266

6.4.2 根据序列循环长度M的要求设计发生器电路269

6.5 时序逻辑电路的VHDL描述274

6.5.1 移位奇存器的VHDL描述275

6.5.2　计数器的VHDL描述278

习题280

第7章　半导体存储器290

7.1 概述290

7.1.1 半导体存储器的特点与应用290

7.1.2 半导体存储器的分类290

7.2　顺序存取存储器（SAM）291

7.1.3 半导体存储器的主要技术指标291

7.2.1　动态CMOS反相器292

7.2.2 动态CMOS移存单元292

7.2.3 动态移存器和顺序存取存储器（SAM）293

7.3 随机存取存储器（RAM）295

7.3.1 RAM的结构296

7.3.2　RAM存储单元298

7.3.3　RAM集成片HM6264简介301

7.3.4　RAM存储容量的扩展301

7.4 只读存储器（ROM）304

7.4.1 固定ROM305

7.4.2 可编程ROM307

7.4.3　利用ROM实现组合逻辑函数311

7.4.4　EPROM集成片简介313

习题315

第8章　可编程逻辑器件316

8.1 可编程逻辑器件基本结构317

8.1.1 “与-或”阵列结构317

8.1.2　查找表结构324

8.1.3 可编程逻辑器件编程技术328

8.2 简单可编程逻辑器件（SPLD）329

8.2.1 PAL器件的基本结构330

8.2.2 GAL器件的基本结构330

8.2.3　典型GAL器件331

8.3 复杂可编程逻辑器件（CPLD）343

8.3.1 概述343

8.3.2 可编程互连阵列结构CPLD346

8.3.3　全局互连结构CPLD354

8.4 现场可编程门阵列（FPGA）器件356

8.4.1 概述356

8.4.2　连续互连型FPGA器件357

8.4.3　分段互连型FPGA器件363

8.4.4 FPGA器件特点369

8.5 可编程逻辑器件的开发370

8.5.1　PLD设计流程370

8.5.2　PLD编程与配置372

习题374

第9章　脉冲单元电路376

9.1 脉冲信号与电路376

9.1.1　脉冲信号376

9.2.1　施密特触发器377

9.1.2 脉冲电路377

9.2 集成门构成的脉冲单元电路377

9.2.2　单稳态触发器383

9.2.3　多谐振荡器392

9.3　555定时器及其应用398

9.3.1　555定时器的电路结构398

9.3.2 用555定时器构成施密特触发器399

9.3.3 用555定时器构成单稳态触发器401

9.3.4 用555定时器构成多谐振荡器402

习题404

第10章　模数转换器和数模转换器406

10.1 概述406

10.1.1　数字控制系统406

10.1.2　数据传输系统407

10.1.3 自动测试和测量设备408

10.1.4　多媒体计算机系统408

10.2 数模转换器（DAC）408

10.2.1　数模转换原理和一般组成408

10.2.2　权电阻网络DAC410

10.2.3　R-2R倒T形电阻网络DAC414

10.2.4 单值电流型网络DAC415

10.2.5　集成DAC及其应用举例417

10.2.6　DAC的转换精度与转换速度420

10.3 模数转换器（ADC）423

10.3.1　模数转换基本原理423

10.3.2　并联比较型ADC427

10.3.3　逐次逼近型ADC429

10.3.4　双积分型ADC432

10.4 集成ADC及其应用举例435

10.4.1 双积分型集成ADC435

10.4.2　逐次逼近型集成ADC439

10.4.3　ADC的转换精度和转换速度441

习题442

第11章　数字系统设计基础444

11.1 数字系统设计的基本方法444

11.1.1　数字系统的组成444

11.1.2　数字系统设计方法445

11.2 系统控制器的描述447

11.2.1　ASM图描述方法447

11.2.2　控制器设计——硬件实现449

11.2.3　控制器设计——软件设计（VHDL描述）454

11.3 数字系统设计举例456

11.3.1　方案构思456

11.3.2　顶层的VHDL实现458

11.3.3　次级模块电路分析与设计459

11.3.4　控制器电路的设计462

习题465

附录一 半导体集成电路型号命名方法467

附录二 集成电路主要性能参数469

附录三 二进制逻辑单元图形符号说明474

主要参考文献496

汉英名词术语对照497