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第1章 数字逻辑的基础知识1

引言1

1.1 数字电路的信号1

1.1.1 模拟量与数字量1

1.1.2 数字电路及其信号2

1.2 数字电路所用的数制2

1.2.1 二进制数2

1.2.2 十进制数和二进制数间的互相转换3

1.2.3 八进制数和十六进制数5

1.3 数字电路常用的码制与编码6

1.3.1 原码、反码和补码6

1.3.2 BCD码（二-十进制编码）10

1.3.3 格雷（Gray）码11

1.4 逻辑代数基本知识11

1.4.1 基本运算11

1.4.2 复合运算13

1.4.3 逻辑代数的定律16

1.4.4 逻辑函数的标准形式17

1.4.5 逻辑函数的化简24

本章小结38

思考题及习题39

第2章 晶体管开关及门电路43

引言43

2.1 晶体管的开关特性及简单门电路44

2.1.1 二极管的开关特性44

2.1.2 双极晶体管的开关特性47

2.1.3 MOS管的开关特性51

2.1.4 分立元件构成的门电路56

2.2 TTL（三极管-三极管逻辑）门电路62

2.2.1 TTL与非门的电路结构与工作原理62

2.2.2 TTL与非门的特性67

2.2.3 其他类型TTL门电路75

2.2.4 TTL集成电路的系列产品81

2.3 其他类型双极型数字集成电路84

2.3.1 ECL（发射极耦合逻辑）门电路84

2.3.2 TTL（集成注入逻辑）门电路87

2.4 CMOS集成门电路89

2.4.1 CMOS反相器的电路结构和工作原理89

2.4.2 CMOS反相器的输入特性和输出特性91

2.4.3 其他CMOS集成门电路94

2.4.4 TTL电路与CMOS电路间的连接99

2.4.5 低电压CMOS电路及逻辑电平转换器101

2.4.6 CMOS集成电路系列产品103

2.4.7 CMOS集成电路使用注意事项106

本章小结108

思考题及习题109

第3章 组合逻辑电路116

引言116

3.1 组合逻辑电路的一般分析与设计117

3.1.1 组合逻辑电路的一般分析117

3.1.2 组合逻辑电路的设计（用门电路）119

3.2 常用组合逻辑电路及其中规模集成器件122

3.2.1 加法器123

3.2.2 编码器127

3.2.3 译码器及数据分配器133

3.2.4 数据选择器140

3.2.5 图案移位器142

3.2.6 数码比较器145

3.2.7 奇偶校验码的产生器／校验器147

3.3 用中规模集成器件设计组合逻辑电路149

3.3.1 用数据选择器实现组合逻辑电路149

3.3.2 用译码器、加法器实现组合逻辑电路154

3.4 组合逻辑电路的冒险155

3.4.1 竞争与冒险现象156

3.4.2 冒险的判断、避免及消除157

本章小结159

思考题及习题159

第4章 触发器与波形变换、产生电路164

引言164

4.1 脉冲信号164

4.1.1 脉冲信号的描述164

4.1.2 波形的产生与变换165

4.2 触发器165

4.2.1 基本RS触发器166

4.2.2 同步RS触发器171

4.2.3 主从延迟型JK触发器175

4.2.4 边沿型D触发器178

4.2.5 边沿型JK触发器183

4.2.6 触发器的类型185

4.2.7 各类触发器的开关工作特性及抗干扰能力比较187

4.3 施密特电路188

4.3.1 用门电路组成的施密特电路188

4.3.2 集成施密特电路189

4.3.3 施密特电路的应用190

4.4 单稳态电路192

4.4.1 用门电路组成的单稳态电路193

4.4.2 集成单稳态电路197

4.4.3 单稳态电路的应用202

4.5 多谐振荡器206

4.5.1 用门电路组成的多谐振荡器206

4.5.2 用施密特电路构成的多谐振荡器209

4.5.3 石英晶体多谐振荡器209

4.6 555集成定时器211

4.6.1 555集成定时器的工作原理211

4.6.2 555集成定时器的应用举例213

本章小结216

思考题及习题218

第5章 时序逻辑电路230

引言230

5.1 时序逻辑电路的基本概念230

5.2 时序逻辑电路的描述233

5.3 锁存器、寄存器、移位寄存器236

5.3.1 锁存器236

5.3.2 寄存器237

5.3.3 移位寄存器238

5.3.4 寄存器的应用244

5.4 计数器246

5.4.1 同步计数器247

5.4.2 异步计数器258

5.4.3 N进制计数器264

5.4.4 计数器的应用实例273

5.5 时序逻辑电路的设计277

5.5.1 原始状态图和原始状态表的建立277

5.5.2 状态化简279

5.5.3 状态分配281

5.5.4 状态转移和激励列表282

5.5.5 激励方程和输出方程283

5.5.6 逻辑图283

5.5.7 输出与输入之间的关系292

5.5.8 自启动与非自启动293

5.5.9 异步时序逻辑电路的设计295

5.5.10 输出方波的奇数分频器297

5.6 序列信号发生器299

5.6.1 移存器型序列信号发生器299

5.6.2 计数器型序列信号发生器302

5.6.3 LFSR（线性反馈移存器）型序列信号发生器304

本章小结309

思考题及习题310

第6章 存储器与可编程逻辑器件319

引言319

6.1 存储器320

6.1.1 SAM（顺序存取存储器）320

6.1.2 RAM（随机存取存储器）323

6.1.3 ROM（只读存储器）331

6.2 可编程逻辑器件（PLD）336

6.2.1 可编程器件的逻辑表示法337

6.2.2 简单可编程逻辑器件（SPLD）339

6.2.3 高密度可编程逻辑器件（HDPLD）346

6.2.4 Altera公司的开发系统Quartus Ⅱ352

本章小结358

思考题及习题359

第7章 硬件描述语言（VHDL）362

引言362

7.1 VHDL程序的组成362

7.1.1 实体（Entity）363

7.1.2 构造体（architecture）364

7.1.3 包集合（Package）368

7.1.4 库（library）370

7.1.5 配置（configuration）371

7.2 VHDL的标识符、客体、数据类型和操作符372

7.2.1 VHDL的标识符（Identifiers）372

7.2.2 VHDL的客体（Object）372

7.2.3 VHDL的数据类型（Data Type）374

7.2.4 子类型（subtypes）377

7.2.5 属性（Attributes）378

7.2.6 VHDL的运算操作符379

7.3 VHDL构造体的描述方法380

7.3.1 顺序描述语句（Seguentiat Statement）381

7.3.2 并发描述语句（Concurrent Statements）388

7.3.3 断言语句（Assert Statements）399

7.4 数字电路的VHDL设计举例401

7.4.1 基本逻辑门的VHDL设计源文件401

7.4.2 组合逻辑电路的VHDL设计源文件402

7.4.3 时序逻辑电路的VHDL设计408

7.4.4 只读存储器（ROM）的VHDL设计416

本章小结417

思考题及习题417

第8章 可测性设计及边界扫描技术420

引言420

8.1 概述421

8.2 可测性设计423

8.2.1 特定设计423

8.2.2 结构设计425

8.3 边界扫描测试BST435

8.3.1 边界扫描设计基本结构436

8.3.2 边界扫描测试的工作方式439

8.3.3 边界扫描单元的级联440

8.3.4 边界扫描描述语言（BSDL）441

本章小结442

思考题及习题442

第9章 数模与模数转换444

引言444

9.1 D/A转换器444

9.1.1 D/A转换器的基本工作原理444

9.1.2 二进制权电阻网络D/A转换器445

9.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器446

9.1.4 权电流型D/A转换器447

9.1.5 D/A转换器的主要性能参数448

9.1.6 串行输入的D/A转换器450

9.2 A/D转换器452

9.2.1 A/D转换器的基本工作原理452

9.2.2 并行比较型A/D转换器454

9.2.3 逐次渐近型A/D转换器456

9.2.4 双积分型A/D转换器457

9.2.5 A/D转换器的主要技术指标460

9.2.6 串行输出的A/D转换器461

9.3 D/A转换器和A/D转换器的应用462

9.3.1 D/A转换器应用举例462

9.3.2 A/D转换器应用举例463

本章小结465

思考题及习题466

附录1 逻辑函数列表化简法C语言源程序467

附录2 国家标准图形符号简表474

附录3 英汉名词对照（以英文字母为序）477

主要参考文献484