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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PAL233

8.4低密度可编程逻辑器件233

8.4.2 GAL235

8.5 高密度可编程逻辑器件HDPLD237

8.5.1 ispLSI/pLSI 2032237

8.5.2 EPM7128S240

8.6现场可编程门阵列FPGA245

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