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第1章 数字逻辑基础1

1.1 概述1

1.1.1 数字技术的特点1

1.1.2 数字电路的发展2

1.1.3 数字电路的研究对象、分析工具及描述方法3

1.2 数制与码制3

1.2.1 基数、位权的基本概念3

1.2.2 几种常用的数制4

1.2.3 数制之间的相互转换5

1.2.4 码制8

1.3 三种基本逻辑运算10

1.3.1 与运算10

1.3.2 或运算11

1.3.3 非运算12

1.3.4 常用复合逻辑13

1.4 逻辑代数的基本定理14

1.4.1 逻辑代数的基本定律14

1.4.2 基本规则15

1.4.3 逻辑运算的优先级别16

1.4.4 基本定律的应用16

1.5 逻辑函数及其表示方法18

1.5.1 逻辑函数的定义18

1.5.2 逻辑函数的表示方法18

1.6 逻辑函数的化简21

1.6.1 逻辑函数化简的意义21

1.6.2 代数化简法22

1.6.3 卡诺图化简法25

小结33

习题34

习题分析举例36

第2章 逻辑门电路40

2.1 简单的与、或、非门电路40

2.1.1 二极管的开关特性40

2.1.2 三极管的开关特性41

2.1.3 简单的与、或、非门电路43

2.2 TTL与非门电路47

2.2.1 TTL与非门的工作原理47

2.2.2 TTL与非门的外特性50

2.2.3 TTL与非门的主要参数52

2.2.4 抗饱和TTL电路57

2.2.5 集电极开路与非门和三态与非门58

2.3 CMOS门电路62

2.3.1 NMOS逻辑门电路62

2.3.2 CMOS逻辑门电路64

2.3.3 CMOS传输门67

2.4 逻辑门电路使用中的几个实际问题68

2.4.1 各种门电路之间的接口问题68

2.4.2 门电路带其他负载的问题72

2.4.3 多余输入端的处理措施72

小结73

习题73

习题分析举例76

第3章 组合逻辑电路79

3.1 概述79

3.1.1 组合逻辑电路的特点79

3.1.2 组合逻辑电路逻辑功能描述方式及各种描述方式的相互关系80

3.2 组合逻辑电路的分析方法83

3.3 组合逻辑电路设计的一般方法87

3.4 编码器与译码器90

3.4.1 编码器90

3.4.2 译码器94

3.5 数据分配器与数据选择器104

3.5.1 数据分配器104

3.5.2 数据选择器104

3.6 算术运算电路110

3.6.1 加法器110

3.6.2 二进制减法运算112

3.6.3 加法器应用举例115

3.6.4 数值比较器117

3.7 组合逻辑电路应用举例121

3.7.1 奇偶发生器/校验器在数据传输中的应用121

3.7.2 简易交通信号灯控制电路122

3.7.3 全加器电路实现形式的多样性讨论124

3.8 组合逻辑电路中的竞争-冒险129

3.8.1 产生竞争-冒险的原因129

3.8.2 冒险现象的判别131

3.8.3 消除冒险现象的方法132

小结134

习题135

习题分析举例140

第4章 触发器145

4.1 概述145

4.2 触发器的电路结构与工作原理146

4.2.1 基本RS触发器146

4.2.2 同步RS触发器149

4.2.3 主从触发器153

4.2.4 边沿触发器157

4.3 触发器的逻辑功能及其描述方法160

4.3.1 RS触发器161

4.3.2 JK触发器163

4.3.3 D触发器163

4.3.4 T触发器164

4.4 触发器的脉冲工作特性167

4.4.1 传输延迟时间167

4.4.2 建立时间168

4.4.3 保持时间168

4.4.4 最大时钟频率168

小结169

习题169

习题分析举例174

第5章 时序逻辑电路179

5.1 概述179

5.1.1 时序逻辑电路的一般结构形式179

5.1.2 时序逻辑电路的描述方法180

5.2 时序逻辑电路的分析方法182

5.2.1 同步时序逻辑电路分析举例182

5.2.2 异步时序电路分析举例185

5.3 寄存器和移位寄存器187

5.3.1 寄存器187

5.3.2 移位寄存器188

5.4 计数器192

5.4.1 触发器组成的计数器192

5.4.2 集成计数器195

5.4.3 计数器的设计方法204

5.5 顺序脉冲发生器与序列信号发生器213

5.5.1 顺序脉冲发生器213

5.5.2 序列信号发生器214

5.6 时序逻辑电路应用举例216

5.6.1 定周期交通信号灯控制电路216

5.6.2 多路脉冲信号形成电路217

5.6.3 计数器电路实现形式的灵活性讨论218

小结225

习题226

习题分析举例229

第6章 半导体存储器234

6.1 概述234

6.2 只读存储器237

6.3 随机存储器245

小结252

习题253

第7章 脉冲波形的产生与变换257

7.1 概述257

7.2 多谐振荡器258

7.2.1 反相器与RC元件组成的环形多谐振荡器259

7.2.2 采用石英晶体的多谐振荡器264

7.3 单稳态触发器266

7.3.1 门电路与RC元件构成的单稳态触发器266

7.3.2 集成单稳态触发器269

7.3.3 单稳态触发器的应用271

7.4 施密特触发器272

7.4.1 门电路构成的施密特触发器273

7.4.2 施密特触发器的应用275

7.5 555定时器及其应用277

7.5.1 555定时器的电路组成及工作原理277

7.5.2 555构成的施密特触发器279

7.5.3 555构成的单稳态触发器280

7.5.4 555构成的多谐振荡器282

7.6 应用电路举例285

小结287

习题288

习题分析举例293

第8章 数/模与模/数转换电路296

8.1 概述296

8.2 数/模转换电路297

8.2.1 D/A转换的基本思路297

8.2.2 典型的D/A转换电路298

8.2.3 D/A转换器的输出方式302

8.2.4 D/A转换器的主要技术参数304

8.2.5 集成D/A转换器应用举例306

8.3 模数转换电路308

8.3.1 A/D转换的基本原理308

8.3.2 直接A/D转换器311

8.3.3 间接A/D转换器315

8.3.4 A/D转换器的主要技术参数318

8.3.5 集成A/D转换器举例319

小结320

习题320

习题分析举例323

第9章 可编程逻辑器件325

9.1 概述325

9.1.1 可编程逻辑器件发展过程简介325

9.1.2 PLD的分类326

9.1.3 PLD中门电路的习惯表示方法328

9.2 PLA和PAL的电路结构328

9.2.1 PLA的电路结构与应用举例329

9.2.2 PAL的电路结构与应用举例329

9.3 通用阵列逻辑（GAL）335

9.3.1 GAL器件的基本结构335

9.3.2 可编程输出逻辑宏单元OLMC335

9.3.3 GAL器件的特点340

9.4 高密度可编程逻辑器件HPLD341

9.4.1 典型的CPLD结构342

9.4.2 现场可编程门阵列FPGA347

9.4.3 CPLD与FPGA比较351

小结351

习题352

第10章 VHDL简介353

10.1 VHDL基础353

10.1.1 标识符、常量及信号354

10.1.2 数据类型355

10.1.3 运算操作符356

10.1.4 基本设计单元357

10.2 常用组合逻辑功能器件的VHDL描述359

10.2.1 VHDL的主要描述语句359

10.2.2 常用组合逻辑功能器件的VHDL描述363

10.3 触发器的VHDL描述368

10.3.1 时钟信号的VHDL描述368

10.3.2 D触发器的VHDL描述369

10.3.3 JK触发器的VHDL描述371

10.3.4 RS触发器的VHDL描述372

10.4 常见时序逻辑电路的VHDL描述373

10.4.1 生成语句及元件例化语句373

10.4.2 寄存器的VHDL描述375

10.4.3 计数器的VHDL描述377

小结380

习题380

第11章 VHDL在数字系统分析与设计中的应用举例381

11.1 键盘编码器电路组成及程序分析381

11.2 具有基本功能的数字时钟电路的设计385

11.2.1 设计要求及系统框图386

11.2.2 从上到下的层次化设计387

11.2.3 从下向上创建模块389

11.2.4 设计顶层模块的VHDL源程序395

11.3 简易交通信号灯控制电路的设计398

11.3.1 设计要求及系统框图399

11.3.2 从上到下的层次化设计400

11.3.3 从下向上创建模块401

小结405

习题405

部分习题参考答案407

参考文献411