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第1章 数字电路基础1

1.1数字信号与数字电路1

1.1.1数字技术的发展及其应用1

1.1.2数字信号和模拟信号1

1.1.3数字电路的特点和分类2

练习与思考2

1.2数制和码制3

1.2.1数制3

1.2.2不同数制间的转换4

1.2.3二进制代码6

练习与思考8

1.3二进制的运算方法8

1.3.1原码、反码和补码8

1.3.2二进制的算术运算9

练习与思考9

本章小结10

习题10

第2章 逻辑代数基础12

2.1概述12

2.2逻辑代数的基本运算12

2.2.1与运算12

2.2.2或运算13

2.2.3非运算13

2.2.4异或运算14

2.2.5同或运算14

2.2.6复合逻辑运算14

练习与思考16

2.3逻辑代数的基本定律和常用公式16

练习与思考16

2.4逻辑代数的三个基本规则16

2.4.1代入规则16

2.4.2反演规则17

2.4.3对偶规则17

练习与思考18

2.5逻辑函数及其表示方法18

2.5.1最小项的定义及其性质18

2.5.2逻辑函数的最小项表达式19

2.5.3逻辑函数的表示方法及其相互转换19

练习与思考21

2.6逻辑函数的化简21

2.6.1逻辑函数的代数化简法21

2.6.2逻辑函数的卡诺图化简法23

2.6.3具有无关项的逻辑函数的卡诺图化简法26

练习与思考27

2.7硬件描述语言VHDL基础27

2.7.1 VHDL的主要构件28

2.7.2 VHDL的数据对象和数据类型30

2.7.3 VHDL的操作符32

2.7.4 VHDL的基本语句33

2.8 MAX+plusⅡ介绍及应用37

2.8.1 MAX+plusⅡ的使用方法37

2.8.2 MAX+plusⅡ的设计过程40

2.8.3 MAX+plusⅡ软件的基本操作与应用41

本章小结54

习题54

第3章 集成逻辑门电路57

3.1概述57

3.2基本逻辑门57

3.2.1二极管的开关特性58

3.2.2晶体管的开关特性58

3.2.3 MOS管的开关特性59

3.2.4分立元件门电路59

练习与思考61

3.3 TTL集成逻辑门电路62

3.3.1 TTL与非门电路62

3.3.2其他功能TTL门电路67

3.3.3集电极开路门和三态门电路68

3.3.4 TTL集成电路和其他双极型集成电路71

3.3.5 TTL集成逻辑门电路使用注意事项72

练习与思考73

3.4 CMOS集成逻辑门电路74

3.4.1 CMOS反相器74

3.4.2 CMOS逻辑门电路74

3.4.3 CMOS漏极开路门和三态输出CMOS门电路75

3.4.4 CMOS传输门75

3.4.5 CMOS电路产品系列76

3.4.6 CMOS集成逻辑门电路使用注意事项77

练习与思考77

3.5 TTL电路与CMOS电路的接口78

3.6正负逻辑规定及基本逻辑门电路的等效符号78

3.6.1正负逻辑规定78

3.6.2基本逻辑门电路的等效符号79

练习与思考80

3.7用VHDL描述逻辑门电路80

3.7.1门电路的VHDL描述80

3.7.2三态输出门电路的VHDL描述81

本章小结81

习题82

第4章 组合逻辑电路86

4.1概述86

4.2组合逻辑电路的分析和设计86

4.2.1组合逻辑电路的分析86

4.2.2组合逻辑电路的设计87

练习与思考91

4.3加法器92

4.3.1半加器和全加器92

4.3.2加法器93

练习与思考94

4.4编码器94

4.4.1二进制编码器95

4.4.2二-十进制编码器95

4.4.3优先编码器96

练习与思考99

4.5译码器和数据分配器99

4.5.1二进制译码器99

4.5.2二-十进制译码器103

4.5.3显示译码器104

4.5.4数据分配器106

练习与思考107

4.6数据选择器107

4.6.1 4选1数据选择器107

4.6.2 8选1数据选择器108

练习与思考111

4.7数值比较器111

4.7.1 1位数值比较器111

4.7.2多位数值比较器112

练习与思考113

4.8组合逻辑电路中的竞争冒险113

4.8.1什么是竞争冒险114

4.8.2竞争与冒险的识别114

4.8.3消除竞争冒险的方法115

练习与思考116

4.9组合电路应用举例116

4.9.1足球评委会判罚电路116

4.9.2智力竞赛抢答电路116

4.9.3水位检测电路117

4.10用VHDL描述组合逻辑电路118

本章小结119

习题120

第5章 触发器125

5.1概述125

5.2基本RS触发器125

5.2.1由与非门构成的基本RS触发器125

5.2.2由或非门构成的基本RS触发器127

5.2.3基本RS触发器的主要特点128

5.2.4集成基本RS触发器128

练习与思考128

5.3同步触发器129

5.3.1同步RS触发器129

5.3.2同步D触发器130

练习与思考131

5.4边沿触发器131

5.4.1边沿JK触发器131

5.4.2边沿D触发器134

练习与思考136

5.5触发器的逻辑功能137

5.5.1 D触发器137

5.5.2 JK触发器137

5.5.3 T触发器137

5.5.4 T′触发器138

5.5.5 RS触发器138

练习与思考138

5.6触发器逻辑功能的转换138

练习与思考140

5.7触发器的应用举例140

5.8四种基本触发器的VHDL描述142

练习与思考144

本章小结145

习题145

第6章 时序逻辑电路149

6.1概述149

6.2时序逻辑电路的分析149

6.2.1同步时序逻辑电路的分析150

6.2.2异步时序逻辑电路的分析151

练习与思考152

6.3同步时序逻辑电路的设计152

6.3.1同步时序逻辑电路的设计步骤152

6.3.2同步时序逻辑电路的设计举例153

练习与思考157

6.4寄存器157

6.4.1数码寄存器157

6.4.2移位寄存器158

练习与思考160

6.5计数器160

6.5.1二进制计数器160

6.5.2十进制计数器165

6.5.3 N进制计数器169

6.5.4环形计数器和扭环型计数器175

练习与思考177

6.6时序逻辑电路应用举例178

6.6.1 8路彩灯控制器178

6.6.2顺序脉冲发生器179

6.6.3数字钟179

6.7用VHDL描述时序逻辑电路180

6.7.1移位寄存器的VHDL描述180

6.7.2计数器的VHDL描述182

本章小结182

习题183

第7章 脉冲波形发生器与整形电路187

7.1概述187

7.2 555定时器及其应用188

7.2.1 555定时器的结构及工作原理188

7.2.2用555定时器组成单稳态触发器电路189

7.2.3用555定时器组成施密特触发器191

7.2.4用555定时器组成多谐振荡器192

练习与思考194

7.3集成和其他单稳态触发器194

7.3.1微分型单稳态触发器194

7.3.2集成单稳态触发器196

练习与思考198

7.4集成施密特触发器199

练习与思考200

7.5其他多谐振荡器电路200

7.5.1用CMOS反相器组成的多谐振荡器200

7.5.2石英晶体多谐振荡器201

练习与思考203

7.6脉冲产生与整形电路的应用203

本章小结207

习题207

第8章 半导体存储器和可编程逻辑器件210

8.1概述210

8.2只读存储器210

8.2.1固定ROM210

8.2.2可编程ROM213

8.2.3可擦除可编程ROM214

练习与思考216

8.3随机存取存储器216

8.3.1静态随机存储器216

8.3.2动态随机存储器217

8.3.3存储容量的扩展方法218

练习与思考219

8.4可编程逻辑器件219

8.4.1 PLD基本电路的结构、功能与习惯表示法219

8.4.2可编程逻辑阵列221

8.4.3可编程阵列逻辑222

8.4.4通用阵列逻辑225

8.4.5在系统可编程逻辑器件227

8.4.6复杂可编程逻辑器件230

8.4.7现场可编程门阵列231

8.4.8在系统可编程通用数字开关232

练习与思考233

8.5用存储器实现组合逻辑函数233

本章小结237

习题239

第9章D/A和A/D转换器242

9.1概述242

9.2 D/A转换器242

9.2.1权电阻网络D/A转换器243

9.2.2倒T形电阻网络D/A转换器243

9.2.3权电流型D/A转换器245

9.2.4 D/A转换器的主要性能指标246

9.2.5集成D/A转换器及其应用246

练习与思考250

9.3 A/D转换器250

9.3.1 A/D转换的基本原理250

9.3.2并行比较型A/D转换器252

9.3.3逐次比较型A/D转换器253

9.3.4双积分型A/D转换器254

9.3.5 A/D转换器的主要性能指标257

9.3.6集成A/D转换器及其应用257

练习与思考261

本章小结262

习题262

第10章 数字系统设计基础263

10.1概述263

10.1.1自下而上设计方法263

10.1.2自上而下设计方法264

10.2设计举例265

10.3数字系统设计参考题目272

10.3.1 800m赛跑第一名计时电路272

10.3.2双向流动彩灯控制器的设计272

10.3.3数显脉搏测试电路的设计272

10.3.4逻辑电路控制的公共汽车语音报站器272

10.3.5家用风扇控制器273

10.3.6视频信号切换器273

10.3.7十六路数显报警器273

10.3.8数字式函数发生器273

附录275

附录A TTL、CMOS和ECL集成电路主要性能参数275

附录B 常用逻辑符号对照表276

附录C 国产半导体集成电路型号命名法278

参考文献280