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第1章 数字逻辑基础1

1.1 概述1

1.1.1 数字信号和模拟信号1

1.1.2 数字系统1

1.1.3 数字电路的类型及研究方法2

1.2 数制及其转换2

1.2.1 数制2

1.2.2 无符号数的表示及转换3

1.2.3 数制间的转换4

1.2.4 有符号二进制数7

1.3 编码9

1.3.1 BCD码9

1.3.2 格雷码10

1.3.3 字符编码11

小结12

习题13

第2章 逻辑函数及其化简14

2.1 逻辑代数的基本概念14

2.1.1 基本逻辑关系14

2.1.2 基本逻辑运算15

2.1.3 真值表与逻辑函数15

2.1.4 逻辑函数相等18

2.1.5 正逻辑与负逻辑18

2.2 逻辑代数的基本公式和常用公式19

2.3.1 代入定理21

2.3 逻辑代数的基本定理21

2.3.2 反演定理22

2.3.3 对偶定理22

2.4 逻辑函数的标准形式23

2.4.1 最小项和最大项23

2.4.2 最小项之和形式25

2.4.3 最大项之积形式26

2.5 逻辑函数的化简26

2.5.1 逻辑函数化简的原则及最简形式26

2.5.2 逻辑函数的公式化简法28

2.5.3 逻辑函数的卡诺图化简法29

2.6.1 约束项、任意项和逻辑函数中的无关项32

2.6 无关项及其在逻辑函数中的应用32

2.6.2 具有无关项的逻辑函数的化简33

小结34

习题35

第3章 逻辑门电路37

3.1 逻辑门电路的基本概念37

3.2 半导体二极管和三极管的开关特性38

3.2.1 半导体二极管的开关特性38

3.2.2 半导体三极管的开关特性39

3.3 TTL集成门电路44

3.3.1 TTL集成与非门的基本结构和工作原理44

3.3.2 TTL与非门的主要外部特性45

3.3.3 其他TTL门电路51

3.4.1 CMOS反相器的工作原理57

3.4 CMOS门电路57

3.4.2 CMOS反相器的外部特性58

3.4.3 其他类型的CMOS门电路60

3.4.4 CMOS门电路应用中需注意的问题63

3.5 TTL电路与CMOS电路的接口64

小结67

习题67

第4章 组合逻辑电路70

4.1 概述70

4.1.1 组合逻辑电路的特点70

4.1.2 逻辑功能的描述方法70

4.2 组合逻辑电路的分析71

4.3 组合逻辑电路的设计72

4.4 常用组合逻辑电路及其应用75

4.4.1 全加器75

4.4.2 编码器78

4.4.3 译码器82

4.4.4 数字比较器86

4.4.5 数据选择器88

4.4.6 奇偶产生与校验电路89

4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险90

4.5.1 产生竞争冒险的原因90

4.5.2 消除竞争冒险的方法91

小结92

习题93

5.2.1 由与非门构成的基本RS触发器96

5.2 基本RS触发器96

第5章 触发器96

5.1 概述96

5.2.2 由或非门构成的基本RS触发器99

5.3 同步RS触发器和D锁存器100

5.3.1 同步RS触发器100

5.3.2 D锁存器101

5.4 主从JK触发器102

5.4.1 主从JK触发器的电路结构和工作原理102

5.4.2 主从JK触发器的一次变化问题103

5.5 边沿触发型触发器104

5.6 维持-阻塞结构D触发器106

5.7 CMOS传输门构成的触发器108

5.8.1 触发器的逻辑特性及其对应的特性方程109

5.8 触发器的相互转换及集成触发器的选用109

5.8.2 不同类型边沿触发器的转换111

5.8.3 集成触发器的动态参数解读及触发器的选用112

小结113

习题114

第6章 时序逻辑电路119

6.1 概述119

6.2 时序逻辑电路分析120

6.2.1 同步时序逻辑电路分析120

6.2.2 异步时序逻辑电路分析122

6.3 同步时序电路逻辑设计124

6.3.1 建立原始状态图和原始状态表124

6.3.2 状态化简128

6.3.3 状态编码134

6.4 采用小规模数字集成芯片实现同步时序电路功能135

6.4.1 采用集成D触发器实现同步时序电路功能135

6.4.2 采用双集成JK触发器实现同步时序电路功能138

6.5 计数器时序逻辑模块141

6.5.1 同步二进制计数器模块141

6.5.2 同步8421BCD码计数器模块154

6.5.3 异步计数器模块156

6.6 利用计数器模块设计时序逻辑电路161

6.7 寄存器及其应用166

6.7.1 数码寄存器166

6.7.2 移位寄存器168

6.7.3 利用移位寄存器模块设计时序逻辑电路175

小结177

习题178

第7章 脉冲单元电路185

7.1 脉冲信号与脉冲电路185

7.1.1 脉冲信号185

7.1.2 脉冲电路186

7.2 集成门脉冲单元电路186

7.2.1 施密特触发器186

7.2.2 单稳态触发器193

7.2.3 多谐振荡器203

7.3 555定时器及其应用209

7.3.1 用555定时器的电路结构及功能210

7.3.2 用555定时器构成施密特触发器211

7.3.3 用555定时器构成单稳态触发器213

7.3.4 用555定时器构成多谐振荡器214

小结216

习题217

第8章 数模转换器和模数转换器220

8.1 概述220

8.2 数模转换器221

8.2.1 数模转换器的基本原理221

8.2.2 权电阻网络数模转换器222

8.2.3 倒T形电阻网络数模转换器224

8.2.4 单值电流型网络数模转换器226

8.2.5 具有双极性输出的数模转换器228

8.2.6 数模转换器的转换精度和转换速度229

8.3 模数转换器232

8.3.1 模数转换器的基本原理232

8.3.2 并联比较型模数转换器237

8.3.3 逐次逼近型模数转换器239

8.3.4 双积分型模数转换器241

8.3.5 模数转换器的转换精度和转换速度245

小结246

习题246

第9章 半导体存储器248

9.1 概述248

9.2 随机存取存储器248

9.2.1 静态随机存取存储器249

9.2.2 动态随机存取存储器253

9.2.3 同步动态随机存取存储器256

9.3 只读存储器258

9.3.1 掩模只读存储器258

9.3.2 可编程只读存储器259

9.3.3 可擦除的可编程只读存储器260

9.3.4 电擦除可编程只读存储器263

9.3.5 快闪存储器264

9.4 用存储器实现组合逻辑函数265

9.4.1 查表法实现组合逻辑电路266

9.4.2 ROM点阵图表示法及点阵图构造方法268

小结271

习题272

10.1 概述275

第10章 可编程逻辑器件275

10.2 PLD的发展进程和分类方法276

10.2.1 PLD的发展进程276

10.2.2 PLD的分类方法277

10.3 PLD电路的表示方法和基本结构279

10.3.1 PLD电路的表示方法279

10.3.2 PLD电路中的与或阵列280

10.4 通用阵列逻辑GAL283

10.4.1 GAL的电路结构283

10.4.2 GAL16V8的逻辑宏单元OLMC285

10.5 复杂可编程逻辑器件290

10.5.1 MAX7000系列器件的基本结构291

10.5.2 MAX7000系列器件的逻辑宏单元结构292

10.5.3 MAX7000系列器件的I/O控制模块296

10.5.4 MAX7000系列器件的PIA296

10.6 现场可编程门阵列297

10.6.1 FPGA的基本工作原理297

10.6.2 FLEX10K系列器件的基本结构299

小结306

习题307

第11章 数字系统与EDA设计308

11.1 概述308

11.2 EDA的工程设计流程309

11.2.1 设计输入310

11.2.3 布线适配311

11.2.2 逻辑综合和优化311

11.2.4 功能仿真与时序仿真312

11.2.5 编程下载和硬件测试312

11.3 QuartusⅡ集成开发平台简介312

11.3.1 设计输入313

11.3.2 设计项目的编译319

11.3.3 设计项目的仿真323

小结328

习题329

附录A 集成电路主要性能参数331

附录B 半导体集成电路型号命名方法336

汉英名词术语对照表338

参考文献343