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1 数字逻辑基础1

引言1

1.1 模拟信号与数字信号1

1.1.1 模拟信号1

1.1.2 数字信号3

1.1.2.1 二值数字逻辑和逻辑电平3

1.1.2.2 数字波形4

1.1.2.3 模拟量的数字表示7

1.2 数字电路9

1.2.1 数字电路的发展与分类9

1.2.2 数字电路的分析方法与测试技术10

1.3 数制11

1.3.1 十进制11

1.3.2 二进制12

1.3.3 十-二进制之间的转换15

1.3.4 十六进制和八进制17

1.4 二进制码19

1.5 基本逻辑运算21

1.6 逻辑函数与逻辑问题的描述24

小结25

习题26

2 逻辑门电路28

引言28

2.1 二极管的开关特性28

2.2 BJT的开关特性32

2.2.1 BJT的开关作用32

2.2.2 BJT的开关时间34

2.3 基本逻辑门电路36

2.3.1 二极管与门及或门电路36

2.3.2 非门电路--BJT反相器39

2.4 TTL逻辑门电路40

2.4.1 基本的BJT反相器的动态性能40

2.4.2 TTL反相器的基本电路41

2.4.3 TTL反相器的传输特性43

2.4.4 TTL与非门电路45

2.4.5 TTL与非门的技术参数46

2.4.6 TTL或非门、集电极开路门和三态门电路50

2.4.7 改进型TTL门电路--抗饱和TTL电路55

2.5 射极耦合逻辑门电路58

2.6 CMOS逻辑门电路61

2.6.1 CMOS反相器61

2.6.2 CMOS门电路64

2.6.3 BiCMOS门电路66

2.6.4 CMOS传输门68

2.6.5 CMOS逻辑门电路的技术参数69

2.7 NMOS逻辑门电路70

2.8 正负逻辑问题72

2.9 逻辑门电路使用中的几个实际问题72

2.9.1 各种门电路之间的接口问题73

2.9.2 门电路带负载时的接口电路74

2.9.3 抗干扰措施76

2.10 CAD例题77

小结82

习题83

CAD习题88

3 组合逻辑电路的分析与设计89

引言89

3.1 逻辑代数89

3.1.1 逻辑代数的基本定律和恒等式90

3.1.2 逻辑代数的基本规则91

3.1.3 逻辑函数的代数变换与化简法92

3.2 逻辑函数的卡诺图化简法95

3.2.1 最小项的定义及其性质96

3.2.2 逻辑函数的最小项表达式97

3.2.3 用卡诺图表示逻辑函数98

3.2.4 用卡诺图化简逻辑函数102

3.3 组合逻辑电路的分析106

3.4 组合逻辑电路的设计108

3.5 组合逻辑电路中的竞争冒险113

3.5.1 产生竞争冒险的原因113

3.5.2 消去竞争冒险的方法115

3.6 CAD例题116

小结119

习题119

CAD习题124

4 常用组合逻辑功能器件125

引言125

4.1 编码器125

4.1.1 编码器的定义与功能125

4.1.2 集成电路编码器128

4.2 译码器/数据分配器133

4.2.1 译码器的定义及功能133

4.2.2 集成电路译码器135

4.2.3 数据分配器141

4.3 数据选择器143

4.3.1 数据选择器的定义及功能143

4.3.2 集成电路数据选择器144

4.4 数值比较器149

4.4.1 数值比较器的定义及功能149

4.4.2 集成数值比较器151

4.5 算术运算电路156

4.5.1 半加器和全加器156

4.5.2 多位数加法器158

4.5.3 减法运算163

4.5.4 集成算术/逻辑单元举例166

4.6 CAD例题168

小结172

习题173

CAD习题177

5 触发器179

引言179

5.1 触发器的电路结构与工作原理179

5.1.1 基本RS触发器179

5.1.2 同步RS触发器184

5.1.3 主从触发器186

5.1.4 边沿触发器188

5.2 触发器的功能191

5.2.1 RS触发器191

5.2.2 JK触发器193

5.2.3 T触发器197

5.2.4 D触发器197

5.3 触发器的脉冲工作特性及主要参数199

5.3.1 集成触发器的脉冲工作特性199

5.3.2 集成触发器的主要参数201

5.4 CAD例题202

小结205

习题205

CAD习题211

6.1.1 时序逻辑电路的基本结构及特点213

6.1 时序逻辑电路的基本概念213

引言213

6 时序逻辑电路的分析和设计213

6.1.2 时序逻辑电路的分类214

6.1.3 时序逻辑电路功能的描述方法214

6.2 时序逻辑电路的分析方法216

6.2.1 分析时序逻辑电路的一般步骤216

6.2.2 同步时序逻辑电路的分析举例217

6.2.3 异步时序逻辑电路的分析举例221

6.3 同步时序逻辑电路的设计方法223

6.3.1 同步时序逻辑电路设计的一般步骤223

6.3.2 同步时序逻辑电路设计举例224

6.4 CAD例题228

小结231

习题231

CAD习题238

7.1 计数器240

7.1.1 二进制计数器240

7 常用时序逻辑功能器件240

引言240

7.1.2 非二进制计数器246

7.1.3 集成计数器249

7.2 寄存器和移位寄存器260

7.2.1 寄存器260

7.2.2 移位寄存器261

7.2.3 集成移位寄存器74194263

7.3 CAD例题267

小结269

习题270

CAD习题273

8.1 随机存取存储器(RAM)275

8 半导体存储器和可编程逻辑器件275

引言275

8.1.1 RAM的电路结构与工作原理276

8.1.2 RAM存储容量的扩展282

8.1.3 RAM举例284

8.2 只读存储器(ROM)290

8.3 可编程逻辑器件(PLD)295

8.3.1 PLD的电路表示法295

8.3.2 可编程阵列逻辑器件(PAL)简介298

8.3.3 可编程通用阵列逻辑器件(GAL)300

8.4 复杂的可编程逻辑器件(CPLD)308

8.4.1 CPLD的结构308

8.4.2 CPLD的编程317

8.5.1 FPGA中编程实现逻辑功能的基本原理323

8.5 现场可编程门阵列(FPGA)323

8.5.2 现场可编程门阵列结构324

8.5.3 编程实现原理简介334

小结338

本章附录339

习题340

CAD习题344

9 脉冲波形的产生与变换347

引言347

9.1 多谐振荡器347

9.1.1 门电路组成的多谐振荡器347

9.1.2 石英晶体振荡器350

9.2 单稳态触发器352

9.2.1 门电路组成的微分型单稳态触发器352

9.2.2 集成单稳态触发器356

9.2.3 单稳态触发器的应用361

9.3 施密特触发器364

9.3.1 门电路组成的施密特触发器365

9.3.2 集成施密特触发器367

9.3.3 施密特触发器的应用369

9.4 555定时器及其应用371

9.4.1 555定时器372

9.4.2 定时器应用举例373

9.5 CAD例题378

小结380

习题381

CAD习题387

10 数模与模数转换器388

引言388

10.1 D/A转换器388

10.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器389

10.1.2 权电流型D/A转换器391

10.1.3 D/A转换器的输出方式393

10.1.4 D/A转换器的主要技术指标396

10.1.5 集成D/A转换器及其应用398

10.2 A/D转换器402

10.2.1 A/D转换的一般工作过程402

10.2.2 并行比较型A/D转换器405

10.2.3 逐次比较型A/D转换器407

10.2.4 双积分式A/D转换器410

10.2.5 A/D转换器的主要技术指标414

10.2.6 集成A/D转换器及其应用415

10.3 CAD例题418

小结422

习题422

CAD习题426

11 数字系统设计基础428

引言428

11.1 数字系统的设计方法428

11.1.1 数字系统的组成428

11.1.2 数字系统的设计方法429

11.1.3 现代数字系统的实现430

11.2 算法状态机431

11.2.1 ASM图符号431

11.2.2 数字系统的ASM图法设计举例433

11.3 寄存器传输语言443

11.3.1 寄存器传输语言中的几种操作444

11.3.2 运用寄存器传输语言设计举例447

11.4 用可编程逻辑器件实现数字系统449

11.4.1 交通灯控制系统的实现450

11.4.2 数字密码锁的实现452

小结457

习题458

CAD习题458

附录A 美国标准信息交换码(ASCII)460

附录B 二进制数算术运算461

附录C TTL和CMOS逻辑门电路的技术参数463

附录D 硬件描述语言ABEL及其开发软件ISP Synario464

附录E 电气图用图形符号二进制逻辑单元(GB4728.12-85)简介477

附录F 常用逻辑符号对照表486

附录G 国产半导体集成电路型号命名法(GB3430-82)488

参考文献490

部分习题答案492

索引(汉英对照)499

主编简介504