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第1章 数字逻辑的基础知识1

引言1

1.1 数字电路的信号1

1.1.1 模拟量与数字量1

1.1.2 数字电路及其信号2

1.2 数字电路所用的数制2

1.2.1 二进制数2

1.2.2 十进制数和二进制数的互相转换3

1.2.3 八进制数和十六进制数4

1.3 数字电路常用的码制与编码5

1.3.1 原码、反码和补码5

1.3.2 BCD码（二-十进制编码）8

13.3 格雷（Gray）码9

1.4 逻辑代数基本知识10

1.4.1 基本运算10

1.4.2 复合运算12

1.4.3 逻辑代数的定律14

1.4.4 逻辑函数的标准形式15

1.4.5 逻辑函数的化简21

本章小结33

思考题及习题33

第2章 晶体管开关及门电路37

引言37

2.1 晶体管的开关特性及简单门电路37

2.1.1 二极管的开关特性38

2.1.2 双极晶体管的开关特性40

2.1.3 MOS管的开关特性43

2.1.4 分立元件构成的门电路47

2.2 TTL集成门电路52

2.2.1 TTL与非门的电路结构与工作原理52

2.2.2 TTL与非门的特性56

2.2.3 其他类型TTL门电路62

2.2.4 TTL集成电路的系列产品67

2.3 其他类型双极型数字集成电路70

2.3.1 ECL（发射极耦合逻辑）门电路70

2.3.2 I2L（集成注入逻辑）门电路72

2.4 CMOS集成门电路73

2.4.1 CMOS反相器的电路结构和工作原理73

2.4.2 CMOS反相器的输入特性和输出特性75

2.4.3 其他CMOS集成门电路78

2.4.4 TTL电路与CMOS电路的连接82

2.4.5 低电压CMOS电路及逻辑电平转换器83

2.4.6 CMOS集成电路系列产品86

2.4.7 CMOS集成电路使用注意事项88

本章小结89

思考题及习题91

第3章 组合逻辑电路96

引言96

3.1 组合逻辑电路的一般分析与设计96

3.1.1 组合电路的一般分析96

3.1.2 组合逻辑电路的设计（用门电路）98

3.2 常用组合逻辑电路及其中规模集成器件101

3.2.1 加法器101

3.2.2 编码器104

3.2.3 译码器及数据分配器108

3.2.4 数据选择器115

3.2.5 图案移位器116

3.2.6 数码比较器119

3.2.7 奇偶校验码的产生器／校验器121

3.3 用中规模集成器件设计组合逻辑电路122

3.3.1 用数据选择器实现组合逻辑电路122

3.3.2 用译码器、加法器实现组合逻辑电路125

3.4 组合逻辑电路的冒险126

3.4.1 竞争与冒险现象127

3.4.2 冒险现象的判断、避免及消除128

本章小结129

思考题及习题130

第4章 集成触发器134

引言134

4.1 基本RS触发器134

4.1.1 用与非门构成的基本RS触发器134

4.1.2 用或非门构成的基本RS触发器137

4.1.3 关于触发信号138

4.2 同步RS触发器138

4.2.1 电路的组成和工作原理139

4.2.2 带异步置位、复位端的同步RS触发器140

4.2.3 同步RS触发器的工作波形140

4.2.4 关于触发器的空翻现象141

4.3 主从延迟型JK触发器141

4.3.1 主从延迟型JK触发器的结构和工作原理141

4.3.2 主从延迟型JK触发器的功能描述142

4.3.3 集成主从延迟型JK触发器CT74LS72143

4.4 边沿型D触发器144

4.4.1 维持阻塞型D触发器的组成和工作原理144

4.4.2 D触发器的功能描述145

4.4.3 集成双D触发器CT74LS74146

4.4.4 CMOS主从结构数据锁定型D触发器147

4.5 边沿型JK触发器&.148

4.6 触发器的类型149

4.6.1 T触发器和T触发器149

4.6.2 使能触发器150

4.6.3 D和JK触发器之间的逻辑关系151

4.7 各类触发器的开关工作特性及抗干扰能力比较151

本章小结152

思考题及习题153

第5章 时序逻辑电路159

引言159

5.1 时序逻辑电路概述159

5.2 时序逻辑电路的一般分析161

5.3 锁存器、寄存器、移位寄存器164

5.3.1 锁存器164

5.3.2 数码寄存器164

5.3.3 移位寄存器165

5.4 计数器169

5.4.1 同步计数器169

5.4.2 异步计数器176

5.4.3 移存型计数器179

5.5 时序逻辑电路的设计181

5.5.1 建立原始状态图和原始状态表182

5.5.2 状态化简182

5.5.3 状态分配184

5.5.4 状态转移和激励列表184

5.5.5 激励方程和输出方程185

5.5.6 画出逻辑图186

5.5.7 设计再举例187

5.5.8 输出与输入之间的关系193

5.5.9 自启动与非自启动193

5.5.10 异步时序电路的设计195

5.5.11 输出方波的奇数分频器197

5.6 序列信号发生器198

5.6.1 移存器型序列信号发生器198

5.6.2 计数器型序列信号发生器201

5.6.3 LFSR（线性反馈移存器）型序列信号发生器202

本章小结206

思考题及习题207

第6章 中规模集成时序逻辑电路及其应用212

引言212

6.1 锁存器、寄存器、移位寄存器212

6.1.1 锁存器212

6.1.2 数码寄存器213

6.1.3 移位寄存器213

6.1.4 寄存器的应用217

6.2 计数器221

6.2.1 同步计数器221

6.2.2 异步计数器223

6.2.3 多级异步二进制计数器225

6.2.4 N进制计数器的组成226

6.2.5 计数器应用举例232

本章小结235

思考题及习题235

第7章 存储器与可编程逻辑器件239

引言239

7.1 存储器240

7.1.1 SAM（顺序存取存储器）240

7.1.2 RAM（随机存取存储器）242

7.1.3 ROM（只读存储器）249

7.2 可编程逻辑器件（PLD）253

7.2.1 PLD的逻辑表示法254

7.2.2 SPLD（简单可编程逻辑器件）255

7.2.3 HDPLD（高密度可编程逻辑器件）261

7.2.4 Altera公司提供的QuartusⅡ开发系统267

7.2.5 Xilinx公司提供的ISE开发系统274

本章小结279

思考题及习题280

第8章 硬件描述语言VHDL282

引言282

8.1 VHDL设计程序的组成283

8.1.1 实体（Entity）283

8.1.2 构造体（Architecture）285

8.1.3 包集合（Package）288

8.1.4 库（Library）290

8.1.5 配置（Configuration）291

8.2 VHDL的语言要素291

8.2.1 VHDL的标识符（Identifier）292

8.2.2 VHDL的数据对象（Data Object）292

8.2.3 VHDL的数据类型（Data Type）293

8.2.4 子类型（Subtype）296

8.2.5 属性（Attribute）297

8.2.6 VHDL的运算操作符（Operator）298

8.3 VHDL构造体的描述方法299

8.3.1 顺序描述语句（Sequential Statement）300

8.3.2 并发描述语句（Concurrent Statement）306

8.3.3 断言语句（Assert Statement）316

8.4 数字电路的VHDL设计举例318

8.4.1 基本逻辑门的VHDL设计318

8.4.2 组合逻辑电路的VHDL设计318

8.4.3 时序逻辑电路的VHDL设计323

8.4.4 只读存储器（ROM）的VHDL设计331

本章小结332

思考题及习题332

第9章 可测性设计及边界扫描技术334

引言334

9.1 概述334

9.2 可测性设计336

9.2.1 特定设计336

9.2.2 结构设计338

9.3 边界扫描测试（BST）346

9.3.1 边界扫描设计基本结构347

9.3.2 边界扫描测试的工作方式349

9.3.3 边界扫描单元的级联350

9.3.4 边界扫描描述语言（BSDL）351

本章小结352

思考题及习题352

第10章 波形变换与产生电路353

引言353

10.1 脉冲信号353

10.1.1 脉冲信号的描述353

10.1.2 波形的变换与产生354

10.2 施密特电路354

10.2.1 施密特电路的特性354

10.2.2 用门电路组成的施密特电路354

10.2.3 集成施密特电路356

10.2.4 施密特电路的应用357

10.3 单稳态电路358

10.3.1 单稳态电路的特性358

10.3.2 用门电路组成的单稳态电路358

10.3.3 集成单稳态电路361

10.3.4 单稳态电路的应用365

10.4 多谐振荡器368

10.4.1 用门电路组成的多谐振荡器368

10.4.2 用施密特电路构成的多谐振荡器370

10.4.3 石英晶体多谐振荡器371

10.5 555集成定时器372

10.5.1 集成定时器的工作原理372

10.5.2 555集成定时器应用举例373

本章小结376

思考题及习题376

第11章 数模与模数转换381

引言381

11.1 D/A转换器381

11.1.1 D/A转换器的基本工作原理381

11.1.2 二进制权电阻网络D/A转换器382

11.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器383

11.1.4 权电流D/A转换器384

11.1.5 D/A转换器的主要性能参数385

11.1.6 串行输入的D/A转换器386

11.2 A/D转换器387

11.2.1 A/D转换器的基本工作原理387

11.2.2 并行比较型A/D转换器&.389

11.2.3 逐次渐近型A/D转换器391

11.2.4 双积分型A/D转换器391

11.2.5 A/D转换器的主要技术指标394

1 1.2.6 串行输出的A/D转换器395

11.3 D/A转换器和A/D转换器的应用396

11.3.1 D/A转换器应用举例396

11.3.2 A/D转换器应用举例397

本章小结399

思考题及习题399

附录401

附录1 逻辑函数列表化简法C语言源程序401

附录2 国家标准图形符号简表407

附录3 英汉名词对照（以英文字母为序）410

主要参考文献416