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第1章 数字逻辑基础1

1.1 绪论1

1.1.1 模拟信号和数字信号1

1.1.2 模拟电路、数字电路和混合信号电路1

1.1.3 数字电路的优点3

1.1.4 数字电路的发展及应用4

1.2 数制和码制5

1.2.1 数制5

1.2.2 码制9

1.3 逻辑代数基础12

1.3.1 基本逻辑运算13

1.3.2 复合逻辑运算14

1.3.3 基本公式和常用公式16

1.3.4 基本规则17

1.4 逻辑函数及其表示方法19

1.5 逻辑函数的两种标准形式22

1.6 逻辑函数的化简25

1.6.1 逻辑函数化简的意义25

1.6.2 逻辑函数的公式化简法26

1.6.3 逻辑函数的卡诺图化简法27

1.7 VHDL语言简介34

1.7.1 VHDL的语言要素34

1.7.2 VHDL程序的基本结构36

1.7.3 VHDL语言的句法38

1.7.4 常量、变量与信号41

1.7.5 VHDL结构体的三种描述方法43

本章小结44

自我检测题45

习题48

第2章 集成门电路51

2.1 CMOS门电路51

2.1.1 MOS管的开关特性51

2.1.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理53

2.1.3 CMOS与非门、或非门和与或非门54

2.1.4 CMOS门电路的电气特性57

2.1.5 CMOS逻辑电路系列66

2.1.6 CMOS漏极开路门66

2.1.7 CMOS三态门70

2.1.8 CMOS传输门71

2.2 TTL门电路73

2.2.1 二极管和三极管的开关特性73

2.2.2 分立元件门电路74

2.2.3 LSTTL与非门76

2.2.4 LSTTL门电路的电气特性79

2.2.5 TTL集电极开路门和三态门83

2.3 双极型CMOS门电路84

2.4 集成门电路的接口85

本章小结89

自我检测题89

习题91

第3章 组合逻辑电路97

3.1 组合逻辑电路的分析和设计97

3.1.1 组合逻辑电路的定义和特点97

3.1.2 组合逻辑电路的分析97

3.1.3 组合逻辑电路的设计99

3.2 组合逻辑电路的竞争与冒险102

3.2.1 竞争冒险及其产生原因102

3.2.2 冒险现象的识别103

3.2.3 冒险现象的消除104

3.3 利用Quartus Ⅱ软件的数字电路仿真106

3.4 常用组合逻辑电路模块112

3.4.1 编码器112

3.4.2 译码器117

3.4.3 数据选择器123

3.4.4 数值比较器127

3.4.5 加法器130

本章小结134

自我检测题135

习题136

第4章 时序逻辑电路141

4.1 锁存器141

4.1.1 基本SR锁存器141

4.1.2 钟控SR锁存器144

4.1.3 钟控D锁存器145

4.1.4 钟控D锁存器的动态参数147

4.1.5 集成三态输出八D锁存器147

4.2 触发器148

4.2.1 主从触发器149

4.2.2 维持阻塞触发器151

4.2.3 利用传输延迟的触发器152

4.2.4 触发器的动态参数154

4.2.5 触发器逻辑功能描述155

4.2.6 触发器逻辑功能的转换157

4.3 时序逻辑电路概述158

4.3.1 时序逻辑电路的定义158

4.3.2 时序逻辑电路的分类159

4.4 同步时序逻辑电路的分析160

4.5 同步时序逻辑电路的设计164

4.5.1 同步计数器的设计164

4.5.2 摩尔型状态机的设计167

4.5.3 米里型状态机的设计170

4.5.4 状态机的VHDL语言描述172

4.6 异步时序逻辑电路的分析173

4.7 常用时序逻辑电路模块174

4.7.1 计数器174

4.7.2 寄存器和移位寄存器183

本章小结189

自我检测题189

习题193

第5章 大规模数字集成电路202

5.1 半导体存储器202

5.1.1 只读存储器203

5.1.2 静态随机存取存储器208

5.1.3 动态随机存取存储器212

5.1.4 存储器容量的扩展214

5.2 可编程逻辑器件215

5.2.1 概述215

5.2.2 简单可编程逻辑器件SPLD217

5.2.3 复杂可编程逻辑器件CPLD224

5.2.4 现场可编程门阵列FPGA228

本章小结231

自我检测题232

习题233

第6章 脉冲波形的产生与整形235

6.1 概述235

6.2 施密特触发器236

6.2.1 概述236

6.2.2 由CMOS门构成的施密特触发器237

6.2.3 施密特触发器的应用238

6.3 单稳态触发器240

6.3.1 由CMOS门构成的微分型单稳态触发器240

6.3.2 集成单稳态触发器243

6.3.3 单稳态触发器的应用244

6.4 多谐振荡器245

6.4.1 由CMOS门构成的多谐振荡器245

6.4.2 CMOS石英晶体振荡器247

6.5 555定时器及应用248

6.5.1 CMOS集成定时器7555的电路结构和工作原理248

6.5.2 555定时器构成的施密特触发器250

6.5.3 555定时器构成的多谐振荡器250

6.5.4 555定时器构成的单稳态触发器252

本章小结254

自我检测题254

习题256

第7章 数／模与模／数转换器260

7.1 概述260

7.2 D/A转换器260

7.2.1 D/A转换器的基本原理260

7.2.2 权电阻型D/A转换器261

7.2.3 R-2R网络型D/A转换器262

7.2.4 权电流型D/A转换器264

7.2.5 D/A转换器的主要技术指标267

7.2.6 D/A转换器的典型应用269

7.3 A/D转换器271

7.3.1 A/D转换器的基本原理271

7.3.2 并行比较型A/D转换器274

7.3.3 逐次逼近型A/D转换器277

7.3.4 双积分型A/D转换器281

7.3.5 ∑-△型A/D转换器282

7.3.6 集成A/D转换器的主要技术指标和选择原则285

本章小结285

自我检测题286

习题287

第8章 数字系统设计基础291

8.1 概述291

8.2 数字系统的自底向上设计方法292

8.2.1 设计题目292

8.2.2 数字频率计的工作原理292

8.2.3 数字频率计的设计方案293

8.2.4 单元电路设计294

8.3 数字系统的自顶向下设计方法298

8.3.1 设计题目298

8.3.2 相加-移位乘法器算法设计298

8.3.3 底层模块功能及VHDL实现300

本章小结306

自我检测题306

习题306

附录A 常用中规模集成电路国标符号309

参考文献311