数字逻辑电路

第1章　数制与编码 1

学习要求 1

1.1 概述 1

1.1.1 数字信号与数字电路 1

1.1.2　数字电路的特点 2

1.1.3　数字电路的分类 3

1.2　数制 3

1.2.1 数制 3

1.2.2　数制转换 5

1.3 编码 8

1.3.1　二—十进制编码 9

1.3.2　可靠性编码& 10

1.3.3 ASC Ⅱ码 12

小结 13

习题& 13

第2章　逻辑代数 15

学习要求 15

2.1　逻辑代数的基本概念 15

2.1.1　基本逻辑运算& 15

2.1.2　复合逻辑运算 18

2.1.3　逻辑函数及其相等概念 21

2.2　逻辑代数的公式、定理和规则 21

2.2.1　逻辑代数的公式和定理 21

2.2.2　逻辑代数运算的基本规则& 24

2.2.3　逻辑函数的表达式& 25

2.3　逻辑函数的化简 26

2.3.1 逻辑函数的最简表达式 27

2.3.2　逻辑函数的公式化简法 28

2.3.3　逻辑函数的图形化简法 29

2.3.4　含随意项的逻辑函数的化简 34

2.4　逻辑函数的表示方法及其相互转换 37

2.4.1　逻辑函数的表示方法 37

2.4.2　逻辑函数表示方法的转换 40

小结 42

习题 43

第3章　门电路 47

学习要求& 47

3.1　半导体元件的开关特性 47

3.1.1　二极管的开关特性 47

3.1.2　晶体管的开关特性 48

3.1.3　场效应管的开关特性 51

3.2　分立元件门电路 51

3.2.1　二极管与门& 52

3.2.2　二极管或门 52

3.2.3 晶体管非门 53

3.2.4　复合门电路 55

3.3　TTL集成门电路 56

3.3.1 TTL与非门 56

3.3.2　其他功能的TTL门电路 57

3.3.3 TTL集电极开路门和三态门 59

3.3.4　TTL集成电路的主要参数 62

3.4　CMOS集成门电路 63

3.4.1　CMOS反相器& 63

3.4.2　其他功能的CMOS门电路 64

3.4.3　CMOS漏极开路门、三态门和传输门 65

3.4.4　CMOS集成电路的特点 66

3.5　集成门电路的使用 67

3.5.1 集成电路使用时的注意事项 67

3.5.2　TTL电路和CMOS电路的连接 67

小结 68

习题 69

第4章　组合逻辑电路 72

学习要求 72

4.1 组合逻辑电路的特点 72

4.2　组合逻辑电路的分析 73

4.2.1　组合逻辑电路的分析步骤 73

4.2.2　组合逻辑电路分析举例 73

4.3　组合逻辑电路的设计 76

4.3.1 组合逻辑电路的设计步骤 76

4.3.2　组合逻辑电路设计举例 77

4.4　组合逻辑电路中的竞争冒险 80

4.4.1 产生竞争冒险的原因& 80

4.4.2　竞争冒险的判断 81

4.4.3　消除竞争冒险的方法& 83

小结 85

习题 85

第5章　常用组合逻辑部件 91

学习要求 91

5.1 加法器 91

5.1.1　半加器和全加器 91

5.1.2　加法器& 93

5.1.3　加法器的应用 95

5.2　数值比较器 98

5.2.1 1位数值比较器 98

5.2.2　4位数值比较器 99

5.2.3　数值比较器的位数扩展 100

5.3　编码器 101

5.3.1　二进制编码器 101

5.3.2　二—十进制编码器 105

5.4　译码器 108

5.4.1 二进制译码器 108

5.4.2　二—十进制译码器 110

5.4.3　显示译码器 112

5.4.4　译码器的应用 115

5.5　数据选择器 117

5.5.1　4选1数据选择器 117

5.5.2　集成数据选择器 118

5.5.3　数据选择器的扩展 119

5.5.4　用数据选择器实现组合逻辑函数 120

5.6　数据分配器 125

5.6.1　1路—4路数据分配器& 125

5.6.2　集成数据分配器及其应用 125

小结 126

习题 126

第6章　触发器 129

学习要求 129

6.1　基本RS触发器 129

6.1.1 概述 129

6.1.2　基本RS触发器的逻辑功能分析 130

6.1.3　基本RS触发器的逻辑功能描述 131

6.1.4　集成基本RS触发器 132

6.2　同步触发器 133

6.2.1 同步RS触发器 133

6.2.2　同步JK触发器 134

6.2.3 同步D触发器 136

6.3　主从触发器 137

6.3.1　主从RS触发器 137

6.3.2　主从JK触发器 138

6.4　边沿触发器 142

6.4.1　边沿D触发器 142

6.4.2　边沿JK触发器 143

6.5 不同类型触发器间的相互转换 145

6.5.1　触发器逻辑功能分类 145

6.5.2　不同类型触发器间的相互转换 147

小结 149

习题 149

第7章　时序逻辑电路 153

学习要求 153

7.1 时序逻辑电路的特点与分类 153

7.1.1 时序逻辑电路的特点 153

7.1.2　时序逻辑电路逻辑功能表示方法 153

7.1.3 时序逻辑电路的分类 154

7.2　时序逻辑电路的分析 155

7.2.1 同步时序逻辑电路的分析 155

7.2.2　异步时序逻辑电路的分析 160

7.3　时序逻辑电路的设计 162

7.3.1 同步时序逻辑电路的设计 162

7.3.2　异步时序逻辑电路的设计 167

小结 170

习题 170

第8章　常用时序逻辑部件 175

学习要求 175

8.1　二进制计数器 175

8.1.1 同步二进制计数器 175

8.1.2　异步二进制计数器 181

8.2　十进制计数器 185

8.2.1 同步十进制计数器 185

8.2.2　异步十进制计数器 190

8.3　集成计数器 194

8.3.1　集成二进制计数器 194

8.3.2　集成十进制计数器 198

8.4　N进制计数器 199

8.4.1　N进制计数器的构成 199

8.4.2　计数器功能的扩展 203

8.5　寄存器 207

8.5.1　基本寄存器 207

8.5.2　移位寄存器 208

8.5.3　寄存器的应用 212

8.6　顺序脉冲发生器 215

8.6.1 计数器型顺序脉冲发生器 215

8.6.2　移位型顺序脉冲发生器 216

小结 218

习题 218

第9章　半导体存储器 222

学习要求 222

9.1　只读存储器 222

9.1.1　ROM的结构 223

9.1.2　ROM的工作原理& 223

9.1.3　ROM的应用 226

9.1.4　ROM容量扩展 230

9.2　随机存取存储器 232

9.2.1　RAM的结构& 232

9.2.2 RAM的存储单元 234

9.2.3 RAM容量的扩展 236

小结 237

习题 238

第10章　可编程逻辑器件 241

学习要求 241

10.1 电子设计自动化概述 241

10.1.1　EDA技术发展概况 242

10.1.2　EDA技术的特征 243

10.1.3 电子系统的仿真、综合与实现 244

10.2　简单可编程逻辑器件 245

10.2.1　PLD的结构、分类和内部电路表示方法& 246

10.2.2　PROM及其应用 248

10.2.3　PLA及其应用 250

10.2.4　PAL及其应用& 251

10.2.5 GAL 254

10.3　高密度可编程逻辑器件 256

10.3.1 CPLD 257

10.3.2 FPGA 259

10.3.3　CPLD/FPGA的编程技术 262

10.4 PLD开发工具MAX+plus Ⅱ& 263

10.4.1 PLD的设计过程 264

10.4.2　设计输入& 265

10.4.3　设计实现& 269

10.4.4　设计校验 270

10.4.5 下载编程& 271

小结 272

习题 273

第11章　脉冲信号的产生与整形 276

学习要求 276

11.1　555定时器及其应用 276

11.1.1　555定时器的结构和工作原理 276

11.1.2　单稳态触发器 277

11.1.3 多谐振荡器 279

11.1.4　施密特触发器& 280

11.2 由门电路构成的单稳态触发器 282

11.2.1 微分型单稳态触发器& 282

11.2.2　积分型单稳态触发器 283

11.2.3　集成单稳态触发器& 283

11.3 由门电路构成的多谐振荡器& 285

11.3.1　RC环形多谐振荡器 285

11.3.2　CMOS多谐振荡器 286

11.3.3　石英晶体多谐振荡器 287

11.4 由门电路构成的施密特触发器 287

11.4.1 由门电路构成的施密特触发器 287

11.4.2　集成施密特触发器 288

小结 289

习题 290

第12章　模拟量与数字量的转换 293

学习要求 293

12.1　数模转换器 293

12.1.1　数模转换器的基本原理& 293

12.1.2　T型电阻网络数模转换器 294

12.1.3　倒T型电阻网络数模转换器& 296

12.1.4　集成数模转换器及其应用 298

12.1.5　数模转换器的主要技术指标 298

12.2　模数转换器 299

12.2.1　模数转换器的基本原理 299

12.2.2　并联比较型模数转换器 301

12.2.3　逐次逼近型模数转换器 302

12.2.4　双积分型模数转换器 304

12.2.5　集成模数转换器及其应用 306

12.2.6　模数转换器的主要技术指标 308

小结 308

习题 308

部分习题参考答案 310

参考文献 318