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绪论1

第1章 数字电路基础5

概述5

1.1 数制和码制5

1.1.1 数制5

1.1.2 几种常用数制之间的转换7

1.1.3 码制10

1.1.4 算术运算和逻辑运算15

1.2 逻辑代数基础17

1.2.1 基本逻辑运算17

1.2.2 逻辑代数的基本公式23

1.2.3 逻辑代数的基本定理26

1.2.4 逻辑函数的表示方法28

1.2.5 逻辑函数的公式法化简33

1.2.6 逻辑函数的卡诺图法化简36

1.2.7 具有无关项的逻辑函数及其化简43

1.3 EDA技术基础45

1.3.1 VHDL语言基础45

1.3.2 Multisim 10.0软件简介51

小结53

思考题53

习题54

第2章 门电路56

概述56

2.1 逻辑门电路中的开关器件57

2.1.1 二极管及其开关特性57

2.1.2 三极管及其开关特性58

2.1.3 MOS管及其开关特性60

2.2 分立元件门电路62

2.2.1 二极管与门和或门62

2.2.2 三极管非门64

2.2.3 MOS管非门64

2.3 TTL门电路64

2.3.1 TTL反相器的电路结构和工作原理64

2.3.2 TTL反相器的外部特性66

2.3.3 TTL反相器的动态特性70

2.3.4 其他类型的TTL门电路74

2.3.5 TTL数字集成电路系列80

2.4 CMOS门电路84

2.4.1 CMOS反相器的电路结构和工作原理84

2.4.2 CMOS反相器的外部特性86

2.4.3 CMOS与非门和或非门88

2.4.4 CMOS三态门和漏极开路门90

2.4.5 CMOS传输门92

2.4.6 CMOS数字集成电路系列94

2.5 门电路的VHDL描述及其仿真96

2.5.1 门电路的VHDL描述96

2.5.2 门电路的仿真98

小结99

思考题99

习题100

第3章 组合逻辑电路106

概述106

3.1 组合逻辑电路的分析106

3.1.1 组合逻辑电路的特点106

3.1.2 组合逻辑电路的分析方法107

3.2 组合逻辑电路的设计109

3.3 组合逻辑电路中的竞争与冒险111

3.3.1 竞争与冒险的概念112

3.3.2 竞争与冒险的识别112

3.3.3 冒险现象的消除114

3.4 组合逻辑电路的VHDL描述及其仿真115

3.4.1 组合逻辑电路的VHDL描述115

3.4.2 组合逻辑电路的仿真117

小结117

思考题118

习题118

第4章 常用组合逻辑器件120

概述120

4.1 编码器和译码器121

4.1.1 编码器121

4.1.2 译码器125

4.1.3 显示译码器130

4.2 数据选择器和数据分配器132

4.2.1 数据选择器132

4.2.2 数据分配器134

4.3 加法器和数值比较器135

4.3.1 加法器136

4.3.2 数值比较器138

4.4 中规模集成电路实现组合逻辑函数141

小结145

思考题145

习题146

第5章 时序逻辑电路149

概述149

5.1 触发器151

5.1.1 基本触发器151

5.1.2 同步触发器153

5.1.3 边沿触发器155

5.1.4 触发器的逻辑功能及其描述方法158

5.2 时序逻辑电路状态的描述163

5.3 时序逻辑电路的分析方法167

5.3.1 时序逻辑电路的分析步骤167

5.3.2 时序逻辑电路的分析举例167

5.4 时序逻辑电路的设计方法171

5.4.1 时序逻辑电路的设计步骤171

5.4.2 时序逻辑电路的设计举例173

5.5 时序逻辑电路的竞争与冒险179

5.6 时序逻辑电路的VHDL描述及其仿真182

5.6.1 时序逻辑电路的VHDL描述182

5.6.2 时序逻辑电路的仿真185

小结186

思考题187

习题187

第6章 常用时序逻辑器件191

概述191

6.1 寄存器和移位寄存器192

6.1.1 寄存器192

6.1.2 移位寄存器196

6.2 计数器198

6.2.1 二进制计数器200

6.2.2 十进制计数器207

6.2.3 N进制计数器211

6.3 顺序脉冲发生器215

6.4 常用时序逻辑器件的应用217

小结222

思考题222

习题223

第7章 可编程逻辑器件226

概述226

7.1 可编程逻辑器件的发展227

7.2 可编程逻辑器件的结构和表示方法228

7.2.1 可编程逻辑器件的结构228

7.2.2 PLD电路的表示方法229

7.3 存储器231

7.3.1 ROM的组成原理231

7.3.2 ROM的分类233

7.3.3 ROM的应用234

7.4 PLA236

7.4.1 基本的PLA电路236

7.4.2 PLA的几种输出结构和反馈形式237

7.4.3 PLA的应用举例239

7.5 GLA241

7.5.1 OLMC242

7.5.2 GLA器件的结构控制字242

7.5.3 OLMC的组态243

7.6 EPLD245

7.6.1 EPLD的基本结构和特点245

7.6.2 EPLD的与－或逻辑阵列245

7.6.3 EPLD的OLMC246

7.7 CPLD248

7.7.1 EAB249

7.7.2 LE及LAB251

7.7.3 FT254

7.7.4 IOE256

7.8 FPGA258

7.8.1 FPGA的基本结构258

7.8.2 CLB259

7.8.3 IOB260

7.8.4 PI261

7.8.5 编程数据263

7.8.6 FPGA与CPLD的比较263

7.9 可编程逻辑器件的开发流程264

小结266

思考题267

习题267

第8章 脉冲波形的产生和整形电路269

概述269

8.1 555定时器270

8.1.1 555定时器的电路结构270

8.1.2 555定时器的基本功能271

8.2 施密特触发器272

8.2.1 555定时器构成的施密特触发器272

8.2.2 集成施密特触发器274

8.2.3 施密特触发器的应用276

8.3 单稳态触发器277

8.3.1 555定时器构成的单稳态触发器278

8.3.2 集成单稳态触发器279

8.3.3 单稳态触发器的应用283

8.4 多谐振荡器283

8.4.1 555定时器构成的多谐振荡器284

8.4.2 石英晶体多谐振荡器286

8.4.3 多谐振荡器的应用287

小结288

思考题289

习题289

第9章 数－模转换器和模－数转换器293

概述293

9.1 D/A转换器294

9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器294

9.1.2 权电流型D/A转换器295

9.1.3 双极性输出D/A转换器298

9.1.4 D/A转换器的主要技术指标300

9.2 A/D转换器303

9.2.1 A/D转换器的基本原理303

9.2.2 并联比较型A/D转换器304

9.2.3 反馈比较型A/D转换器306

9.2.4 双积分型A/D转换器308

9.2.5 A/D转换器的主要技术指标311

小结312

思考题312

习题313

第10章 数字系统设计基础317

概述317

10.1 数字系统设计方法317

10.1.1 传统的数字系统设计方法317

10.1.2 现代的数字系统设计方法320

10.2 数字系统设计实例322

10.2.1 十字路口交通灯控制器322

10.2.2 1/100秒计时控制器323

小结328

思考题328

习题329

附录330

附录1 数字系统设计的VHDL文件330

附录2 基本逻辑单元图形符号对照表338

附录3 常用数字系统名词中英文对照表340

参考文献343