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第1章 数字逻辑基础1

1.1 数制与编码1

1.1.1 数制1

1.1.2 数制间的转换2

1.1.3 编码5

1.2 逻辑代数9

1.2.1 逻辑变量与逻辑函数概念9

1.2.2 三种基本逻辑及其运算9

1.2.3 复合逻辑及其运算12

1.2.4 逻辑函数的描述15

1.2.5 逻辑代数的定律、规则及常用公式16

1.3 逻辑函数化简19

1.3.2 逻辑函数的代数化简法20

1.3.1 逻辑函数的最简形式20

1.3.3 图解化简法(卡诺图化简法)23

1.3.4 具有无关项的逻辑函数及其化简31

1.3.5 逻辑函数的列表化简法34

1.4 VHDL语言基础39

1.4.1 概述39

1.4.2 VHDL的程序结构40

1.4.3 VHDL的语言元素45

1.4.4 VHDL的基本语句51

1.4.5 属性的描述与定义58

1.4.6 VHDL的子程序61

本章小结62

习题一63

2.2.3 三极管非门70

2.2.2 二极管或门70

2.3 TTL集成门电路71

2.3.1 TTL集成门电路的结构71

2.2 分立元件门电路71

2.2.1 二极管与门71

2.1 概述71

第2章 逻辑门电路71

2.3.2 TTL门电路74

2.4 MOS门电路81

2.4.1 NMOS门电路81

2.4.2 CMOS门电路83

2.4.3 CMOS集成电路的主要特点和使用中应注意的几个问题89

2.5 TTL电路与CMOS电路的接口92

2.6 门电路的VHDL描述92

2.6.1 二输入与非门、与门、或门、或非门、异或门的VHDL程序93

本章小结95

2.6.2 四输入与非门VHDL程序95

习题二100

第3章 组合逻辑电路100

3.1 概述100

3.2 组合逻辑电路的基本分析和设计方法101

3.2.1 组合逻辑电路的基本分析方法101

3.2.2 组合逻辑电路的基本设计方法104

3.3 若干常用的组合逻辑电路106

3.3.1 全加法器106

3.3.2 编码器114

3.3.3 数值比较器120

3.3.4 译码器125

3.3.5 数据分配器133

3.3.6 数据选择器135

3.4 组合电路中的竞争-冒险142

3.4.1 竞争-冒险的概念及其产生原因143

3.4.2 消除竞争-冒险的方法144

本章小结147

习题三148

第4章 触发器153

4.1 概述153

4.2 电平型基本RS触发器154

4.2.1 与非门构成的基本RS触发器154

4.2.2 或非门构成的基本RS触发器156

4.2.3 电平型基本RS触发器的动作特点156

4.2.4 电平型基本触发器的VHDL描述157

4.3 时钟控制的电平触发器(同步触发器)158

4.3.1 同步RS触发器159

4.3.2 同步D触发器161

4.3.3 同步JK触发器162

4.3.4 同步T触发器和T＇触发器163

4.3.5 同步触发器的动作特点164

4.4 主从触发器164

4.4.1 主从RS触发器164

4.4.2 主从D触发器166

4.4.3 主从JK触发器167

4.5 边沿触发器170

4.5.1 维持阻塞结构正边沿触发器170

4.5.2 利用传输延迟时间的负边沿触发器172

4.6 CMOS触发器174

4.6.1 带使能端的CMOS型D触发器174

4.6.2 CMOS主从触发器175

4.7.1 钟控触发器按逻辑功能的分类176

4.7 触发器的逻辑功能及其描述方法176

4.6.3 CMOS主从JK触发器176

4.7.2 触发器的电路结构和逻辑功能的关系178

4.8 不同类型触发器之间的转换180

4.8.1 D型触发器转换成JK型触发器180

4.8.2 JK型触发器转换成D触发器181

4.9 触发器的动态参数181

4.10 触发器的VHDL描述182

本章小结186

习题四187

第5章 时序逻辑电路194

5.1 概述194

5.2 时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图和时序图196

5.2.1 状态转换表(state table)197

5.2.3 时序图(Timing Diagram)198

5.2.2 状态转换图(state Diagram)198

5.3 同步时序逻辑电路的分析和设计方法199

5.3.1 同步时序逻辑电路的分析方法199

5.3.2 同步时序逻辑电路的设计方法202

5.4 异步时序电路的分析和设计方法213

5.4.1 脉冲型异步时序电路的分析214

5.4.2 脉冲型异步时序电路的设计216

5.5 几种常用的时序逻辑电路218

5.5.1 寄存器和移位寄存器(Register and Shift Register)219

5.5.2 计数器224

5.5.3 顺序脉冲发生器247

5.5.4 序列信号发生器250

5.6 时序逻辑电路中的竞争-冒险现象251

5.7 时序逻辑电路的VHDL描述254

本章小结260

习题五261

第6章 脉冲信号的产生与整形270

6.1 概述270

6.2 时基集成电路的结构和工作原理271

6.2.1 555时基电路的特点和封装271

6.2.2 555时基电路的工作原理272

6.2.3 双极型555和CMOS型555的性能比较277

6.3 施密特触发器278

6.3.1 集成施密特触发器279

6.3.2 用555定时器接成的施密特触发器281

6.3.3 施密特触发器的应用282

6.4 单稳态触发器284

6.4.1 用门电路组成的单稳态触发器284

6.4.2 集成单稳态触发器288

6.4.3 用555时基电路构成单稳态触发器290

6.4.4 单稳态触发器的应用291

6.5 多谐振荡器294

6.5.1 对称式多谐振荡器294

6.5.2 非对称式多谐振荡器297

6.5.3 环形振荡器297

6.5.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器300

6.5.5 石英晶体多谐振荡器300

6.5.6 用555时基电路构成多谐振荡器302

6.5.7 压控振荡器303

本章小结310

习题六310

第7章 半导体存储器314

7.1 概述314

7.2.2 掩模只读存储器315

7.2.1 只读存储器的电路结构315

7.2 只读存储器(ROM)315

7.2.3 可编程只读存储器(PROM)317

7.2.4 可擦除的可编程只读存储器(EPROM)318

7.2.5 电信号擦除的可编程ROM(EEPROM)319

7.2.6 快闪存储器(Flash Memory)320

7.3 随机存储器(RAM)321

7.3.1 静态随机存储器(SRAM)322

7.3.2 动态随机存储器(DRAM)323

7.4 存储器容量的扩展324

7.4.1 位扩展方式324

7.4.2 字扩展方式324

7.5 用存储器实现组合逻辑函数326

7.6 存储器的VHDL描述329

习题七331

本章小结331

第8章 可编程逻辑器件334

8.1 概述334

8.2 可编程逻辑器件的基本结构和电路表示方法335

8.2.1 可编程逻辑器件的基本结构335

8.2.2 PLD电路的表示方法335

8.3 可编程阵列逻辑(PAL)337

8.3.1 基本的PAL电路337

8.3.2 带寄存器输出的PAL电路339

8.3.3 两种输出结构的PAL电路341

8.3.4 带异或输出的PAL电路343

8.3.5 运算选通反馈结构343

8.3.6 PAL的应用举例343

8.4.2 输出逻辑宏单元(OLMC)350

8.4.1 GAL器件的基本结构350

8.4 可编程通用阵列逻辑(GAL)350

8.4.3 GAL器件的结构控制字352

8.4.4 输出逻辑宏单元(OLMC)的组态353

8.4.5 GAL器件行地址映射图353

8.5 复杂可编程逻辑器件(CPLD)355

8.5.1 XC9500系列器件结构355

8.5.2 功能块FB356

8.5.3 宏单元356

8.5.4 乘积项分配器(PT)358

8.5.5 Fast CONNECT开关矩阵360

8.5.6 输入/输出块(IOB)360

8.5.7 JTAG边界扫描接口361

8.6 现场编程门阵列(FPGA)362

8.6.1 FPGA的基本结构362

8.6.2 可配置逻辑块(CLB)结构364

8.6.3 输入输出块(IOB)结构371

8.6.4 FPGA的互连资源374

8.7 在系统可编程逻辑器件(ISP-PLD)377

8.7.1 ispLSI的基本结构378

8.7.2 通用逻辑块(GLB)379

8.7.3 全局布线区GRP380

8.7.4 输出布线区ORP380

8.7.5 输入/输出单元381

8.7.6 时钟网络382

8.7.7 边界扫描382

8.7.8 用户电子标签(UES)和保密位384

本章小结384

习题八385

9.1 概述387

第9章 数/模转换与模/数转换387

9.2 数/模转换器388

9.2.1 数/模转换器基本原理388

9.2.2 数/模转换器(DAC)的主要技术指标392

9.2.3 集成DAC典型芯片393

9.2.4 集成DAC的应用396

9.3 模/数转换器399

9.3.1 A/D转换器基本原理399

9.3.2 模/数转换器(ADC)的主要技术指标407

9.3.3 集成ADC典型芯片408

9.3.4 集成ADC的应用415

本章小结419

习题九419

10.2 现代数字系统的设计方法423

10.1 概述423

第10章 数字系统的EDA设计423

10.3 EDA技术424

10.3.1 EDA技术的内涵424

10.3.2 EDA技术的基本特征425

10.3.3 EDA的基本工具426

10.4 EDA原理图输入设计方法427

10.4.1 MAX+plusⅡ简介427

10.4.2 原理图输入设计方法基本步骤428

10.4.3 设计实例——频率计440

10.5 VHDL文本输入设计方法442

10.5.1 VHDL文本输入设计方法步骤442

10.5.2 设计实例二则446

本章小结452

参考文献454