数字电路与逻辑设计

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第1章  数字逻辑电路基础知识…………………………………………………………………1
6 M( w/ J, _5 R. W  ]/ Y1 k- Q  O- L    1.1  数字电路的特点…………………………………………………………………………1
    1.2  数制………………………………………………………………………………………2
        1.2.1  十进制……………………………………………………………………………2
& `  |" R0 P2 {! `. i- v        1.2.2  二进制……………………………………………………………………………2
        1.2.3  十六进制…………………………………………………………………………3
        1.2.4  不同进制数的表示符号…………………………………………………………3
  B# T. S  y9 j4 m  A    1.3  不同进制数之间的转换…………………………………………………………………4
        1.3.1  二、十六进制数转换成十进制数…………………………………………………4
        1.3.2  二进制与十六进制数之间的转换………………………………………………4
# ~0 L; t; G( e; P4 w) H( d        1.3.3  十进制数转换成二、十六进制数………………………………………………5
2 r" N3 L- n9 L+ k0 S; T    1.4  二进制代码………………………………………………………………………………6
        1.4.1  自然二进制代码…………………………………………………………………6
6 x  D$ k# h$ \        1.4.2  二-十进制代码(BCD码)…………………………………………………………6
% ?2 c$ \  H6 X) y- _) p/ g        1.4.3  ASCII码…………………………………………………………………………7
    1.5  基本逻辑运算……………………………………………………………………………8
        1.5.1  与逻辑运算………………………………………………………………………8
! f  ]* R4 K  H, y% J5 X        1.5.2  或逻辑运算………………………………………………………………………9
% S1 H: @$ A& c        1.5.3  非逻辑运算………………………………………………………………………10
    1.6  小结……………………………………………………………………………………10     习题……………………………………………………………………………………………11

( A" x" Z* [& X7 B1 O& p% R第2章  逻辑门电路………………………………………………………………………………12
    2.1  基本逻辑门电路………………………………………………………………………12
        2.1.1  与门电路…………………………………………………………………………12
; a! s' u. ]  H: ~% V0 r& R        2.1.2  或门电路…………………………………………………………………………13
$ ?# G2 N  V9 q6 n; ^. n5 X        2.1.3  非门电路…………………………………………………………………………14
        2.1.4  复合逻辑门………………………………………………………………………15
        2.1.5  正逻辑和负逻辑…………………………………………………………………15
  o" c. y2 a7 q  e6 s3 V0 W5 U& v    2.2  TTL数字集成逻辑门电路……………………………………………………………16
0 }) i3 ]' N' S* ?6 D* l        2.2.1  基本TTL与非门工作原理……………………………………………………16
        2.2.2  TTL与非门的技术参数…………………………………………………………17
* n, i) r0 m3 ?        2.2.3  TTL集电极开路门………………………………………………………………21
$ }& A+ E6 X& b4 g2 I+ F        2.2.4  三态门……………………………………………………………………………23
2 V: x1 _* i4 p4 t" Z2 l- \2 }8 Z$ ^    2.3  ECL逻辑门电路………………………………………………………………………24
2 t; _% X/ Y0 j3 A: I        2.3.1  电路的基本结构…………………………………………………………………24
. h, f/ K0 @8 f  T4 i4 v7 c- E        2.3.2  ECL门的工作特点……………………………………………………………26
    2.4  其他双极型逻辑门……………………………………………………………………26
  N! ]0 e. [) j2 _7 }# b        2.4.1  高阈值逻辑电路…………………………………………………………………26
        2.4.2  集成注入逻辑电路………………………………………………………………26
6 K. W+ W) C# _# A7 b9 P3 k    2.5  MOS逻辑门电路………………………………………………………………………27
/ J9 v' o$ d8 ~) r        2.5.1  MOS场效应管及其开关特性…………………………………………………27
        2.5.2  NMOS逻辑电路………………………………………………………………28
        2.5.3  CMOS逻辑电路………………………………………………………………29
1 L" {6 ~6 _3 x: v5 C' l    2.6  数字集成电路使用中应注意的问题…………………………………………………31
        2.6.1  电源………………………………………………………………………………31
& O5 }% Z, `3 S6 U2 f: a        2.6.2  输出端的连接……………………………………………………………………31
        2.6.3  不用输入端的处理………………………………………………………………31
' P' x- B# @2 I7 D7 ~7 Q0 \        2.6.4  负载使用…………………………………………………………………………31
8 @& F) H6 Q  j- _2 A7 E        2.6.5  CMOS电路的储电防护…………………………………………………………31
        2.6.6  CMOS电路与TTL电路的连接………………………………………………32
8 I7 K+ u" K% S& A* }    2.7  小结……………………………………………………………………………………32
' T6 S" P! _+ Y  t    习题……………………………………………………………………………………………33
  s. A+ o9 ?! M" {
" _7 J& A& I8 n# k* C- }第3章  逻辑代数与逻辑函数……………………………………………………………………36
    3.1  基本逻辑运算…………………………………………………………………………36
        3.1.1  基本运算公式……………………………………………………………………36
        3.1.2  基本运算定律……………………………………………………………………36
8 h3 R% K- ^2 G7 x6 k- H% o" q( [        3.1.3  基本运算规则……………………………………………………………………37
    3.2  逻辑函数的变换和化简………………………………………………………………38
        3.2.1  逻辑函数变换和化简的意义……………………………………………………38
% q' q5 c5 e2 m* e4 [) D        3.2.2  逻辑函数代数法化简……………………………………………………………39
' S) h' E8 L: u$ O  I+ L    3.3  逻辑函数的卡诺图化简法……………………………………………………………40
1 t& m: t* u8 K. \5 A        3.3.1  最小项…………………………………………………………………………40
# ~$ r. G# g" H. ^( s( _) b        3.3.2  逻辑函数的最小项表达式………………………………………………………41
9 J' M# y: m; {1 B, P. L: b        3.3.3  卡诺图……………………………………………………………………………42
        3.3.4  逻辑函数的卡诺图表示…………………………………………………………43
  ^$ A% m# O4 l. T) o$ g$ c        3.3.5  逻辑函数的卡诺图化简…………………………………………………………44
( N* [7 D6 b' c- f    3.4  逻辑函数门电路的实现………………………………………………………………47
$ Q) b$ p( c8 j( u- ~    3.5  小结……………………………………………………………………………………48
    习题…………………………………………………………………………………………48
: N8 C$ w' m% y) A
! ~0 D4 ^! ~- @4 ^0 Y; O. l第4章  组合逻辑电路……………………………………………………………………………51
- Y+ b7 {# ?# ~6 A" N    4.1  组合逻辑电路的分析与设计…………………………………………………………51
        4.1.1  组合逻辑电路的分析……………………………………………………………51
  Q5 q2 _. t; Y# X( B% u& h        4.1.2  组合逻辑电路的设计……………………………………………………………53
* _) g4 Y* s! {# L7 G  f    4.2  组合逻辑电路的竞争冒险……………………………………………………………55
        4.2.1  产生竞争冒险的原因……………………………………………………………55
        4.2.2  竞争冒险的消除…………………………………………………………………56
: c2 ~" w8 p& e1 e    4.3  编码器…………………………………………………………………………………57
( k" p6 V& ^& D. S        4.3.1  编码器的工作原理………………………………………………………………57
        4.3.2  集成电路编码器…………………………………………………………………59
  x4 _0 V( Y7 Y" c6 O    4.4  译码器…………………………………………………………………………………63
        4.4.1  惟一地址译码器…………………………………………………………………63
        4.4.2  数字显示器………………………………………………………………………67
9 C8 h% U" |, [    4.5  数据分配器与数据选择器……………………………………………………………69
        4.5.1  数据分配器………………………………………………………………………69
( ?9 p, W$ U. P& ?8 H1 z- P        4.5.2  数据选择器………………………………………………………………………71
    4.6  加法器与算术逻辑单元………………………………………………………………73
$ h$ i4 N# }+ `& v8 ^        4.6.1  半加器……………………………………………………………………………74
        4.6.2  全加器……………………………………………………………………………74
! M! L3 E- ?% H' W5 m        4.6.3  多位加法器………………………………………………………………………75
        4.6.4  算术逻辑单元……………………………………………………………………78
    4.7  数值比较器……………………………………………………………………………79
0 H0 n# J! n" k7 \/ ]/ z        4.7.1  比较器的构成原理………………………………………………………………79
3 E2 ]3 U$ S( U( T" L        4.7.2  集成数值比较器…………………………………………………………………80
+ k* M& E: M$ r# o, n3 W    4.8  小结……………………………………………………………………………………83
    习题……………………………………………………………………………………………84

. q# f3 }) v. j. ]7 C% \第5章  触发器……………………………………………………………………………………88
    5.1  RS触发器………………………………………………………………………………88
        5.1.1  基本RS触发器…………………………………………………………………88
: ~( t3 u' J4 }7 j        5.1.2  同步RS触发器…………………………………………………………………90
        5.1.3  主从RS触发器…………………………………………………………………93
        5.1.4  集成RS触发器…………………………………………………………………94
) N% |& N8 V: ~' I" |, n" k7 I    5.2  JK触发器………………………………………………………………………………95
        5.2.1  主从JK触发器…………………………………………………………………95
8 h4 E( Z# p' f5 L) P; i        5.2.2  边沿JK触发器…………………………………………………………………97
9 O- I0 T+ ~) @# A# b4 E        5.2.3  集成JK触发器…………………………………………………………………98
0 l  P* O1 t+ j6 n7 {/ X    5.3  D触发器与T触发器…………………………………………………………………99
' Z3 t8 I# A7 V+ O        5.3.1  D触发器………………………………………………………………………99
        5.3.2  T触发器………………………………………………………………………101
    5.4  触发器的建立时间和保持时间………………………………………………………102
    5.5  小结……………………………………………………………………………………102
0 V) B' M; w, U0 b    习题…………………………………………………………………………………………104
, x5 r( P2 O( _, Q# j7 j. d
) f' p9 j7 v( i$ {$ L7 c9 ~第6章  时序逻辑电路…………………………………………………………………………109
    6.1  时序逻辑电路的基本概念……………………………………………………………109
2 O3 B8 z. F% Y+ e( y        6.1.1  时序逻辑电路的基本结构及特点……………………………………………109
        6.1.2  时序逻辑电路的分类…………………………………………………………110
$ N+ \) U" G8 M        6.1.3  时序逻辑电路功能的描述方法………………………………………………110
' ?' ^, _' t2 W6 Z6 f    6.2  时序逻辑电路的分析…………………………………………………………………111
# J: D5 Q) m4 e" K        6.2.1  分析时序逻辑电路的一般步骤………………………………………………111
, ?* H0 Q3 g2 Y( Y. a. H: p! _        6.2.2  同步时序逻辑电路的分析举例………………………………………………112
# o. d: P  W; c7 M/ \5 i$ K2 T2 e        6.2.3  异步时序逻辑电路的分析举例………………………………………………117
* K+ d0 B! g3 f# {! A& ]* e; _    6.3  同步时序电路的设计方法……………………………………………………………120
        6.3.1  同步时序逻辑电路设计的一般步骤…………………………………………120
. c6 R& q7 L9 q* F+ Y        6.3.2  同步时序逻辑电路设计举例…………………………………………………121
    6.4  计数器…………………………………………………………………………………127
        6.4.1  二进制计数器…………………………………………………………………127
        6.4.2  集成计数器……………………………………………………………………132
    6.5  寄存器…………………………………………………………………………………140
        6.5.1  并入-并出寄存器………………………………………………………………140
        6.5.2  串入-串出寄存器………………………………………………………………141
/ b4 O! i# Q, ?7 z! q1 S' v        6.5.3  多功能寄存器…………………………………………………………………142
    6.6  算法状态机……………………………………………………………………………144
        6.6.1  ASM图…………………………………………………………………………145
: t* y9 P( j# s) t* a/ i        6.6.2  设计举例………………………………………………………………………147
    6.7  小结……………………………………………………………………………………153
    习题…………………………………………………………………………………………154

第7章  半导体存储器和可编程逻辑器件……………………………………………………163
    7.1  半导体存储器概述……………………………………………………………………163
+ U) l1 H* ^3 B9 `* R2 _" ?        7.1.1  半导体存储器的分类…………………………………………………………163
0 |4 L7 [& W8 T        7.1.2  半导体存储器的基本结构……………………………………………………163
        7.1.3  半导体存储器的技术指标……………………………………………………165
    7.2  随机存取存储器RAM………………………………………………………………165
        7.2.1  RAM存储单元…………………………………………………………………165
        7.2.2  集成RAM简介………………………………………………………………168
        7.2.3  RAM存储容量的扩展………………………………………………………170
    7.3  只读存储器ROM……………………………………………………………………173
; s6 ?) I- s$ a9 F) L! B2 G    7.4  可编程逻辑器件（PLD）……………………………………………………………175
  I5 i+ E6 W  k6 V5 X' Q        7.4.1  PLD电路表示法………………………………………………………………175
        7.4.2  可编程阵列逻辑器件…………………………………………………………179
, ?! d# V5 w8 W  t; q; }9 ~6 [        7.4.3  可编程通用阵列逻辑器件……………………………………………………180
( j- f. c- C+ n4 S: x8 m% R) \    7.5  小结……………………………………………………………………………………188
    习题…………………………………………………………………………………………189

. d3 e3 V/ n8 g第8章  脉冲波形的产生与变换………………………………………………………………193
$ y' ]* k" [/ O  ]    8.1  概述……………………………………………………………………………………193
& T8 p, k+ \! M        8.1.1  脉冲波形产生与变换电路的组成……………………………………………193
        8.1.2  555定时器……………………………………………………………………193
    8.2  多谐振荡器……………………………………………………………………………195
        8.2.1  由与非门组成的多谐振荡器…………………………………………………195
        8.2.2  石英晶体时钟脉冲发生器……………………………………………………197
        8.2.3  由555定时器组成的多谐振荡器……………………………………………199
- a8 D9 q# E2 p% y. @  \* i    8.3  单稳态触发器…………………………………………………………………………201
2 V' P* g5 v9 T6 S5 U# B        8.3.1  由与非门组成的单稳态触发器………………………………………………201
        8.3.2  由555定时器组成的单稳态触发器…………………………………………203
    8.4  施密特触发器…………………………………………………………………………205
    8.5  小结……………………………………………………………………………………207
6 Q) K$ b& d4 l- b/ U    习题…………………………………………………………………………………………208
8 D' z" x. v4 x# n/ X& Q, O
第9章  数模和模数转换器……………………………………………………………………210
6 e+ |2 v  w& b) m    9.1  D/A转换器……………………………………………………………………………210
$ k9 B  u9 T( Z9 j        9.1.1  权电阻型D/A转换器…………………………………………………………210
3 |6 Y" z, ^+ W) ^0 @' A        9.1.2  倒T形电阻网络D/A转换器…………………………………………………212
# T6 e, c. X$ u( ]- B4 a1 b' }( h        9.1.3  D/A转换器的主要技术参数…………………………………………………214
3 G. s' I' m, I, K1 d        9.1.4  集成D/A转换器………………………………………………………………214
    9.2  A/D转换器……………………………………………………………………………216
0 }; J) B! l% x% F/ u        9.2.1  采样-保持电路…………………………………………………………………216
        9.2.2  并行A/D转换器………………………………………………………………217
8 O0 H+ x/ p) h4 G: c3 e2 _, Z        9.2.3  逐次逼近式A/D转换器………………………………………………………219
        9.2.4  双积分式A/D转换器…………………………………………………………222
    9.3  小结……………………………………………………………………………………224
% x0 ?- G5 [9 Z* Y    习题…………………………………………………………………………………………225
+ i& g7 m4 I# c& t
! B8 G5 \, y1 d. @8 D. @  a3 u- f1 R附录A  国家标准GB4728.12-85………………………………………………………………227
; d* k, j7 l( v; h& L" y# E7 D5 W附录B  常用逻辑符号对照表…………………………………………………………………234
/ C! ~3 p& w7 Z% l$ f( e附录C  TTL和CMOS逻辑门电路的技术参数………………………………………………236
附录D  国家标准GB3430-82《国产半导体集成电路型号命名法》…………………………237
部分习题答案……………………………………………………………………………………239
参考文献…………………………………………………………………………………………251