数字电路与逻辑设计

mywork226

第1章  数字逻辑电路基础知识…………………………………………………………………1
$ e% a, }7 G6 D0 A9 m7 _/ {8 x6 v    1.1  数字电路的特点…………………………………………………………………………1
    1.2  数制………………………………………………………………………………………2
        1.2.1  十进制……………………………………………………………………………2
        1.2.2  二进制……………………………………………………………………………2
" h, Y2 ]+ T' x. q        1.2.3  十六进制…………………………………………………………………………3
        1.2.4  不同进制数的表示符号…………………………………………………………3
" X3 j$ \6 s" k    1.3  不同进制数之间的转换…………………………………………………………………4
  s% ^1 H$ h7 x8 F! l% N        1.3.1  二、十六进制数转换成十进制数…………………………………………………4
$ B; D( k6 Z* g6 p% v9 ^        1.3.2  二进制与十六进制数之间的转换………………………………………………4
1 M$ [* Y3 P5 X$ y$ Z6 i- W        1.3.3  十进制数转换成二、十六进制数………………………………………………5
3 f' ^1 y  P$ z7 s6 r( a    1.4  二进制代码………………………………………………………………………………6
        1.4.1  自然二进制代码…………………………………………………………………6
        1.4.2  二-十进制代码(BCD码)…………………………………………………………6
        1.4.3  ASCII码…………………………………………………………………………7
    1.5  基本逻辑运算……………………………………………………………………………8
5 u; o; D5 o9 b. p  |1 U" b        1.5.1  与逻辑运算………………………………………………………………………8
* B7 a' u3 S+ D+ m, s4 M        1.5.2  或逻辑运算………………………………………………………………………9
2 [! k( @$ l9 w( i% [        1.5.3  非逻辑运算………………………………………………………………………10
    1.6  小结……………………………………………………………………………………10     习题……………………………………………………………………………………………11

; ^( X: B+ u+ c3 T& \  {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
        2.1.2  或门电路…………………………………………………………………………13
4 x+ I$ R7 u8 L: S3 H        2.1.3  非门电路…………………………………………………………………………14
        2.1.4  复合逻辑门………………………………………………………………………15
" P/ M- u. Y( B. r        2.1.5  正逻辑和负逻辑…………………………………………………………………15
2 ]8 s2 w; ~7 i0 p6 P    2.2  TTL数字集成逻辑门电路……………………………………………………………16
        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
- B$ z( G& F9 \) _2 G6 H8 ]        2.2.3  TTL集电极开路门………………………………………………………………21
- E9 @2 b, K* t/ n        2.2.4  三态门……………………………………………………………………………23
9 C3 ]0 W+ f0 X( f7 _/ r    2.3  ECL逻辑门电路………………………………………………………………………24
        2.3.1  电路的基本结构…………………………………………………………………24
        2.3.2  ECL门的工作特点……………………………………………………………26
    2.4  其他双极型逻辑门……………………………………………………………………26
        2.4.1  高阈值逻辑电路…………………………………………………………………26
( p3 J- B! e! L% k% p# W  W& s        2.4.2  集成注入逻辑电路………………………………………………………………26
    2.5  MOS逻辑门电路………………………………………………………………………27
        2.5.1  MOS场效应管及其开关特性…………………………………………………27
# _4 K( T" n# y        2.5.2  NMOS逻辑电路………………………………………………………………28
        2.5.3  CMOS逻辑电路………………………………………………………………29
    2.6  数字集成电路使用中应注意的问题…………………………………………………31
* C1 M% _0 ], m( E( i) L        2.6.1  电源………………………………………………………………………………31
        2.6.2  输出端的连接……………………………………………………………………31
        2.6.3  不用输入端的处理………………………………………………………………31
7 j2 }, z4 z9 j0 i* t" G& W9 ?        2.6.4  负载使用…………………………………………………………………………31
% A3 G2 r% a$ T% v" e6 }! S/ U* J        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
; g5 c$ {$ x& o' r% c    2.7  小结……………………………………………………………………………………32
    习题……………………………………………………………………………………………33
" S  Q+ x  H0 r
* Y7 k! w6 p: j( o! G第3章  逻辑代数与逻辑函数……………………………………………………………………36
/ U: [/ s) \$ q    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
1 G! s1 Z( q$ e( B6 t& T        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
        3.2.2  逻辑函数代数法化简……………………………………………………………39
    3.3  逻辑函数的卡诺图化简法……………………………………………………………40
        3.3.1  最小项…………………………………………………………………………40
        3.3.2  逻辑函数的最小项表达式………………………………………………………41
0 l. t; S4 f" a$ [        3.3.3  卡诺图……………………………………………………………………………42
  Q; h' r6 {) J* X5 l7 f        3.3.4  逻辑函数的卡诺图表示…………………………………………………………43
, b$ k: B# h/ _, g        3.3.5  逻辑函数的卡诺图化简…………………………………………………………44
! [+ W2 G* w$ W' E  o4 {" I3 {    3.4  逻辑函数门电路的实现………………………………………………………………47
  m& {# Q4 K+ c1 l5 a8 n    3.5  小结……………………………………………………………………………………48
' R! r/ A7 W2 i( S# l: A    习题…………………………………………………………………………………………48

第4章  组合逻辑电路……………………………………………………………………………51
2 Y: {  ?1 t* W, A+ W+ }, u7 N+ ^; [0 c    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
        4.1.2  组合逻辑电路的设计……………………………………………………………53
    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
    4.3  编码器…………………………………………………………………………………57
        4.3.1  编码器的工作原理………………………………………………………………57
1 m1 {" v' S  |$ O  ~! }: u  ]        4.3.2  集成电路编码器…………………………………………………………………59
- F; B4 W# u, P& R" J/ O( k: k2 i    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
    4.5  数据分配器与数据选择器……………………………………………………………69
        4.5.1  数据分配器………………………………………………………………………69
        4.5.2  数据选择器………………………………………………………………………71
    4.6  加法器与算术逻辑单元………………………………………………………………73
        4.6.1  半加器……………………………………………………………………………74
        4.6.2  全加器……………………………………………………………………………74
        4.6.3  多位加法器………………………………………………………………………75
        4.6.4  算术逻辑单元……………………………………………………………………78
2 t4 P& a$ C2 G" w0 r) y    4.7  数值比较器……………………………………………………………………………79
  |" H: B6 k3 r* p, J9 B4 Q        4.7.1  比较器的构成原理………………………………………………………………79
        4.7.2  集成数值比较器…………………………………………………………………80
    4.8  小结……………………………………………………………………………………83
    习题……………………………………………………………………………………………84
) J3 }1 [0 @& V( V7 K" J
, _9 W. a4 M  b7 I* F第5章  触发器……………………………………………………………………………………88
! y4 k7 J+ E1 K; `( }0 {    5.1  RS触发器………………………………………………………………………………88
1 ^' B1 ~: I" H2 c2 ^8 j        5.1.1  基本RS触发器…………………………………………………………………88
        5.1.2  同步RS触发器…………………………………………………………………90
        5.1.3  主从RS触发器…………………………………………………………………93
9 D% p3 q8 y) ~        5.1.4  集成RS触发器…………………………………………………………………94
    5.2  JK触发器………………………………………………………………………………95
3 o4 J) @$ a6 w- Z* H' |        5.2.1  主从JK触发器…………………………………………………………………95
8 J! }( W* c9 h8 x5 s7 ]+ C        5.2.2  边沿JK触发器…………………………………………………………………97
        5.2.3  集成JK触发器…………………………………………………………………98
, L6 o) c! @, n% @. I- T    5.3  D触发器与T触发器…………………………………………………………………99
        5.3.1  D触发器………………………………………………………………………99
; w3 f" G% Y( y( \        5.3.2  T触发器………………………………………………………………………101
    5.4  触发器的建立时间和保持时间………………………………………………………102
3 c5 ?8 a+ f% ~8 o7 F/ l    5.5  小结……………………………………………………………………………………102
0 ]0 f  P+ D4 c1 i    习题…………………………………………………………………………………………104
% h! h3 n1 J- w3 f
- w  O5 T9 b0 k% u' Z6 k0 u' j第6章  时序逻辑电路…………………………………………………………………………109
    6.1  时序逻辑电路的基本概念……………………………………………………………109
  }! G3 H& n* J% W" l* r% o        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
        6.1.3  时序逻辑电路功能的描述方法………………………………………………110
- P. }! P5 D- t+ z5 X5 ?+ s! S    6.2  时序逻辑电路的分析…………………………………………………………………111
        6.2.1  分析时序逻辑电路的一般步骤………………………………………………111
) d& {* _6 j5 ?        6.2.2  同步时序逻辑电路的分析举例………………………………………………112
        6.2.3  异步时序逻辑电路的分析举例………………………………………………117
4 x. P; O8 l; \: B( K7 a4 h- ^    6.3  同步时序电路的设计方法……………………………………………………………120
  s3 E0 T2 ?$ B        6.3.1  同步时序逻辑电路设计的一般步骤…………………………………………120
        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
% x, G4 R* C  ?* n    6.5  寄存器…………………………………………………………………………………140
        6.5.1  并入-并出寄存器………………………………………………………………140
  O3 R* B* E9 G+ l$ u        6.5.2  串入-串出寄存器………………………………………………………………141
, N: u+ Q1 d1 \& h; _. ^        6.5.3  多功能寄存器…………………………………………………………………142
; O# f- ?/ Q  [, L    6.6  算法状态机……………………………………………………………………………144
        6.6.1  ASM图…………………………………………………………………………145
        6.6.2  设计举例………………………………………………………………………147
8 g) l5 K) v$ G2 D0 r    6.7  小结……………………………………………………………………………………153
/ H* [0 f1 h! O    习题…………………………………………………………………………………………154
1 |$ C6 F9 C1 C( Q
7 U6 @$ V$ W& m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
$ p" S) U* T2 C8 o, i* r) u3 Y4 v        7.1.1  半导体存储器的分类…………………………………………………………163
; i( g1 r* |' a- b        7.1.2  半导体存储器的基本结构……………………………………………………163
, K" a' b) _1 X" a3 F        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
6 Q# }- \0 e. K) \; }        7.2.2  集成RAM简介………………………………………………………………168
9 S3 m  i7 Q- _3 k5 ~' `        7.2.3  RAM存储容量的扩展………………………………………………………170
* D- \) M; N* r; ?8 v    7.3  只读存储器ROM……………………………………………………………………173
    7.4  可编程逻辑器件（PLD）……………………………………………………………175
! T9 q5 _, v+ O% C  `; f        7.4.1  PLD电路表示法………………………………………………………………175
        7.4.2  可编程阵列逻辑器件…………………………………………………………179
0 O2 w- L4 e. X! o5 k+ I/ ^( e        7.4.3  可编程通用阵列逻辑器件……………………………………………………180
    7.5  小结……………………………………………………………………………………188
    习题…………………………………………………………………………………………189

第8章  脉冲波形的产生与变换………………………………………………………………193
3 z1 Q5 J4 O4 Y" B& _    8.1  概述……………………………………………………………………………………193
        8.1.1  脉冲波形产生与变换电路的组成……………………………………………193
2 e& b' E) ?. u, B7 X; a        8.1.2  555定时器……………………………………………………………………193
    8.2  多谐振荡器……………………………………………………………………………195
8 z9 `7 S& a: _: R/ ?& V# D        8.2.1  由与非门组成的多谐振荡器…………………………………………………195
8 a2 e% l5 V0 I, |( f  W0 V        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
    8.3  单稳态触发器…………………………………………………………………………201
0 O( I: n9 x3 B  R/ A" T( o% ^        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
' w  A$ [4 k! b    8.4  施密特触发器…………………………………………………………………………205
    8.5  小结……………………………………………………………………………………207
9 C( j. P$ t8 n& z/ m    习题…………………………………………………………………………………………208
, W9 `) G3 e- S: x% u
第9章  数模和模数转换器……………………………………………………………………210
    9.1  D/A转换器……………………………………………………………………………210
        9.1.1  权电阻型D/A转换器…………………………………………………………210
        9.1.2  倒T形电阻网络D/A转换器…………………………………………………212
        9.1.3  D/A转换器的主要技术参数…………………………………………………214
% q. R) |7 W4 v6 e* K        9.1.4  集成D/A转换器………………………………………………………………214
    9.2  A/D转换器……………………………………………………………………………216
        9.2.1  采样-保持电路…………………………………………………………………216
0 h- ^2 M$ v1 h* p* {/ A' Q        9.2.2  并行A/D转换器………………………………………………………………217
        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
' X  A  [) ^, T: b, P* `    9.3  小结……………………………………………………………………………………224
    习题…………………………………………………………………………………………225

附录A  国家标准GB4728.12-85………………………………………………………………227
, S5 n; G. e+ B附录B  常用逻辑符号对照表…………………………………………………………………234
附录C  TTL和CMOS逻辑门电路的技术参数………………………………………………236
  u" `# d1 I- j6 R2 m* p) R" m附录D  国家标准GB3430-82《国产半导体集成电路型号命名法》…………………………237
, p; T/ N2 F6 t& t6 _部分习题答案……………………………………………………………………………………239
+ y7 R! z/ g1 r% y- \+ @0 O参考文献…………………………………………………………………………………………251