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第1章　逻辑代数基础1

1.1　概述1

1.1.1　脉冲波形和数字波形1

1.1.2　数制和码制3

1.1.3　其他二进制码7

1.2　基本逻辑函数及运算定律8

1.2.1　逻辑函数中的三种基本运算9

1.2.2　逻辑代数的运算定律及规则10

1.3　逻辑函数表示方法13

1.3.1　逻辑函数基本表示方法14

1.3.2　逻辑函数的最小项和最大项16

1.3.3　从真值表归纳逻辑函数17

1.4　逻辑函数的公式化简法19

1.4.1　逻辑函数的最简形式19

1.4.2　常用公式化简方法20

1.5　逻辑函数卡诺图化简21

1.5.1　逻辑函数卡诺图表示法21

1.5.2　卡诺图化简逻辑函数23

1.5.3　具有约束项的逻辑函数化简26

1.6　引入变量卡诺图化简逻辑函数27

1.7　硬件描述语言VHDL基础29

1.7.1 VHDL概述29

1.7.2　VHDL语言基本结构30

1.7.3 VHDL语言规则32

1.7.4　MAX+plusⅡ开发工具35

本章小结36

习题36

第2章　门电路40

2.1　概述40

2.2　半导体管的开关特性40

2.2.1　半导体二极管的开关特性40

2.2.2　半导体三极管的开关特性42

2.3　简单的与、或、非门电路47

2.3.1　二极管门电路47

2.3.2　三极管非门48

2.3.3　二极管-三极管与非、或非门49

2.4　TTL集成门电路49

2.4.1 TTL与非门电路结构和工作原理50

2.4.2　TTL与非门的外部特性及参数51

2.4.3　其他类型的TTL门电路56

2.4.4　TTL门电路的改进系列60

2.4.5　TTL门电路的使用62

2.5　发射极耦合逻辑门63

2.5.1　ECL门电路的基本单元63

2.5.2　ECL电路的结构和工作原理63

2.5.3　ECL电路的主要特点64

2.6　集成注入逻辑（IIL或I2L）65

2.6.1　I2L电路结构与工作原理65

2.6.2　I2L门电路的主要特点66

2.7　金属-氧化物-半导体逻辑66

2.7.1　CMOS反相器66

2.7.2　CMOS反相器的外部特性和参数68

2.7.3　其他类型的CMOS门电路70

2.7.4　NMOS逻辑门73

2.7.5　MOS门电路的正确使用73

2.8 门电路产品简介与接口电路74

2.8.1　门电路产品简介74

2.8.2　各门电路间的接口电路77

2.9　用VHDL实现基本逻辑门电路的描述78

本章小结80

习题80

第3章　组合逻辑电路87

3.1　概述87

3.2　组合逻辑电路的分析方法和设计方法88

3.2.1　组合电路的分析88

3.2.2　组合电路的设计89

3.3　编码器和译码器91

3.3.1　编码器91

3.3.2　译码器95

3.4　数据选择器和分配器103

3.4.1　数据选择器103

3.4.2　数据分配器108

3.5　数码奇偶发生／校验器109

3.6　算术运算电路112

3.7　数值比较器117

3.8　组合逻辑电路中的竞争与冒险119

3.8.1　竞争-冒险现象及产生原因119

3.8.2　冒险现象的判别方法120

3.8.3　消除冒险现象的方法121

3.9　用VHDL实现组合逻辑电路的描述123

本章小结128

习题129

第4章　触发器133

4.1　概述133

4.2　RS触发器134

4.2.1　基本RS触发器134

4.2.2　同步RS触发器136

4.3　主从触发器139

4.3.1　主从RS触发器139

4.3.2　主从JK触发器141

4.4　边沿触发器145

4.4.1　维持阻塞结构边沿触发器145

4.4.2　利用传输延迟时间的边沿触发器146

4.4.3　CMOS主从结构的边沿触发器148

4.5　触发器的主要参数151

4.6　不同类型触发器之间的转换151

4.7　用VHDL描述锁存器和触发器153

本章小结156

习题156

第5章　时序逻辑电路162

5.1　概述162

5.2　时序逻辑电路的分析方法164

5.2.1　同步时序逻辑电路的分析方法164

5.2.2　异步时序逻辑电路的分析方法166

5.3　寄存器168

5.3.1　数码寄存器168

5.3.2　移位寄存器169

5.4　计数器174

5.4.1　同步二进制计数器175

5.4.2　同步十进制计数器180

5.4.3　异步计数器186

5.4.4　任意进制计数器189

5.4.5　移存型计数器193

5.4.6　计数器的应用197

5.5　序列信号发生器198

5.6　时序逻辑电路的设计方法200

5.7　用VHDL描述时序逻辑电路207

本章小结212

习题213

第6章　脉冲波形的产生和整形219

6.1　概述219

6.2　555定时器219

6.2.1　555定时器的电路结构220

6.2.2　555定时器的功能220

6.3　施密特触发器221

6.3.1　施密特触发器的特点221

6.3.2　用门电路组成施密特触发器222

6.3.3　555定时器构成的施密特触发器224

6.3.4　集成施密特触发器226

6.3.5　施密特触发器的应用227

6.4　单稳态触发器229

6.4.1　单稳态触发器的特点229

6.4.2　用门电路组成的单稳态触发器229

6.4.3　555定时器构成的单稳态触发器231

6.4.4　集成单稳态触发器232

6.4.5　单稳态触发器的应用234

6.5　多谐振荡器237

6.5.1　用门电路构成的多谐振荡器237

6.5.2　石英晶体多谐振荡器240

6.5.3　施密特触发器构成的多谐振荡器241

6.5.4　用555定时器构成的多谐振荡器242

6.5.5　压控振荡器243

6.5.6　多谐振荡器的应用249

本章小结251

习题251

第7章　存储器和可编程逻辑器件258

7.1　概述258

7.1.1　存储器258

7.1.2　可编程逻辑器件259

7.2　只读存储器260

7.2.1　掩模ROM260

7.2.2　可编程ROM（PROM）262

7.2.3　可擦除可编程ROM（EPROM和E2PROM）263

7.2.4　ROM的应用266

7.3　随机存储器269

7.3.1　RAM的组成及工作原理269

7.3.2　RAM的存储单元270

7.3.3　集成RAM芯片272

7.3.4　RAM的扩展与应用274

7.4　可编程逻辑阵列275

7.5　可编程阵列逻辑278

7.5.1　PAL的基本电路结构278

7.5.2　PAL输出结构形式279

7.5.3　PAL应用举例281

7.6　通用阵列逻辑285

7.6.1　GAL电路结构285

7.6.2　GAL的工作模式288

7.6.3　GAL行地址映射图290

7.7　复杂可编程逻辑器件291

7.7.1　MAX7000系列器件结构291

7.7.2　MAX7000系列器件的技术性能特点295

7.8　现场可编程门阵列295

7.8.1　FLEX10K系列器件结构296

7.8.2　FLEX10K系列器件的技术性能特点302

7.9 CPLD的编程和FPGA的配置303

7.9.1　CPLD编程方式303

7.9.2　FPGA配置方式305

7.9.3 CPLD/FPGA器件烧录方法308

7.10 CPLD/FPGA主要产品介绍309

7.10.1　Altera公司产品309

7.10.2　Xilinx公司产品309

7.10.3　Lattice公司产品310

7.11　现代数字系统设计方法310

7.11.1　概述310

7.11.2　原理图输入设计流程311

7.11.3　VHDL文本输入设计流程317

7.11.4　设计流程归纳318

7.12　用VHDL实现存储器318

本章小结321

习题322

第8章　数／模和模／数转换325

8.1　概述325

8.2　D/A转换器326

8.2.1　D/A转换器电路结构326

8.2.2　DAC的主要技术指标330

8.2.3　集成DAC器件及应用332

8.3　A/D转换器337

8.3.1　A/D转换的基本原理337

8.3.2　直接比较ADC339

8.3.3　间接比较ADC342

8.3.4　ADC的主要技术指标344

8.3.5　集成ADC器件及应用345

8.4　用状态机实现ADC574A采样控制电路352

本章小结355

习题356

第9章　数字系统典型应用361

9.1　概述361

9.2　数字钟设计362

9.2.1　电路结构362

9.2.2　部分电路设计362

9.3　数字频率计365

9.3.1　基本原理365

9.3.2　数字频率计的电路结构366

9.3.3　主要技术指标369

9.4　直流数字电压表369

9.4.1　三位半双积分A/D转换器CC14433的性能特点369

9.4.2　三位半直流数字电压表电路结构370

9.5　交通信号灯控制系统372

9.5.1　控制逻辑分析372

9.5.2　单元电路设计373

9.6　智力抢答器设计376

9.7　直接数字频率合成技术380

9.7.1　DDS基本原理380

9.7.2　DDS的VHDL实现381

9.7.3　DDS的主要特点385

9.8　信号发生器的FPGA实现385

本章小结391

参考文献392