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第1章 数字电路中的数和编码1

1.1 十进制数的二进制编码1

1.1.1 有权码和无权码1

1.1.2 格雷码3

1.1.3 二一十进制码的运算5

1.2 用补码表示负数5

1.2.1 补码6

1.2.2 补码加法6

本章小结7

习题和思考题7

第2章 数字逻辑基础9

2.1 逻辑变量和逻辑函数9

2.1.1 逻辑变量和逻辑系统9

2.1.2 基本逻辑运算和布尔代数公理10

2.1.3 其他常用逻辑运算12

2.2 布尔代数的定律和规则16

2.2.1 布尔代数的基本定律16

2.2.2 布尔代数的常用公式17

2.2.3 布尔代数的三个规则19

2.3 逻辑函数的标准表达式21

2.3.1 逻辑函数的最小项表达式21

2.3.2 逻辑函数的最大项表达式23

2.3.3 最小项表达式和最大项表达式的关系24

2.3.4 非标准表达式到标准表达式的转换25

2.3.5 任意项及其表示25

2.4 代数法化简逻辑函数27

2.4.1 逻辑函数化简的标准27

2.4.2 代数化简法27

2.5 卡诺图法化简逻辑函数29

2.5.1 卡诺图及其构成29

2.5.2 卡诺图化简逻辑函数的基本原理30

2.5.3 如何将逻辑函数填入卡诺图31

2.5.4 卡诺图化简的步骤及举例33

2.6 硬件描述语言及逻辑仿真37

2.6.1 硬件描述语言38

2.6.2 逻辑仿真38

本章小结39

习题和思考题39

第3章 集成逻辑门电路46

3.1 数字集成电路的发展46

3.2 二极管门电路48

3.2.1二极管与门48

3.2.2 极管或门电路49

3.2.3 E逻辑和负逻辑50

3.3 三极管反相器51

3.3.1 三极管非门电路51

3.3.2 三极管反相器的负载电流52

3.4 TTL集成逻辑门电路52

3.4.1 TTL集成与非门53

3.4.2 TTL逻辑门的特性参数55

3.5 其他TTL集成门电路59

3.5.1 74系列集成电路59

3.5.2 抗饱和TTL电路59

3.5.3 TTL或非门电路60

3.5.4 集电极开路门61

3.5.5 TTL三态门63

3.6 CMOS集成电路65

3.6.1 CMOS反相器65

3.6.2 其他CMOS逻辑电路67

3.6.3 CMOS漏极开路门和三态门70

3.6.4 CMOS传输门70

3.6.5 CMOS集成电路的使用71

3.7 ECL集成电路72

3.7.1 基本ECL门的组成73

3.7.2 ECL电路的特点74

本章小结75

习题和思考题75

第4章 组合逻辑电路的分析和设计81

4.1 组合逻辑电路的特点81

4.2 组合逻辑电路的分析82

4.2.1 组合逻辑电路的分析步骤82

4.2.2 组合逻辑电路分析举例82

4.3 组合逻辑电路的设计85

4.3.1 组合逻辑电路的设计步骤85

4.3.2 组合逻辑电路的实现方式86

4.3.3 组合逻辑电路设计举例87

4.4 中规模组合逻辑电路91

4.4.1 加法器和减法器91

4.4.2 编码器93

4.4.3 译码器97

4.4.4 数据选择器104

4.4.5 数值比较器107

4.4.6 奇偶校验器／发生器110

4.4.7 中规模组合电路用于逻辑设计112

4.5 组合逻辑电路的竞争和冒险117

4.5.1 冒险的分类117

4.5.2 冒险的识别和消除120

本章小结123

习题和思考题124

第5章 集成触发器130

5.1 时序逻辑电路的特点130

5.2 触发器的基本特性及其记忆作用131

5.3 电位型触发器132

5.3.1 基本RS触发器132

5.3.2 可控RS触发器135

5.3.3 其他可控触发器136

5.3.4 电位型触发器的局限性138

5.3.5 电位型触发器的应用：锁存器139

5.4 钟控型触发器140

5.4.1 主从触发器140

5.4.2 边沿触发器144

5.5 触发器的逻辑符号146

5.6 CMOS触发器147

5.6.1 带使能端D触发器147

5.6.2 CMOS主从D触发器147

5.6.3 CMOSJK触发器149

5.7 触发器的转换150

5.8 集成触发器的时间参数151

5.8.1 建立时间和保持时间151

5.8.2 时钟信号的时间参数152

5.9 钟控触发器构成的常用时序电路152

5.9.1 寄存器152

5.9.2 移位寄存器153

5.9.3 计数器153

本章小结154

习题和思考题155

第6章 时序逻辑电路的分析和设计160

6.1 时序电路的分类和描述160

6.1.1 时序电路的一般分类160

6.1.2 同步时序电路的分类161

6.1.3 同步时序电路的描述162

6.2 常用同步时序电路的分析163

6.2.1 同步时序电路分析的步骤163

6.2.2 同步计数器的分析164

6.2.3 移位寄存器及其应用电路的分析166

6.3 常用时序电路的设计172

6.3.1 基本的设计步骤172

6.3.2 同步计数器的设计172

6.3.3 序列信号发生器176

6.3.4 M序列发生器178

6.4 异步计数器180

6.4.1 异步计数器的基本形式180

6.4.2 异步计数器的分析181

6.5 中规模时序集成电路184

6.5.1 中规模集成计数器184

6.5.2 中规模计数器的应用189

6.5.3 中规模移位寄存器197

6.5.4 中规模移位寄存器的应用199

6.6 一般时序电路的分析205

6.6.1 一般时序电路的特点205

6.6.2 一般时序电路分析举例205

6.7 一般时序电路的设计208

6.7.1 设计步骤208

6.7.2 状态表的建立208

6.7.3 状态表的简化211

6.7.4 状态分配213

本章小结216

习题和思考题216

第7章 大规模数字集成电路224

7.1 大规模数字集成电路概述224

7.1.1 大规模集成电路的分类224

7.1.2 专用集成电路的分类225

7.1.3 可编程逻辑器件及其发展226

7.1.4 PLD的分类227

7.1.5 PLD的性能特点228

7.2 存储器229

7.2.1 随机存储器229

7.2.2 只读存储器231

7.2.3 ROM作为逻辑器件233

7.2.4 存储器容量的扩展234

7.3 可编程逻辑阵列236

7.3.1 PLA结构的特点237

7.3.2 用PLA设计逻辑电路237

7.4 可编程阵列逻辑238

7.4.1 PAL的逻辑结构238

7.4.2 PAL芯片示例240

7.5 通用阵列逻辑241

7.5.1 GAL和PAL的区别241

7.5.2 输出逻辑宏单元241

7.5.3 GAL芯片示例244

7.6 复杂可编程逻辑器件245

7.6.1 CPLD器件的基本体系结构245

7.6.2 CPLD器件结构举例246

7.6.3 宏单元的构成247

7.6.4 PIA和I/O控制块248

7.6.5 CPLD产品举例249

7.7 现场可编程门阵列250

7.7.1 FPGA芯片的基本结构250

7.7.2 Altera公司FPGA芯片基本结构250

7.7.3 逻辑阵列块251

7.7.4 逻辑单元252

7.7.5 嵌入式RAM块253

7.7.6 输入输出单元254

7.7.7 FPGA芯片的编程255

7.7.8 FPGA产品举例255

7.8 CPLD和FPGA的比较256

本章小结258

习题和思考题258

第8章 数模和模数转换261

8.1 数模转换器261

8.1.1 数模转换器的基本要求261

8.1.2 数模转换器的主要参数262

8.1.3 数模转换器的一般框图263

8.1.4 权电阻网络数模转换器264

8.1.5 倒T形网络数模转换器265

8.1.6 权电流源网络数模转换器267

8.1.7 单电流源网络数模转换器268

8.1.8 数模转换器的选用269

8.2 模数转换器269

8.2.1 模数转换的一般过程269

8.2.2 模数转换器的主要参数270

8.2.3 逐次比较型模数转换器272

8.2.4 双积分型模数转换器273

8.2.5 并联比较型模数转换器274

8.2.6 ∑-△模数转换器275

8.2.7 流水线型模数转换器279

8.2.8 模数转换器的选用280

本章小结280

习题和思考题281

第9章 VHDL描述逻辑电路283

9.1 基于硬件描述语言的设计过程283

9.1.1 VHDL的基本特点283

9.1.2 设计过程284

9.1.3 Quartus Ⅱ设计软件284

9.2 VHDL描述的基本结构285

9.2.1 实体描述285

9.2.2 结构体描述286

9.2.3 VHDL的3种描述287

9.3 数据类型、运算符和表达式287

9.3.1 枚举类型287

9.3.2 数组类型288

9.3.3 VHDL运算符289

9.3.4 常量的定义290

9.3.5 VHDL表达式290

9.4 VHDL的库和包291

9.4.1 VHDL库的种类和使用291

9.4.2 程序包291

9.4.3 库和程序包的引用292

9.5 数据流描述292

9.5.1 并行赋值语句292

9.5.2 条件赋值语句293

9.5.3 选择信号赋值语句294

9.6 性能描述295

9.6.1 PROCESS语句296

9.6.2 信号和变量赋值语句296

9.6.3 分支语句296

9.6.4 循环语句298

9.7 结构描述299

9.7.1 部件声明语句299

9.7.2 部件描述语句300

9.8 VHDL描述组合逻辑电路301

9.8.1 译码电路的描述301

9.8.2 编码器的描述302

9.9 触发器的VHDL描述304

9.9.1 电位型触发器的VHDL描述304

9.9.2 钟控型触发器的VHDL描述304

9.10 时序部件的VHDL描述307

9.10.1 计数器的VHDL描述307

9.10.2 移位寄存器的VHDL描述309

9.10.3 时序机的VHDL描述310

本章小结311

习题和思考题312

参考文献316