数字逻辑电路

第1章数字逻辑的基础知识

引言

1.1数字电路的信号

1.1.1模拟量与数字量

1.1.2数字电路及其信号

1.2数字电路所用的数制

1.2.1进制数

1.2.2十进制数和二进制数间的互相转换

1.2.3八进制数和十六进制数

1.3数字电路常用的码制与编码

1.3.1原码、反码和补码

1.3.2BCD码(二-十进制编码)

1.3.3格雷(IGray)码

1.4逻辑代数基本知识

1.4.1基本运算

1.4.2复合运算

1.4.3逻辑代数的定律

1.4.4逻辑函数的标准形式

1.4.5逻辑函数的化简

本章小结

思考题及习题

第2章晶体管开关及门电路

引言

2.1晶体管的开关特性及简单门电路

2.1.1二极管的开关特性

2.1.2双极晶体管的开关特性

2.1.3MOS管的开关特性

2.1.4分立元件构成的门电路

2.2TTL(三极管-三极管逻辑)门电路

2.2.1TTL与非门的电路结构与工作原理

2.2.2TTL与非门的特性

2.2.3其他类型TTL门电路

2.2.4TTL集成电路的系列产品

2.3其他类型双极型数字集成电路

2.3.1ECL(发射极耦合逻辑)门电路

2.3.2IIL(集成注入逻辑)门电路

2.4CMOS集成门电路

2.4.1CMOS反相器的电路结构和工作原理

2.4.2CMOS反相器的输入特性和输出特性

2.4.3其他CMOS集成门电路

2.4.4TTL电路与CMOS电路间的连接

2.4.5低电压CMOS电路及逻辑电平转换器

2.4.6CMOS集成电路系列产品

2.4.7CMOS集成电路使用注意事项

本章小结

思考题及习题

第3章组合逻辑电路

引言

3.1组合逻辑电路的一般分析与设计

3.1.1组合逻辑电路的一般分析

3.1.2组合逻辑电路的设计(用门电路)

3.2常用组合逻辑电路及其中规模集成器件

3.2.1加法器

3.2.2编码器

3.2.3译码器及数据分配器

3.2.4数据选择器

3.2.5图案移位器

3.2.6数码比较器

3.2.7奇偶校验码的产生器／校验器

3.3用中规模集成器件设计组合逻辑电路

3.3.1用数据选择器实现组合逻辑电路

3.3.2用译码器、加法器实现组合逻辑电路

3.4组合逻辑电路的冒险

3.4.1竞争与冒险现象

3.4.2冒险的判断、避免及消除

本章小结

思考题及习题

第4章触发器与波形变换、产生电路

引言

4.1脉冲信号

4.1.1脉冲信号的描述

4.1.2波形的产生与变换

4.2触发器

4.2.1基本RS触发器

4.2.2同步RS触发器

4.2.3主从延迟型JK触发器

4.2.4边沿型D触发器

4.2.5边沿型JK触发器

4.2.6触发器的类型

4.2.7各类触发器的开关工作特性及抗干扰能力比较

4.3施密特电路

4.3.1用门电路组成的施密特电路

4.3.2集成施密特电路

4.3.3施密特电路的应用

4.4单稳态电路

4.4.1用门电路组成的单稳态电路

4.4.2集成单稳态电路

4.4.3单稳态电路的应用

4.5多谐振荡器

4.5.1用门电路组成的多谐振荡器

4.5.2用施密特电路构成的多谐振荡器

4.5.3石英晶体多谐振荡器

4.6555集成定时器

4.6.1555集成定时器的工作原理

4.6.2555集成定时器的应用举例

本章小结

思考题及习题

第5章时序逻辑电路

引言

5.1时序逻辑电路的基本概念

5.2时序逻辑电路的描述

5.3锁存器、寄存器、移位寄存器

5.3.1锁存器

5.3.2寄存器

5.3.3移位寄存器

5.3.4寄存器的应用

5.4计数器

5.4.1同步计数器

5.4.2异步计数器

5.4.3N进制计数器

5.4.4计数器的应用实例

5.5时序逻辑电路的设计

5.5.1原始状态图和原始状态表的建立

5.5.2状态化筒

5.5.3状态分配

5.5.4状态转移和激励列表

5.5.5激励方程和输出方程

5.5.6逻辑图

5.5.7输出与输入之间的关系

5.5.8自启动与非自启动

5.5.9异步时序逻辑电路的设计

5.5.10输出方波的奇数分频器

5.6序列信号发生器

5.6.1移存器型序列信号发生器

5.6.2计数器型序列信号发生器

5.6.3LFSR(线性反馈移存器)型序列信号发生器

本章小结

思考题及习题

第6章存储器与可编程逻辑器件

引言

6.1存储器

6.1.1SAM(顺序存取存储器)

6.1.2RAM(随机存取存储器)

6.1.3ROM(只读存储器)

6.2可编程逻辑器件

6.2.1可编程器件的逻辑表示法

6.2.2简单可编程逻辑器件

6.2.3高密度可编程逻辑器件

6.2.4Altera公司的开发系统QuartusⅡ

本章小结

思考题及习题

第7章硬件描述语言(VHDL)

引言

7.1VHDL程序的组成

7.1.1实体

7.1.2构造体

7.1.3包集合

7.1.4库

7.1.5配置

7.2VHDL的标识符、客体、数据类型和操作符

7.2.1VHDL的标识符

7.2.2VHDL的客体

7.2.3VHDL的数据类型

7.2.4子类型

7.2.5属性

7.2.6VHDL的运算操作符

7.3VHDL构造体的描述方法

7.3.1顺序描述语句

7.3.2并发描述语句

7.3.3断言语句

7.4数字电路的VHDL设计举例

7.4.1基本逻辑门的VHDL设计源文件

7.4.2组合逻辑电路的VHDL设计源文件

7.4.3时序逻辑电路的VHDL设计

7.4.4只读存储器(ROM)的VHDL设计

本章小结

思考题及习题

第8章可测性设计及边界扫描技术

引言

8.1概述

8.2可测性设计

8.2.1特定设计

8.2.2结构设计

8.3边界扫描测试BST

8.3.1边界扫描设计基本结构

8.3.2边界扫描测试的工作方式

8.3.3边界扫描单元的级联

8.3.4边界扫描描述语言(BSDL)

本章小结

思考题及习题

第9章数模与模数转换

引言

9.1D／A转换器

9.1.1D／A转换器的基本工作原理

9.1.2二进制权电阻网络D／A转换器

9.1.3倒T形电阻网络D／A转换器

9.1.4权电流型D／A转换器

9.1.5D／A转换器的主要性能参数

9.1.6串行输入的D／A转换器

9.2A／D转换器

9.2.1A／D转换器的基本工作原理

9.2.2并行比较型A／D转换器

9.2.3逐次渐近型A／D转换器

9.2.4积分型A／D转换器

9.2.5A／D转换器的主要技术指标

9.2.6串行输出的A／D转换器

9.3D／A转换器和A／D转换器的应用

9.3.1D／A转换器应用举例

9.3.2A／D转换器应用举例

本章小结

思考题及习题

附录1逻辑函数列表化简法C语言源程序

附录2国家标准图形符号简表

附录3英汉名词对照(以英文字母为序)

主要参考文献

　　近年来，电子信息领域的技术发展日益加快，数字集成电路的复杂程度、集成度越来越高，因而对EDA(电子设计自动化)的需求越来越高，对于相关基本技能的提高要求也越来越迫切。教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会对于“数字电路与逻辑设计”课程拟定了教学基本要求，要求中指出，本课程是电子信息类专业的主要技术基础课。其作用与任务是：使学生掌握数字电路的基本分析方法和逻辑设计方法。本书主要内容：数字逻辑的基础知识，晶体管开关及门电路，组合逻辑电路，触发器与波形变换、产生电路，时序逻辑电路，存储器与可编程逻辑器件，硬件描述语言(VHDL)，可测性设计及边界扫描搜术，数模与模数转换。　　本书根据教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会关于“数字电路与逻辑设计”课程的教学基本要求编写。　　全书共有9章内容：数字逻辑的基础知识，晶体管开关及门电路，组合逻辑电路，触发器与波形变换、产生电路，时序逻辑电路，存储器与可编程逻辑器件，硬件描述语言(VHDL)，可测性设计及边界扫描搜术，数模与模数转换。　　本课程是电子信息类专业的主要技术基础课。书中内容的基础理论部分深入浅出，注重实践性，备有大量例题和习题。本书采用国家标准图形符号，在出现符号的地方对其所表示的意义进行简要的解释，使读者在学习本书的过程中逐渐学会识读常用的逻辑符号。　　本书适合作为高等工科院校电子信息、通信、自动化等专业的技术基础课教材，也可供其他相关专业选用和社会读者阅读。