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第1章 数字电路基础1

引言1

1.1 数字电路概述1

1.1.1 模拟信号和数字信号1

1.1.2 数字电路的特点2

1.1.3 数字电路的发展与分类2

1.1.4 数字电路的分析方法4

1.2 计数制与编码4

1.2.1 常用的计数制及其相互转换规律4

1.2.2 编码5

1.3 逻辑代数基础6

1.3.1 逻辑代数的3种基本运算7

1.3.2 逻辑代数的基本公式和常用公式9

1.3.3 逻辑代数的基本规则10

1.4 逻辑函数的建立及其表示方法10

1.5 逻辑函数的化简11

1.5.1 逻辑函数的最简形式11

1.5.2 逻辑函数的公式化简法12

1.5.3 用卡诺图化简逻辑函数13

1.6 具有无关项逻辑函数的化简16

1.7 数字电路中的半导体器件17

1.7.1 本征半导体17

1.7.2 杂质半导体18

1.7.3 PN结及其单向导电性19

1.7.4 半导体二极管22

1.7.5 双极型晶体三极管25

1.7.6 增强型绝缘栅场效应晶体管32

习题134

第2章 集成逻辑门电路38

引言38

2.1 基本逻辑门电路38

2.1.1 二极管与门及或门电路38

2.1.2 非门电路39

2.2 TTL逻辑门电路40

2.2.1 TTL与非门的电路结构和工作原理40

2.2.2 TTL与非门的技术参数43

2.2.3 集电极开路门和三态门47

2.3 射极耦合逻辑门电路（ECL门）51

2.4 CMOS逻辑门电路54

2.4.1 CMOS反相器54

2.4.2 CMOS门电路56

2.4.3 CMOS传输门和双向模拟开关57

2.4.4 CMOS漏极开路门及三态门58

2.5 BiCMOS门电路59

2.5.1 BiCMOS反相器59

2.5.2 BiCMOS逻辑门电路60

2.6 逻辑门电路使用中的几个问题60

2.6.1 正负逻辑问题60

2.6.2 逻辑门电路多余输入端的处理措施61

2.6.3 逻辑门电路应用举例61

2.7 几种集成门电路的性能比较62

习题263

第3章 组合逻辑电路68

引言68

3.1 组合逻辑电路概述68

3.2 组合逻辑电路的分析68

3.2.1 分析组合逻辑电路的一般步骤68

3.2.2 几种常用的组合逻辑电路和器件69

3.3 组合逻辑电路的设计74

3.3.1 组合逻辑电路的设计概述74

3.3.2 组合逻辑电路的设计方法74

3.4 用小规模集成电路（SSI）实现组合逻辑电路设计75

3.4.1 设计组合逻辑电路的一般步骤75

3.4.2 组合逻辑电路设计举例75

3.4.3 编码器77

3.4.4 译码器80

3.4.5 数值比较器88

3.5 组合逻辑电路中的竞争冒险90

3.5.1 产生竞争冒险的原因90

3.5.2 消除竞争冒险的方法91

3.6 用MSI芯片设计其他的组合逻辑电路92

3.6.1 用数据选择器实现组合逻辑功能92

3.6.2 用译码器实现多种组合逻辑功能94

3.6.3 用全加器实现多种组合逻辑功能96

3.7 组合逻辑电路的综合应用例99

习题3101

第4章 集成触发器106

引言106

4.1 触发器概述106

4.2 基本RS触发器106

4.2.1 用与非门构成的基本RS触发器106

4.2.2 由或非门构成的基本RS触发器109

4.2.3 集成基本RS触发器109

4.3 时钟触发器110

4.3.1 同步RS触发器110

4.3.2 主从触发器112

4.3.3 边沿触发器116

4.4 T触发器和T′触发器123

4.4.1 T触发器123

4.4.2 T′触发器123

习题4124

第5章 时序逻辑电路128

引言128

5.1 时序逻辑电路概述128

5.2 时序逻辑电路的分析方法129

5.2.1 分析时序逻辑电路的一般步骤129

5.2.2 寄存器和移位寄存器129

5.2.3 计数器135

5.3 时序逻辑电路的设计150

5.3.1 时序逻辑电路的几种设计方法150

5.3.2 一般同步时序逻辑电路的设计方法151

5.4 MSI时序逻辑器件的应用161

5.4.1 MSI计数器芯片的应用161

5.4.2 MSI寄存器芯片的应用168

习题5173

第6章 半导体存储器和可编程逻辑器件179

引言179

6.1 半导体存储器179

6.1.1 半导体存储器的特点179

6.1.2 半导体存储器的分类179

6.1.3 半导体存储器的主要技术指标180

6.2 随机存取存储器（RAM）180

6.2.1 RAM的结构180

6.2.2 RAM的存储单元182

6.3 只读存储器（ROM）185

6.3.1 ROM的结构185

6.3.2 掩模式只读存储器（固定ROM）185

6.3.3 可编程只读存储器（PROM）187

6.3.4 可擦除可编程只读存储器（EPROM）188

6.4 存储器容量的扩展192

6.5 可编程逻辑器件（PLD）194

6.5.1 PLD概述194

6.5.2 可编程阵列逻辑（PAL）197

6.5.3 通用阵列逻辑（GAL）200

6.5.4 复杂的可编程逻辑器件（CPLD）205

6.5.5 现场可编程门阵列（FPGA）209

6.5.6 在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD）214

6.5.7 可编程逻辑器件开发技术简介218

习题6218

第7章 数模与模数转换器220

引言220

7.1 D/A转换器220

7.1.1 D/A转换器及其主要参数220

7.1.2 权电流型D/A转换器222

7.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器222

7.1.4 模拟电子开关224

7.2 A/D转换器226

7.2.1 A/D转换的一般工作过程226

7.2.2 并行比较型A/D转换器228

7.2.3 逐次逼近型A/D转换器230

7.2.4 双积分式A/D转换器232

7.2.5 A/D转换器的主要技术指标234

7.2.6 集成A/D转换器及其应用235

习题7237

第8章 脉冲波形的产生与变换240

引言240

8.1 实际的矩形波及其参数240

8.2 集成555定时器241

8.2.1 集成555定时器简介241

8.2.2 集成定时器CC7555的内部逻辑电路241

8.2.3 CC7555的工作原理242

8.3 用555定时器构成脉冲的产生与变换电路243

8.3.1 555定时器构成施密特触发器243

8.3.2 555定时器构成单稳态触发器245

8.3.3 555定时器构成多谐振荡器247

8.4 用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲发生器250

8.4.1 用TTL门电路组成的施密特触发器250

8.4.2 TTL集成施密特触发门251

8.4.3 用门电路组成的积分型单稳态触发器252

8.4.4 集成单稳态触发器254

8.4.5 石英晶体振荡器256

8.5 脉冲信号产生与变换电路应用举例258

习题8260

第9章 EDA软件工具应用265

引言265

9.1 数字系统EDA设计概述265

9.2 ABEL-HDL基础266

9.2.1 ABEL语言的基本元素266

9.2.2 ABEL语言的基本语法结构270

9.2.3 ABEL语言逻辑描述的方法273

9.2.4 常用指示字275

9.2.5 ABEL的点扩展276

9.2.6 ABEL语言设计示例277

9.3 用ispDesign EXPERT软件设计数字系统283

9.3.1 ispDesign EXPERT软件简介283

9.3.2 项目创建与器件选择285

9.3.3 原理图输入方式示例286

9.3.4 ABEL语言输人法设计290

9.3.5 ABEL语言与原理图输入混合设计291

9.4 数字系统综合设计实例294

9.5 适配器件与下载301

习题9302

附录304

附录A 美国标准信息交换码（ASCII）304

附录B 二进制数算术运算304

B.1 二进制数加法304

B.2 二进制数减法305

B.3 二进制数乘法305

B.4 二进制数除法305

B.5 用带符号位的二进制数以实现减法运算305

附录C TTL和CMOS逻辑门电路的技术参数306

附录D 二进制逻辑单元图形符号简介（GB 4728.12—1996）307

D.1 二进制逻辑单元图形符号的组成307

D.2 逻辑状态及其有关约定309

附录E 国产半导体集成电路型号命名法（GB 3430—1989）310

E.1 型号的组成310

E.2 示例311

附录F 常用ADC和DAC芯片简介311

附录G 电阻器型号、名称和标称系列313

G.1 电阻器型号名称对照313

G.2 电阻器（电位器）、电容器标称系列及其误差313

部分习题答案314

参考文献318