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第1章 数字逻辑基础1

1.1 引言1

1.2 数制的概念1

1.2.1 十进制数1

1.2.2 二进制数1

1.2.3 十六进制数2

1.3 常用数制间的转换2

1.3.1 其他进制数和十进制数之间的转换2

1.3.2 二进制和十六进制之间的转换3

1.4 带符号数的表示方法3

1.4.1 原码3

1.4.2 反码3

1.4.3 补码4

1.5 二进制数的算术运算4

1.5.1 二进制的加减法4

1.5.2 二进制的乘除法4

1.6 码制5

1.6.1 常见十进制编码5

1.6.2 格雷码6

1.7 逻辑代数基础6

1.7.1 三种基本逻辑运算6

1.7.2 复合逻辑运算8

1 7.3 逻辑代数的基本公式和常用公式9

1.7.4 逻辑代数的基本规则10

1.8 逻辑函数的表示方法及标准形式10

1.8.1 逻辑函数及其表示方法10

1.8.2 逻辑函数的两种标准形式11

1.9 逻辑函数的化简13

1.9.1 逻辑函数化简的意义13

1.9.2 逻辑函数的公式化简法13

1.9.3 逻辑函数的卡诺图化简法14

1.10 具有无关项的逻辑函数及其化简17

1.10.1 约束项和约束条件17

1.10.2 无关项在化简逻辑函数中的应用17

本章小结18

习题18

第2章 门电路22

2.1 引言22

2.2 CMOS逻辑电路23

2.2.1 MOS管工作原理及其开关特性23

2.2.2 CMOS反相器25

2.2.3 CMOS与非门和或非门26

2.2.4 其他CMOS门电路27

2.3 CMOS电路的电气特性31

2.3.1 噪声容限32

2.3.2 电路的负载特性32

2.3.3 扇入与扇出33

2.3.4 CMOS门电路的传输时延34

2.3.5 其他电气特性36

2.3.6 集成芯片的数据手册所含主要信息举例36

2.4 TTL逻辑电路40

2.4.1 二极管逻辑电路40

2.4.2 双极型晶体管的逻辑特性41

2.4.3 TTL门电路41

2.4.4 TTL电路的电气特性43

2.5 其他高速逻辑电路44

2.5.1 发射极耦合逻辑电路44

2.5.2 Bi-CMOS电路45

2.5.3 典型电路的比较46

2.6 集成门电路的应用和注意事项47

2.6.1 CMOS器件和TTL器件的负载特性47

2.6.2 集成芯片使用中的问题47

2.6.3 输出开路门的应用50

2.7 接口电路52

2.7.1 低电压接口52

2.7.2 CMOS与TTL接口54

本章小结56

习题56

第3章 组合逻辑电路59

3.1 引言59

3.2 组合逻辑电路的分析和设计59

3.2.1 组合逻辑电路的定义和特点59

3.2.2 组合逻辑电路的分析60

3.2.3 组合逻辑电路的设计61

3.3 组合逻辑电路的竞争与冒险66

3.3.1 竞争、冒险现象66

3.3.2 冒险现象的识别67

3.3.3 冒险现象的消除68

3.4 常用组合逻辑电路模块69

3.4.1 编码器69

3.4.2 译码器73

3.4.3 数据选择器81

3.4.4 加法器86

3.4.5 数值比较器89

本章小结91

习题91

第4章 Verilog HDL与软件实现95

4.1 Verilog HDL的特点与基本结构95

4.2 Verilog HDL要素96

4.2.1 标识符与注释96

4.2.2 数据类型98

4.2.3 运算符101

4.2.4 编译预处理语句104

4.2.5 系统任务与系统函数106

4.3 Verilog HDL基本语句110

4.3.1 赋值语句110

4.3.2 条件语句113

4.3.3 循环语句116

4.3.4 块语句118

4.3.5 结构声明语句120

4.4 Verilog HDL门元件和结构描述方式124

4.4.1 门元件124

4.4.2 Verilog HDL电路设计描述方式127

4.5 仿真验证与可综合设计129

4.5.1 仿真验证129

4.5.2 可综合性设计133

4.6 组合逻辑电路设计实践134

4.6.1 编码器134

4.6.2 译码器135

4.6.3 数据选择器136

4.6.4 数值比较器137

4.7 有限状态机的设计137

4.7.1 有限状态机的概念137

4.7.2 可综合有限状态机设计138

本章小结142

习题142

第5章 时序逻辑电路145

5.1 引言145

5.2 触发器145

5.2.1 基本RS触发器145

5.2.2 同步RS触发器146

5.2.3 触发器逻辑功能的描述方法147

5.2.4 D触发器148

5.2.5 JK触发器150

5.2.6 触发器的动态特性151

5.3 时序逻辑电路概述152

5.4 同步时序逻辑电路的分析及描述方法153

5.4.1 同步时序逻辑电路的分析153

5.4.2 时序逻辑电路逻辑功能的描述方法154

5.5 异步时序逻辑电路的分析155

5.6 同步时序逻辑电路的设计155

5.7 常用时序逻辑电路模块157

5.7.1 移位寄存器157

5.7.2 计数器160

5.7.3 序列信号发生器170

本章小结170

习题171

第6章 脉冲波形的产生与整形176

6.1 引言176

6.2 脉冲信号的基本参数176

6.3 施密特触发器177

6.3.1 施密特触发器的基本概念177

6.3.2 由CMOS门构成的施密特触发器178

6.3.3 施密特触发器的应用179

6.4 单稳态触发器181

6.4.1 单稳态触发器的基本概念181

6.4.2 由CMOS门构成的微分型单稳态触发器181

6.4.3 单稳态触发器的应用183

6.5 多谐振荡器185

6.5.1 由CMOS非门构成的多谐振荡器185

6.5.2 CMOS石英晶体振荡器187

6.6 555定时器188

6.6.1 7555定时器的电路结构与功能188

6.6.2 7555定时器接成施密特触发器190

6.6.3 7555定时器接成单稳态触发器190

6.6.4 7555定时器接成多谐振荡器192

本章小结193

习题193

第7章 大规模数字集成电路196

7.1 引言196

7.2 存储器概述196

7.2.1 存储器分类196

7.2.2 半导体存储器的性能指标197

7.3 随机存取存储器197

7.3.1 RAM的分类及其结构197

7.3.2 SRAM原理199

7.3.3 DRAM原理199

7.3.4 SRAM扩展方法200

7.4 只读存储器201

7.4.1 ROM的分类及其结构201

7.4.2 掩膜ROM202

7.4.3 可编程ROM结构原理203

7.4.4 其他类型的存储器204

7.5 可编程逻辑器件205

7.5.1 简单PLD原理206

7.5.2 复杂可编程逻辑器件209

7.5.3 现场可编程逻辑门阵列213

本章小结218

习题219

第8章 数-模与模-数转换器221

8.1 引言221

8.2 概述221

8.3 D-A转换器221

8.3.1 二进制加权电阻型D-A转换器222

8.3.2 R-2R T形电阻型D-A转换器223

8.3.3 D-A转换器的主要技术参数224

8.3.4 D-A转换器的应用举例225

8.4 A-D转换器227

8.4.1 A-D转换器的基本原理与转换步骤227

8.4.2 逐次逼近型A-D转换器229

8.4.3 双积分型A-D转换器231

8.4.4 A-D转换器的主要技术指标232

8.4.5 ADC的应用举例233

本章小结234

习题234

第9章 数字系统综合设计236

9.1 引言236

9.2 数字系统概述236

9.3 传统数字系统设计方法存在的问题237

9.4 基于EDA的现代数字系统设计流程238

9.4.1 设计输入238

9.4.2 综合239

9.4.3 适配239

9.4.4 时序仿真与功能仿真239

9.4.5 编程下载240

9.5 DDS信号发生器设计240

9.5.1 DDS实现原理240

9.5.2 基于FPGA的DDS信号发生器的设计241

9.6 简易数字频率计设计250

9.6.1 频率计测量原理250

9.6.2 基于FPGA的频率计设计实现251

本章小结258

习题258

参考文献260