数字电子技术

目录第 1章数字逻辑基础 1 1.1 模拟电路与数字电路 1 1.1.1 模拟电路与数字电路的区别 1 1.1.2 数字信号的描述方法 2 1.1.3 描述脉冲的参数 2 1.1.4 数字电路的发展历程 2 1.2 数制 3 1.2.1 几种不同的数制 3 1.2.2 不同数制之间的转换 5 1.3 二进制算术运算 8 1.3.1 无符号二进制数的四则运算 8 1.3.2 原码、反码和补码 9 1.3.3 补码的运算 9 1.4 常用的编码 10 1.4.1 自然二进制码 10 1.4.2 二-十进制代码 10 1.4.3 格雷码 11 1.4.4 美国信息交换标准代码 11 1.5 逻辑代数中的运算 12 1.5.1 三种基本运算 12 1.5.2 复合逻辑运算 14 1.6 基本公式和常用公式 17 1.6.1 基本公式 17 1.6.2 其他常用公式 18 1.7 基本定理 19 1.7.1 代入定理 19 1.7.2 反演定理 19 1.7.3 对偶定理 20 1.8 逻辑函数及其表示方法 20 1.8.1 逻辑函数 20 1.8.2 逻辑函数的表示方法 21 1.8.3 不同表示方法的相互转换 22 1.9 逻辑函数的两种标准形式 24 1.9.1 *小项 24 1.9.2 *大项 25 1.9.3 逻辑函数的*小项之和 26 1.9.4 逻辑函数的*大项之积 27 1.10逻辑函数的化简 27 1.10.1 逻辑函数的多种表达式 27 1.10.2 逻辑函数*简形式的标准 28 1.10.3 逻辑函数的形式变换 29 1.10.4 公式化简法 29 1.10.5 卡诺图化简法 31 1.11特殊情况的逻辑函数化简 34 1.11.1 含有无关项的逻辑函数化简 34 1.11.2 多输出逻辑函数的化简 36本章小结 37习题 38第 2章逻辑门电路 42 2.1 概述 42 2.2 基本 CMOS门电路 43 2.2.1 MOS管的基本特性 43 2.2.2 CMOS反相器 48 2.2.3 CMOS与非门 50 2.2.4 CMOS或非门 50 2.2.5 带缓冲级的 CMOS门电路 51 2.3 CMOS门电路的特性参数 52 2.3.1 CMOS门电路的静态特性 52 2.3.2 CMOS门电路的动态特性 55 2.4 其他类型的 CMOS门电路 57 2.4.1 漏极开路输出的 CMOS门电路 57 2.4.2 三态输出的 CMOS门电路 59 2.4.3 CMOS传输门 60 2.5 常用 CMOS门电路系列 61 2.6 半导体二极管门电路 63 2.6.1 半导体二极管的开关特性 63 2.6.2 二极管与门电路 64 2.7 TTL门电路 64 2.7.1 双极型三极管反相器 64 2.7.2 标准系列的基本 TTL门电路 66 2.7.3 标准系列 TTL门电路的特性及参数 69 2.7.4 其他类型的 TTL门电路 74 2.7.5 其他系列的 TTL门电路 76 2.8 逻辑门电路使用中的具体问题 79 2.8.1 门电路使用中需要注意的问题 79 2.8.2 门电路输入端处理 80 2.8.3 不同类型门电路之间的接口问题 81本章小结 82习题 83第 3章组合逻辑电路 86 3.1 概述 86 3.1.1 组合逻辑电路的定义 86 3.1.2 组合逻辑电路的描述方法 86 3.2 组合逻辑电路的分析方法 87 3.3 组合逻辑电路的设计方法 88 3.4 若干典型的组合逻辑电路 90 3.4.1 加法器 90 3.4.2 数值比较器 94 3.4.3 编码器 96 3.4.4 译码器 103 3.4.5 数据选择器 111 3.5 组合逻辑电路中的竞争冒险现象 115 3.5.1 竞争冒险现象产生原因及判断方法 115 3.5.2 消除竞争冒险现象的方法 116本章小结 118习题 118第 4章触发器 121 4.1 概述 121 4.2 锁存器和触发器 121 4.2.1 RS锁存器 121 4.2.2 电平触发的触发器 123 4.2.3 脉冲触发的触发器 126 4.2.4 边沿触发的触发器 130 4.3 触发器的逻辑功能 131 4.3.1 RS触发器 131 4.3.2 D触发器 132 4.3.3 JK触发器 132 4.3.4 T触发器 133 4.3.5 各种功能触发器之间的转换 133 4.4 触发器的动态特性 135 本章小结 136 习题 136 第 5章时序逻辑电路 141 5.1 概述 141 5.2 时序逻辑电路的分析方法 142 5.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 142 5.2.2 异步时序逻辑电路的分析方法 144 5.3 基本寄存器和移位寄存器 146 5.3.1 基本寄存器 146 5.3.2 移位寄存器 147 5.4 计数器 150 5.4.1 计数器的分类 150 5.4.2 同步计数器 150 5.4.3 异步计数器 163 5.4.4 任意进制计数器 165 5.5 常用的时序逻辑电路 169 5.5.1 移位寄存器型计数器 169 5.5.2 序列信号发生器 172 5.6 时序逻辑电路的设计方法 173 5.6.1 同步时序逻辑电路的设计方法 173 5.6.2 时序逻辑电路的自启动设计 177本章小结 178 习题 179 第 6章脉冲波形的产生和整形电路 183 6.1 概述 183 6.2 脉冲波形的产生电路 183 6.2.1 TTL门电路构成的对称式多谐振荡电路 183 6.2.2 环形振荡电路 186 6.2.3 石英晶体多谐振荡电路 187 6.3 脉冲波形的整形电路 188 6.3.1 施密特触发电路 188 6.3.2 单稳态触发电路 192 6.4 555定时器及其应用 195 6.4.1 555定时器的电路结构与功能 195 6.4.2 555定时器实现施密特触发电路 196 6.4.3 555定时器实现单稳态触发电路 197 6.4.4 555定时器实现的多谐振荡电路 199本章小结 200 习题 201 第 7章半导体存储器与可编程逻辑器件 203 7.1 概述 203 7.2 半导体存储器的结构 204 7.3 半导体存储器的性能指标 205 7.4 半导体存储器的分类 206 7.4.1 只读存储器 206 7.4.2 随机访问存储器 209 7.5 存储器扩展 211 7.6 可编程逻辑器件 214 7.6.1 可编程只读存储器 214 7.6.2 可编程阵列逻辑 215 7.6.3 通用阵列逻辑 216 7.7 高密度可编程逻辑器件 218 7.7.1 复杂可编程逻辑器件 218 7.7.2 现场可编程门阵列 220 7.8 FPGA产品简介 223 7.8.1 AMD公司的 FPGA产品 223 7.8.2 Intel公司的 FPGA产品 224 7.8.3 Lattice公司的 FPGA产品 225 7.8.4 国产 FPGA产品 225本章小结 226 习题 226 第 8章数模和模数转换器 228 8.1 概述 228 8.2 D/A转换器 228 8.2.1 权电阻网络 D/A转换器 229 8.2.2 倒 T形电阻网络 D/A转换器 230 8.2.3 权电流型 D/A转换器 231 8.2.4 D/A转换器的双极性输出方式 233 8.2.5 集成 D/A转换器 235 8.3 D/A转换器的技术指标 236 8.3.1 D/A转换器的分辨率 236 8.3.2 D/A转换器的转换误差 237 8.3.3 D/A转换器的转换速度 238 8.4 D/A转换器的应用 238 8.5 A/D转换器 240 8.5.1 A/D转换器的基本原理 240 8.5.2 常见的 A/D转换器 242 8.5.3 集成 A/D转换器 248 8.5.4 A/D转换器的技术指标 250本章小结 250 习题 251 第 9章硬件描述语言 Verilog HDL 253 9.1 概述 253 9.2 Verilog HDL语言要素 253 9.2.1 标识符与关键字 253 9.2.2 常量及其表示 254 9.2.3 变量 255 9.2.4 运算符 256 9.2.5 Verilog HDL程序的基本结构 260 9.2.6 行为描述语句 262 9.3 Verilog HDL描述门电路 264 9.4 Verilog HDL描述组合逻辑电路 265 9.5 Verilog HDL描述触发器 269 9.6 Verilog HDL描述时序逻辑电路 270 9.6.1 Verilog HDL层次化的设计方法 270 9.6.2 有限状态机的设计 272本章小结 274 习题 275 参考文献 276