数字系统与逻辑设计

第1章 绪论1.1数字电路基本概念1
1.1.1 数字信号1
1.1.2 数字电路1
1.2 数制和编码2
1.2.1 常用进位计数制3
1.2.2 各种计数制之间的转换4
1.2.3 常用编码方案6
1.2.4 二进制数的算术运算9
本章小结11
习题11
第2章 逻辑代数基础2.1基本逻辑运算12
2.1.1 逻辑与运算12
2.1.2 逻辑或运算13
2.1.3 逻辑非运算14
2.2 逻辑代数的基本定律和规则15
2.2.1 逻辑代数的基本定律15
2.2.2 逻辑代数的3条规则16
2.2.3 若干常用公式18
2.2.4 几种导出逻辑19
2.3 逻辑函数的标准表达式22
2.3.1 最小项与逻辑函数的最小项表达式22
2.3.2 最大项与逻辑函数的最大项表达式24
2.3.3 最小项与最大项之间的关系25
2.4 逻辑函数的化简26
2.4.1 代数化简法26
2.4.2 卡诺图化简法27
2.4.3 QM列表化简法36
2.4.4 Petrick算法42
本章小结44
习题45
第3章 逻辑门电路3.1晶体管的开关特性48
3.1.1 二极管的开关特性49
3.1.2 三极管的开关特性50
3.1.3 MOS管的开关特性51
3.2 简易逻辑门电路55
3.2.1 二极管与门电路55
3.2.2 二极管或门电路55
3.2.3 三极管非门电路56
3.2.4 三极管非门的负载能力58
3.3 TTL逻辑门电路59
3.3.1 TTL逻辑门的工作原理59
3.3.2 TTL逻辑门的外部特性65
3.3.3 TTL电路的各种改进类型71
3.4 其他类型的双极型逻辑门电路74
3.4.1 ECL电路75
3.4.2 I2L电路76
3.5 CMOS逻辑门电路78
3.5.1 基本的CMOS门电路78
3.5.2 其他类型的CMOS门电路80
3.5.3 CMOS电路的防护84
3.5.4 CMOS电路的特性与参数85
3.6 数字电路使用的一般性问题91
3.6.1 数字电路的接口原则91
3.6.2 TTL电路与CMOS电路的接口方法92
3.6.3 正逻辑与负逻辑94
本章小结95
习题96
第4章 组合逻辑电路的分析与设计
4.1 组合逻辑电路的分析102
4.1.1 逻辑代数法103
4.1.2 符号置换法105
4.2 小规模组合逻辑电路的设计107
4.2.1 由文字描述作出真值表108
4.2.2 逻辑函数的实现109
4.2.3 组合逻辑电路设计中的一些实际问题112
4.3 组合逻辑电路的冒险124
4.3.1 静态逻辑冒险及其消除方法125
4.3.2 动态逻辑冒险及其判断方法129
4.3.3 功能冒险及其判断方法132
4.3.4 消除冒险的常用措施134
本章小结136
习题137
第5章 记忆单元电路
5.1 记忆单元电路的基本特性142
5.2 锁存器143
5.2.1 基本RS锁存器143
5.2.2 门控锁存器145
5.3 TTL主从触发器149
5.3.1 主从RS触发器150
5.3.2 主从D触发器151
5.3.3 主从JK触发器152
5.4 边沿触发器153
5.4.1 负边沿JK触发器153
5.4.2 维持阻塞D触发器155
5.4.3 边沿T触发器156
5.5 CMOS触发器157
5.5.1 CMOS边沿D触发器157
5.5.2 CMOS边沿JK触发器159
5.6 触发器类型转换160
本章小结161
习题162
第6章 同步时序电路
6.1 同步时序电路的分析166
6.1.1 同步时序电路的特点166
6.1.2 同步时序电路分析方法167
6.1.3 典型同步时序电路的分析171
6.2 常用同步时序电路的设计179
6.2.1 设计步骤概述179
6.2.2 常用同步时序电路的设计方法180
6.3 一般同步时序电路的设计189
6.3.1 设计步骤概述189
6.3.2 状态转移图（表）的建立190
6.3.3 状态简化193
6.3.4 状态编码200
6.3.5 设计举例204
本章小结208
习题209
第7章 异步时序电路
7.1 脉冲异步时序电路213
7.1.1 脉冲异步时序电路的分析214
7.1.2 脉冲异步时序电路的设计219
7.2 电位异步时序电路225
7.2.1 电位异步时序电路的分析227
7.2.2 电位异步时序电路的设计230
7.2.3 电位异步时序电路设计举例237
7.3 异步时序电路的冒险及处理241
7.3.1 本质冒险241
7.3.2 本质冒险的判断及其消除242
本章小结244
习题244
第8章 常用的中规模集成电路及其应用
8.1 数码比较器249
8.1.1 集成数码比较器249
8.1.2 比较器的级联251
8.1.3 比较器的应用252
8.2 编码器和译码器253
8.2.1 编码器及其原理253
8.2.2 译码器及其原理257
8.3 数据选择器和数据分配器263
8.3.1 集成数据选择器263
8.3.2 数据选择器的应用265
8.3.3 数据分配器及其应用269
8.4 奇偶校验与可靠性编码270
8.4.1 奇偶校验码270
8.4.2 汉明码271
8.5运算电路273
8.5.1加法器273
8.5.2减法器275
8.6 中规模集成计数器276
8.6.1 异步中规模计数器276
8.6.2 同步中规模计数器278
8.6.3 中规模计数器的应用282
8.6.4 中规模计数器的级联285
8.7 中规模移位寄存器及其应用288
8.7.1 集成中规模移位寄存器288
8.7.2 中规模移位寄存器的应用290
本章小结294
习题295
第9章 半导体存储器和可编程逻辑器件
9.1 只读存储器（ROM）301
9.1.1 ROM的结构及其工作原理301

9.1.2 ROM的设计和应用304
9.1.3 PROM和EPROM307
9.1.4 E2PROM和Flash Memory310
9.2 随机存取存储器（RAM）312
9.2.1 RAM的结构和工作原理313
9.2.2 多端口RAM简介318
9.2.3 FRAM简介320
9.3 存储器容量的扩展321
9.3.1 位扩展 321
9.3.2 字扩展322
9.3.3 字位同时扩展325
9.4 顺序存取存储器（SAM）326
9.4.1 SAM的结构和工作原理326

9.4.2 SAM的动态存储单元329
9.5 内容寻址存储器（CAM）332
9.5.1 CAM的结构和工作原理333
9.5.2 CAM的搜索方法334
9.6 典型可编程器件介绍335
9.6.1 通用阵列逻辑（GAL）器件335
9.6.2 复杂可编程逻辑器件（CPLD）339
9.6.3 现场可编程门阵列（FPGA）342
本章小结351
习题352
第10章 脉冲波形的产生与整形
10.1 施密特触发器354
10.1.1 用门电路构成的施密特触发器354
10.1.2 集成施密特触发器357
10.1.3 施密特触发器的应用359
10.2 单稳态触发器360
10.2.1 用门电路构成的单稳态触发器361
10.2.2 集成单稳态触发器364
10.2.3 单稳态触发器的应用367
10.3 多谐振荡器原理及其应用368
10.3.1 对称式多谐振荡器368
10.3.2 非对称式多谐振荡器371
10.3.3 环形多谐振荡器373
10.3.4 施密特多谐振荡器375
10.3.5 石英晶体多谐振荡器376
10.4 集成定时器555378
10.4.1 555定时器的电路结构和原理378
10.4.2 555定时器电路的应用379
本章小结384
习题385
第11章 数模与模数转换电路
11.1 数模转换电路（DAC）389
11.1.1 二进制权电阻DAC389
11.1.2 T形电阻网络DAC390
11.1.3 倒T形电阻网络DAC391
11.1.4 电子开关392
11.1.5 电流型DAC393
11.1.6 DAC的主要技术指标393
11.1.7 集成DAC举例394
11.2 模数转换电路（ADC）396
11.2.1 模数转换的一般过程396
11.2.2 并行比较ADC399
11.2.3 逐次逼近型ADC401
11.2.4 双积分型ADC402
11.2.5 电压频率变换器（VFC）404
11.2.6 DeltaSigma 型ADC406
11.2.7 ADC的主要技术指标407
11.2.8 集成ADC举例407
本章小结410
习题410
第12章 数字系统设计方法
12.1 算法流程图与ASM图415
12.1.1 算法流程图415
12.1.2 算法设计417
12.1.3 电路划分与逻辑框图设计419
12.1.4 数据处理单元的设计422
12.1.5 ASM图符号及其应用424
12.1.6 控制单元的设计427
12.2 EDA技术简介429
12.2.1 传统的硬件电路设计方法429
12.2.2 现代的硬件电路设计方法430
12.2.3 Verilog HDL语法简介432
12.2.4 综合工具功能简介442
12.2.5 布局布线工具功能简介445
12.2.6 仿真工具功能简介446
本章小结449
习题450
附录1 《电气图用图形符号——二进制逻辑单元》（GB4728.12—96）简介
A1.1 符号的构成452
A1.2 逻辑约定453
A1.3 各种限定性符号454
A1.4 关联标注法456
附录2 常用逻辑符号对照表参考文献460