數(shù)字電路與邏輯設計

前言

　　本書是根據(jù)2004年教育部頒布的“數(shù)字電路與邏輯設計課程教學基本要求”編寫的，適應對象為高等院校本科電子信息與通信類、電氣工程及自動化類、自動控制類、儀器儀表類及計算機應用類等專業(yè)?！皵?shù)字電路與邏輯設計”是這些專業(yè)的一門重要的技術基礎課，使學生建立對數(shù)字系統(tǒng)的基本概念、熟悉常用的基本器件、掌握基本分析方法，從而解決實際數(shù)字系統(tǒng)的分析和設計問題?！　榱诉m應現(xiàn)代電子技術迅速發(fā)展的需要，能夠較好地面向數(shù)字化和專用集成電路的新時代，本書在保證基本概念、基本原理和基本分析方法的前提下，基本上刪去了分立元件內(nèi)容，壓縮了集成電路電氣特性的討論和內(nèi)部工作原理的分析，突出了綜合能力的培養(yǎng)及集成電路邏輯特性和工作特點的介紹，加強了應用實例的分析和綜合技能實踐。　　在本書中，為避免和先修課程中計算機基礎內(nèi)容的重復，刪除了數(shù)制和碼制的內(nèi)容。鑒于后續(xù)要開設數(shù)字電路的EDA課程，刪除了可編程邏輯器件和硬件描述語言這兩章內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　本書是按照教育部2004年頒布的“數(shù)字電路與邏輯設計課程教學基本要求”編寫的。全書共9章，主要內(nèi)容有：邏輯代數(shù)、集成門電路、組合邏輯電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時序邏輯電路、半導體存儲器、脈沖波形的產(chǎn)生和整形、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換及實驗?！　”緯喢鞫笠?、深入淺出、偏重實踐、便于自學，可作為高等院校工科相關專業(yè)的教材，也可供從事電子技術工程人員學習參考。

書籍目錄

第1章　邏輯代數(shù) 　1.1　邏輯代數(shù)的基本運算 　　1.1.1　三種最基本的邏輯運算和門電路 　　1.1.2　復合邏輯運算（復合門） 　1.2　邏輯函數(shù)的表示方法及其相互轉(zhuǎn)換 　　1.2.1　由真值表求函數(shù)式和邏輯圖 　　1.2.2　由函數(shù)表達式求真值表 　　1.2.3　已知邏輯圖寫邏輯表達式 　　1.2.4　由真值表畫波形圖 　　1.2.5　由波形圖求函數(shù)的真值表 　1.3　邏輯代數(shù)的公式和運算規(guī)則 　　1.3.1　基本公式 　　1.3.2　常用公式 　　1.3.3　邏輯代數(shù)的基本運算規(guī)則 　1.4　公式法化簡邏輯函數(shù) 　　1.4.1　邏輯函數(shù)表達式的標準形式和最簡式含義 　　1.4.2　常用的公式法化簡方法 　1.5　卡諾圖化簡邏輯函數(shù) 　　1.5.1　邏輯函數(shù)的最小項表達式 　　1.5.2　邏輯函數(shù)的卡諾圖表示 　　1.5.3　用卡諾圖化簡邏輯函數(shù) 　　1.5.4　具有無關項的邏輯函數(shù)及其化簡 　本章小結(jié) 　習題1 第2章　集成門電路 　2.1　三極管反相器 　　2.1.1　三極管的開關特性 　　2.1.2　三極管反相器的工作原理 　　2.1.3　三極管的開關時間 　　2.1.4　三極管反相器的負載能力 　2.2　TTL集成反相器 　　2.2.1　TTL反相器的工作原理 　　2.2.2　TTL反相器的外特性及主要電氣參數(shù) 　　2.2.3　其他類型的TTL門 　　2.2.4　TTL數(shù)字集成電路的各種系列 　　2.2.5　其他雙極性集成電路 　2.3　CMOS集成門電路 　　2.3.1　MOS管的開關特性 　　2.3.2　MOS反相器的結(jié)構(gòu)及工作原理 　　2.3.3　CMOS反相器的外特性及主要電氣參數(shù) 　　2.3.4　其他類型的CMOS集成門電路 　2.4　TTL和CMOS集成電路的使用及接口 　　2.4.1　兩類數(shù)字集成門電路的使用 　　2.4.2　兩類數(shù)字集成門電路的接口 　2.5　門電路應用實例 　本章小結(jié) 　習題2 第3章　組合邏輯電路 　3.1　組合邏輯電路的描述 　3.2　組合邏輯電路的分析 　3.3　組合邏輯電路的設計 　3.4　常用中規(guī)模組合邏輯電路集成器件 　　3.4.1　邏輯運算電路 　　3.4.2　編碼器 　　3.4.3　譯碼器/分配器 　　3.4.4　數(shù)據(jù)選擇器 　3.5　常用中規(guī)模組合邏輯電路集成器件的應用 　　3.5.1　利用譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù) 　　3.5.2　利用加法器或譯碼器實現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換 　本章小結(jié) 　習題3 第4章　雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 　4.1　基本RS觸發(fā)器 　　4.1.1　與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 　　4.1.2　或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 　　4.1.3　基本RS觸發(fā)器的特點及應用 　4.2　時鐘RS觸發(fā)器 　　4.2.1　同步RS觸發(fā)器 　　4.2.2　主從RS觸發(fā)器 　　4.2.3　時鐘RS觸發(fā)器的應用 　4.3　JK觸發(fā)器 　　4.3.1　主從JK觸發(fā)器 　　4.3.2　邊沿JK觸發(fā)器 　　4.3.3　JK觸發(fā)器的特點及特性方程 　　4.3.4　K觸發(fā)器的應用 　4.4　D觸發(fā)器、T觸發(fā)器及T′觸發(fā)器 　　4.4.1　D觸發(fā)器 　　4.4.2　T觸發(fā)器 　　4.4.3　T觸發(fā)器 　本章小結(jié) 　習題4 第5章　時序邏輯電路 　5.1　時序邏輯電路的描述 　5.2　時序邏輯電路的分析 　　5.2.1　同步時序邏輯電路的分析 　　5.2.2　異步時序邏輯電路的分析 　5.3　時序邏輯電路的設計 　　5.3.1　同步時序邏輯電路的設計 　　5.3.2　異步時序邏輯電路的設計 　5.4　常用時序邏輯電路 　　5.4.1　寄存器 　　5.4.2　計數(shù)器 　　5.4.3　集成計數(shù)器及其應用 　　5.4.4　任意進制計數(shù)器 　5.5　時序邏輯電路的應用 　　5.5.1　利用移位寄存器構(gòu)成移位型計數(shù)器 　　5.5.2　實現(xiàn)順序脈沖分配器 　　5.5.3　實現(xiàn)序列信號發(fā)生器 　本章小結(jié) 　習題5 第6章　半導體存儲器 　6.1　概述 　6.2　隨機存儲器 　　6.2.1　靜態(tài)隨機存儲器 　　6.2.2　動態(tài)隨機存儲器 　6.3　只讀存儲器 　6.4　存儲器的擴展 　　6.4.1　位擴展 　　6.4.2　字擴展 　本章小結(jié) 　習題6 第7章　脈沖波形的產(chǎn)生和整形 　7.1　概述 　7.2　555定時器 　　7.2.1　555定時器的電路結(jié)構(gòu) 　　7.2.2　555定時器的引腳用途及工作原理 　7.3　施密特觸發(fā)器 　　7.3.1　555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 　　7.3.2　集成施密特觸發(fā)器 　　7.3.3　施密特觸發(fā)器的應用 　7.4　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 　　7.4.1　555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 　　7.4.2　集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 　　7.4.3　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用 　7.5　多諧振蕩器 　　7.5.1　555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 　　7.5.2　石英晶體振蕩器 　本章小結(jié) 　習題7 第8章　模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換 　8.1　概述 　8.2　模數(shù)轉(zhuǎn)換 　　8.2.1　A/D轉(zhuǎn)換的基本原理 　　8.2.2　不同類型ADC的特點 　　8.2.3　集成ADC芯片ADC0809 　8.3　數(shù)模轉(zhuǎn)換 　　8.3.1　D/A轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成和基本原理 　　8.3.2　集成DAC芯片DAC0832 　8.4　模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換的典型應用——數(shù)字錄音機 　本章小結(jié) 　習題8 第9章　實驗 　實驗1　TTL門電路邏輯功能測試及三態(tài)輸出門應用 　實驗2　中規(guī)模組合邏輯芯片的應用及組合邏輯設計 　實驗3　中規(guī)模時序邏輯芯片的應用及時序電路設計 　實驗4　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應用 　實驗5　存儲器的應用 　實驗6　多路巡回顯示數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　本章先介紹三極管構(gòu)成的反相器，再介紹各種TTL門電路的組成及主要性能參數(shù)，然后介紹各種CMOS門電路的組成及主要性能，最后介紹兩類集成門的使用問題?！　?.1 三極管反相器　　能夠?qū)崿F(xiàn)各種基本邏輯關系的電路稱為門電路。由于在二值邏輯中，邏輯變量取值為0或1，在電路中是用兩種截然相反的狀態(tài)來表示的，而電路的狀態(tài)是通過二極管、三極管開關的閉合和斷開來控制的，所以門電路也稱為開關電路?！　⊥ㄟ^開關電路獲得高、低電平的方法如圖2-1所示，S為受輸入信號控制的電子開關。當二極管、三極管截止時相當于開關S斷開，輸出高電平；當二極管、三極管導通時相當于開關閉合，輸出低電平。在數(shù)字電路中，只要能確切地區(qū)分出高、低電平兩種狀態(tài)就足夠了，所以高、低電平都有一個允許的范圍，如圖2-2所示。一般高電平用工表示；低電平用0表示?！　∪龢O管開關是無觸點開關，它們與理想的觸點開關存在差異。為了分析門電路的電氣特性，有必要先了解三極管的開關特性。

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