數字電路與邏輯設計（簡體書）

本書主要介紹了數字邏輯設計的基本理論和基本概念、數字電路分析方法、邏輯設計方法以及工程實踐。全書內容安排由淺入深、循序漸進，理論結合實踐，第1部分講述數字邏輯設計基礎，主要內容包括數字邏輯基礎、邏輯代數；第2部分講述數字電路基礎，主要內容包括邏輯門電路、組合邏輯電路、時序邏輯與存儲電路、脈衝波形產生與數模轉換電路；第3部分講述邏輯設計方法，包括硬件描述語言VHDL、數字邏輯設計基礎、數字系統設計與FPGA。本書注重前後內容的連貫性，注重理論聯繫實際，緊跟數字電子系統技術的*新發展，強調新技術的使用以及分析問題和解決問題的能力培養。
本書借鑒了國內外經典教材和*新的相關專業文獻，內容精練、實例豐富，應用性強，可作為高等學校電子信息類專業、電氣信息類專業、計算機類專業的基礎課教材，也可供相關專業科技人員參考。

前言

第1部分數字邏輯設計基礎

第1章數字邏輯基礎2

11幾種常用的數制和數制轉換2

111數字抽象2

112十進制、二進制、八進制和十六
進制3

113字節8

12二進制算術運算9

121二進制加法和有符號的二進制數9

122原碼、反碼、補碼及其運算11

13幾種常用編碼14

131幾種常見的二―十進制代碼14

132格雷碼15

133ASCII碼15

134奇偶校驗碼17

135量子編碼17

136赫夫曼編碼17

習題17

第2章邏輯代數19

21邏輯代數中的基本運算19

211“與”“或”“非”及其複合
邏輯19

212“與或”“或與”表達式22

22邏輯代數的基本定理23

221定律23

222單變量定理24

223多變量定理25

224定理的證明方法26

225等式化簡27

23邏輯函數及其描述方法29

231邏輯函數29

232邏輯函數的兩種標準形式29

233邏輯函數的描述方法31

24卡諾圖與奎恩麥克拉斯基化簡方法34

241卡諾圖化簡邏輯34

242奎恩麥克拉斯基化簡方法40

25具有無關項的邏輯函數及其化簡42

251約束項、任意項和邏輯函數式中的
無關項42

252無關項在化簡邏輯函數中的
應用44

26多輸出邏輯函數的化簡與邏輯函數
形式的變換44

261多輸出函數的化簡44

262不同邏輯函數形式的變換46

習題50
第2部分數字電路基礎

第3章邏輯門電路54

31數字邏輯抽象54

311電源電壓55

312邏輯電平55

313噪聲容限55

314電壓傳輸特性與靜態約束56

32半導體開關器件及其門電路分析58

321半導體58

322半導體二極管61

323半導體晶體管63

324MOS場效應晶體管66

33CMOS門電路71

331CMOS反相器74

332其他CMOS邏輯門76

333傳輸門82

34NMOS和PMOS晶體管84

35TTL門電路89

351晶體管反相器89

352TTL反相器的電路結構和工作
原理89

353TTL反相器特性分析90

36未來半導體技術可能的發展方向92

習題93

第4章組合邏輯電路96

41概述96

411組合邏輯電路的基本概念96

412組合邏輯電路的框圖及特點96

413組合邏輯電路邏輯功能的表示
方法97

42組合邏輯電路的分析方法97

43組合邏輯電路的基本設計方法98

44組合邏輯電路模塊103

441編碼器和譯碼器103

442數據選擇器、數據分配器117

443數值比較器119

444加法器123

45時序128

451傳播延遲和最小延遲128

452組合邏輯電路中的“競爭
冒險”129

453毛刺及其處理方法131

46基於Multisim的組合邏輯電路設計
簡介132

習題133

第5章時序邏輯與存儲電路135

51引言135

52鎖存器與觸發器136

521SR鎖存器136

522電平觸發的觸發器139

523脈衝觸發的觸發器142

524邊沿觸發的觸發器146

525觸發器的邏輯功能及其描述
方法148

526觸發器的動態特性151

527不同邏輯功能觸發器之間的
相互轉換152

528CD4027芯片介紹152

53時序邏輯電路分析154

531同步邏輯電路分析154

532異步邏輯電路分析158

54常用的時序邏輯電路模塊分析161

541移位寄存器161

542計數器166

543順序脈衝發生器178

544序列信號發生器180

55時序邏輯電路的設計方法181

551基於集成芯片的任意進制計數
電路的設計方法181

552同步時序邏輯電路的設計方法184

553異步時序邏輯電路的設計方法187

554時序邏輯電路的自啟動設計189

56時序邏輯電路中的“競爭冒險”191

57ROM和RAM192

571半導體存儲器的一般結構形式192

572RAM 的結構、類型和工作
原理195

573存儲器容量的擴展197

574用PROM實現組合邏輯函數198

習題199

第6章脈衝波形產生與數模轉換
電路203

61脈衝波形產生電路203

611描述矩形脈衝的主要參數203

612施密特觸發電路204

613集成單穩態觸發器206

614多諧振蕩電路207

62DA轉換器212

621DA轉換器的結構和工作原理212

622DA轉換器的轉換精度與轉換
速度219

63AD轉換器220

631AD轉換的基本原理220

632AD轉換器的結構和工作原理222

633AD轉換器的轉換精度與轉換
速度234

習題235
第3部分邏輯設計方法

第7章硬件描述語言VHDL241

71概述241

72VHDL的基礎知識242

721VHDL程序的結構242

722VHDL常用資源庫中的程序包249

723VHDL的詞法單元254

724數據對象和類型257

725表達式與運算符263

73VHDL結構體的描述方式265

731結構體的行為描述265

732結構體的RTL描述267

733結構體的結構化描述2