數字電路

本書是根據國家教委關於“脈衝與數字電路”課程教學基本要求編寫而成的。考慮到當前電子工業發展的狀況，本書的首要特點是把重點轉向了以中大規模標準模塊電路為核心的電路上。同時認識到數字電路應為各門專業課程提供必需的電路基礎。因此，注意理論與實際相結合、注意解決工程設計中的問題是本書的第二個特點。本書的第三個特點是為了適應不同專業的需要，全書採用了模塊結構，在教學過程中插入或去掉幾個模塊仍可滿足教學基本要求。本書雖然着重於介紹標準模塊電路以及利用標準模塊電路構成數字電路方法，但是作為數字電路的基本理論、基本電路、基本工具以及使用小規模電路設計電路的基本方法，我們仍然作了系統介紹，以保證給學生打下足夠的基礎知識。 ^[1] 

緒論 11

第一章 數制與編碼 14

§1-1數制 14

一、進位計數制 14

二、二進制數與十進制數的相互轉換 16

三、二進制數與八進制數及十六進制數之間的轉換 17

四、二進制數的算術運算 18

§1-2編碼 19

一、二一十進制碼（BCD碼） 19

二、原碼、反碼和補碼 22

習題一 23

第二章 邏輯代數 26

§2-1邏輯代數的基本運算規則 26

一、邏輯變量與邏輯函數 26

二、邏輯代數的基本運算 27

三、邏輯代數的基本定律及規則 29

四、幾個常用公式 32

五、複合邏輯運算 33

六、異或運算及符合運算的基本特性 34

§2-2真值表與邏輯表達式 35

一、邏輯表達式的建立 35

二、最小項與最大項 37

§2-3卡諾圖與邏輯表達式的化簡 40

一、卡諾圖的結構 40

二、利用卡諾圖化簡邏輯表達式 42

§2-4非完全描述的邏輯函數和多輸出邏輯函數及其化簡 44

一、非完全描述的邏輯函數及其卡諾圖化簡 44

二、多輸出邏輯函數及其化簡 45

§2-5正邏輯與負邏輯 46

習題二 47

第三章 集成邏輯門 50

§3-1晶體管-晶體管邏輯系列（TTL） 50

一、TTL電路的基本工作原理 50

二、不同類型TTL電路的特點 55

三、集電極開路與非門和三態門 57

§3-2射極耦合邏輯系列（ECL） 60

一、射極耦合邏輯單元電路 61

二、ECL或/或非門 61

三、ECL或/或非門的實際應用 63

§3-3互補金屬氧化物半導體邏輯系列（CMOS） 64

一、CMOS倒相器 64

二、CMOS邏輯門 65

習題三 68

第四章 組合邏輯電路 71

§4-1組合邏輯電路的分析 71

§4-2組合邏輯電路的設計 73

一、設計中的一般問題 74

二、利用邏輯門設計典型組合邏輯電路 79

§4-3中大規模標準組合模塊電路 84

一、二進制譯碼器 84

二、二進制編碼器 86

三、數據選擇器 88

四、數據分配器 90

五、移位器 91

六、只讀存儲器（ROMS） 92

七、可編程序邏輯陣列（PLAS） 93

八、碼組變換器 94

九、加法器 96

十、比較器 97

十一、算術邏輯運算部件（ALU） 98

十二、乘法器 99

§4-4利用中大規模標準組合模塊電路構成組合邏輯電路 99

一、邏輯函數的實現 100

二、序列信號的形成 102

三、碼組變換 103

四、8421BCD碼加法運算 103

五、二進制減法運算 105

六、二進制乘法運算 106

§4-5中大規模標準組合模塊電路的擴展 108

一、多位信號的處理 108

二、ROM的擴展 108

三、譯碼器的擴展 110

四、數據選擇器的擴展 111

五、編碼器的擴展 112

六、移位器的擴展 114

七、碼組變換器的擴展 114

八、加法器的擴展 115

九、比較器的擴展 115

十、ALU的擴展 116

§4-6故障檢測 116

一、故障檢測 117

二、測試生成 119

三、實用的測試生成 121

四、故障定位 121

習題四 121

第五章 集成觸發器與集成存儲器 127

§5-1RS觸發器及鎖存器 127

一、基本RS觸發器 127

二、鎖存器 130

三、時鐘控制RS觸發器 130

§5-2JK觸發器 133

一、主從JK觸發器 133

二、邊沿觸發JK觸發器 135

§5-3D觸發器和T觸發器 136

一、D觸發器 136

二、T觸發器 137

三、觸發器的實用電路 138

§5-4觸發器的應用 139

一、移位寄存器 139

二、異步計數器 141

§5-5隨機存取存儲器（RAM） 144

一、靜態隨機存取存儲器（SRAM） 145

二、動態隨機存取存儲器（DRAM） 148

§5-6只讀存儲器（ROMs） 149

§5-7順序存取存儲器（SAM） 151

習題五 152

第六章 時序電路 156

§6-1同步時序電路的分析 157

一、同步時序電路的特點 157

二、同步時序電路的分析 157

§6-2同步時序電路的設計 161

一、分析設計要求 162

二、原始狀態圖（表）的建立 163

三、狀態化簡 166

四、狀態分配（狀態編碼） 168

五、設計舉例 169

六、米里型與摩爾型同步時序電路 173

§6-3中大規模標準時序模塊電路 173

一、寄存器 174

二、移位寄存器 175

三、計數器 176

四、隨機存取存儲器（RAM） 178

§6-4利用中大規模標準模塊電路構成時序電路 178

一、計數器 178

二、序列信號發生器 180

三、控制器 187

四、序列信號檢測器 192

五、時序譯碼器 194

六、數據存儲器 195

§6-5數字電路的設計方法及時序設計 198

一、數字電路的設計方法 198

二、數字電路的時序設計 199

§6-6中大規模標準時序模塊電路的擴展 203

一、寄存器的擴展 203

二、移位寄存器的擴展 203

三、計數器的擴展 203

四、RAM的擴展 205

§6-7異步時序電路 206

一、電平異步時序電路 207

二、脈衝異步時序電路 212

§6-8同步時序電路的故障檢測 213

一、基本概念 213

二、序列信號確定的方法 214

三、用預定測試法進行故障檢測 216

習題六 219

第七章 可編程器件 226

§7-1概述 226

§7-2可編程邏輯器件的原理及應用 227

一、可編程陣列邏輯（PAL） 227

二、通用陣列邏輯（GAL） 228

三、可擦除可編程邏輯器件（EPLD） 229

§7-3現場可編程門陣列（FPGA）的原理及應用 235

一、FPGA（LCA）的結構 235

二、FPGA的開發與應用 237

三、器件參數及選擇方法 242

第八章 數-模和模-數轉換 244

§8-1數-模及模-數轉換的基本概念 244

一、模-數轉換（A/D轉換） 244

二、數-模轉換（D/A轉換） 246

§8-2數-模轉換電路（DAC） 246

一、二進制權電阻網絡DAC 247

二、T型電阻DAC 247

三、8421BCD碼DAC 248

四、二進制雙極型DAC 249

五、DAC的主要性能參數 249

六、集成DAC電路 250

§8-3模-數轉換電路（ADC） 251

一、ADC的主要性能參數 251

二、並行比較型ADC 252

三、逐次比較型ADC 253

四、雙積分型ADC 254

習題八 257 ^[1-2]