数字电子技术

绪论 …………………………………………1
第1章数字逻辑基础………．…………3
1．1数制和码 -……………．……… 3
1．1．1常用数制-………………………3
1．1．2数制转换-．……………………5
1．1．3二进制数的算术运算……．… 7
1．1．4常用二一十进制码与ASCII码 8
1． 2 逻辑代数基础…．…………… 10
1．2．1逻辑变量和基本逻辑运算--… 10
1．2．2逻辑代数的重要规则、基本公式和定理13
1．2．3逻辑函数的表示方法及其转换 15
1．2．4 逻辑函数的化简………………17
习题………．……．………………… 25
第2章数字电路基础………………… 28
2．1半导体的基础知识-………………28
2．1．1本征半导体--……………………28
2．1．2 P型半导体和N型半导体……29
2．1．3 PN结的单向导电特性…………30
2．2半导体二极管…-……………………32
2．2．1半体导二极管的伏安特性………33
2．2．2半导体二极管的开关特性………33
2．2．3~-半导体二极管的主要参数…… 35
2．3特殊二极管…·………………………35
2．3．1稳压二极管……………… 35
2．3．2发光二极管…-……………………36
2．3．3 光电二极管………………………36
2．3．4变容二极管-…．…………………37
2．4半导体三极管-…………………………37
2．4．1三极管的结构和符号-……………37
2．4．2电流分配和放大作用-……………38
2．4．3三极管的特性曲线-………………39
2．4．4三极管的开关特性-………………40
2．4．5三极管的主要参数--………………41
2．4．6温度对三极管性能的影响…-……43
2．5场效应管-……………………… 43
2．5．1绝缘栅型场效应管(MOSFET)……43
2．5．2结型场效应管(JFET)………………46
2．5．3场效应管的开关特性-…………47
2．5．4场效应管的主要参数-……．…48
2．5．5使用MOS管的注意事项-……48
2．6分立元件逻辑门电路举例……-……48
2．6．1二极管与门、或门…………--．49
2．6．2三极管非门(反相器) -…．……50
2．6．3 MOS管非门……………………51
习题……… 51
第3章集成逻辑门……………………．55
3．1常用集成逻辑门的类型……--……55
3．2 TTI门举例及其系列简介-……--…57
3．2．1 TTL与非门- 57
3．2．2集电极开路门(Oc门) -……61
3．2．3三态门(TS f1)……-…………65
3．2．4 TTI。集成电路系列简介-…66
3．2,5 TTI．集成电路使用中应注意的问题-67
，3．3 CMOS f1电路……………-……67
3．3．1 cMOS f1电路举例……-…-…68
3．3．2 CMOS集成电路系列简介…………70
3．3．3 cMOS逻辑电路的保护措施及多余输入端的处理…71
3．4 TTI。与CMOS电路接口…-…．……………71
习题…-……．．73
第4章组合逻辑电路…………………．………．76
4．1组合逻辑电路的基本特点及其逻辑功能的表示方法………76
4．2组合逻辑电路的分析……-………………．．77
4．2．1一般组合逻辑电路的分析方法·-…………………--77
4．2．2 MSI组合逻辑电路的分析方法………78
4.。3组合逻辑电路的设计……--…．…．．…………79
4．3．1组合逻辑电路的设计方法……·…-…………-……79
4．3．2组合逻辑电路设计的一般步骤…-·…-…．．79
4.．4实用组合逻辑电路功能器件及其应用…-………………．．80
4．4．1数值比较器………-………………………80
4．4．2加法器…………-……-……………81
4．4．3数据选择器………………-．……………………86
·4．4．4编码器-……-…-……-…………………………………89
·4．4．5译码器-……-……………………………．…94
4．5组合逻辑电路中的竞争冒险-……………102
习题-…………-…-…．………………………………105
第5章触发器………………108
5．1触发器的特点和逻辑功能的描述方法…-…………108
5．2基本RS触发器………-·……-……--………………………．108
5．3钟控触发器的逻辑功能分类及转换……-……-…………………112
．4钟控触发器的触发方式…-……………………………115
5．5集成触发器及其其余输人端的应用……-……………………一117
5．6集成触发器的脉冲工作特性及主要参数………121
习题-…-…··…………………………·………-…一122
第6章时序逻辑电路…………124
6．1概述 -…·………124
6．1．1 l时序 逻辑电路的基本结构和特点-……·……．124
6．1．2 I~十序逻辑电路的逻辑功能的描述方法和分类-…·…………125
6．2 ，序逻辑电路的分析…………………．126
6．3常用时序逻辑电路功能器件及其应用………………132
6．3．1计数器的逻辑功能、分类与分析……………132
6．3．2 MSI计数器及其应用…·……………-138
6．3．3寄存器……………………………-…………151
6．3．4．脉冲分配器………………………-………161
6．4同步时序逻辑电路的设计……-…………………162
习题…………·………………………165
第7章半导体存储器………………………………．169
7．1 导体存储器的功能、分类和主要技术指标·…169
7．2 F{读存储器(ROM) -……………………………170
7．2．1 ROM的功能特点与分类………………-…--170
7．2．2固定ROM……………-……．．170
7．2．3 "编程只读存储器(PROM)…………………172
7．2．4 ．擦除可编程只读存储器(EPROM)……………173
7．3随机存取存储器(RAM)…·……·…………178
7．3．1 RAM的功能、结构和工作原理…………………178
7．3．2典型RAM芯片介绍………………………………181
7．3．3 IRAM -………………………………183
7．3．4 内 存条………………………………………184
7．4半导体存储器容量的扩展方法……………………………184
习题……………·……·……·-…………………………………185
第8章可编程逻辑器件及其编程技术………………187
8．1 "编程逻辑器件及EDA技术发展概况……………………187
8．2 ．编程逻辑器件的分类……-……………………．188
8．3阵列型可编程逻辑器件(PLD)……-………………………189
8．3．1 PLD电路的表示方法-…………………………189
8．3．2简单PLD的类型和主要特点………………………189
8．3．3高密度阵列型PLD的基本结构…………………………199
8．4单元型可编程逻辑器件(FPGA)………………………………203
8．4．1 FPC A的分类……-…………………………………………203
8．4．2 FF GA的基本结构……………………………………………204
8．5 编程逻辑器件的编程设计……………………209
8．5．1低密度可编程逻辑器件的编程设计…………………………209
8．5,3常用的可编程逻辑器件开发系统简介…………………………214
8．6硬件描述语言(VHDL)………………………………．……．．215
8,6．1 VHDL的基本结构-…………．…………．…．…．……215
8．6．2 VHDL 的数据对象类型及运算符…………217
8．6．3 VHDL的功能描述语句-…………………… …………218
8．6,4 VHDI 设计举例……………………………………………221
习题……………·……………………………………………………．223
第9章脉冲波形的产生与变换……………．…………………………224
9．1矩形脉冲………………………………………．…………．．224
9．2 555定时器………………………………………………225
9．3多谐振荡器…-………………………………．……．．226
9．3．1 由555定时器构成的多谐振荡器………………………．227
9．3．2石英晶体振荡器-…………………………．………．．229
9．4施密特触发器……………．………………．．230
9．4．1施密特触发器的功能与特性 ………………………230
9,4．2由 555定时器构成的施密特触发器--…………………………230
9．4．3集成施密特触发器及应用-．…………．……………231
9. 5单稳态触发器………-…………………………………233
9·5．1 由 355定时器构成单稳态触发器………………233
9．5．2用集成施密特触发器组成单稳态触发器…………………234
9．5．3集成单稳态触发器及应用-………………………234
习题……………………-……………．……………………………．237
第10章数／模和模／数转换器………………………………240
10．。1概述……·……………………………240
10,2数／模转换器(DAc)………．…………．…．…………241
10．2．1 DAC 的基本结构与工作原理…．……………．…241
10,2．2 DAC 的主要技术指标-………………245
10,2．3 DAC 的应用……………………………．245
10．3模／数转换器(ADc)………………247
10．3．1模／数转换的一般工作过程……………………247
10 3．2 ADC 的常用类型与工作原理…………………249
10．3．3 ADC 的主要技术指标-……………………………．．．255
10．3．4 ADC 的应用-…………………………………255
习题………………………259
附录MAx+plusⅡ使用简介……………………260
部分习题参考答案…………………………273
参考文献………………………．…．277
绪论 …………………………………………1
第1章数字逻辑基础………．…………3
1．1数制和码 -……………．……… 3
1．1．1常用数制-………………………3
1．1．2数制转换-．……………………5
1．1．3二进制数的算术运算……．… 7
1．1．4常用二一十进制码与ASCII码 8
1． 2 逻辑代数基础…．…………… 10
1．2．1逻辑变量和基本逻辑运算--… 10
1．2．2逻辑代数的重要规则、基本公式和定理13
1．2．3逻辑函数的表示方法及其转换 15
1．2．4 逻辑函数的化简………………17
习题………．……．………………… 25
第2章数字电路基础………………… 28
2．1半导体的基础知识-………………28
2．1．1本征半导体--……………………28
2．1．2 P型半导体和N型半导体……29
2．1．3 PN结的单向导电特性…………30
2．2半导体二极管…-……………………32
2．2．1半体导二极管的伏安特性………33
2．2．2半导体二极管的开关特性………33
2．2．3~-半导体二极管的主要参数…… 35
2．3特殊二极管…·………………………35
2．3．1稳压二极管……………… 35
2．3．2发光二极管…-……………………36
2．3．3 光电二极管………………………36
2．3．4变容二极管-…．…………………37
2．4半导体三极管-…………………………37
2．4．1三极管的结构和符号-……………37
2．4．2电流分配和放大作用-……………38
2．4．3三极管的特性曲线-………………39
2．4．4三极管的开关特性-………………40
2．4．5三极管的主要参数--………………41
2．4．6温度对三极管性能的影响…-……43
2．5场效应管-……………………… 43
2．5．1绝缘栅型场效应管(MOSFET)……43
2．5．2结型场效应管(JFET)………………46
2．5．3场效应管的开关特性-…………47
2．5．4场效应管的主要参数-……．…48
2．5．5使用MOS管的注意事项-……48
2．6分立元件逻辑门电路举例……-……48
2．6．1二极管与门、或门…………--．49
2．6．2三极管非门(反相器) -…．……50
2．6．3 MOS管非门……………………51
习题……… 51
第3章集成逻辑门……………………．55
3．1常用集成逻辑门的类型……--……55
3．2 TTI门举例及其系列简介-……--…57
3．2．1 TTL与非门- 57
3．2．2集电极开路门(Oc门) -……61
3．2．3三态门(TS f1)……-…………65
3．2．4 TTI。集成电路系列简介-…66
3．2,5 TTI．集成电路使用中应注意的问题-67
，3．3 CMOS f1电路……………-……67
3．3．1 cMOS f1电路举例……-…-…68
3．3．2 CMOS集成电路系列简介…………70
3．3．3 cMOS逻辑电路的保护措施及多余输入端的处理…71
3．4 TTI。与CMOS电路接口…-…．……………71
习题…-……．．73
第4章组合逻辑电路…………………．………．76
4．1组合逻辑电路的基本特点及其逻辑功能的表示方法………76
4．2组合逻辑电路的分析……-………………．．77
4．2．1一般组合逻辑电路的分析方法·-…………………--77
4．2．2 MSI组合逻辑电路的分析方法………78
4.。3组合逻辑电路的设计……--…．…．．…………79
4．3．1组合逻辑电路的设计方法……·…-…………-……79
4．3．2组合逻辑电路设计的一般步骤…-·…-…．．79
4.．4实用组合逻辑电路功能器件及其应用…-………………．．80
4．4．1数值比较器………-………………………80
4．4．2加法器…………-……-……………81
4．4．3数据选择器………………-．……………………86
·4．4．4编码器-……-…-……-…………………………………89
·4．4．5译码器-……-……………………………．…94
4．5组合逻辑电路中的竞争冒险-……………102
习题-…………-…-…．………………………………105
第5章触发器………………108
5．1触发器的特点和逻辑功能的描述方法…-…………108
5．2基本RS触发器………-·……-……--………………………．108
5．3钟控触发器的逻辑功能分类及转换……-……-…………………112
．4钟控触发器的触发方式…-……………………………115
5．5集成触发器及其其余输人端的应用……-……………………一117
5．6集成触发器的脉冲工作特性及主要参数………121
习题-…-…··…………………………·………-…一122
第6章时序逻辑电路…………124
6．1概述 -…·………124
6．1．1 l时序 逻辑电路的基本结构和特点-……·……．124
6．1．2 I~十序逻辑电路的逻辑功能的描述方法和分类-…·…………125
6．2 ，序逻辑电路的分析…………………．126
6．3常用时序逻辑电路功能器件及其应用………………132
6．3．1计数器的逻辑功能、分类与分析……………132
6．3．2 MSI计数器及其应用…·……………-138
6．3．3寄存器……………………………-…………151
6．3．4．脉冲分配器………………………-………161
6．4同步时序逻辑电路的设计……-…………………162
习题…………·………………………165
第7章半导体存储器………………………………．169
7．1 导体存储器的功能、分类和主要技术指标·…169
7．2 F{读存储器(ROM) -……………………………170
7．2．1 ROM的功能特点与分类………………-…--170
7．2．2固定ROM……………-……．．170
7．2．3 "编程只读存储器(PROM)…………………172
7．2．4 ．擦除可编程只读存储器(EPROM)……………173
7．3随机存取存储器(RAM)…·……·…………178
7．3．1 RAM的功能、结构和工作原理…………………178
7．3．2典型RAM芯片介绍………………………………181
7．3．3 IRAM -………………………………183
7．3．4 内 存条………………………………………184
7．4半导体存储器容量的扩展方法……………………………184
习题……………·……·……·-…………………………………185
第8章可编程逻辑器件及其编程技术………………187
8．1 "编程逻辑器件及EDA技术发展概况……………………187
8．2 ．编程逻辑器件的分类……-……………………．188
8．3阵列型可编程逻辑器件(PLD)……-………………………189
8．3．1 PLD电路的表示方法-…………………………189
8．3．2简单PLD的类型和主要特点………………………189
8．3．3高密度阵列型PLD的基本结构…………………………199
8．4单元型可编程逻辑器件(FPGA)………………………………203
8．4．1 FPC A的分类……-…………………………………………203
8．4．2 FF GA的基本结构……………………………………………204
8．5 编程逻辑器件的编程设计……………………209
8．5．1低密度可编程逻辑器件的编程设计…………………………209
8．5,3常用的可编程逻辑器件开发系统简介…………………………214
8．6硬件描述语言(VHDL)………………………………．……．．215
8,6．1 VHDL的基本结构-…………．…………．…．…．……215
8．6．2 VHDL 的数据对象类型及运算符…………217
8．6．3 VHDL的功能描述语句-…………………… …………218
8．6,4 VHDI 设计举例……………………………………………221
习题……………·……………………………………………………．223
第9章脉冲波形的产生与变换……………．…………………………224
9．1矩形脉冲………………………………………．…………．．224
9．2 555定时器………………………………………………225
9．3多谐振荡器…-………………………………．……．．226
9．3．1 由555定时器构成的多谐振荡器………………………．227
9．3．2石英晶体振荡器-…………………………．………．．229
9．4施密特触发器……………．………………．．230
9．4．1施密特触发器的功能与特性 ………………………230
9,4．2由 555定时器构成的施密特触发器--…………………………230
9．4．3集成施密特触发器及应用-．…………．……………231
9. 5单稳态触发器………-…………………………………233
9·5．1 由 355定时器构成单稳态触发器………………233
9．5．2用集成施密特触发器组成单稳态触发器…………………234
9．5．3集成单稳态触发器及应用-………………………234
习题……………………-……………．……………………………．237
第10章数／模和模／数转换器………………………………240
10．。1概述……·……………………………240
10,2数／模转换器(DAc)………．…………．…．…………241
10．2．1 DAC 的基本结构与工作原理…．……………．…241
10,2．2 DAC 的主要技术指标-………………245
10,2．3 DAC 的应用……………………………．245
10．3模／数转换器(ADc)………………247
10．3．1模／数转换的一般工作过程……………………247
10 3．2 ADC 的常用类型与工作原理…………………249
10．3．3 ADC 的主要技术指标-……………………………．．．255
10．3．4 ADC 的应用-…………………………………255
习题………………………259
附录MAx+plusⅡ使用简介……………………260
部分习题参考答案…………………………273
参考文献………………………．…．277