数字电路与逻辑设计/万国春

本书主要介绍了数字逻辑设计的基本理论和基本概念、数字电路分析方法、逻辑设计方法以及工程实践。全书内容安排由浅入深、循序渐进，理论结合实践，第1部分讲述数字逻辑设计基础，主要内容包括数字逻辑基础、逻辑代数；第2部分讲述数字电路基础，主要内容包括逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑与存储电路、脉冲波形产生与数模转换电路；第3部分讲述逻辑设计方法，包括硬件描述语言VHDL、数字逻辑设计基础、数字系统设计与FPGA。本书注重前后内容的连贯性，注重理论联系实际，紧跟数字电子系统技术的近期新发展，强调新技术的使用以及分析问题和解决问题的能力培养。 本书借鉴了国内外经典教材和近期新的相关专业文献，内容精练、实例丰富，应用性强，可作为高等学校电子信息类专业、电气信息类专业、计算机类专业的基础课教材，也可供相关专业科技人员参考。

前言 第1部分数字逻辑设计基础 第1章数字逻辑基础2 11几种常用的数制和数制转换2 111数字抽象2 112十进制、二进制、八进制和十六 进制3 113字节8 12二进制算术运算9 121二进制加法和有符号的二进制数9 122原码、反码、补码及其运算11 13几种常用编码14 131几种常见的二—十进制代码14 132格雷码15 133ASCII码15 134奇偶校验码17 135量子编码17 136赫夫曼编码17 习题17 第2章逻辑代数19 21逻辑代数中的基本运算19 211“与”“或”“非”及其复合 逻辑19 212“与或”“或与”表达式22 22逻辑代数的基本定理23 221定律23 222单变量定理24 223多变量定理25 224定理的证明方法26 225等式化简27 23逻辑函数及其描述方法29 231逻辑函数29 232逻辑函数的两种标准形式29 233逻辑函数的描述方法31 24卡诺图与奎恩麦克拉斯基化简方法34 241卡诺图化简逻辑34 242奎恩麦克拉斯基化简方法40 25具有无关项的逻辑函数及其化简42 251约束项、任意项和逻辑函数式中的 无关项42 252无关项在化简逻辑函数中的 应用44 26多输出逻辑函数的化简与逻辑函数 形式的变换44 261多输出函数的化简44 262不同逻辑函数形式的变换46 习题50 第2部分数字电路基础 第3章逻辑门电路54 31数字逻辑抽象54 311电源电压55 312逻辑电平55 313噪声容限55 314电压传输特性与静态约束56 32半导体开关器件及其门电路分析58 321半导体58 322半导体二极管61 323半导体晶体管63 324MOS场效应晶体管66 33CMOS门电路71 331CMOS反相器74 332其他CMOS逻辑门76 333传输门82 34NMOS和PMOS晶体管84 35TTL门电路89 351晶体管反相器89 352TTL反相器的电路结构和工作 原理89 353TTL反相器特性分析90 36未来半导体技术可能的发展方向92 习题93 第4章组合逻辑电路96 41概述96 411组合逻辑电路的基本概念96 412组合逻辑电路的框图及特点96 413组合逻辑电路逻辑功能的表示 方法97 42组合逻辑电路的分析方法97 43组合逻辑电路的基本设计方法98 44组合逻辑电路模块103 441编码器和译码器103 442数据选择器、数据分配器117 443数值比较器119 444加法器123 45时序128 451传播延迟和最小延迟128 452组合逻辑电路中的“竞争 冒险”129 453毛刺及其处理方法131 46基于Multisim的组合逻辑电路设计 简介132 习题133 第5章时序逻辑与存储电路135 51引言135 52锁存器与触发器136 521SR锁存器136 522电平触发的触发器139 523脉冲触发的触发器142 524边沿触发的触发器146 525触发器的逻辑功能及其描述 方法148 526触发器的动态特性151 527不同逻辑功能触发器之间的 相互转换152 528CD4027芯片介绍152 53时序逻辑电路分析154 531同步逻辑电路分析154 532异步逻辑电路分析158 54常用的时序逻辑电路模块分析161 541移位寄存器161 542计数器166 543顺序脉冲发生器178 544序列信号发生器180 55时序逻辑电路的设计方法181 551基于集成芯片的任意进制计数 电路的设计方法181 552同步时序逻辑电路的设计方法184 553异步时序逻辑电路的设计方法187 554时序逻辑电路的自启动设计189 56时序逻辑电路中的“竞争冒险”191 57ROM和RAM192 571半导体存储器的一般结构形式192 572RAM 的结构、类型和工作 原理195 573存储器容量的扩展197 574用PROM实现组合逻辑函数198 习题199 第6章脉冲波形产生与数模转换 电路203 61脉冲波形产生电路203 611描述矩形脉冲的主要参数203 612施密特触发电路204 613集成单稳态触发器206 614多谐振荡电路207 62DA转换器212 621DA转换器的结构和工作原理212 622DA转换器的转换精度与转换 速度219 63AD转换器220 631AD转换的基本原理220 632AD转换器的结构和工作原理222 633AD转换器的转换精度与转换 速度234 习题235 第3部分逻辑设计方法 第7章硬件描述语言VHDL241 71概述241 72VHDL的基础知识242 721VHDL程序的结构242 722VHDL常用资源库中的程序包249 723VHDL的词法单元254 724数据对象和类型257 725表达式与运算符263 73VHDL结构体的描述方式265 731结构体的行为描述265 732结构体的RTL描述267 733结构体的结构化描述269 74结构体的子结构形式272 741进程272 742复杂结构体的多进程组织方法275 743块276 744子程序278 75顺序语句和并发语句281 751顺序语句281 752并发语句290 76VHDL中的信号和信号处理297 761信号的驱动源297 762信号的延迟298 763仿真周期和信号的δ延迟300 764信号的属性函数302 765带属性函数的信号304 77VHDL的其他语句309 771ATTRIBUTE描述与定义语句309 772ASSERT语句312 773TEXTIO312 78多 值 逻 辑313 781三态数值模型313 782多值逻辑313 79元 件 例 化316 791设计通用元件316 792构造程序包319 793元件的调用320 710配置321 7101默认配置321 7102元件配置323 7103块的配置326 7104结构体的配置328 习题329 第8章数字逻辑设计基础330 81组合逻辑电路的VHDL设计330 811加法器330 812多路选择器334 813编码器与译码器336 814设计实践340 82时序电路的VHDL设计344 821基础时序逻辑模块345 822计数器的VHDL设计349 823堆栈与FIFO352 824多边沿触发问题分析355 825设计实践357 83有限状态机的VHDL设计362 831VHDL状态机的一般形式363 832有限状态机的一般设计方法368 833有限状态机的VHDL描述370 834设计实践374 习题377 第9章数字系统设计与FPGA379 91数字系统设计自动化技术379 92数字系统的设计流程380 93基于FPGA的数字系统设计383 931可编程逻辑器件的发展历史383 932基于FPGA的数字系统设计 流程384 94数字系统综合试验386 941直接数字频率合成技术的设计与 实现386 942基于FPGA的FIR数字滤波器的 设计391 943数字下变频器的设计395 附录399 参考文献401