数字电路与系统(第4版)

数字电子技术是信息、通信、计算机、控制等领域工程技术人员必须掌握的基本理论和技能。本书内容主要包括:数字逻辑基础，逻辑门电路，逻辑代数基础，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲波形的产生与变换，数字系统设计基础，数模与模数转换，半导体存储器及可编程逻辑器件，硬件描述语言Verilog HDL等。全书包含大量例题和习题，便于学生理解所学概念。本书不仅是一本面向信息与电气大类专业的本科生基础课教材，而且是电类工程技术人员的合适参考用书。

唐洪，大连理工大学教授，博士生导师，。研究生物医学信号处理，擅长心电、心音、脉搏波等信号分析。2006年毕业于大连理工大学信号与信息处理专业，获博士学位。2011年起，任副教授。2020年起，任教授。主持完成青年基金项目等多项。近年在国际、国内高水平期刊、重要学术刊物和国际会议上发表学术论文五十余篇。多次获得辽宁省自然科学学术成果（论文类）一等奖。

第1章数字逻辑基础1
1.1概述1
1.2数制与编码3
1.3逻辑代数与运算法则10
1.3.1基本逻辑运算10
1.3.2逻辑代数的基本定律11
1.3.3逻辑代数的基本规则11
1.4逻辑函数的标准形式12
1.4.1最小项和标准与或式12
1.4.2优选项和标准或与式14
1.4.3优选项与最小项的关系15
1.5逻辑函数的公式化简法16
1.6逻辑函数的卡诺图化简法17
1.6.1卡诺图17
1.6.2用卡诺图表示逻辑函数18
1.6.3用卡诺图化简逻辑函数18
1.6.4具有随意项的逻辑函数化简20
1.6.5引入变量卡诺图22
习题22
第2章逻辑门电路30
2.1概述30
2.2逻辑门电路介绍30
2.2.1基本逻辑门电路30
2.2.2复合逻辑门电路31
2.3TTL逻辑门电路33
2.3.1TTL与非门33
2.3.2TTL与非门的电气特性36
2.3.3其他类型TTL门电路38
2.4MOS门电路43
2.4.1NMOS门电路43
2.4.2CMOS电路45
2.4.3CMOS电路特点47
2.4.4集成电路使用注意事项47
2.5TTL与CMOS电路的连接48
2.6TTL、CMOS常用芯片介绍49
习题50
第3章组合逻辑电路57
3.1组合逻辑电路分析57
3.2组合逻辑电路设计58
3.3典型组合逻辑电路―编码器61
3.3.1普通编码器61
3.3.2优先编码器62
3.4典型组合逻辑电路―译码器65
3.4.1二进制译码器65
3.4.2码制变换译码器68
3.4.3显示译码器69
3.5典型组合逻辑电路―数据选择器73
3.5.1数据选择器73
3.5.2数据选择器实现逻辑函数74
3.6典型组合逻辑电路―数值比较器76
3.6.1一位数值比较器77
3.6.2四位数值比较器748577
3.6.3数值比较器的位数扩展78
3.7典型组合逻辑电路―加法电路78
3.7.1半加器79
3.7.2全加器79
3.7.3超前进位加法器7428380
*3.8组合逻辑电路的竞争冒险82
3.8.1竞争冒险的分类与判别82
3.8.2竞争冒险消除方法83
习题84
第4章触发器90
4.1电平触发的触发器90
4.1.1基本RS触发器90
4.1.2时钟触发器94
4.2脉冲触发的触发器99
4.2.1主从RS触发器99
4.2.2主从JK触发器100
4.3边沿触发的触发器104
4.3.1TTL边沿触发器104
4.3.2CMOS边沿触发器107
4.4触发器的分类和区别109
*4.5触发器之间的转换111
4.6触发器的典型应用112
习题113
第5章时序逻辑电路119
5.1时序逻辑电路的基本概念119
5.1.1时序逻辑电路的结构及特点119
5.1.2时序逻辑电路的分类120
5.1.3时序逻辑电路的表示方法120
5.2同步时序逻辑电路的一般分析方法121
5.3同步时序逻辑电路的设计124
5.4计数器132
5.4.14位二进制同步集成计数器74161132
5.4.28421BCD码同步加法计数器74160133
5.4.3同步二进制加法计数器74163134
5.4.4二-五-十进制异步加法计数器74290134
5.4.5集成计数器的应用136
5.5寄存器141
5.5.1寄存器74175141
5.5.2移位寄存器142
5.5.3集成移位寄存器74194143
5.5.4移位寄存器构成的移位型计数器145
5.6序列信号发生器147
5.6.1计数型序列信号发生器147
5.6.2移位型序列信号发生器148
习题150
第6章脉冲波形的产生与变换157
6.1矩形脉冲信号的基本参数157
6.2555定时器157
6.3施密特触发器158
6.3.1555定时器构成的施密特触发器159
6.3.2门电路构成的施密特触发器160
6.3.3集成施密特触发器161
6.3.4施密特触发器的应用162
6.4单稳态触发器164
6.4.1TTL与非门组成的微分型单稳态触发器164
6.4.2555定时器构成的单稳态触发器166
6.4.3集成单稳态触发器167
6.4.4单稳态触发器的应用170
6.5多谐振荡器172
6.5.1555定时器构成的多谐振荡器173
6.5.2TTL与非门构成的多谐振荡器175
6.5.3石英晶体振荡器176
6.5.4施密特触发器构成的多谐振荡器177
6.5.5多谐振荡器的应用179
习题179
第7章数模转换与模数转换184
7.1数模转换电路184
7.1.1数模转换关系184
7.1.2权电阻网络DAC185
7.1.3R-2R梯形电阻网络DAC186
7.1.4R-2R倒梯形电阻网络DAC187
7.1.5电流激励DAC188
7.1.6集成数模转换电路188
7.1.7DAC的主要技术指标193
7.2模数转换电路195
7.2.1ADC的工作过程195
7.2.2并行比较型ADC198
7.2.3并/串型ADC200
7.2.4逐次逼近型ADC201
7.2.5双积分型ADC203
7.2.6集成ADC204
7.2.7ADC的主要技术指标207
习题208
第8章半导体存储器及可编程逻辑器件212
8.1半导体存储器概述212
8.1.1半导体存储器的分类212
8.1.2存储器的技术指标213
8.2随机存储器（RAM）213
8.2.1RAM的基本结构213
8.2.2RAM芯片简介217
8.2.3RAM的容量扩展218
8.3只读存储器（ROM）220
8.3.1ROM的分类220
8.3.2ROM的结构与基本原理221
8.3.3ROM应用222
*8.4可编程逻辑器件（PLD）225
8.4.1可编程逻辑器件概述225
8.4.2可编程逻辑器件的基本结构和电路表示方法226
8.4.3复杂可编程逻辑器件（CPLD）228
8.4.4现场可编程门阵列（FPGA）232
8.4.5CPLD/FPGA设计方法与编程技术237
习题240
第9章数字系统设计基础246
9.1数字系统概述246
9.1.1数字系统的结构246
9.1.2数字系统的定时246
9.1.3数字系统设计的一般过程247
9.2ASM图表247
9.2.1ASM图表的符号247
9.2.2ASM图表的含义249
9.2.3ASM图表的建立250
9.3数字系统设计251
习题260
第10章硬件描述语言VerilogHDL262
10.1VerilogHDL的基本知识262
10.1.1什么是VerilogHDL262
10.1.2VerilogHDL的发展历史262
10.1.3VerilogHDL程序的基本结构263
10.2VerilogHDL的基本元素265
10.2.1注释符265
10.2.2标识符266
10.2.3关键字266
10.2.4间隔符266
10.2.5操作符266
10.2.6数据类型270
10.3VerilogHDL的基本语句275
10.3.1过程结构语句275
10.3.2语句块277
10.3.3时序控制278
10.3.4赋值语句279
10.3.5分支语句280
10.3.6循环语句282
10.4VerilogHDL程序设计实例283
10.4.1基本逻辑门电路设计283
10.4.2组合逻辑电路设计286
10.4.3时序逻辑电路设计292
10.4.4数字系统设计实例298
10.5VerilogHDL的模拟仿真301
10.5.1QuartusII开发软件301
10.5.2ModelSim开发软件302
10.5.3仿真实例302
习题310
参考文献311