本书是浙江省首批省级精品课程重点建设教材，依据电子信息科学与电气信息类平台课程教学基本要求编写。全书共8章，主要内容包括：数字电路基础知识、数制和码制、逻辑代数基础和VHDL语言简介，集成门电路，组合逻辑电路，锁存器、触发器和时序逻辑电路，半导体存储器和可编程逻辑器件，脉冲信号的产生与整形电路，数/模与模/数转换器，数字系统设计基础等，各章末附小结和习题，配套教学网站、电子课件和习题参考答案。     读者对象：本书可作为高等学校电子信息、电气、通信、控制和计算机等专业的教材，也可供电子信息领域的广大科技工作者学习、参考。

前 言 本书是浙江省首批省级精品课程重点建设教材。本书依据教育部教学指导委员会电子信息科学与电气信息类平台课程教学基本要求编写，根据作者多年的教学经验积累和课程建设成果，同时充分吸收了国内外经典教材中的新概念、新理论和新技术，力求体现以下特色： 1. 将EDA技术与传统数字电子技术相结合。在传统内容的基础上，扩充了可编程逻辑器件、硬件描述语言VHDL、EDA仿真技术、自顶向下数字系统设计等方面的内容。 2. 理论与实际紧密结合。本书的主要目的之一就是使读者能设计和构建真正的数字电路，因而我们更注重分析在硬件电路设计中一些具有实际意义的问题，如数字集成电路的速度、功耗、驱动能力、噪声容限、电源的去耦、寄生电容对数字电路性能的影响、不同系列门电路之间的连接等。对典型的数字单元电路，给出丰富的应用实例。常用集成数字器件采用当前主流芯片，力求体现最新的数字电子技术。 3. 教材与数字化资源建设相结合。本书配套课程教学资源网站（http://kczy.zjut.edu.cn/szdl），网站提供课程简介、教学大纲、多媒体课件、全程教学录像、教学辅导等教学资源。本书的多媒体电子课件和习题解答，也可以通过华信教育资源网注册下载（http://www.hxedu.com.cn）。 本书第1版于2007年9月出版，本次修订在保留第1版的结构体系的基础上，对部分章节的内容做了较多的修改和调整，优化和充实了各章自我测试题和习题，以期更加适合教学需要。 本书共8章，各章主要内容及特点如下： 第1章介绍数字电路的基本概念、数制和码制、逻辑代数基础、VHDL语言。VHDL语言作为数字电路的一种新的描述方法应用日趋广泛，本章只介绍基本语法，主要目的是便于读者理解后续章节中的数字电路模块的VHDL代码。 第2章介绍CMOS、LSTTL等几种常用集成门电路的结构、逻辑功能、电气特性和主要参数。为了适应数字集成电路的发展现状，本章在内容选取上采用了以CMOS电路为主、LSTTL电路为辅的方案，强调CMOS基本单元门电路的研究，增加了高速、低电压CMOS电路及BiCMOS门电路的有关内容。面向工程应用，介绍了门电路静态和动态特性、门电路三种不同输出结构（推拉、OD、三态）使用方法、不同电压系列门电路接口。本章内容对读者建立数字硬件电路基础非常重要。 第3章介绍组合逻辑电路的分析设计方法、常用组合逻辑电路模块。在组合逻辑电路设计内容中，适时地引入QuartusII软件对所设计的数字电路进行功能仿真。其目的是使读者更好地理解电子设计自动化技术，同时也加强理论课与后续的数字系统设计等实践环节之间的衔接。由于QuartusII的操作主要涉及原理图输入和仿真，参照本章提供的操作步骤，读者可以在很短的时间内掌握该软件的基本操作。 第4章介绍锁存器、触发器和时序逻辑电路。锁存器和触发器虽然同为记忆单元，但具有不同的动作特点，本章对两者进行了严格区分。本章将时序逻辑电路分为计数器、状态机两种基本类型。同步状态机的分析和设计是本章的重点之一，掌握同步状态机设计方法，是数字系统设计的关键所在。针对越来越多的数字系统采用CPLD/FPGA实现，本章增加了采用D触发器来设计时序电路的比重。考虑到序列信号发生器主要涉及计数器和组合逻辑电路的设计，将其安排在例题中介绍。 第5章介绍半导体存储器与可编程逻辑器件。针对各种半导体存储器具有的相似的内部结构和工作原理的特点，重点对各种存储单元的差异和特点进行分析，使读者能较快地领会各种半导体存储器的特点和应用场合。可编程逻辑器件发展很快，但基本结构和工作原理并没有太大变化，因此，简单可编程逻辑器件的结构和工作原理分析仍然是本章重点，在简单可编程逻辑器件的基础上引入目前的主流器件CPLD/FPGA。 第6章介绍施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器三种电路的工作原理、分析方法、主要参数计算，并给出了这三种电路的许多应用实例。 第7章介绍D/A和A/D转换器的基本原理和主要技术指标。D/A转换器和A/D转换器种类较多，本章选取了几种在集成芯片种常用的电路类型。针对A/D转换技术的发展，本章扩充介绍了目前广泛应用的半闪烁型高速A/D转换器和∑-△型高分辨率A/D转换器。 第8章介绍数字系统的概念，并通过数字频率计和乘法器两个设计实例，介绍传统和现代两种典型数字系统设计方法。 参加本书编写工作的有贾立新（第2、4、6、7章）、何剑春（第1、3章）、包晓敏（第8章）、周晓（第5章）。贾立新任本书主编，负责全书的整体规划和统稿工作。 应时彦、李如春、周文委、曹全君、施朝霞、仇翔等同志对第2版的修订提出了许多有益的建议和修改意见。教育部电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会委员李国丽教授仔细审阅了全部书稿，提出了许多建设性意见。在此一并表示衷心的感谢！ 由于作者学识有限，书中难免有错误和不妥之处，望广大读者批评指正！如果在阅读本书的过程中发现错误或对本书有好的改进建议请与本书责任编辑联系，E-mail：wyj@phei.com.cn。 作 者 2011年5月于浙江工业大学

目 录 第1章 数字逻辑基础 1 1.1 绪论 1 1.1.1 模拟信号和数字信号 1 1.1.2 模拟电路、数字电路和混 合信号电路 1 1.1.3 数字电路的优点 3 1.1.4 数字电路的发展及应用 4 1.2 数制和码制 5 1.2.1 数制 5 1.2.2 码制 9 1.3 逻辑代数基础 12 1.3.1 基本逻辑运算 13 1.3.2 复合逻辑运算 14 1.3.3 基本公式和常用公式 16 1.3.4 基本规则 17 1.4 逻辑函数及其表示方法 19 1.5 逻辑函数的两种标准形式 22 1.6 逻辑函数的化简 25 1.6.1 逻辑函数化简的意义 25 1.6.2 逻辑函数的公式化简法 26 1.6.3 逻辑函数的卡诺图化简法 27 1.7 VHDL语言简介 34 1.7.1 VHDL的语言要素 34 1.7.2 VHDL程序的基本结构 36 1.7.3 VHDL语言的句法 38 1.7.4 常量、变量与信号 41 1.7.5 VHDL结构体的三种描述 方法 43 本章小结 44 自我检测题 45 习题 48 第2章 集成门电路 51 2.1 CMOS门电路 51 2.1.1 MOS管的开关特性 51 2.1.2 CMOS反相器的电路结构 和工作原理 53 2.1.3 CMOS与非门、或非门和 与或非门 54 2.1.4 CMOS门电路的电气特性 57 2.1.5 CMOS逻辑电路系列 66 2.1.6 CMOS漏极开路门 66 2.1.7 CMOS三态门 70 2.1.8 CMOS传输门 71 2.2 TTL门电路 73 2.2.1 二极管和三极管的开关特性 73 2.2.2 分立元件门电路 74 2.2.3 LSTTL与非门 76 2.2.4 LSTTL门电路的电气特性 79 2.2.5 TTL集电极开路门和三态门 83 2.3 双极型CMOS门电路 84 2.4 集成门电路的接口 85 本章小结 89 自我检测题 89 习题 91 第3章 组合逻辑电路 97 3.1 组合逻辑电路的分析和设计 97 3.1.1 组合逻辑电路的定义和特点 97 3.1.2 组合逻辑电路的分析 97 3.1.3 组合逻辑电路的设计 99 3.2 组合逻辑电路的竞争与冒险 102 3.2.1 竞争冒险及其产生原因 102 3.2.2 冒险现象的识别 103 3.2.3 冒险现象的消除 104 3.3 利用Quartus II软件的数字 电路仿真 106 3.4 常用组合逻辑电路模块 112 3.4.1 编码器 112 3.4.2 译码器 117 3.4.3 数据选择器 123 3.4.4 数值比较器 127 3.4.5 加法器 130 本章小结 134 自我检测题 135 习题 136 第4章 时序逻辑电路 141 4.1 锁存器 141 4.1.1 基本SR锁存器 141 4.1.2 钟控SR锁存器 144 4.1.3 钟控D锁存器 145 4.1.4 钟控D锁存器的动态参数 147 4.1.5 集成三态输出八D锁存器 147 4.2 触发器 148 4.2.1 主从触发器 149 4.2.2 维持阻塞触发器 151 4.2.3 利用传输延迟的触发器 152 4.2.4 触发器的动态参数 154 4.2.5 触发器逻辑功能描述 155 4.2.6 触发器逻辑功能的转换 157 4.3 时序逻辑电路概述 158 4.3.1 时序逻辑电路的定义 158 4.3.2 时序逻辑电路的分类 159 4.4 同步时序逻辑电路的分析 160 4.5 同步时序逻辑电路的设计 164 4.5.1 同步计数器的设计 164 4.5.2 摩尔型状态机的设计 167 4.5.3 米里型状态机的设计 170 4.5.4 状态机的VHDL语言描述 172 4.6 异步时序逻辑电路的分析* 173 4.7 常用时序逻辑电路模块 174 4.7.1 计数器 174 4.7.2 寄存器和移位寄存器 183 本章小结 189 自我检测题 189 习题 193 第5章 大规模数字集成电路 202 5.1 半导体存储器 202 5.1.1 只读存储器 203 5.1.2 静态随机存取存储器 208 5.1.3 动态随机存取存储器 212 5.1.4 存储器容量的扩展 214 5.2 可编程逻辑器件 215 5.2.1 概述 215 5.2.2 简单可编程逻辑器件 SPLD 217 5.2.3 复杂可编程逻辑器件 CPLD 224 5.2.4 现场可编程门阵列 FPGA 228 本章小结 231 自我检测题 232 习题 233 第6章 脉冲波形的产生与整形 235 6.1 概述 235 6.2 施密特触发器 236 6.2.1 概述 236 6.2.2 由CMOS门构成的施密 特触发器 237 6.2.3 施密特触发器的应用 238 6.3 单稳态触发器 240 6.3.1 由CMOS门构成的微 分型单稳态触发器 240 6.3.2 集成单稳态触发器 243 6.3.3 单稳态触发器的应用 244 6.4 多谐振荡器 245 6.4.1 由CMOS门构成的多谐 振荡器 245 6.4.2 CMOS石英晶体振荡器 247 6.5 555定时器及应用 248 6.5.1 CMOS集成定时器7555的 电路结构和工作原理 248 6.5.2 555定时器构成的施密特 触发器 250 6.5.3 555定时器构成的多谐 振荡器 250 6.5.4 555定时器构成的单稳态 触发器 252 本章小结 254 自我检测题 254 习题 256 第7章 数模与模数转换器 260 7.1 概述 260 7.2 D/A转换器 260 7.2.1 D/A转换器的基本原理 260 7.2.2 权电阻型D/A转换器 261 7.2.3 R-2R网络型D/A转换器 262 7.2.4 权电流型D/A转换器 264 7.2.5 D/A转换器的主要技术指标 267 7.2.6 D/A转换器的典型应用 269 7.3 A/D转换器 271 7.3.1 A/D转换器的基本原理 271 7.3.2 并行比较型A/D转换器 274 7.3.3 逐次逼近型A/D转换器 277 7.3.4 双积分型A/D转换器 281 7.3.5 型A/D转换器* 282 7.3.6 集成A/D转换器的主要 技术指标和选择原则 285 本章小结 285 自我检测题 286 习题 287 第8章 数字系统设计基础 291 8.1 概述 291 8.2 数字系统的自底向上设计 方法 292 8.2.1 设计题目 292 8.2.2 数字频率计的工作原理 292 8.2.3 数字频率计的设计方案 293 8.2.4 单元电路设计 294 8.3 数字系统的自顶向下设计 方法 298 8.3.1 设计题目 298 8.3.2 相加-移位乘法器算法设计 298 8.3.3 底层模块功能及VHDL 实现 300 本章小结 306 自我检测题 306 习题 306 附录A 常用中规模集成电路国标符号 309 参考文献 311

http://www.hxedu.com.cn/hxedu/fg/book/bookinfo.html?code=G0138270