《数字逻辑电路》

本书是根据教育部最新制定的电子技术基础课程教学基本要求，并结合作者多年来的理论及实验教学经验以及科研应用体会编写的专业技术基础课教材。全书共分10章，主要内容包括：数字和逻辑基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、数模转换和模数转换电路、半导体存储器、可编程逻辑器件简介、数字逻辑电路简单应用与知识扩展。本书提供配套多媒体电子课件和习题解答。

书名

数字逻辑电路

作者

张文超

出版社

电子工业出版社

出版时间

2013年10月01日

ISBN

9787121204906

图书目录

第1章 数字和逻辑基础 1

1.1 数字逻辑电路概述 1

1.1.1 模拟信号与数字信号 1

1.1.2 模拟电路与数字电路 1

1.1.3 数字信号参数 2

1.1.4 数字电路的基本功能及其应用 3

1.2 数制、数制转换和算术运算简介 5

1.2.1 十进制数 5

1.2.2 二进制数、八进制数和

十六进制数 5

1.2.3 不同进制数间相互转换 7

1.2.4 符号数的表示方法 9

1.2.5 多位二进制数的运算 11

1.3 常用码制 13

1.3.1 数字编码 13

1.3.2 可靠性编码 14

1.3.3 信息交换代码 16

1.4 逻辑代数基础 17

1.4.1 基本逻辑运算和复合逻辑运算 17

1.4.2 基本公式和常用公式 20

1.4.3 基本规则 21

1.5 逻辑函数的几种常用描述方法及

相互间的转换 22

1.5.1 逻辑函数的几种常用描述方法 23

1.5.2 不同描述方法之间的转换 24

1.5.3 逻辑函数的建立及其描述 26

1.6 逻辑函数的化简 26

1.6.1 逻辑函数的最简形式和最简标准 27

1.6.2 逻辑函数的公式化简法 27

1.6.3 逻辑函数的两种标准形式 29

1.6.4 逻辑函数的卡诺图化简法 31

1.6.5 具有无关项的逻辑函数的化简

法 35

1.6.6 多输出变量的卡诺图化简法 37

习题 38

第2章 门电路 41

2.1 引言与概述 41

2.1.1 引言 41

2.1.2 概述 43

2.2 半导体二极管的开关特性 44

2.3 半导体三极管的开关特性 46

2.3.1 双极型三极管的结构 47

2.3.2 双极型三极管的输入特性和输出

特性 47

2.3.3 双极型三极管的开关等效电路 48

2.3.4 简单双极型三极管开关电路 49

2.3.5 双极型三极管的动态开关特性 49

2.4 场效应管（MOS管）的开关特性 50

2.4.1 MOS管的结构 50

2.4.2 MOS管的输入特性和输出特性 51

2.4.3 MOS管的开关等效电路 52

2.4.4 MOS管的基本开关电路 52

2.4.5 MOS管的4种类型 53

2.5 最简单的与、或、非门电路 54

2.5.1 二极管与门 54

2.5.2 二极管或门 55

2.5.3 三极管非门 56

2.6 TTL集成门电路 56

2.6.1 TTL反相器的电路结构和工作

原理 56

2.6.2 TTL反相器的静态输入特性

和输出特性 58

2.6.3 TTL反相器的动态特性 62

2.6.4 其他类型的TTL门电路 65

2.6.5 TTL电路的改进系列简介 72

2.7 其他类型的双极型数字集成电路简介 72

2.7.1 ECL电路 72

2.7.2 I2L电路 73

2.8 CMOS门电路 75

2.8.1 CMOS反相器的工作原理 75

2.8.2 CMOS反相器的静态输入特性

和输出特性 77

2.8.3 CMOS反相器的动态特性 79

2.8.4 其他类型的CMOS门电路 82

2.8.5 改进的CMOS门电路 88

2.8.6 CMOS电路的正确使用 89

2.9 其他类型的MOS集成电路 90

习题 91

第3章 组合逻辑电路 96

3.1 概述 96

3.2 组合逻辑电路的分析与设计 97

3.2.1 组合逻辑电路的分析 97

3.2.2 组合逻辑电路的设计 98

3.3 常用中规模集成组合逻辑电路 101

3.3.1 编码器 101

3.3.2 译码器 106

3.3.3 数据选择器 116

3.3.4 数据分配器 120

3.3.5 数值比较器 121

3.3.6 加法器 125

3.4 组合逻辑电路的竞争冒险现象 132

3.4.1 竞争冒险的概念与原因分析 132

3.4.2 冒险现象的判别方法 133

3.4.3 冒险现象的消除方法 134

习题 136

第4章 触发器 139

4.1 概述 139

4.2 基本RS触发器 139

4.2.1 用与非门组成的基本RS触发器 139

4.2.2 用或非门组成的基本RS触发器 143

4.3 同步触发器 144

4.3.1 同步RS触发器 144

4.3.2 同步D触发器 146

4.4 边沿触发器 147

4.4.1 边沿D触发器 147

4.4.2 边沿JK触发器 148

4.5 触发器的功能分类、功能表示方法

及转换 148

4.6 触发器的电气特性 151

4.6.1 静态特性 151

4.6.2 动态特性 151

4.7 本章小结 152

习题 152

第5章 时序逻辑电路 156

5.1 概述 156

5.1.1 时序逻辑电路的组成 156

5.1.2 时序逻辑电路的分类 156

5.1.3 时序逻辑电路功能的描述方法 156

5.2 时序逻辑电路的分析 157

5.2.1 时序逻辑电路的分析方法 157

5.2.2 同步时序逻辑电路的分析举例 157

5.2.3 异步时序逻辑电路的分析举例 158

5.3 寄存器 159

5.3.1 数码寄存器 159

5.3.2 移位寄存器 160

5.4 计数器 161

5.4.1 二进制计数器 162

5.4.2 十进制计数器 163

5.4.3 任意进制计数器 164

5.5 序列信号的产生与检测 165

5.5.1 序列信号发生器 165

5.5.2 序列信号检测器 165

5.6 顺序脉冲发生器 166

5.6.1 计数型顺序脉冲发生器 166

5.6.2 移位型顺序脉冲发生器 167

5.7 1bit读/写存储器 168

5.8 时序逻辑电路的设计 168

5.8.1 同步时序逻辑电路的设计 169

5.8.2 异步时序逻辑电路的设计 172

5.9 时序逻辑模块之间的时钟处理

技术 179

5.9.1 异步时钟的同步化技术 179

5.9.2 同步时钟的串行化技术 179

5.10 本章小结 179

习题 180

第6章 脉冲波形的产生和整形 183

6.1 概述 183

6.2 单稳态电路 183

6.2.1 用门电路或触发器组成的

单稳态电路 183

6.2.2 集成单稳态电路 189

6.2.3 单稳态电路的应用 193

6.3 施密特触发器 195

6.3.1 由门电路组成的施密特触发器 195

6.3.2 集成施密特触发器 197

6.3.3 施密特触发器的应用 200

6.4 自激多谐振荡器 202

6.4.1 由门电路组成的多谐振荡器 203

6.4.2 环形振荡器 205

6.4.3 由施密特触发器构成的多谐

振荡器 207

6.4.4 石英晶体多谐振荡器 209

6.5 555定时器的原理和应用 210

6.5.1 555定时器原理 210

6.5.2 用555定时器构成施密特

触发器 212

6.5.3 用555定时器构成单稳态电路 214

6.5.4 用555定时器构成多谐振荡器 216

习题 218

第7章 数模转换和模数转换电路 222

7.1 数模转换和模数转换基本概念 222

7.1.1 数模转换器的基本工作原理 222

7.1.2 模数转换器的基本工作原理 222

7.1.3 数模转换的主要技术指标 222

7.1.4 模数转换的主要技术指标 223

7.2 数模转换电路 224

7.2.1 权电阻网络数模转换

工作原理 224

7.2.2 权电流网络数模转换

工作原理 225

7.2.3 R-2R电阻网络数模转换

工作原理 226

7.2.4 PWM型数模转换器工作原理 227

7.2.5 集成数模转换器介绍 228

7.2.6 数模转换的简单应用 229

7.3 模数转换电路 230

7.3.1 数据采集系统的一般构成方式 230

7.3.2 采样保持器的工作原理 232

7.3.3 模拟多路开关的工作原理 233

7.3.4 几种典型模数转换器及实际

器件介绍 234

7.4 本章小结 241

习题 241

第8章 半导体存储器 246

8.1 半导体存储器概述 246

8.2 只读存储器 246

8.2.1 掩模只读存储器 247

8.2.2 一次可编程只读存储器

（PROM） 249

8.2.3 高压编程紫外线可擦除的多次

可编程只读存储器 250

8.2.4 电擦除的多次可编程只读

存储器 251

8.2.5 闪速只读存储器 252

8.2.6 ROM应用举例 253

8.3 随机存取存储器 254

8.3.1 RAM的基本结构 254

8.3.2 静态RAM 254

8.3.3 动态RAM 257

8.3.4 双口RAM 260

8.3.5 铁电存储器 263

8.4 顺序存取存储器 268

8.4.1 顺序存取存储器的基本结构和

工作原理 268

8.4.2 顺序存取存储器中的动态MOS

移位寄存器 270

8.4.3 电荷耦合器件移位寄存器 270

8.4.4 顺序存取存储器的应用介绍 271

8.5 存储器容量的扩展 272

8.5.1 存储器的位扩展 272

8.5.2 存储器的字扩展 272

8.5.3 单片机系统中常用的存储器扩展

技术 273

8.6 ROM和RAM综合应用举例 274

8.6.1 用存储器实现组合逻辑函数 274

8.6.2 用存储器实现时序逻辑功能 277

8.7 本章小结 278

习题 278

第9章 可编程逻辑器件简介 281

9.1 电子器件分类和可编程逻辑器件

概述 281

9.1.1 电子器件分类 281

9.1.2 可编程逻辑器件概述 281

9.1.3 本章内容与EDA技术的关系 282

9.2 可编程逻辑器件 283

9.2.1 PLD的基本结构、表示方法 283

9.2.2 作为可编程逻辑器件使用的

只读存储器（PROM） 284

9.2.3 可编程逻辑阵列（PLA） 286

9.2.4 可编程阵列逻辑（PAL） 287

9.2.5 通用可编程逻辑器件（GAL） 291

9.3 复杂可编程逻辑器件（CPLD）

简介 295

9.3.1 复杂可编程逻辑器件概述 295

9.3.2 现场可编程门阵列（FPGA） 296

9.3.3 复杂可编程逻辑器件

（CPLD） 297

9.3.4 常用FPGA和CPLD器件及其

厂家介绍 298

9.4 在系统编程技术和可编程逻辑

器件 299

9.4.1 在系统可编程概念和ISP技术

特点 299

9.4.2 ISP逻辑器件分类 300

9.4.3 在系统编程原理及方式 302

9.4.4 isp-PLD的开发工具 303

9.5 EDA技术 304

9.5.1 硬件描述语言介绍 304

9.5.2 常用EDA工具 305

9.6 本章小结 306

习题 306

第10章 数字逻辑电路简单应用与知识

扩展 308

10.0 本章引言 308

10.1 与门（与非门）和或门（或非门）

的应用基础 309

10.2 与门（与非门）和或门（或非门）

的应用扩展 310

10.2.1 门控、选通、片选和使能 310

10.2.2 逻辑闸门在电子计数器（频率计）

中的应用 312

10.2.3 逻辑闸门在单片机中的应用 313

10.3 1线-2线译码器和双缓冲功能 315

10.4 多路开关与程控的概念及多

功能器件举例 316

10.4.1 多路开关原理及画法演变 316

10.4.2 多路开关的应用 318

10.5 异或门的应用 326

10.5.1 异或门完成算术加法（本位加）

运算 326

10.5.2 异或门作极性控制调节作用 326

10.5.3 异或门作奇偶校验用 327

10.5.4 异或门作符合门用 327

10.5.5 异或门的边沿检测作用 327

10.5.6 异或门完成倍频功能 330

10.5.7 异或门构成的移频键控电路 330

10.5.8 异或门构成的交流电过零

检测电路 331

10.5.9 异或门构成的鉴相电路 332

10.5.10 异或门在液晶显示驱动控制

中的应用 333

10.6 符合门（一致门）及其应用 335

10.6.1 符合门在密码锁中的应用 335

10.6.2 符合门在某些板卡式总线中

的应用 336

10.6.3 符合门的实现方法 338

10.6.4 符合门的其他应用 339

10.7 计数器知识的扩展——时序

状态机 339

10.8 逻辑器件的输出形式 340

10.9 OC（OD）门的应用 342

10.9.1 不同逻辑电平接口电路 342

10.9.2 OC门或OD门作驱动器用以及

各种驱动器 342

10.10 长线或容性负载的驱动方法及

驱动器件 349

10.10.1 OC门（或OD门）驱动容性负载

时的不足之处与图腾柱式的驱动

优点 349

10.10.2 长线驱动和通信线路驱动的特点、

驱动器件与应用举例 351

10.10.3 功率器件的基极或门极驱动的

特点、驱动器件与应用举例 353

参考文献 356

数字逻辑电路预备知识

学习数字逻辑电路课程，学习者需要具备电路基础和模拟电子技术基础知识。

数字逻辑电路学习资料

（注：表格内容参考资料）

数字逻辑电路课程背景

从世界上第一台通用计算机ENIAC到纳米工艺的微处理器，数字逻辑电路经历了从真空管到集成电路和可编程逻辑的发展。21世纪，数字电子技术已经渗透到人类社会经济生活的所有领域，并且改变着人们生活的方方面面。在此背景下，南京理工大学开设了数字逻辑电路课程。

数字逻辑电路课程定位

数字逻辑电路课程是电子信息类、电气类、自动化类、计算机类等专业类的一门专业基础课，提供数字技术和数字系统的基本概念、基本原理和基本技能，培养工程实践能力，为后续专业课程的学习以及适应现代信息社会的快速变化奠定基础。

数字逻辑电路课程内容主要包括数字逻辑基础、逻辑代数的基本定律和规则、逻辑代数的标准形式、组合逻辑电路的分析与设计、译码器、数据选择器、数值比较器、锁存器和触发器应用示例、逻辑门电路、组合逻辑电路、组合逻辑功能模块、时序逻辑电路、时序逻辑功能模块、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲信号的产生与整形、数模与模数转换等。