本书对教学内容进行了调整和充实，精简了分立元件部分，增强了集成逻辑器件的内容，教学重点也从逻辑电路分析转向逻辑电路设计和集成芯片的应用。将重点放在基本概念和基本方法上。尽管LSI、VLSI已成为数字系统的主体，但中、小规模集成电路仍不失其基础地位，为此本教材仍以集成电路的基础理论、基本电路和基本分析方法与设计方法为重点。

本书重点介绍通用系列集成电路的基本原理及特性，略去其内部复杂电路及分析，侧重器件的逻辑功能及输入、输出电气特性，使学生能以此为基础进行实际工程设计与应用。

本书引入了EDA技术的基础知识，在介绍VHDL语言和Multisim 8.0软件的基础上，对主要章节的电路采用VHDL语言描述并用Multisim 8.0软件进行仿真，使读者在微机上能够对典型电路进行功能验证，为后续数字系统设计课程的学习打下必要的基础。

本书可作为高等院校电气信息类、电子信息类、仪器仪表及其他相近专业的本科生教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。

本书是根据教育部学科专业调整方案和电类各专业人才培养新模式的需求而编写的。本书系统地介绍了数字电子技术的基础知识，包括逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、常用组合逻辑器件、时序逻辑电路、常用时序逻辑器件、可编程逻辑器件、脉冲波形的产生和整形电路、数模和模数转换器、数字系统设计基础等。

本书概念清楚，内容先进、实用，在系统介绍基础知识的基础上，突出逻辑器件功能及应用，还对EDA的基础知识作了介绍。每章均安排有小结、思考题、习题，力求做到通俗易懂，便于使用。

本书可作为高等院校电气信息类、电子信息类、仪器仪表类及其他相近专业的本科生教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。

第1章 逻辑代数基础 5

 概述 5

 1.1 数制和码制 5

1.1.1 数制 5

1.1.2 几种常用数制之间的转换 7

1.1.3 码制 10

1.1.4 算术运算和逻辑运算 15

 1.2 逻辑代数基础 17

1.2.1 基本逻辑运算 17

1.2.2 逻辑代数的基本公式 23

1.2.3 逻辑代数的基本定理 26

1.2.4 逻辑函数的表示方法 27

1.2.5 逻辑函数的公式法化简 33

1.2.6 逻辑函数的卡诺图化简 35

1.2.7 具有无关项的逻辑函数及其化简 43

 1.3 EDA技术基础 44

1.3.1 VHDL语言基础 44

1.3.2 Multisim 8.0软件简介 50

 小结 52

 思考题 53

 习题 54

第2章 门电路 56

 概述 56

 2.1 逻辑门电路中的开关器件 57

2.1.1 二极管及其开关特性 57

2.1.2 三极管及其开关特性 58

2.1.3 MOS管及其开关特性 60

 2.2 分立元件门电路 63

2.2.1 二极管与门和或门 63

2.2.2 三极管非门 64

2.2.3 MOS管非门 64

 2.3 TTL门电路 64

2.3.1 TTL反相器的电路结构和工作原理 64

2.3.2 TTL反相器的外部特性 67

2.3.3 TTL反相器的动态特性 70

2.3.4 其他类型的TTL门电路 74

2.3.5 TTL数字集成电路系列 80

 2.4 CMOS门电路 84

2.4.1 CMOS反相器的电路结构和工作原理 84

2.4.2 CMOS反相器的外部特性 86

2.4.3 CMOS与非门和或非门 88

2.4.4 CMOS三态门和漏极开路门 90

2.4.5 CMOS传输门 92

2.4.6 CMOS 数字集成电路系列 94

 2.5 门电路的VHDL描述及其仿真 96

2.5.1 门电路的VHDL描述 96

2.5.2 门电路的仿真 98

 小结 99

 思考题 99

 习题 100

第3章 组合逻辑电路 106

 概述 106

 3.1 组合逻辑电路的分析 106

3.1.1 组合逻辑电路的特点 106

3.1.2 组合逻辑电路的分析 107

 3.2 组合逻辑电路的设计 109

 3.3 组合逻辑电路中的竞争与冒险 111

3.3.1 竞争与冒险的概念 111

3.3.2 竞争与冒险的识别 112

3.3.3 冒险现象的消除 114

 3.4 组合逻辑电路的VHDL描述及其仿真 115

3.4.1 组合逻辑电路的VHDL描述 115

3.4.2 组合逻辑电路的仿真 116

 小结 117

 思考题 117

 习题 118

第4章 常用组合逻辑器件 120

 概述 120

 4.1 编码器和译码器 121

4.1.1 编码器 121

4.1.2 译码器 125

4.1.3 显示译码器 130

 4.2 数据选择器和数据分配器 132

4.2.1 数据选择器 132

4.2.2 数据分配器 134

 4.3 加法器和数值比较器 135

4.3.1 加法器 135

4.3.2 数值比较器 138

 4.4 中规模集成电路实现组合逻辑函数 140

 小结 144

 思考题 145

 习题 145

第5章 时序逻辑电路 148

 概述 148

 5.1 触发器 150

5.1.1 基本触发器 150

5.1.2 同步触发器 152

5.1.3 边沿触发器 154

5.1.4 触发器的逻辑功能及其描述方法 157

 5.2 时序逻辑电路状态的描述 162

 5.3 时序逻辑电路的分析方法 166

5.3.1 时序逻辑电路的分析步骤 166

5.3.2 时序逻辑电路的分析举例 166

 5.4 时序逻辑电路的设计方法 170

5.4.1 时序逻辑电路的设计步骤 170

5.4.2 时序逻辑电路的设计举例 172

 5.5 时序逻辑电路的竞争与冒险 178

 5.6 时序逻辑电路的VHDL描述及其仿真 181

5.6.1 时序逻辑电路的VHDL描述 181

5.6.2 时序逻辑电路的仿真 184

 小结 185

 思考题 186

 习题 186

第6章 常用时序逻辑器件 190

 概述 190

 6.1 寄存器和移位寄存器 191

6.1.1 寄存器 191

6.1.2 移位寄存器 195

 6.2 计数器 197

6.2.1 二进制计数器 199

6.2.2 十进制计数器 206

6.2.3 N进制计数器 211

 6.3 顺序脉冲发生器 214

 6.4 常用时序逻辑器件的应用 217

 小结 221

 思考题 221

 习题 222

第7章 可编程逻辑器件 225

 概述 225

 7.1 可编程逻辑器件的发展 226

 7.2 可编程逻辑器件的结构和表示方法 227

7.2.1 可编程逻辑器件的结构 227

7.2.2 PLD电路的表示方法 228

 7.3 存储器 230

7.3.1 ROM的组成原理 230

7.3.2 ROM的分类 232

7.3.3 ROM的应用 232

 7.4 可编程阵列逻辑（PAL） 235

7.4.1 基本的PAL电路 235

7.4.2 PAL的几种输出结构和反馈形式 236

7.4.3 PAL的应用举例 238

 7.5 通用阵列逻辑（GAL） 240

7.5.1 输出逻辑宏单元 241

7.5.2 GAL器件的结构控制字 241

7.5.3 输出逻辑宏单元（OLMC）的组态 242

 7.6 可擦除的可编程逻辑器件（EPLD） 244

7.6.1 EPLD的基本结构和特点 244

7.6.2 EPLD的与-或逻辑阵列 244

7.6.3 EPLD的输出逻辑宏单元（OLMC） 246

 7.7 复杂可编程逻辑门阵列器件（CPLD） 247

7.7.1 嵌入式阵列块（EAB） 248

7.7.2 逻辑单元（LE）及逻辑阵列块（LAB） 250

7.7.3 快速通道（FT） 253

7.7.4 I/O单元（IOE） 255

 7.8 现场可编程逻辑门阵列（FPGA） 257

7.8.1 FPGA的基本结构 257

7.8.2 可编程逻辑块（CLB） 258

7.8.3 可编程输入/输出块（IOB） 259

7.8.4 可编程内部连线（PI） 260

7.8.5 编程数据 262

7.8.6 FPGA与CPLD的比较 262

 7.9 可编程逻辑器件开发流程 263

 小结 265

 思考题 266

 习题 266

第8章 脉冲波形的产生和整形电路 268

 概述 268

 8.1 555定时器 269

8.1.1 555定时器的电路结构 269

8.1.2 555定时器的基本功能 270

 8.2 施密特触发器 271

8.2.1 555定时器构成的施密特触发器 271

8.2.2 集成施密特触发器 273

8.2.3 施密特触发器的应用 275

 8.3 单稳态触发器 276

8.3.1 555定时器构成的单稳态触发器 277

8.3.2 集成单稳态触发器 279

8.3.3 单稳态触发器的应用 282

 8.4 多谐振荡器 282

8.4.1 555定时器构成的多谐振荡器 283

8.4.2 石英晶体多谐振荡器 285

8.4.3 多谐振荡器的应用 286

 小结 287

 思考题 288

 习题 288

第9章 数-模和模-数转换器 292

 概述 292

 9.1 D/A转换器 293

9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器 293

9.1.2 权电流型D/A转换器 294

9.1.3 双极性输出D/A转换器 297

9.1.4 D/A转换器的主要技术指标 299

 9.2 A/D转换器 302

9.2.1 A/D转换器的基本原理 302

9.2.2 并联比较型A/D转换器 302

9.2.3 反馈比较型A/D转换器 305

9.2.4 双积分型A/D转换器 307

9.2.5 A/D转换器的主要技术指标 309

 小结 311

 思考题 311

 习题 312

第10章 数字系统设计基础 316

 概述 316

 10.1 数字系统设计方法 316

10.1.1 传统的数字系统设计方法 316

10.1.2 现代的数字系统设计方法 319

 10.2 数字系统设计实例 321

10.2.1 十字路口交通灯控制器 321

10.2.2 1/100秒计时控制器 322

 小结 327

 思考题 327

 习题 328

附录A 数字系统设计的VHDL文件 329

附录B 基本逻辑单元图形符号对照表 337

附录C 常用数字系统名词中英文对照表 339

习题答案 342

参考文献 371