数字逻辑电路与系统设计 第3版

    本书为“十二五”普通高等教育本科***规划教材。本教材系统地介绍了数字逻辑电路的基本概念、基本理论、基本方法，以及常用数字逻辑部件的功能和应用。主要内容包括：数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、常用组合逻辑功能器件、时序逻辑电路、常用时序逻辑功能器件、半导体存储器和可编程逻辑器件、脉冲信号的产生与整形、数模和模数转换。本教材将硬件描述语言的介绍渗透于各个章节。本教材理论实际、循序渐进、便于教学。全书叙述简明，概念清楚；知识结构合理，重点突出；深入浅出，通俗易懂，图文并茂；例题、习题丰富，各章还配有复习思考题。本教材可供高等学校电气信息类专业的本科生和研究生使用，也可供有关专业技术人员参考。

信号与系统 第五版

      本书系统论述了确定性信号与线性时不变系统的基本概念、基本理论与分析方法。从时域分析到变换域分析、从信号到系统、从连续到离散，从输入输出分析到状态变量分析，共包括9章内容。第1章引言，介绍信号与系统的基本概念及应用领域，第2、3章介绍连续时间信号与系统的时域分析，第4章介绍离散时间信号与系统的时域分析，第5、6章介绍连续时间信号与系统的变换域（傅里叶变换和拉普拉斯变换）分析，第7章介绍傅里叶变换的应用，第8章介绍离散时间信号与系统的变换域（傅里叶变换和z变换）分析，第9章介绍连续时间系统与离散时间系统的状态变量分析。每章*后介绍了与该章内容相关的MATLAB的内容，并给出本章关键知识点概要。书中每节都有对应知识点习题，每章*后还有综合习题，书后附有参考答案。本教材一些补充内容可以扫描二维码进行拓展学习。本书叙述通俗易懂、条理清晰，可作为高等院校通信工程、电子信息工程、自动控制及计算机等专业的信号与系统课程的教材，也可供有关科技人员参考。

 数字逻辑电路与系统设计 第3版

目    录

绪论 （1）

第1章  数字逻辑基础 （3）

1.1  数制与数制转换 （3）

1.1.1  十进制 （3）

1.1.2  二进制 （4）

1.1.3  十六进制和八进制 （4）

1.1.4  二进制数与十进制数之间的转换 （4）

1.1.5  二进制数与十六进制数及八进制数之间的转换 （7）

1.2  几种简单的编码 （7）

1.2.1  二-十进制码（BCD码） （8）

1.2.2  格雷码 （9）

1.2.3  奇偶校验码 （10）

1.2.4  字符数字码 （10）

1.3  算术运算 （11）

1.4  逻辑代数中的逻辑运算 （13）

1.4.1  基本逻辑运算 （13）

1.4.2  复合逻辑运算 （16）

1.4.3  正逻辑与负逻辑 （17）

1.5  逻辑代数的基本定律和规则 （19）

1.6  逻辑函数的标准形式 （22）

1.6.1  常用的逻辑函数式 （22）

1.6.2  函数的与或式和或与式 （22）

1.6.3  *小项和*大项 （23）

1.6.4  逻辑函数的标准与或式和标准或与式 （26）

1.7  逻辑函数式与真值表 （27）

1.8  逻辑函数的化简 （28）

1.8.1  公式化简法 （29）

1.8.2  卡诺图化简法 （30）

1.8.3  不完全确定的逻辑函数及其化简 （35）

1.8.4  逻辑函数式化简为其他形式 （37）

1.8.5  奎恩-麦克拉斯基化简法 （38）

1.8.6  多输出逻辑函数的化简 （39）

复习思考题 （41）

习题 （42）

第2章   逻辑门电路 （44）

2.1  晶体管的开关特性 （44）

2.2  分立件门电路 （46）

2.3  TTL门电路 （48）

2.3.1  TTL与非门的电路结构 （48）

2.3.2  TTL与非门的电压传输特性 （50）

2.3.3  TTL与非门静态输入特性与输出特性 （51）

2.3.4  TTL与非门的动态特性 （54）

2.3.5  其他类型的TTL门电路 （54）

2.3.6  TTL数字集成电路 （58）

2.4  其他类型双极型数字集成电路 （60）

2.4.1  ECL门电路 （61）

2.4.2  I2L电路 （63）

2.5  CMOS门电路 （64）

2.5.1  CMOS反相器的电路结构 （64）

2.5.2  CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性 （64）

2.5.3  CMOS反相器的静态输入特性和输出特性 （65）

2.5.4  CMOS反相器的动态特性 （67）

2.5.5  其他类型的CMOS门电路 （68）

2.5.6  CMOS数字集成电路 （70）

2.5.7  CMOS集成电路的主要特点和使用注意事项 （71）

2.6  其他类型的MOS数字集成电路 （72）

2.6.1  PMOS门电路 （72）

2.6.2  NMOS门电路 （73）

2.6.3  E2CMOS电路 （74）

2.7  Bi-CMOS电路 （74）

2.8  TTL与CMOS电路的接口 （75）

复习思考题 （76）

习题 （76）

第3章  组合逻辑电路 （80）

3.1  概述 （80）

3.2  组合逻辑电路的分析 （81）

3.3  组合逻辑电路的设计 （82）

3.4  组合逻辑电路中的冒险 （83）

3.4.1  功能冒险与消除方法 （84）

3.4.2  逻辑冒险与消除方法 （85）

3.5  可编程逻辑器件和VHDL概述 （87）

3.5.1  VHDL基本结构 （87）

3.5.2  VHDL中的中间信号 （89）

3.5.3  VHDL描述逻辑电路的进程形式 （90）

复习思考题 （92）

习题 （93）

第4章  常用组合逻辑功能器件 （95）

4.1  自顶向下的模块化设计方法 （95）

4.2  编码器 （97）

4.2.1  二进制编码器 （97）

4.2.2  二-十进制编码器 （98）

4.2.3  通用编码器集成电路 （98）

4.2.4  编码器应用举例 （101）

4.2.5  编码器的VHDL描述 （101）

4.3  译码器/数据分配器 （103）

4.3.1  二进制译码器 （103）

4.3.2  二-十进制译码器 （105）

4.3.3  通用译码器集成电路 （106）

4.3.4  数据分配器 （107）

4.3.5  显示译码器 （107）

4.3.6  译码器应用举例 （112）

4.3.7  译码器的VHDL描述 （113）

4.4  数据选择器 （115）

4.4.1  数据选择器的电路结构 （115）

4.4.2  通用数据选择器集成电路 （116）

4.4.3  数据选择器应用举例 （118）

4.4.4  数据选择器的VHDL描述 （120）

4.5  算术运算电路 （121）

4.5.1  基本加法器 （121）

4.5.2  高速加法器 （123）

4.5.3  通用加法器集成电路 （124）

4.5.4  加法器应用举例 （125）

4.5.5  加法器电路的VHDL描述 （127）

4.6  数值比较器 （129）

4.7  代码转换器 （132）

4.7.1  BCD-二进制码转换器 （132）

4.7.2  通用BCD-二进制和二进制-BCD码转换器集成电路 （133）

4.7.3  代码转换电路的VHDL描述 （134）

4.8  数字系统设计举例——算术逻辑单 （135）

复习思考题 （139）

习题 （139）

第5章  时序逻辑电路 （143）

5.1  概述 （143）

5.2  锁存器 （145）

5.2.1  普通锁存器 （145）

5.2.2  门控锁存器 （147）

5.3  触发器 （150）

5.3.1  主从触发器 （150）

5.3.2  边沿触发器 （154）

5.4  触发器使用中的几个问题 （157）

5.4.1  触发器逻辑功能的转换 （157）

5.4.2  触发器的脉冲工作特性 （160）

5.4.3  触发器的合理选用及使用注意事项 （162）

5.5  触发器应用举例 （163）

5.6  时序逻辑电路的分析与设计 （165）

5.6.1  同步时序逻辑电路的分析 （165）

5.6.2  异步时序逻辑电路的分析 （167）

5.6.3  同步时序逻辑电路的设计 （171）

5.6.4  有限状态机的VHDL描述 （175）

5.7  时序逻辑电路中的冒险 （179）

5.7.1  异步时序逻辑电路中的冒险 （179）

5.7.2  同步时序逻辑电路中的冒险 （180）

5.7.3  消除时序逻辑电路冒险的方法 （181）

复习思考题 （181）

习题 （182）

第6章  常用时序逻辑功能器件 （188）

6.1  计数器 （188）

6.1.1  异步计数器 （188）

6.1.2  同步计数器 （193）

6.1.3  计数器应用 （204）

6.1.4  计数器的VHDL描述 （205）

6.2  寄存器和移位寄存器 （207）

6.2.1  寄存器 （207）

6.2.2  移位寄存器 （208）

6.2.3  移位寄存器应用举例 （212）

6.2.4  移位寄存器型计数器 （215）

6.2.5  移位寄存器的VHDL描述 （219）

复习思考题 （222）

习题 （222）

第7章  半导体存储器和可编程逻辑器件 （227）

7.1  概述 （227）

7.2  半导体存储器 （228）

7.2.1  半导体存储器概述 （228）

7.2.2  只读存储器（ROM） （229）

7.2.3  随机存取存储器（RAM） （235）

7.3  可编程逻辑器件（PLD） （237）

7.3.1  PLD概述 （237）

7.3.2  可编程阵列逻辑（PAL） （239）

7.3.3  通用阵列逻辑（GAL） （246）

7.3.4  复杂的可编程逻辑器件（CPLD） （249）

7.3.5  现场可编程门阵列（FPGA） （253）

7.3.6  PLD的开发过程 （256）

复习思考题 （257）

习题 （257）

第8章  脉冲信号的产生与整形 （259）

8.1  555集成定时器 （259）

8.2  施密特触发电路 （261）

8.3  单稳态触发电路 （263）

8.3.1  用555定时器构成单稳态触发电路 （264）

8.3.2  用施密特触发电路构成单稳态触发电路 （265）

8.3.3  集成单稳态触发电路 （266）

8.3.4  单稳态触发电路的应用 （267）

8.3.5  单稳态触发电路的VHDL描述 （268）

8.4  多谐振荡器 （270）

8.4.1  用555定时器构成多谐振荡器 （270）

8.4.2  用施密特触发电路构成多谐振荡器 （272）

8.4.3  石英晶体多谐振荡器 （273）

复习思考题 （274）

习题 （274）

第9章  数模和模数转换 （277）

9.1  D/A转换器 （277）

9.1.1  D/A转换器的基本原理 （277）

9.1.2  权电阻网络D/A转换器 （278）

9.1.3  倒T形电阻网络D/A转换器 （278）

9.1.4  集成D/A转换器及主要技术参数 （279）

9.2  A/D转换器 （280）

9.2.1  A/D转换器的基本原理 （280）

9.2.2  逐次逼近型A/D转换器 （283）

9.2.3  双积分型A/D转换器 （285）

9.2.4  集成A/D转换器及主要技术参数 （287）

复习思考题 （288）

习题 （289）

附录A  各章习题参考答案 （290）

参考文献 （310）

信号与系统 第五版

第1章  引言    （1）

第2章  连续时间信号的时域分析    （5）

2.1  信号的分类    （5）

2.2  常用的连续时间信号    （6）

2.3  奇异信号    （8）

2.3.1  单位斜变信号    （8）

2.3.2  单位阶跃信号    （8）

2.3.3  单位冲激信号    （9）

2.3.4  冲激偶信号    （12）

2.4  信号的运算    （13）

2.4.1  信号的基本运算    （13）

2.4.2  信号的卷积运算    （16）

2.5  连续信号的分解    （22）

2.6  MATLAB的操作界面及连续信号的表示    （24）

关键知识点概要    （27）

综合习题    （30）

第3章  连续时间系统的时域分析    （32）

3.1  系统的数学模型及其分类    （32）

3.2  系统的性质    （34）

3.3  线性时不变系统的微分方程表示及其经典求解    （37）

3.3.1  线性时不变系统分析方法概述    （37）

3.3.2  线性时不变系统数学模型的建立    （38）

3.3.3  微分方程的经典求解    （39）

3.3.4  初始条件的确定    （41）

3.4  零输入响应与零状态响应    （45）

3.5  冲激响应与阶跃响应    （47）

3.6  线性时不变系统的卷积积分分析    （49）

3.7  用MATLAB对连续时间系统的时域分析    （51）

关键知识点概要    （53）

综合习题    （56）

第4章  离散时间信号与系统的时域分析    （58）

4.1  离散时间信号—序列    （58）

4.1.1  离散时间信号的表示    （58）

4.1.2  典型序列    （59）

4.1.3  序列的运算    （61）

4.2  离散时间系统    （65）

4.2.1  离散时间系统及其性质    （65）

4.2.2  线性常系数差分方程    （67）

4.2.3  线性常系数差分方程的经典解法    （69）

4.3  线性时不变（LTI）离散时间系统的单位样值响应    （73）

4.3.1  零输入响应与零状态响应    （73）

4.3.2  单位样值响应    （74）

4.3.3  LTI离散时间系统的卷积和分析    （75）

4.3.4  LTI离散时间系统的因果性和稳定性    （77）

4.4  用MATLAB产生和实现离散时间信号和系统    （78）

关键知识点概要    （80）

综合习题    （82）

第5章  连续时间信号的变换域分析    （84）

5.1  周期信号的频谱分析——傅里叶级数    （84）

5.1.1  傅里叶级数的三角形式    （84）

5.1.2  傅里叶级数的复指数形式    （85）

5.1.3  周期信号的频谱及其特点    （86）

5.1.4  具有对称性的周期信号的频谱    （88）

5.1.5  吉伯斯现象    （91）

5.2  常用周期信号的频谱    （93）

5.2.1  周期矩形脉冲信号    （93）

5.2.2  周期锯齿脉冲信号    （96）

5.2.3  周期三角脉冲信号    （96）

5.2.4  周期半波余弦信号    （96）

5.2.5  周期全波余弦信号    （97）

5.3  非周期信号的频谱——傅里叶变换    （98）

5.4  典型非周期信号的频谱    （100）

5.5  傅里叶变换的基本性质    （104）

5.6  周期信号的傅里叶变换    （118）

5.7  拉普拉斯变换    （122）

5.7.1  从傅里叶变换到拉普拉斯变换    （122）

5.7.2  拉普拉斯变换的收敛域    （123）

5.7.3  典型信号的拉普拉斯变换    （125）

5.8  拉普拉斯变换的基本性质    （126）

5.9  拉普拉斯逆变换    （134）

5.9.1  部分分式展开法    （135）

5.9.2  留数法    （137）

(咨询特价)  连续信号的频域与复频域的MATLAB分析    （138）

关键知识点概要    （141）

综合习题    （146）

第6章  连续时间系统的变换域分析    （148）

6.1  系统响应的拉氏变换求解    （148）

6.1.1  微分方程的拉氏变换求解    （148）

6.1.2  s域的件模型    （151）

6.2  系统函数与冲激响应    （155）

6.3  零、极点分布与时域响应特性    （158）

6.3.1  零点与极点的概念    （158）

6.3.2  零、极点分布与时域响应特性    （159）

6.3.3  自由响应与强迫响应、暂态响应与稳态响应    （162）

6.4  零、极点分布与系统频率响应特性的关系    （165）

6.4.1  频率响应特性的定义    （165）

6.4.2  频响特性的矢量作图法    （166）

6.5  典型系统的频响特性    （168）

6.6  全通系统和*小相位系统    （174）

6.7  系统模拟及信号流图    （177）

6.7.1  系统的框图    （177）

6.7.2  信号流图    （178）

6.7.3  系统模拟    （180）

6.8  系统的稳定性    （186）

6.9  MATLAB在连续系统变换域分析中的应用    （189）

关键知识点概要    （192）

综合习题    （194）

第7章  傅里叶变换的应用    （196）

7.1  信号的传输与滤波    （196）

7.1.1  无失真传输    （196）

7.1.2  理想滤波器    （197）

7.2  信号的采样    （202）

7.2.1  信号采样的概念    （202）

7.2.2  采样信号的傅里叶变换    （203）

7.2.3  时域采样定理    （205）

7.2.4  从采样信号恢复连续信号    （207）

7.3  调制与解调    （211）

7.3.1  调制的概念及分类    （211）

7.3.2  调幅信号的傅里叶变换    （212）

7.3.3  解调的概念    （215）

7.4  信号的频域采样与复用    （218）

7.4.1  信号的频域采样    （218）

7.4.2  频分复用与时分复用    （220）

7.5  MATLAB在信息处理与通信中的应用    （221）

关键知识点概要    （223）

综合习题    （224）

第8章  离散时间信号与系统的变换域分析    （227）

8.1  序列的z变换及其收敛域    （227）

8.1.1  z变换的定义    （227）

8.1.2  z变换的收敛域    （228）

8.1.3  典型序列的z变换    （230）

8.1.4  s平面到z平面的映射    （231）

8.2  z逆变换    （233）

8.3  z变换的基本性质    （236）

8.3.1  线性    （236）

8.3.2  时移性    （236）

8.3.3  z域微分    （238）

8.3.4  序列指数加权    （239）

8.3.5  序列反褶    （240）

8.3.6  卷积定理    （240）

8.3.7  初值和终值定理    （241）

8.3.8  帕斯瓦尔定理    （242）

8.4  序列的傅里叶变换    （242）

8.5  LTI离散时间系统的系统函数    （245）

8.5.1  系统函数与单位样值响应    （246）

8.5.2  系统函数与线性常系数差分方程    （247）

8.5.3  系统函数与系统的因果性    （248）

8.5.4  系统函数与系统的稳定性    （249）

8.6  LTI离散时间系统的频响特性    （251）

8.6.1  频响特性的定义    （251）

8.6.2  频响特性与系统函数的零、极点矢量作图    （252）

8.7  数字滤波器的一般概念    （256）

8.7.1  数字滤波器原理    （257）

8.7.2  数字滤波器结构框图及信号流图    （258）

8.8  用MATLAB在变换域分析和实现离散时间信号和系统    （262）

关键知识点概要    （264）

综合习题    （268）

第9章  系统的状态变量分析法    （270）

9.1  系统的状态变量和状态方程    （270）

9.2  连续时间系统状态方程的建立    （273）

9.2.1  系统状态方程的直接编写    （273）

9.2.2  系统状态方程的间接编写    （274）

9.3  连续时间系统状态方程的求解    （278）

9.4  离散时间系统状态方程的建立    （282）

9.4.1  根据给定系统的差分方程确定状态方程    （282）

9.4.2  根据给定系统的框图或流图建立状态方程    （283）

9.5  离散时间系统状态方程的求解    （284）

9.6  由状态方程判断系统的稳定性    （287）

9.7  系统的状态变量分析法的MATLAB实现    （289）

关键知识点概要    （291）

综合习题    （292）

习题答案    （294）