應(yīng)用PLD的數(shù)字電子技術(shù)（英文版）

PART I                  
 Digital Basics 2                  
 Chapter l                  
 Analog to Digital 2                  
 Moon Walk 4                  
 1-1 Your Course in Electronics 5                  
 1-2 Analog and Digital Data and Devices 7                  
 1-2-1 Analog Data and Devices 7                  
 1-2-2 Digital Data and Devices 8                  
 1-3 Analog and Digital Signal Conversion 12                  
 Chapter 2                  
 Number Systems and Codes 16                  
 Leibniz's Language Of Logic 18                  
 2-1 The Decimal Number System 19                  
 2-1-1 Positional Weight 19                  
 2-1-2 Reset and Carry 20                  
 2-2 The Binary Number System 21                  
 2-2-1 Positional Weight 22                  
 2-2-2 Reset and Carry 22                  
 2-2-3 Converting Binary Numbers to Decimal                  
 Numbers 24                  
 2-2-4 Converting Decimal Numbers to Binary                  
 Numbers 25                  
 2-3 The Hexadecimal Number System 27                  
 2-3-1 Converting Hexadecimal Numbers to Decimal                  
 Numbers 27                  
 2-3-2 Converting Decimal Numbers to Hexadecimal                  
 Numbers 29                  
 2-3-3 Converting Between Binary and                  
 Hexadecimal 31                  
 2-4 The Octal Number System 32                  
 2-4-1 Converting Octal Numbers to Decimal                  
 Numbers 33                  
 2-4-2 Converting Decimal Numbers to Octal                  
 Numbers 34                  
 2-4-3 Converting BetWeen Binary and Octal 35                  
 2-5 Binary Codes 37                  
 2-5-1 The Binary Coded Decimal (BDC) Code 37                  
 2-5-2 The Excess-3 Code 38                  
 2-5-3 The Gray Code 39                  
 2-5-4 The American Standard Code for Information                  
 Interchange (ASCII) 40                  
 Chapter 3                  
 Loglc Gates 46                  
 Back to the Future 48                  
 3-l Hardware for the Binary Systems 49                  
 3-1-1 Using the Diode to Construct a Logic Gate 50                  
 3-1-2 Using the Transistor to Construct a Logic Gate                  
 52                  
 3-2 Basic Logic Gates 54                  
 3-2-1 The OR Gate 54                  
 3-2-2 The AND Gate 59                  
 3-3 Inverting Logic Gates 65                  
 3-3-1 The NOT Gate 66                  
 3-3-2 The NOR Gate 68                  
 3-3-3 The NAND Gate 71                  
 34 Exclusive Logic Gates 74                  
 3-4-1 The XOR Gate 74                  
 3-4-2 The XNOR Gate 77                  
 3-5 IEEE/ANSI Systems fot Logic Gates 80                  
 Chapter 4                  
 Standard Logic versus Programmable Logic 88                  
 A Problem with Early Mornings 90                  
 4-1 Why Use Programmable Logic Devices? 91                  
 4-l-1 bestructing a Circuit Using Standard Logic                  
 Devices 91                  
 4-1-2 Constructing a Circuit Using Progranunable                  
 Logic Devices 93                  
 4-2 Types of Programmable Logic Devices 95                  
 4-2-1 Early Programmable Logic Devices 95                  
 4-2-2 Today's Programmable Logic Devices 96                  
 4-3 Programming a PLD 98                  
 4-4 PLD Software "Quick Start" 98                  
 Chapter 5                  
 DigitaI IC Types 118                  
 A Noyce Invention 120                  
 5-1 The Bipolor Famly of Digital Integrated Circuits 122                  
 5-1-1 Standard TTL Logic Gate Circuits 123                  
                   
 5-1-2 Low-Power and High-Speed TTL Logic Gates                  
 131                  
 5-1-3 Schottky TTL Logic Gates I31                  
 5-1-4 Open-Collector TTL Gates 134                  
 5-1-5 Three-State (Tri-State) Output TTL Gates 135                  
 5-1-6 Buffer/Driver TTL Gates 137                  
 5-1-7 Schmitt-Trigger TTL Gates 138                  
 5-1-8 Emitter-Coupled Logic (ECL) Gate Circuits                  
 141                  
 5-1-9 Integrated-Injection Logic (I2L) Gate Circuits                  
 144                  
 5-2 The MOS Family of Digital Integrated Circuits 146                  
 5-2-1 PMOS (P-Channel MOS) Logic Circuits 147                  
 5-2-2 NMOS (N-Channel MOS) Logic Circuits 148                  
 5-2-3 CMOS (Complementary MOS) Logic Circuits                  
 148                  
 5-2-4 MOSFET Handling Precautions 153                  
 5-3 DigitaI IC Package Types and Complexity                  
 Classification 154                  
 5-3-1 Early Digital IC Package Types 154                  
 5-3-2 Present-Day Digital IC Package Types I56                  
 5-3-3 Digital IC Circuit Complexity Classification I56                  
 5-4 Comparing and Interfacing Bipolar and MOS Logic                  
 Pamilies 157                  
 5-4-1 The Bipolar Family 157                  
 5-4-2 The MOS Family 158                  
 5-4-3 Interfacing Logic Families 159                  
 5-4-4 Other Logic Gate Families 162                  
 Chapter 6                  
 Doubleshooting Logic Gates 172                  
 Space the Final Frontier 174                  
 6-1 Digital Test Equipment 176                  
 6-1-1 Testing with the Multimeter 176                  
 6-1-2 Testing with the Oscilloscope 176                  
 6-1-3 Testing with the Logic Clip I8I                  
 6-1-4 Tosting with the Logic Probe 182                  
 6-1-5 Testing with the Logic Pulser 184                  
 6-1-6 Testing with the Current Tracer 185                  
 6-2 Digital Circuit Problems 187                  
 6-2-1  Digital IC Problems 188                  
 6-2-2 Other Digital Circuit Device Problems 192                  
 6-3 Circuit Repair 196                  
 6-4  PLD Software Simulation 197                  
 Chapter 7                  
 Logic Circuit Simplification 2O8                  
 From Folly to Foresight 210                  
 7-1 Boolean Expressions for Logic Gates 211                  
 7-l-1 The NOT Expression 21I                  
 7-1-2 The OR Expression 212                  
 7-l-3 The AND Expression 213                  
 7-l-4 The NOR Expression 216                  
 7-1-5 The NAND Expression 218                  
 7-1-6 The XOR Expression 219                  
 7-1-7 The XNOR Expression 220                  
 7-2 Boolean Algebra Lawe and Rules 222                  
 7-2-1 The Commutative Law 222                  
 7-2-2 The Associative Law 223                  
 7-2-3 The Distributite Law zz4                  
 7-2-4 Boolean Algebra Ruls 22S                  
 7-3 From Ttuth Table to Gate Circuit 230                  
 7-4 Gate Circuit Simplification 234                  
 74-1 Boolean Algebta SimpIification 234                  
 7-4-2 Karnaugh Map Shaplification 236                  
 PART II                  
 Digital Circuits 248,                  
 Chapter 8                  
 Decoders and Encoders 248                  
 Working with Wang 250                  
 8-1 Decoders 251                  
 8-1-1 Basic Decoder Circuits 251                  
 8-1-2 Decimal Decoders 256                  
 8-l-3 Hexadecimal Decoders 264                  
 8-1-4 Display Decoders 270                  
 8-2 Encoders 281                  
 8-2-1 Basic Encoder Circuits 281                  
 8-2-2 Decimal-to-BCD Encoders 286                  
 8-3 Troubleshooting Decoders and Encoders 292                  
 8-3-1 An Encoder and Deboder Circuit 292                  
 8-3-2 Sample Problems 298                  
 Chapter 9                  
 Other Combinational Logic Circuits 306                  
 Keeping it BASIC 30s                  
 9-1 Multiplexers 309                  
 9-1-1 One-of-Eight Data Multiplexer/Selector 312                  
 9-1-2 Four-of-Eight Data Multiplexer/Selector 324                  
 9-2 Demultiplexers 330                  
 9-2-1 A One-Line to Eight-Line Demultiplexer 333                  
 9-2-2 A One-Line to Sixteen-Line Demultiplexer 335                  
 9-2-3 A Three-Line to Eight-Line Decoder/                  
 Demultiplexer 339                  
 9-3 Comparators 349                  
 9-3-l A 4-Bit Binary Comparator 349                  
 9-3-2 A 4-Bit Magnitude Comparator 352                  
 9-4 Parity Generators and Checkers 357                  
 9-4-1 Even or Odd Parity 358                  
 9-4-2 A 9-Bit Parity Generator/Checker 361                  
                   
 9-5 Troubleshooting Combinational Logic Circuits 365                  
 9-5-1 A Combinational Logic Circuit 366                  
 9-5-2 Sample Problems 370                  
 Chapter 10                  
 Set-Reset and Data-Type Flip-Flops 380                  
 The Persistor 382                  
 10-1 Set-Reset (S-R) Flip-Flops 383                  
 10-1-1 Basic S-R Flip-Flop or S-R Latch 383                  
 10-1-2 NOR S-R Latch and NAND S-R Latch 386                  
 10-1-3 Level-Triggered S-R Flip-Flops 394                  
 l0-1-4 Edge-Triggered S-R Flip-Flops 394                  
 10-l-5 Pulse-Triggered S-R Flip-Flops 397                  
 10-2 Data-Type (D-Type) Flip-Flops 405                  
 l0-2-1 Level-Triggered D-Type Flip-Flops 406                  
 10-2-2 Edge-Triggered D-Type Flip-Flops 411                  
 10-2-3 Pulse-Triggered D-Type Flip-Flops 422                  
 10-3 Troubleshooting Set-Reset and Data-Type Flip-Flop                  
 Circuits 424                  
 l0-3-1 A Flip-Flop Logic Circuit 424                  
 l0-3-2 Step 1: Diagnose 427                  
 10-3-3 Step 2: Isolate 428                  
 10-3-4 Step 3: Repair 429                  
 10-3-5 Sample Problems 429                  
 Chapter 11                  
 J-K Flip-Flops and Timer Circuits 438                  
 Go and Do "Something More Useful" 440                  
 11-1 J-K Flip-Flops 441                  
 11-l-1 Edge-Triggered J-K Flip-Flops 441                  
 11-1-2 Pulse-Triggered J-K Flip-Flops 445                  
 11-2 Digital Tmer and Control Circuits 461                  
 11-2-1 The Astable Multivibrator Circuit 461                  
 1l-2-2 The Monostable Multivibrator Circuit 465                  
 1l-2-3 The 555 Timer Circuit 475                  
 11-3 Troubleshooting J-K Flip-Flop and Timer                  
 Circuits 484                  
 l1-3-1 A Flip-Flop Logic Circuit 484                  
 11-3-2 Sample Problems 489                  
 Chapter l2                  
 Reglsters 498                  
 Trash 500                  
 12-l Buffer Registers 501                  
 12-2 Shift Registers 503                  
 12-2-1 Serial-In, Serial-Out (SISO) Shift Registers 507                  
 12-2-2 Serial-In, Parallel-Out(SIPO) Shift Registers                  
 513                  
 12-2-3 Parallel-In, Serial-Out (PISO) Shift Registers                  
 525                  
 12-2-4 Bidirectional Universal Shift Register 536                  
 12-3 Three-State Output Registers 544                  
 12-4 Register Applications 554                  
 12-4-1 Memory Registers 554                  
 12-4-2 Serial-to-Parallel and Parallel-to-Serial                  
 Conversions 555                  
 12-4-3 Arithmetic Operations 557                  
 12-4-4 Shift Register Counters/Sequenpers 558                  
 12-5 Troubleshooting Register Circuits 572                  
 12-5-1 A Register Circuit  573                  
 12-5-2 Sample Problems 577                  
 Chapter l3                  
 Counters 586                  
 The Great Experimenter 588                  
 13-1 Asynchronous Counters 589                  
 13-1-1 Asynchronous Binary Up Counters 589                  
 l3-1-2 Asynchronous Binary Down Canters 597                  
 13-1-3 Asynchronous Binary Up/Down Deunters 602                  
 13-1-4 Asynchronous Decade (mod-10) Counters                  
 606                  
 13-1-5 Asynchronous Presettable Counters 612                  
 13-2 Synchronous Counters 618                  
 13-2-1 SynchrQnous Binary Up Counters 618                  
 13-2-2 Synchronous Counter Advantages 623                  
 13-2-3 Synchronous Presettable Binary Counters 624                  
 13-2-4 Synchronous Decade (MOD-10).Counters 638                  
 13-2-5 Synchronous Up/Down Counters 644                  
 13-3 Counter Applications 651                  
 13-3-1 A Digital Clock 651                  
 13-3-2 A Frequency Counter 653                  
 13-3-3 A Multiplexed Display 659                  
 13-4 Troubleshooting Counter Circuits 660                  
 13-4-1 A Counter Circuit 660                  
 13-4-2 Sample Problems 663                  
 Chapter l4                  
 Aritbmetic Operations and Circuits 670                  
 The Wizard of Menlo Park 672                  
 14-1 Arithinetic Operations 673                  
 14-1-l Binary Arithmetic 673                  
 14-1-2 Representing Positive and Negative Numbers                  
 680                  
 14-1-3 Two's Complement Arithmetic 687                  
 l4-1-4 Representing Large and Sman\Numbers 697                  
 14-2 Arithmetic Circuits 699                  
 14-2-1 Half-Adder Circuit 699                  
 14-2-2 Full-Adder Circuit 703                  
 14-2-3 Parallel-Adder Circuit 707                  
 14-3 Arithmetic Circuit Applications 718                  
 14-3-1 Basic Two's Complement Adder/Subtractor                  
 Circuit 718                  
                   
 l4-3-2 An Arithmetic-Logic Unit (ALU) IC 722                  
 l4-4 TroubIeshooting Arithmetic Circuits 728                  
 14-4-1 An Arithmetic Circuit 728                  
 14-4-2 Sample Problems 730                  
 Chapter l5                  
 Sendconductor Memories 736                  
 The Turing Enigma 738                  
 15-1 Semiconductor Read-Only Memories (ROMs) 739                  
 l5-1-1 A Basic Diode ROM 739                  
 l5-1-2 A Diode ROM with Internal Decoding 741                  
 15-1-3 Semiconductor ROM Characteristics 741                  
 15-1-4 ROM Types 750                  
 l5-l-5 ROM Applications 757                  
 15-1-6 ROM Testing 759                  
 l5-2 Semiconductor Read/Write Memories (RWMs) 761                  
 15-2-l SAMs Versus RAMs 761                  
 l5-2-2 RAM Types 763                  
 15-2-3 RAM Applications 776                  
 l5-2-4 RAM Testing 781                  
 l5-3 Troubleshooting Memory Circuits 784                  
 l5-3-1 A Memory Circuit 784                  
 l5-3-2 Sample Problems 788                  
 Chapter l6                  
 Analog and Digita1 Signa1 Converters 799                  
 The First Pocket Calculator 800                  
 16-1 Analog and Digital Signa1 Conversion 801                  
 16-1-l Connecting Analog and DigitaI Devices to a                  
 Computer 803                  
 16-1-2 Converting Information Signals 803                  
 16-2 Digital-to-Analog Converters (DACs) 805                  
 16-2-1 Binary-Weighted Resistor DAC 805                  
 16-2-2 R/2R Ladder DAC 808                  
 l6-2-3 DAC Characteristics 812                  
 16-2-4 A DAC Data Sheet and Application Circuit                  
 816                  
 l6-2-5 Testing DACs 8I9                  
 16-3 Analog-to-Digital Converters (ADCs) 819                  
 l6-3-1 Staircase ADC 819                  
 16-3-2 Successive Approximation ADC 821                  
 l6-3-3 Flash ADC 823                  
 16-3-4 An ADC Data Sheet and Application Circuit                  
 825                  
 l6-3-5 Testing ADCs 827                  
 l6-4 Troubleshooting Data Converter Circuits 829                  
 16-4-1 A Data Converter Circuit 829                  
 16-4-2 Sample Problems 831                  
 PART II                  
 Digital Systems 838                  
 Chapter l7                  
 Introduction to Microprocessors 838                  
 Making an Impact 840                  
 17-l Microcomputer Basics 841                  
 17-1-1 Hardware 841                  
 17-1-2 Software 844                  
 l7-2 A Microcomputer System 851                  
 17-2-1 Theory of Operation 851                  
 l7-2-2 Troubleshooting Microprocessor Systems 875                  
 SAM (Simplified All-purpose Microcomputer)                  
 Schematic Diagram 889                  
 Appendixes                  
 A Xilinx HDL Alternative and FPGA Tutorial 893                  
 B Altera HDL Alternative 930                  
 C Answers to Self-Test Review Questions 979                  
 D Answers to Odd-Numbered Problems 985                  
 Index 991