數(shù)字電子學（英文版）

出版說明  iv                  
 序 v                  
 Preface  xi                  
 1  NUMBER SYSTEMS                  
 1.1   Binary Number System  3                  
 1.2   Binary to Decimal Conversion  4                  
 1.3   Decimal to Binary Conversion  6                  
 1.4   Octal Number System  9                  
 1.5   Binary to Octal Conversion  11                  
 1.6   Octal to Binary Conversion  12                  
 1.7   Hexadecimal Number System  13                  
 1.8   Binary to Hexadecimal Conversion  14                  
 1.9   Hexadecimal to Binary Conversion  15                  
 1.10  Binary-Coded Decimal (BCD)  16                  
 1.11  Binary Addition  20                  
 1.12  Binary Subtraction  22                  
 1.13  Troubleshooting a 4-Bit Adder  24                  
 Digital Application  26                  
 Summary  27                  
 Questions and Problems  28                  
 Lab 1A  7483 4-Bit FullAdder  30                  
 Lab 1B  4008 4-Bit Full Adder  36                  
 2  LOGIC GATES    41                  
 2.1   Gates 43                  
 2.2   Inverters  43                  
 2.3   OR Gates 45                  
 2.4   AND Gates  50                  
 2.5   NAND Gates  55                  
 2.6   NOR Gates  59                  
 2.7   Data Control Enable/Inhibit  63                  
 2.8   AND Gate Enable/Inhibit  63                  
 2.9   NAND Gate Enable/Inhibit  64                  
 2.10  OR Gate Enable/Inhibit  65                  
 2.11  NOR Gate Enable/Inhibit  66                  
 2.12  Summary Enable/Inhibit  67                  
 2.13  NAND as an Inverter  68                  
 2.14  NOR as an Inverter  68                  
 2.15  Expanding an AND Gate  68                  
 2.16  Expanding a NAND Gate  69                  
 2.17  Expanding an OR Gate  69                  
 2.18  Expanding a NOR Gate  69                  
 2.19  Troubleshooting Gates  70                  
 Digital Application  71                  
 Summary  72                  
 Questions and Problems  74                  
 Lab2A  Gates  78                  
 Lab2B  Gates  82                  
 3    WAVEFORMS AND BOOLEAN ALGEBRA   85                  
 3.1   Waveform Analysis  87                  
 3.2   Delayed-Clock and Shift-Counter Wave forms  90                  
 3.3   Combinational Logic  98                  
 3.4   Boolean Theorems  100                  
 3.5   DeMorgan's Theorems  107                  
 3.6   Designing Logic Circuits  112                  
 3.7   AND-OR-Invert Gates  123                  
 3.8   Reducing Boolean Expressions Using Karnaugh Maps  126                  
 3.9   Programmable Logic Devices  128                  
 3.10  Troubleshooting Combinational Logic Circuits  132                  
 Digital Application  134                  
 Summary  135                  
 Questions and Problems  137                  
 Lab 3A  Boolean Algebra  146                  
 Lab 3B  Logic Converter  150                  
 4    EXCLUSIVE-OR GATES   153                  
 4.1   Exclusive-OR  155                  
 4.2   Enable/Inhibit  158                  
 4.3   Waveform Analysis  159                  
 4.4   Exclusive-NOR  160                  
 4.5  Parity 162                  
 4.6   Even-Parity Generator  164                  
 4.7   Even/Odd-Parity Generator  166                  
 4.8   Parity Checker  168                  
 4.9   9-Bit Parity Generator/Checker  170                  
 4.10  Comparator  175                  
 4.11  Programmable Logic Devices  181                  
 4.12  Troubleshooting Exclusive-OR Circuits  193                  
 Digital Application  194                  
 Summary  195                  
 Questions and Problems  196                  
 Lab 4A  Exclusive-Or  200                  
 Lab 4B  Parity Generator/Checker  202                  
 5  ADDERS     205                  
 5.1   Half Adder  207                  
 5.2   Full Adder  208                  
 5.3   Binary l's Complement Subtraction  216                  
 5.4   1 's Complement Adder/Subtractor Circuit  218                  
 5.5   Binary 2's Complement Subtraction  223                  
 5.6   2's Complement Adder/Subtractor Circuit 226                  
 5.7   Signed 2's Complement Numbers  232                  
 5.8   Binary-Coded-Decimal Addition  238                  
 5.9   Binary-Coded-Decimal Adder Circuit  240                  
 5.10  Arithmetic Logic Unit (ALU)  243                  
 5.11  Programming a GAL  245                  
 5.12  Troubleshooting Adder Circuits  252                  
 Digital Application  254                  
 Summary  254                  
 Questions and Problems  256                  
 Lab 5A  Adders  260                  
 Lab 5B  Adder Circuits  262                  
 6       SPECIFICATIONS AND OPEN-COLLECTOR GATES    265                  
 6.1   TTL Subfamilies  267                  
 6.2   TTL Electrical Characteristics  267                  
 6.3   TTL Supply Currents  273                  
 6.4   TTL Switching Characteristics  274                  
 6.5   TTL Open-Collector Gates  278                  
 6.6   Open-Collector Applications  280                  
 6.7   CMOS  282                  
 6.8   CMOS Subfamilies  282                  
 6.9   CMOS Specifications  285                  
 6.10  Interfacing TTL to CMOS  288                  
 6.11  Low Voltage CMOS  291                  
 6.12  Emitter Coupled Logic (ECL)  293                  
 6.13  Interfacing ECL to Other Logic Families  295                  
 6.14  Surface Mount Technology  296                  
 6.15  GAL Specifications  298                  
 6.16  Troubleshooting TTL and CMOS Devices  299                  
 Digital Application  300                  
 Summary  302                  
 Questions and Problems  302                  
 Lab 6A  Specifications and OpenCollector Gates  304                  
 Lab 6B  Specifications and Open-Drain Inverters  307                  
 7   FLIP-FLOPS    309                  
 7.1   Introduction to Flip-Flops  311                  
 7.2   Crossed NAND SET-RESET Flip-Flops  311                  
 7.3   Crossed NOR SET-RESET Flip-Flops  313                  
 7.4   Comparison of the Crossed NAND and the Crossed NOR SET-RESET Flip-Flops  315                  
 7.5   Using a SET-RESET Flip-Flop as a Debounce Switch  316                  
 7.6   The Gated SET-RESET Flip-Flop  317                  
 7.7   The Transparent D Flip-Flop  319                  
 7.8   The Master-Slave D Flip-Flop  322                  
 7.9   The Pulse Edge-Triggered D Flip-Flop  328                  
 7.10  SET-RESET NAND Gate Flip-Flops Using a PLD  328                  
 7.11  Troubleshooting a Digital Circuit 333                  
 Digital Application  335                  
 Summary  336                  
 Questions and Problems  337                  
 Lab 7A  Flip-Flops  339                  
 Lab 7B  Flip-Flops  340                  
 8  MASTER-SLAVE O AND dK FLIP-FLOPS   341                  
 8.1   Toggling a Master-Slave D Flip-Flop  343                  
 8.2   The JK Flip-Flop  344                  
 8.3   The Nonoverlapping Clock  347                  
 8.4   The Shift Counter  349                  
 8.5   Typical JK Flip-Flop ICS  352                  
 8.6   Making a Nonoverlapping Clock  353                  
 8.7   Trouble Shooting JK Flip-Flops  358                  
 Digital Application  361                  
 Summary  362                  
 Questions and Problems  362                  
 Lab 8A  Shift Counter and Delayed Clock 365                  
 Lab 8B  JK Flip-Flops  368                  
 9   SHIFT REGISTERS   369                  
 9.1  Shift Register Constructed from JK Flip-Flops  371                  
 9.2   Parallel and Serial Data  372                  
 9.3   Parallel-In Serial-Out  373                  
 9.4   Serial Data Transmission Formats  375                  
 9.5   IC Shift Registers  379                  
 9.6   Serial Data Standards  382                  
 9.7   The ASCII Code  386                  
 9.8   Making an 8-Bit Shift Register with an Asynchronous Clear from the GAL 16V8B Programmable Logic Device  388                  
 9.9   Troubleshooting an RS-232C System  388                  
 Digital Application  392                  
 Summary  393                  
 Questions and Problems  393                  
 Lab 9A  Shift Registers  395                  
 Lab 9B  Shift Registers  403                  
 10  COUNTERS   405                  
 10.1  The Ripple Counter  407                  
 10.2  The Decode-and-Clear Method of Making a Divide-By-NRipple Counter  408                  
 10.3  The Divide-By-N Synchronous Counter  410                  
 10.4  Presettable Counters  414                  
 10.5  The Up-Down Counter  416                  
 10.6  Typical MSI Counter ICs  419                  
 10.7  The Divide-By-N 1/2 Counter  425                  
 10.8  Making a Divide-by-16 Synchronous Counter  426                  
 10-9  Troubleshooting Counters  427                  
 Digital Application  430                  
 Summary  431                  
 Questions and Problems  432                  
 Lab 10A  Counters  434                  
 Lab 10B  Counters  437                  
 11    SCHMITT-TRIGGER INPUTS AND CLOCKS  439                  
 11.1  The Schmitt-Trigger Input  441                  
 11.2  Using a Schmitt Trigger to Square Up an Irregular Wave  441                  
 11.3  A Schmitt-Trigger Clock  442                  
 11.4  The 555 Timer Used as a Clock  445                  
 11.5  Crystal Oscillators  451                  
 11.6  Troubleshooting Clock Circuits  452                  
 Digital Application  454                  
 Summary  455                  
 Questions and Problems  456                  
 Lab 1 lA  Schmitt Triggers and Clocks  459                  
 Lab llB  Clocks  461                  
 12 ONE-SHOTS    463                  
 12.1  A One-Shot Debounce Switch  465                  
 I2.2  The Pulse Stretcher  465                  
 12.3  The Retriggerable One-Shot  467                  
 12.4  The Nonretriggerable One-Shot  469                  
 12.5  The 555 as a One-Shot  470                  
 12.6  The 74121 and 741S122  471                  
 12.7  The Data Separator  473                  
 12.8  Troubleshooting One-Shots  475                  
 Digital Application  477                  
 Summary  478                  
 Questions and Problems  478                  
 Lab 12A  One-Shots  481                  
 Lab 12B  One-Shots  483                  
 13  DIGITAL-TO-ANALOG AND ANALOG-TO-DIGITAL                  
 CONVERSIONS   485                  
 13.1  Resistor Networks- for Digital-to-Analog Conversion  487                  
 13.2  The TTL Digital-to-Analog Converter  491                  
 13.3  Analog-to-Digital Conversion Using Voltage Comparators  494                  
 13.4  The Count-Up and Compare Analog-to-Digital Converter  496                  
 13.5  The Successive Approximation Analog-to-Digital Converter  498                  
 13.6  The DAC0830 Digital-to-Analog Converter Integrated Circuit  502                  
 13.7  Making the Logic for a 3-Bit Voltage Comparator Analog-to-Digital Converter  505                  
 13.8  Troubleshooting Digital-to-Analog Converters  506                  
 Digital Application  509                  
 Summary  511                  
 Questions and Problems  511                  
 Lab 14A  Digital-to-Analog and Analog-to-Digital  513                  
 Lab 14B  Analog-to-Digital Converters  515                  
 14 DECODERS, MULTIPLEXERS, DEMULTIPLEXERS, AND DISPLAYS  517                  
 14.1  Decoders  519                  
 14.2  Demultiplexers  521                  
 14.3  Multiplexers  522                  
 14.4  Using a Multiplexer to Reproduce a Desired Truth Table  522                  
 14.5  Multiplexer and Demultiplexer ICs  525                  
 14.6  The 8-Trace Oscilloscope Multiplexer  528                  
 14.7  The Light-Emitting Diode  530                  
 14.8  The Seven-Segment Display  532                  
 14.9  The Liquid Crystal Display  536                  
 14.10 Making a 3-to-8 Decoder from the GAL 16V8B Programmable Logic Device  539                  
 14.11 Troubleshooting Decoders  543                  
 Digital Application  545                  
 Summary  546                  
 Questions and Problems  547                  
 Lab 14a   Multiplexers, LEDs, and Seven-Segment Displays  549                  
 Lab 14B  LEDs  553                  
 15 TRI-STATE GATES AND INTERFACING TO HIGH CURRENT  555                  
 15.1  Tri-State Gates  557                  
 15.2  Tri-State Inverters and Buffers  559                  
 15.3  Computer Buses and the Tri-State Gate 562                  
 15.4  Buffering to High Current and High Voltage  564                  
 15.5  Multiplexing Seven-Segment LED Displays  567                  
 15.6  Isolating One Circuit from Another with Optocouplers  569                  
 15.7  Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) 570                  
 15.8  Troubleshooting High-Current Digital Circuits  572                  
 Digital Application  573                  
 Summary  574                  
 Questions and Problems  575                  
 Lab 15A Tri-State Gates  577                  
 Lab 15B  High-Current Interface  578                  
 16 MEMORIES AND INTRODUCTION TO MICROCOMPUTERS  579                  
 16.1  The Microcomputer and Its Parts  581                  
 16.2  The Central Processing Unit  581                  
 16.3  Computer Memory  584                  
 16.4  ROM  585                  
 16.5  PROM  586                  
 16.6  EPROM  586                  
 16.7  EEPROM  591                  
 16.8  Static RAM  592                  
 16.9  Dynamic RAM  593                  
 16.10 The Input/Output of the Computer  597                  
 16.11 The Program , 600                  
 16.12 The Microcontroller  602                  
 Digital Application  604                  
 Summary  606                  
 Questions and Problems  606                  
 Lab 16 RAM  608                  
 Appendixes      611                  
 A  Lab Trainer Plans  613                  
 B  Equipment Needed  617                  
 C  Pinouts  619                  
 D  NAND Gates, MOS, and CMOS  627                  
 Glossary    633                  
 Answers to Self-Check and Odd-Numbered Questions and Problems     643                  
 Index  717