Table Of Content

(cid:3)(cid:3) (cid:3)(cid:3) (cid:3) (cid:3) Digital Electronics 2 (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) Series Editor Robert Baptiste (cid:3) Digital Electronics 2 (cid:3) (cid:3) Sequential and Arithmetic Logic Circuits (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) Tertulien Ndjountche (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:41)(cid:76)(cid:85)(cid:86)(cid:87)(cid:3)(cid:83)(cid:88)(cid:69)(cid:79)(cid:76)(cid:86)(cid:75)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:21)(cid:19)(cid:20)(cid:25)(cid:3)(cid:76)(cid:81)(cid:3)(cid:42)(cid:85)(cid:72)(cid:68)(cid:87)(cid:3)(cid:37)(cid:85)(cid:76)(cid:87)(cid:68)(cid:76)(cid:81)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:71)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:56)(cid:81)(cid:76)(cid:87)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:54)(cid:87)(cid:68)(cid:87)(cid:72)(cid:86)(cid:3)(cid:69)(cid:92)(cid:3)(cid:44)(cid:54)(cid:55)(cid:40)(cid:3)(cid:47)(cid:87)(cid:71)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:71)(cid:3)(cid:45)(cid:82)(cid:75)(cid:81)(cid:3)(cid:58)(cid:76)(cid:79)(cid:72)(cid:92)(cid:3)(cid:9)(cid:3)(cid:54)(cid:82)(cid:81)(cid:86)(cid:15)(cid:3)(cid:44)(cid:81)(cid:70)(cid:17)(cid:3) (cid:36)(cid:83)(cid:68)(cid:85)(cid:87)(cid:3)(cid:73)(cid:85)(cid:82)(cid:80)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:92)(cid:3)(cid:73)(cid:68)(cid:76)(cid:85)(cid:3)(cid:71)(cid:72)(cid:68)(cid:79)(cid:76)(cid:81)(cid:74)(cid:3)(cid:73)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:83)(cid:88)(cid:85)(cid:83)(cid:82)(cid:86)(cid:72)(cid:86)(cid:3)(cid:82)(cid:73)(cid:3)(cid:85)(cid:72)(cid:86)(cid:72)(cid:68)(cid:85)(cid:70)(cid:75)(cid:3)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:83)(cid:85)(cid:76)(cid:89)(cid:68)(cid:87)(cid:72)(cid:3)(cid:86)(cid:87)(cid:88)(cid:71)(cid:92)(cid:15)(cid:3)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:70)(cid:85)(cid:76)(cid:87)(cid:76)(cid:70)(cid:76)(cid:86)(cid:80)(cid:3)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:85)(cid:72)(cid:89)(cid:76)(cid:72)(cid:90)(cid:15)(cid:3)(cid:68)(cid:86)(cid:3) (cid:83)(cid:72)(cid:85)(cid:80)(cid:76)(cid:87)(cid:87)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:88)(cid:81)(cid:71)(cid:72)(cid:85)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:38)(cid:82)(cid:83)(cid:92)(cid:85)(cid:76)(cid:74)(cid:75)(cid:87)(cid:15)(cid:3)(cid:39)(cid:72)(cid:86)(cid:76)(cid:74)(cid:81)(cid:86)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:71)(cid:3)(cid:51)(cid:68)(cid:87)(cid:72)(cid:81)(cid:87)(cid:86)(cid:3)(cid:36)(cid:70)(cid:87)(cid:3)(cid:20)(cid:28)(cid:27)(cid:27)(cid:15)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:76)(cid:86)(cid:3)(cid:83)(cid:88)(cid:69)(cid:79)(cid:76)(cid:70)(cid:68)(cid:87)(cid:76)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:80)(cid:68)(cid:92)(cid:3)(cid:82)(cid:81)(cid:79)(cid:92)(cid:3)(cid:69)(cid:72)(cid:3)(cid:85)(cid:72)(cid:83)(cid:85)(cid:82)(cid:71)(cid:88)(cid:70)(cid:72)(cid:71)(cid:15)(cid:3) (cid:86)(cid:87)(cid:82)(cid:85)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:87)(cid:85)(cid:68)(cid:81)(cid:86)(cid:80)(cid:76)(cid:87)(cid:87)(cid:72)(cid:71)(cid:15)(cid:3)(cid:76)(cid:81)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:92)(cid:3)(cid:73)(cid:82)(cid:85)(cid:80)(cid:3)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:69)(cid:92)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:92)(cid:3)(cid:80)(cid:72)(cid:68)(cid:81)(cid:86)(cid:15)(cid:3)(cid:90)(cid:76)(cid:87)(cid:75)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:83)(cid:85)(cid:76)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:83)(cid:72)(cid:85)(cid:80)(cid:76)(cid:86)(cid:86)(cid:76)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:76)(cid:81)(cid:3)(cid:90)(cid:85)(cid:76)(cid:87)(cid:76)(cid:81)(cid:74)(cid:3)(cid:82)(cid:73)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:83)(cid:88)(cid:69)(cid:79)(cid:76)(cid:86)(cid:75)(cid:72)(cid:85)(cid:86)(cid:15)(cid:3) (cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:76)(cid:81)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:70)(cid:68)(cid:86)(cid:72)(cid:3)(cid:82)(cid:73)(cid:3)(cid:85)(cid:72)(cid:83)(cid:85)(cid:82)(cid:74)(cid:85)(cid:68)(cid:83)(cid:75)(cid:76)(cid:70)(cid:3)(cid:85)(cid:72)(cid:83)(cid:85)(cid:82)(cid:71)(cid:88)(cid:70)(cid:87)(cid:76)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:76)(cid:81)(cid:3)(cid:68)(cid:70)(cid:70)(cid:82)(cid:85)(cid:71)(cid:68)(cid:81)(cid:70)(cid:72)(cid:3)(cid:90)(cid:76)(cid:87)(cid:75)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:87)(cid:72)(cid:85)(cid:80)(cid:86)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:71)(cid:3)(cid:79)(cid:76)(cid:70)(cid:72)(cid:81)(cid:86)(cid:72)(cid:86)(cid:3)(cid:76)(cid:86)(cid:86)(cid:88)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:69)(cid:92)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:3) (cid:38)(cid:47)(cid:36)(cid:17)(cid:3)(cid:40)(cid:81)(cid:84)(cid:88)(cid:76)(cid:85)(cid:76)(cid:72)(cid:86)(cid:3)(cid:70)(cid:82)(cid:81)(cid:70)(cid:72)(cid:85)(cid:81)(cid:76)(cid:81)(cid:74)(cid:3)(cid:85)(cid:72)(cid:83)(cid:85)(cid:82)(cid:71)(cid:88)(cid:70)(cid:87)(cid:76)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:82)(cid:88)(cid:87)(cid:86)(cid:76)(cid:71)(cid:72)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:86)(cid:72)(cid:3)(cid:87)(cid:72)(cid:85)(cid:80)(cid:86)(cid:3)(cid:86)(cid:75)(cid:82)(cid:88)(cid:79)(cid:71)(cid:3)(cid:69)(cid:72)(cid:3)(cid:86)(cid:72)(cid:81)(cid:87)(cid:3)(cid:87)(cid:82)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:83)(cid:88)(cid:69)(cid:79)(cid:76)(cid:86)(cid:75)(cid:72)(cid:85)(cid:86)(cid:3)(cid:68)(cid:87)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3) (cid:88)(cid:81)(cid:71)(cid:72)(cid:85)(cid:80)(cid:72)(cid:81)(cid:87)(cid:76)(cid:82)(cid:81)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:68)(cid:71)(cid:71)(cid:85)(cid:72)(cid:86)(cid:86)(cid:29)(cid:3) (cid:44)(cid:54)(cid:55)(cid:40)(cid:3)(cid:47)(cid:87)(cid:71)(cid:3)(cid:3) (cid:45)(cid:82)(cid:75)(cid:81)(cid:3)(cid:58)(cid:76)(cid:79)(cid:72)(cid:92)(cid:3)(cid:9)(cid:3)(cid:54)(cid:82)(cid:81)(cid:86)(cid:15)(cid:3)(cid:44)(cid:81)(cid:70)(cid:17)(cid:3)(cid:3) (cid:21)(cid:26)(cid:16)(cid:22)(cid:26)(cid:3)(cid:54)(cid:87)(cid:3)(cid:42)(cid:72)(cid:82)(cid:85)(cid:74)(cid:72)(cid:182)(cid:86)(cid:3)(cid:53)(cid:82)(cid:68)(cid:71)(cid:3)(cid:3) (cid:20)(cid:20)(cid:20)(cid:3)(cid:53)(cid:76)(cid:89)(cid:72)(cid:85)(cid:3)(cid:54)(cid:87)(cid:85)(cid:72)(cid:72)(cid:87)(cid:3) (cid:47)(cid:82)(cid:81)(cid:71)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:54)(cid:58)(cid:20)(cid:28)(cid:3)(cid:23)(cid:40)(cid:56)(cid:3) (cid:43)(cid:82)(cid:69)(cid:82)(cid:78)(cid:72)(cid:81)(cid:15)(cid:3)(cid:49)(cid:45)(cid:3)(cid:19)(cid:26)(cid:19)(cid:22)(cid:19)(cid:3) (cid:56)(cid:46)(cid:3)(cid:3) (cid:56)(cid:54)(cid:36)(cid:3)(cid:3) (cid:90)(cid:90)(cid:90)(cid:17)(cid:76)(cid:86)(cid:87)(cid:72)(cid:17)(cid:70)(cid:82)(cid:17)(cid:88)(cid:78)(cid:3)(cid:3) (cid:90)(cid:90)(cid:90)(cid:17)(cid:90)(cid:76)(cid:79)(cid:72)(cid:92)(cid:17)(cid:70)(cid:82)(cid:80)(cid:3) (cid:3) (cid:139)(cid:3)(cid:44)(cid:54)(cid:55)(cid:40)(cid:3)(cid:47)(cid:87)(cid:71)(cid:3)(cid:21)(cid:19)(cid:20)(cid:25)(cid:3) (cid:55)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:85)(cid:76)(cid:74)(cid:75)(cid:87)(cid:86)(cid:3)(cid:82)(cid:73)(cid:3)(cid:55)(cid:72)(cid:85)(cid:87)(cid:88)(cid:79)(cid:76)(cid:72)(cid:81)(cid:3)(cid:49)(cid:71)(cid:77)(cid:82)(cid:88)(cid:81)(cid:87)(cid:70)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:87)(cid:82)(cid:3)(cid:69)(cid:72)(cid:3)(cid:76)(cid:71)(cid:72)(cid:81)(cid:87)(cid:76)(cid:73)(cid:76)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:68)(cid:86)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:68)(cid:88)(cid:87)(cid:75)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:82)(cid:73)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:76)(cid:86)(cid:3)(cid:90)(cid:82)(cid:85)(cid:78)(cid:3)(cid:75)(cid:68)(cid:89)(cid:72)(cid:3)(cid:69)(cid:72)(cid:72)(cid:81)(cid:3)(cid:68)(cid:86)(cid:86)(cid:72)(cid:85)(cid:87)(cid:72)(cid:71)(cid:3)(cid:69)(cid:92)(cid:3)(cid:75)(cid:76)(cid:80)(cid:3) (cid:76)(cid:81)(cid:3)(cid:68)(cid:70)(cid:70)(cid:82)(cid:85)(cid:71)(cid:68)(cid:81)(cid:70)(cid:72)(cid:3)(cid:90)(cid:76)(cid:87)(cid:75)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:38)(cid:82)(cid:83)(cid:92)(cid:85)(cid:76)(cid:74)(cid:75)(cid:87)(cid:15)(cid:3)(cid:39)(cid:72)(cid:86)(cid:76)(cid:74)(cid:81)(cid:86)(cid:3)(cid:68)(cid:81)(cid:71)(cid:3)(cid:51)(cid:68)(cid:87)(cid:72)(cid:81)(cid:87)(cid:86)(cid:3)(cid:36)(cid:70)(cid:87)(cid:3)(cid:20)(cid:28)(cid:27)(cid:27)(cid:17)(cid:3) (cid:47)(cid:76)(cid:69)(cid:85)(cid:68)(cid:85)(cid:92)(cid:3)(cid:82)(cid:73)(cid:3)(cid:38)(cid:82)(cid:81)(cid:74)(cid:85)(cid:72)(cid:86)(cid:86)(cid:3)(cid:38)(cid:82)(cid:81)(cid:87)(cid:85)(cid:82)(cid:79)(cid:3)(cid:49)(cid:88)(cid:80)(cid:69)(cid:72)(cid:85)(cid:29)(cid:3)(cid:3)(cid:21)(cid:19)(cid:20)(cid:25)(cid:28)(cid:23)(cid:24)(cid:24)(cid:27)(cid:28)(cid:3) (cid:3) (cid:37)(cid:85)(cid:76)(cid:87)(cid:76)(cid:86)(cid:75)(cid:3)(cid:47)(cid:76)(cid:69)(cid:85)(cid:68)(cid:85)(cid:92)(cid:3)(cid:38)(cid:68)(cid:87)(cid:68)(cid:79)(cid:82)(cid:74)(cid:88)(cid:76)(cid:81)(cid:74)(cid:16)(cid:76)(cid:81)(cid:16)(cid:51)(cid:88)(cid:69)(cid:79)(cid:76)(cid:70)(cid:68)(cid:87)(cid:76)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:39)(cid:68)(cid:87)(cid:68)(cid:3) (cid:36)(cid:3)(cid:38)(cid:44)(cid:51)(cid:3)(cid:85)(cid:72)(cid:70)(cid:82)(cid:85)(cid:71)(cid:3)(cid:73)(cid:82)(cid:85)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:76)(cid:86)(cid:3)(cid:69)(cid:82)(cid:82)(cid:78)(cid:3)(cid:76)(cid:86)(cid:3)(cid:68)(cid:89)(cid:68)(cid:76)(cid:79)(cid:68)(cid:69)(cid:79)(cid:72)(cid:3)(cid:73)(cid:85)(cid:82)(cid:80)(cid:3)(cid:87)(cid:75)(cid:72)(cid:3)(cid:37)(cid:85)(cid:76)(cid:87)(cid:76)(cid:86)(cid:75)(cid:3)(cid:47)(cid:76)(cid:69)(cid:85)(cid:68)(cid:85)(cid:92)(cid:3)(cid:3) (cid:44)(cid:54)(cid:37)(cid:49)(cid:3)(cid:28)(cid:26)(cid:27)(cid:16)(cid:20)(cid:16)(cid:27)(cid:23)(cid:27)(cid:21)(cid:20)(cid:16)(cid:28)(cid:27)(cid:24)(cid:16)(cid:23)(cid:3) Contents Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix Chapter1.LatchandFlip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2.Generaloverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2.1.SRlatch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2.SRlatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.3.Application: switchdebouncing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.GatedSRlatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.1.ImplementationbasedonanSRlatch . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.2.ImplementationbasedonanSRlatch . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4.GatedDlatch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.5.BasicJKflip-flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.Tflip-flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.7.Master-slaveandedge-triggeredflip-flop . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.7.1.Master-slaveflip-flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.7.2.Edge-triggeredflip-flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.8.Flip-flopswithasynchronousinputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.9.Operationalcharacteristicsofflip-flops . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.10.Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.11.Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Chapter2.BinaryCounters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.1.Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.2.Modulo4counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3.Modulo8counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.4.Modulo16counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.4.1.Modulo10counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 vi DigitalElectronics2 2.5.Counterwithparallelload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.6.Downcounter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 2.7.Synchronousreversiblecounter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.8.Decodingadowncounter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.9.Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2.10.Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Chapter3.ShiftRegister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.1.Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.2.Serial-inshiftregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.3.Parallel-inshiftregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.4.Bidirectionalshiftregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.5.Registerfile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 3.6.Shiftregisterbasedcounter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.6.1.Ringcounter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.6.2.Johnsoncounter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.6.3.Linearfeedbackcounter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.7.Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.8.Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Chapter4.ArithmeticandLogicCircuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.1.Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.2.Adder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.2.1.Halfadder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.2.2.Fulladder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4.2.3.Ripple-carryadder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.2.4.Carry-lookaheadadder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4.2.5.Carry-selectadder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.2.6.Carry-skipadder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 4.3.Comparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 4.4.Arithmeticandlogicunit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4.5.Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 4.5.1.Multiplierof2-bitunsignednumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 4.5.2.Multiplierof4-bitunsignednumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 4.5.3.Multiplierforsignednumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 4.6.Divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 4.7.Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 4.8.Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Chapter5.DigitalIntegratedCircuitTechnology . . . . . . . . . . . . . 177 5.1.Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 5.2.Characteristicsofthetechnologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Contents vii 5.2.1.Supplyvoltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 5.2.2.Logiclevels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 5.2.3.Immunitytonoise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 5.2.4.Propagationdelay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 5.2.5.Electricpowerconsumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 5.2.6.Fan-outorloadfactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 5.3.TTLlogicfamily. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 5.3.1.Bipolarjunctiontransistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 5.3.2.TTLNANDgate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5.3.3.IntegratedTTLcircuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 5.4.CMOSlogicfamily . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 5.4.1.MOSFETtransistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 5.4.2.CMOSlogicgates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 5.5.Opendrainlogicgates. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 5.5.1.Three-statebuffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 5.5.2.CMOSintegratedcircuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 5.6.Otherlogicfamilies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 5.7.Interfacingcircuitsofdifferenttechnologies . . . . . . . . . . . . . . . 189 5.8.Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 5.9.Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Chapter6.SemiconductorMemory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 6.1.Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 6.2.Memoryorganization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 6.3.Operationofamemory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 6.4.Typesofmemory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 6.4.1.Non-volatilememory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 6.4.2.Volatilememories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 6.4.3.Characteristicsofthedifferentmemorytypes . . . . . . . . . . . . 207 6.5.Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 6.5.1.Memoryorganization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 6.5.2.Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.6.Othertypesofmemory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 6.6.1.FerromagneticRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 6.6.2.Content-addressablememory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 6.6.3.Sequentialaccessmemory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 6.7.Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 6.8.Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Chapter7.ProgrammableLogicCircuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 7.1.Generaloverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 7.2.Programmablelogicdevice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 7.3.Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 viii DigitalElectronics2 7.3.1.Implementationoflogicfunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 7.3.2.Two-bitadder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 7.3.3.Binary-to-BCDandBCD-to-binaryconverters . . . . . . . . . . . . 263 7.4.Programmablelogiccircuits(CPLDandFPGA) . . . . . . . . . . . . . 263 7.4.1.Principleandtechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 7.4.2.CPLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 7.4.3.FPGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 7.5.References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 7.6.Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 7.7.Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311