应用PLD的数字电子技术(英文版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:(影印版) (2003年3月1日)

作者:[美] 库克

出品人:

页数:996

译者:

出版时间:2003-3

价格:85.00

装帧:平装

isbn号码:9787111112976

丛书系列:

图书标签:

• PLD
• 数字电子技术
• 可编程逻辑器件
• 数字电路
• 电子工程
• FPGA
• CPLD
• Verilog
• VHDL
• 硬件设计

现代电子设计与前沿技术：从基础原理到先进应用 本书旨在为电子工程、微电子学以及相关交叉学科的读者提供一个全面、深入的学习平台，聚焦于现代电子系统的设计、分析与实现。内容涵盖了从半导体器件基础到复杂集成电路设计，再到新兴电子技术应用的广阔领域。本书结构严谨，理论与实践紧密结合，旨在培养读者独立解决复杂电子工程问题的能力。 --- 第一部分：半导体器件与基础电路理论的深化理解 本部分奠定读者对现代电子系统的物理基础和电路理论的深刻认识。 第一章：半导体物理与MOSFET的精细建模 本章深入探讨半导体材料的能带理论、载流子输运机制以及PN结的特性。重点讲解了MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理，包括亚阈值区、线性区和饱和区的精确数学模型。特别关注了短沟道效应（Short-Channel Effects）的物理机制、热载流子注入（Hot-Carrier Injection）对器件可靠性的影响，以及新兴的FinFET结构与GAA（Gate-All-Around）晶体管在提高性能和降低功耗方面的设计挑战与优势。 第二章：模拟电路设计基础与CMOS放大器原理 详细阐述了模拟集成电路设计的基本单元，包括电阻、电容和电感的在IC工艺中的实现。系统地分析了各种类型的MOSFET差分对、偏置电路（Current Mirror）和有源负载的设计与优化。重点剖析了单级和多级运算放大器（Op-Amp）的频率响应、增益带宽积（GBW）、相位裕度（Phase Margin）以及输出驱动能力的设计规范。本章还涉及噪声分析，如热噪声、闪烁噪声（Flicker Noise）的来源及其在关键电路节点上的抑制策略。 第三章：反馈理论在模拟电路中的应用与稳定性分析 本章专注于反馈理论在保证电路性能和稳定性的核心作用。深入研究了负反馈拓扑结构（如电压串联、电流并联等）对输入阻抗、输出阻抗、增益和带宽的影响。详细介绍了Bode图、Nyquist图在稳定性分析中的应用。此外，还探讨了补偿技术（如密勒补偿、尾部补偿）的设计，以确保闭环系统的稳定性，并处理工艺、电压和温度（PVT）变化带来的裕度波动。 --- 第二部分：数字电路设计与系统级集成 本部分侧重于数字逻辑、时序电路设计以及大规模集成电路（VLSI）的实现。 第四章：组合逻辑与时序逻辑电路的优化实现 系统回顾了布尔代数、逻辑门族（CMOS Logic Families）的特性与功耗分析。重点讲解了组合逻辑的综合与优化技术，如卡诺图、逻辑门降阶以及门级延迟的精确计算。在时序逻辑方面，深入分析了锁存器（Latches）与触发器（Flip-Flops）的结构、建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）要求。此外，本章还详细介绍了同步时序系统的设计规范，包括时钟域（Clock Domain）的跨越处理和时序违例（Timing Violation）的诊断与修复。 第五章：高性能数字电路与功耗管理 本章探讨了设计高速、低功耗数字电路的关键技术。内容包括：动态功耗与静态功耗的精确建模及降低策略（如电压缩放、时钟门控、电源门控）。详细分析了亚阈值（Subthreshold）电路、近阈值（Near-Threshold）电路的设计考量。还引入了先进的时钟分配网络（Clock Tree Synthesis, CTS）的设计原则，以最小化时钟抖动（Jitter）和偏斜（Skew），确保大规模并行逻辑的同步运行。 第六章：存储器设计与逻辑电路的可靠性 本章聚焦于集成电路中的关键存储单元。对静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的单元结构、读写时序和稳定性进行了深入研究。特别讨论了SRAM在低电压操作下的噪声容限（Noise Margin）问题。此外，本章还涵盖了数字电路的可靠性挑战，包括瞬态故障（Transient Faults）、软错误（Soft Errors，如单粒子翻转-SEU）的检测与纠正编码（ECC）的应用。 --- 第三部分：接口电路、数据转换与系统级设计 本部分将理论知识应用于实际的系统集成，重点关注信号的采集、处理与输出。 第七章：数据转换器（ADC/DAC）的设计原理与指标 深入剖析了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的体系结构。详细介绍了关键的DAC技术（如电阻梯形、R-2R）和ADC架构（如流水线式Pipelined, 逐次逼近SAR, Delta-Sigma）。重点讨论了数据转换器的关键性能指标，如有效位数（ENOB）、积分非线性（INL）和微分非线性（DNL），以及如何通过校准技术来弥补器件失配带来的误差。 第八章：射频（RF）与高速接口电路概述 本章初步介绍了RF前端电路的基本模块，如低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）和压控振荡器（VCO）的设计考量，着重于阻抗匹配、噪声系数（Noise Figure）和频率合成。同时，本章还涵盖了高速串行接口（如SerDes）中的均衡技术（Equalization）、时钟数据恢复（CDR）的基本概念，以及如何处理高速信号传输中的互连线效应。 第九章：混合信号系统集成与版图考虑 本章强调了模拟和数字电路集成在同一芯片上时面临的挑战。讨论了电源噪声的耦合（Power Supply Noise Coupling）、衬底噪声（Substrate Noise）的隔离技术，如使用深N阱（Deep N-Well）和防护环（Guard Ring）。最后，本书将集成电路的版图设计（Layout Design）视为性能实现的关键环节，介绍了关键匹配、耦合和电磁兼容性（EMC）的版图实践原则。 --- 本书特色： 深度与广度兼顾： 覆盖了从半导体物理到系统级集成的全流程知识体系。 面向现代工艺： 关注当前主流CMOS工艺节点下的设计限制与优化策略。 强调实践性： 每个理论模块后均附有针对性的设计案例分析，鼓励读者运用仿真工具进行验证。 目标读者： 电子工程、微电子学、通信工程专业的高年级本科生、研究生，以及致力于从事集成电路设计、射频电路开发和嵌入式系统硬件实现领域的专业工程师。

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坦白说，我对“PLD”这个主题一开始是持保留态度的，总觉得它可能只是一个过渡性的技术，不如现代的FPGA或ASIC那么主流。然而，这本书成功地改变了我的看法。作者似乎深谙读者的这种心理，所以开篇并没有直接陷入PLD的细节，而是先用大量的篇幅回顾了数字电路设计的核心原则——鲁棒性和可重构性。然后，他才引出PLD作为实现这些原则的有效工具，尤其是它在原型验证和中小型项目中的不可替代性。书中对不同类型的PLD（如PLA, PAL, GAL等）的结构差异分析得非常透彻，并着重强调了它们在逻辑实现灵活性和器件成本之间的权衡。我最欣赏的是它对“可编程性”这一概念的哲学探讨，即如何在硬件层面实现软件的灵活性。书中给出的案例，比如实现一个复杂的加密算法或校验器时，使用PLD相比于固定功能芯片具有多大的优势。这本书的论述逻辑严密，论据充分，它没有仅仅停留在“如何使用”的层面，而是深入挖掘了“为什么选择这种结构”的工程智慧。阅读过程中，我感觉自己不仅仅是在学习一个技术，更是在学习一种解决硬件设计问题的思维模式，非常值得细细品味和反复研读。

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这本书刚到手，感觉手感就挺不错，纸张的质量看起来很扎实，内页的印刷也清晰锐利，这对阅读专业技术书籍来说非常重要。我之前对数字电路这块儿一直有点模糊，尤其是一些底层逻辑的设计，总感觉有点抓不住重点。但翻开这本书的目录，我就对它产生了兴趣，因为它似乎没有那种堆砌公式和理论的架势，而是更侧重于实际的应用和设计流程。比如，它对状态机的描述，不像我以前看的书那样干巴巴地列出真值表，而是通过一些具体的例子，比如交通灯控制或者简单的自动售货机逻辑，来引导读者理解状态转移的过程。这对于我这种需要把理论和实际联系起来的学习者来说，简直是福音。我尤其欣赏它在讲解时使用的图示，那些逻辑图和波形图都画得非常规范和直观，让人一眼就能明白其中的关联。书中的章节安排也很有逻辑性，从基础的布尔代数到更复杂的组合逻辑和时序逻辑，过渡得非常自然，不会让人感觉突然跳跃或者内容衔接不上。我已经开始尝试做书后面的一些练习题了，感觉这些题目设计得也很有深度，能真正考验你对概念的掌握程度，而不是简单的死记硬背。总体来说，这本书给我的第一印象非常好，感觉像是一个经验丰富的工程师在手把手地教你如何构建数字系统。

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作为一名在校的电子工程专业的学生，我手里已经堆了不少关于数字电路的书了，但大多都偏向于理论推导，读起来枯燥乏味，很多概念停留在“知道”的层面，却无法真正“理解”。这本书给我的感觉则完全不同，它似乎拥有一种将抽象概念“具象化”的能力。比如，在解释竞争与冒险（hazards）时，它不仅仅是画出波形图告诉你哪里可能出错，而是深入探讨了逻辑门延迟时间差异是如何导致这些问题的，并且提供了几种不同的消除方法，每种方法的优缺点都分析得非常透彻。更让我惊喜的是，它对组合逻辑和时序逻辑之间的辩证关系描述得极其到位。很多初学者容易混淆，认为两者是完全分离的模块，但这本书清晰地展示了它们是如何在一个复杂系统中相互依赖、共同构筑起稳定运行的骨架的。我特别喜欢它在每一章末尾设置的“Design Challenge”部分，这些挑战性的问题往往需要综合运用前面学到的好几个知识点才能解决，极大地锻炼了我的系统性思维。这本书的语言风格是那种非常直接、面向问题的，没有太多冗余的形容词，每一句话都像是在传递核心信息，读起来非常过瘾，虽然是英文原版，但其逻辑结构清晰到几乎不需要频繁查阅字典。

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我对老式教科书那种陈旧的图文排版实在受够了，很多书的插图看起来像是上个世纪的产物，模糊不清，严重影响理解效率。这本《应用PLD的数字电子技术》在视觉呈现上做到了极大的提升。首先，排版非常现代和专业，留白得当，阅读区域舒适。其次，那些用来解释复杂逻辑电路的示意图，比如如何将逻辑电路映射到可编程逻辑器件（PLD）的内部结构中，都采用了清晰的线条和规范的符号，即使用比较小的字体去看细节，信息传递也不会失真。我注意到这本书在引入PLD的概念时，非常巧妙地将传统的离散逻辑芯片（如TTL/CMOS系列）的设计思路无缝衔接到了可编程阵列的设计中，这对于我们这些已经习惯了使用标准元件的读者来说，是学习新技术的重要桥梁。书中对于如何利用这些可编程器件实现特定的时序功能，介绍得非常细致，包括了对宏单元（Macrocell）和可编程阵列逻辑（PAL）的基本结构的剖析。这本书的深度和广度都令人满意，它既能让你理解底层晶体管级别的延迟是如何影响宏观系统性能的，又能让你掌握如何利用现代工具集来高效实现设计。它平衡了理论深度和工程实践，是一本难得的优秀教材。

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我最近在负责一个嵌入式项目，需要在FPGA上实现一些高速数据处理模块，对数字逻辑的要求非常高。之前为了赶进度，我主要依赖网上的一些零散教程和一些老旧的参考手册，结果在调试时遇到了不少意想不到的兼容性问题，尤其是在时序约束和时钟域交叉处理上吃了不少亏。直到我找到了这本电子技术方面的书，简直是如获至宝。它里面关于同步电路设计的那几个章节，简直是教科书级别的指导。作者没有回避那些实际设计中最容易出错的地方，比如亚稳态（metastability）的处理，而是用非常严谨的数学模型和工程实践经验来指导如何避免和缓解这些问题。我特别喜欢它对不同类型的触发器（如D触发器、JK触发器）在实际应用场景中的优劣势对比分析，这比单纯介绍它们的功能要实用得多。而且，这本书似乎很注重“工业级”的设计标准，很多地方都提到了设计规范和可维护性，这对于我们实际工程开发至关重要。我甚至在书里找到了关于如何使用特定的设计语言（虽然是英文书，但描述的底层概念是通用的）来优化电路面积和功耗的一些高级技巧。说实话，这本书的阅读体验是严肃且高效的，它不是那种轻松阅读的读物，而是需要你全神贯注去吸收知识的工具书，但它给你的回报也是立竿见影的。

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