数字电路与逻辑设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:289

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出版时间:1999-7

价格:21.00元

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isbn号码:9787810651714

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• 数字电路
• 逻辑设计
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统设计
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 电子工程

深入解析：模拟电子技术基础与应用 本书聚焦于模拟电子技术的核心原理、器件特性及其在现代工程实践中的广泛应用。 模拟电子技术是电子工程领域的基础支柱之一，它处理的是连续变化的电信号，是信息获取、处理与传输过程中不可或缺的一环。本书旨在为读者，无论是初涉电子学领域的学生，还是寻求深入理解的工程师，提供一个系统、全面且深入的知识框架。 第一部分：半导体器件的物理基础与特性 本部分将从最基本的半导体物理学原理出发，构建读者对现代电子器件工作机制的直观认识。 1. 半导体材料与PN结理论： 详细阐述硅和锗等半导体材料的能带结构、载流子输运机制（漂移与扩散）。重点剖析PN结的形成过程、内建电场、以及在不同偏置条件下的伏安特性曲线。深入探讨雪崩击穿和齐纳击穿的物理机制，这对理解稳压二极管至关重要。 2. 二极管的深入研究： 除了标准的整流二极管，本书还详尽解析了特殊二极管的应用。包括： 稳压二极管（齐纳二极管）： 重点分析其在精密稳压电路中的应用，设计考虑因素，以及温度漂移对稳压性能的影响。 肖特基二极管： 探讨其快速开关特性和低正向压降的物理成因，以及在高频整流和开关电源中的独特优势。 光电二极管与发光二极管（LED）： 阐述光电转换和电光转换的原理，分析不同发光材料的特性，并介绍其在光通信和显示技术中的应用。 3. 双极性结型晶体管（BJT）： 作为模拟电路的基石，BJT的分析将占据较大篇幅。 工作原理与工作区划分： 详细描述发射区、基区、集电区的载流子注入与收集过程，精确定义并分析截止区、放大区（共基、共集、共射三种组态的特点）和饱和区。 小信号模型与等效电路： 导出混合$pi$模型和$mathrm{r_e}$模型，并解释不同频率下模型参数的变化。利用这些模型进行放大电路的精确分析，包括输入电阻、输出电阻、电压增益和电流增益的计算。 偏置电路设计： 探讨固定偏置、集电极反馈偏置、分压器偏置等多种偏置方式，着重分析如何通过偏置设计实现对温度变化和晶体管参数离散性的稳定性补偿（如使用发射极退化电阻）。 4. 场效应晶体管（FET）： 对MOSFET（增强型和耗尽型）和JFET的工作原理进行系统性对比和讲解。 MOSFET特性： 深入分析其阈值电压、跨导（$g_m$）与栅源电压的关系，以及沟道长度调制对输出电阻的影响。 FET放大电路分析： 同样构建小信号模型，分析共源、共栅、共源共漏（源极跟随器）的特性，并对比其与BJT在输入阻抗和噪声特性上的优劣。 第二部分：实用模拟电路模块与分析 本部分将前述器件知识应用于构建实际的模拟系统模块，强调电路的性能指标和优化。 5. 耦合与多级放大器： 分析直接耦合、阻容耦合和变压器耦合的优缺点。详细研究两级和三级放大器的频率响应特性，包括中频增益的确定、高频截止频率（由极点决定）和低频截止频率（由零点决定）的计算。引入伯德图（Bode Plot）作为分析频率特性的强大工具。 6. 运算放大器（Op-Amp）的理想化与非理想化模型： 从理想运放的七大特性出发，分析负反馈对放大器性能的改善作用（增益、带宽、输入/输出阻抗）。随后，深入探讨非理想因素，如输入偏置电流、失调电压、共模抑制比（CMRR）、开环增益带宽积（GBW）对实际电路精度的影响。 7. 经典运放电路应用： 详尽推导和分析核心应用电路： 线性应用： 反相放大器、同相放大器、差分放大器、加法器、减法器、积分器和微分器。重点关注反馈电阻和电容如何决定电路的功能和时间常数。 比较器与开关应用： 介绍施密特触发器（滞回比较器）的原理，分析其抗噪声能力，并引申至多谐振荡器和方波发生器。 8. 有源滤波器设计： 摒弃传统LC滤波器，专注于使用运算放大器和无源元件构建有源滤波器。 滤波器类型： 详细讲解巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和贝塞尔（Bessel）三种典型滤波器的特性对比（通带平坦度、过渡带陡峭度、相频响应）。 实现技术： 介绍萨伦-凯（Sallen-Key）等经典二阶滤波器拓扑的实现与设计步骤。 第三部分：反馈、稳定性和直流电源技术 本部分关注电路的稳定性、噪声抑制以及为电子系统提供稳定工作环境的电源技术。 9. 负反馈原理与稳定性分析： 负反馈在电子系统中的核心地位。分析负反馈对失真、噪声、输入输出阻抗的影响。引入奈奎斯特稳定性判据和波德图分析法，解释相移裕度和增益裕度，以确保放大电路在宽频率范围内稳定工作，避免振荡。 10. 线性稳压电源与开关型电源基础： 线性稳压器： 分析串联调整管的工作原理，讨论其局限性（功耗大）。 开关型电源基础： 引入脉冲宽度调制（PWM）的概念，概述DC-DC升压（Boost）、降压（Buck）和降压-升压（Buck-Boost）转换器的基本拓扑结构、工作模式和输出电压的控制方法。 本书特色： 强调物理图像： 力求在数学推导的同时，让读者清晰理解电荷、电场和载流子在器件内部的运动状态。 注重工程实践： 提供的案例分析均来源于实际工程问题，涵盖了噪声抑制、温度补偿、带宽限制等实际设计中的关键考量。 仿真辅助学习： 鼓励读者使用SPICE等仿真工具对复杂电路进行验证，以弥补理论分析的不足。 通过对以上内容的系统学习，读者将能够熟练掌握模拟信号的放大、滤波、调制与解调等核心技术，为后续的通信系统、传感器接口和高级控制系统设计打下坚实的基础。

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在我以往阅读过的相关技术书籍中，许多都会将重点放在公式的推导和理论的阐述上，但这本书的精妙之处在于，它极其注重“动手实践”和“工程验证”的环节。几乎每一章的末尾，都附带了一系列精心设计的实验环节说明，这些说明细致到了需要准备哪种芯片型号、如何连接输入输出引脚，甚至连仿真软件中需要设置的时钟频率都有明确的建议。更棒的是，作者提供了一套基于某种主流EDA工具的配套练习项目，这些项目并非简单的练习题，而是模拟了真实数字系统设计中的常见模块，例如译码器、多路复用器、甚至初步的有限状态机设计。这种将理论与实践紧密结合的做法，让学习过程不再是枯燥的纸上谈兵，而是变成了一种探索性的工程实践，极大地增强了读者的实际操作能力和解决问题的信心。

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这本书的内容组织逻辑简直是教科书级别的典范，它没有急于抛出那些令人望而生畏的布尔代数和卡诺图，而是从最基础的电子元件——开关和继电器——的概念讲起，非常耐心地为读者搭建起对“开”与“关”如何代表信息的直观认识。作者在引入半导体器件和逻辑门时，采用了循序渐进的方式，先讲解了晶体管的基本工作原理（当然，这部分介绍得恰到好处，不会深入到半导体物理的细节，保持了工程应用的角度），然后才正式过渡到AND、OR、NOT等基本门电路。我特别喜欢它对组合逻辑和时序逻辑的区分处理，两者之间的过渡非常平滑，作者通过一个实际的例子，比如一个简单的计数器的设计流程，将理论知识完美地串联起来，使得学生能够清晰地看到，如何从最基础的逻辑构建出复杂的功能模块。这种由浅入深、层层递进的结构，极大地降低了初学者的入门门槛，避免了知识点的突然跳跃带来的挫败感。

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我必须赞扬这本书在处理复杂电路分析时的“分解法”策略。例如，在讲解时序逻辑电路，特别是JK触发器和D触发器的特性转换时，往往是初学者最容易混淆的地方。这本书没有简单地给出一张真值表就草草了事，而是通过精妙的波形图分析，一步步地展示了时钟沿到来时，输入信号是如何影响下一状态的。它清晰地区分了主从结构、边沿触发等概念，并配有大量的时序图示例，准确地标示了建立时间（setup time）和保持时间（hold time）对电路稳定性的影响。更高级的部分，如计数器的设计，更是将异步计数和同步计数进行了清晰的对比，并明确指出了在实际应用中选择哪种结构的优缺点，这种对细节的深度挖掘和系统性的对比分析，使得读者对数字电路的动态行为有了深刻而全面的认识，远超出了我对一本入门教材的期望。

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这本书的语言风格非常具有说服力和亲和力，它不像某些学术著作那样冷峻晦涩，而是充满了引导性和启发性。作者在讲解一些关键概念时，常常会穿插一些历史典故或者类比说明，比如用“水管的开关”来比喻逻辑门的功能，或者用“交通信号灯的控制逻辑”来解释状态机的设计。这些生动的叙述，有效地打破了数字电路固有的抽象感和枯燥感。再者，书中对于术语的定义极其严谨，但又不会过度使用复杂的行话，即便是第一次接触这些概念的读者，也能通过上下文的语境和作者的清晰解释，迅速掌握其确切含义。这种既保持了学术的准确性，又兼顾了可读性的叙事手法，使得整个学习过程变得轻松愉快，仿佛有一位经验丰富的工程师在身旁耐心指导。

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这本书的装帧设计非常考究，封面采用了一种略带磨砂质感的深蓝色纸张，中央是烫金的书名，在光线下能看到细微的纹理，显得既专业又不失沉稳。内页纸张的选择也相当不错，并非那种泛黄的廉价纸张，而是略微偏白的、比较挺括的纸张，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过分疲劳。排版上，字体大小和行距都经过了精心计算，段落之间的留白恰到好处，使得复杂的电路图和公式在页面上得以清晰地呈现，不会显得拥挤。尤其值得称道的是，书中插图的印刷质量极高，那些复杂的逻辑门符号、时序图以及波形图，线条都极其锐利，即使用放大镜观察细节，也能保证图像的清晰度，这对于理解抽象的数字系统概念至关重要。这本书的物理质感，从拿在手上的分量，到翻动书页时的轻微摩擦声，都透露出一种严谨的学术气息，让人在开始学习之前，就对内容本身抱持着一份敬意和期待。我发现自己甚至愿意花时间去欣赏这种精良的制作工艺，它不仅仅是一本教材，更像是一件值得收藏的工具书。

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