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页数:238

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出版时间:2010-8

价格:30.00元

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isbn号码:9787811337525

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• 模拟电路
• 电子技术
• 模拟电子
• 电路分析
• 电子工程
• 仿真
• 元器件
• 信号处理
• 电路设计
• 高等教育

《数字电路设计与应用》 本书旨在为读者提供一个全面且深入的数字电子技术学习路径，涵盖从基础逻辑门到复杂集成电路的设计、分析与应用。本书特别关注数字电路在现代电子系统中的核心作用，强调理论与实践的结合，帮助读者掌握构建高效、可靠数字系统的关键技能。 核心内容概览： 第一部分：数字逻辑基础 数字信号与逻辑电平： 详细介绍模拟信号与数字信号的区别，理解高低电平、逻辑0和逻辑1的概念，以及它们在电路中的表示方式。 基本逻辑门： 深入探讨与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）这三种基本逻辑门的工作原理、逻辑符号、真值表以及它们在实际电路中的应用。 组合逻辑电路： 介绍由基本逻辑门构成的组合逻辑电路，包括编码器、译码器、多路选择器（MUX）、数据选择器（DEMUX）、加法器、减法器等。详细讲解这些电路的功能、设计方法以及在数据处理、信号选择等方面的应用。 时序逻辑电路： 阐述触发器（Flip-flop）的基本概念，包括SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器的工作原理、状态转移图和时序图。学习如何利用触发器构建寄存器、计数器等时序电路。 状态机设计： 介绍有限状态机（FSM）的设计理论，包括摩尔（Moore）状态机和米利（Mealy）状态机的区别与联系。学习如何通过状态转移图和状态表来设计和实现复杂的数字控制系统。 第二部分：数字系统构建模块 存储器芯片： 探讨各种类型的存储器，包括随机存取存储器（RAM，如SRAM和DRAM）和只读存储器（ROM，如PROM、EPROM、EEPROM）。理解它们的工作原理、存储单元结构、读写操作时序以及在数据存储和程序加载中的作用。 逻辑器件系列： 介绍TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）等主流数字逻辑器件系列，分析它们的电气特性、功耗、速度以及选择不同逻辑系列器件的考量。 可编程逻辑器件（PLD）： 学习可编程逻辑阵列（PLA）、可编程只读存储器（PROM）、通用可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）等PLD器件。重点介绍PLD的工作原理、编程方法以及它们在设计灵活性、快速原型开发和功能集成方面的优势。 微处理器与微控制器基础： 简要介绍微处理器（MPU）和微控制器（MCU）的架构，包括CPU、存储器、输入/输出接口等基本组成部分。了解它们在嵌入式系统中的应用，以及如何与数字逻辑电路协同工作。 第三部分：数字电路设计与实现 硬件描述语言（HDL）： 引入Verilog HDL和VHDL等主流硬件描述语言，学习其基本语法、数据类型、运算符、程序结构以及如何使用HDL进行电路的功能描述和行为建模。 逻辑综合与布局布线： 讲解逻辑综合的概念，即如何将HDL代码转换为门级网表。介绍布局布线的过程，以及综合和布局布线工具在ASIC（专用集成电路）和FPGA设计流程中的作用。 时序分析与优化： 重点讨论数字电路的时序问题，包括建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）和时钟周期（Clock Period）。学习如何进行时序仿真、分析时序违例，并采取措施进行电路优化，以满足设计要求。 同步与异步设计： 区分同步和异步数字电路的设计方法。强调同步设计的优点，如易于分析和调试，以及在实际应用中对时钟信号的严格要求。 测试与验证： 介绍数字电路的功能测试和性能验证方法。包括如何编写测试平台（Testbench）来仿真HDL模型，以及各种验证技术（如形式验证）在确保电路正确性中的重要性。 第四部分：数字电路应用实例 数据采集与处理系统： 通过设计实例，展示如何利用ADC（模数转换器）对模拟信号进行采样，并通过数字逻辑电路进行数据预处理、滤波和特征提取。 通信接口设计： 讲解串行通信接口（如UART、SPI、I2C）和并行通信接口的设计原理与实现，以及它们在设备间数据传输中的应用。 嵌入式系统中的数字逻辑： 结合实际案例，说明数字逻辑电路在微控制器外围接口、中断处理、定时器控制等方面的应用，以及如何构建简单的嵌入式系统。 数字信号处理（DSP）基础： 介绍数字信号处理的基本概念，如采样定理、量化、数字滤波等，并探讨数字逻辑电路在实现这些算法中的作用。 本书特色： 循序渐进： 从最基本的逻辑门开始，逐步深入到复杂的数字系统设计。 理论与实践并重： 既提供扎实的理论基础，又通过丰富的实例和应用场景加深理解。 前沿技术介绍： 涵盖了当前流行的硬件描述语言和可编程逻辑器件，为读者学习现代电子设计打下基础。 结构清晰，逻辑严谨： 各章节内容安排合理，层层递进，帮助读者构建完整的知识体系。 通过学习本书，读者将能够深刻理解数字电路的设计原理，熟练掌握相关的设计工具和方法，并能将所学知识应用于实际的电子系统开发中，为成为一名优秀的电子工程师奠定坚实的基础。

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坦白说，这本书的深度和广度都超出了我最初的预期，这既是优点也是一种挑战。对于一个初学者来说，某些章节的数学推导确实显得有些晦涩和繁复，感觉就像是直接跳入了高年级专业课程的深水区。不过，当我耐下心来，对照着书后的习题进行反复演算后，才发现这些看似复杂的推导，其实是构建后续高级模块理解的基石。例如，在分析**振荡器**的工作原理时，涉及到的正弦稳态分析和非线性失真分析，如果没有扎实的数学功底作为支撑，是很难真正掌握其精髓的。我欣赏作者没有为了“通俗易懂”而牺牲掉学术的严谨性，这使得这本书真正具备了作为一本工具书的长期价值，而不是一本读完就束之高阁的快餐读物。

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我发现这本书最独特的一点，在于它对**反馈回路的全面覆盖**。从最基础的电压反馈、电流反馈，到更高级的复合反馈结构，作者用了整整好几章的内容来系统地拆解这些概念。它不仅解释了负反馈如何改善性能，还非常深入地分析了正反馈在特定应用（如施密特触发器或振荡器）中的关键作用。书中的一个章节专门对比了不同反馈组态对系统带宽、稳定性和瞬态响应的影响，配图清晰地展示了波特图和根轨迹的变化，这对我理解系统稳定性理论帮助极大。总的来说，这本书为我构建了一个关于模拟信号处理和线性电路的完整、坚实的知识体系框架，称得上是该领域的里程碑式著作。

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这本书的排版和插图质量令人称赞，这在技术书籍中并不常见。很多电路图和波形图都采用了高对比度的配色和清晰的线条，即便是那些包含数百个元件的复杂系统框图，也能让人迅速定位关键路径。更重要的是，作者在解释**设计哲学**时，往往会穿插一些历史典故或者大师的思考方式，这让冰冷的技术内容变得鲜活起来。它不仅仅在教我“如何做”，更在引导我去思考“为什么是这样设计”，这种对设计思想的挖掘，比单纯记住元件参数重要得多。阅读过程中，我感觉自己仿佛在和一位经验丰富的工程师进行一对一的交流，这种沉浸式的体验是其他教材难以比拟的。

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这本厚重的著作，拿到手里就有一种沉甸甸的知识感。我特别喜欢它那种由浅入深，循序渐进的讲解方式。从最基础的半导体物理特性讲起，到复杂的集成电路设计原理，作者似乎把这条学习路径规划得井井有条。尤其是关于运放（运算放大器）的部分，讲解得极为透彻，各种工作状态的分析图表清晰得让人印象深刻。我曾经在另一个地方学过这部分内容，总觉得那些公式和模型难以在脑海中形成直观的图像，但这本书通过大量的实例和精妙的图示，让我真正理解了“反馈”是如何在电路中发挥魔力的。它不仅仅是理论的堆砌，更像是为我打开了一扇通往实际电子世界的大门，让我对那些看似神秘的“黑盒子”内部运作原理有了全新的认知。我甚至开始尝试自己搭建一些简单的模拟电路来验证书中的概念，那种从理论到实践的飞跃感，简直让人兴奋不已。

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我注意到这本书在内容组织上非常注重**实用性**。它没有把所有精力都放在那些教科书上常见的经典理想模型上，而是花了相当大的篇幅去探讨实际元器件的**非理想特性**。比如，它详细分析了晶体管的二级效应、噪声对信号完整性的影响，以及如何处理实际电路中的寄生参数问题。这对于我们这些未来打算从事硬件设计工作的人来说，简直是宝藏。书中的许多案例都是基于实际工程中遇到的难题来展开的，比如如何设计一个低噪声的信号预处理前端，或者如何优化一个高精度的直流稳压电源。这种“从问题中学习”的模式，大大提高了学习的针对性和效率，让我在面对实际项目时，不再感到手足无措。

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