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頁數:238

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出版時間:2010-8

價格:30.00元

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isbn號碼:9787811337525

叢書系列:

圖書標籤:

• 模擬電路
• 電子技術
• 模擬電子
• 電路分析
• 電子工程
• 仿真
• 元器件
• 信號處理
• 電路設計
• 高等教育

《數字電路設計與應用》 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的數字電子技術學習路徑，涵蓋從基礎邏輯門到復雜集成電路的設計、分析與應用。本書特彆關注數字電路在現代電子係統中的核心作用，強調理論與實踐的結閤，幫助讀者掌握構建高效、可靠數字係統的關鍵技能。 核心內容概覽： 第一部分：數字邏輯基礎 數字信號與邏輯電平： 詳細介紹模擬信號與數字信號的區彆，理解高低電平、邏輯0和邏輯1的概念，以及它們在電路中的錶示方式。 基本邏輯門： 深入探討與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）這三種基本邏輯門的工作原理、邏輯符號、真值錶以及它們在實際電路中的應用。 組閤邏輯電路： 介紹由基本邏輯門構成的組閤邏輯電路，包括編碼器、譯碼器、多路選擇器（MUX）、數據選擇器（DEMUX）、加法器、減法器等。詳細講解這些電路的功能、設計方法以及在數據處理、信號選擇等方麵的應用。 時序邏輯電路： 闡述觸發器（Flip-flop）的基本概念，包括SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器的工作原理、狀態轉移圖和時序圖。學習如何利用觸發器構建寄存器、計數器等時序電路。 狀態機設計： 介紹有限狀態機（FSM）的設計理論，包括摩爾（Moore）狀態機和米利（Mealy）狀態機的區彆與聯係。學習如何通過狀態轉移圖和狀態錶來設計和實現復雜的數字控製係統。 第二部分：數字係統構建模塊 存儲器芯片： 探討各種類型的存儲器，包括隨機存取存儲器（RAM，如SRAM和DRAM）和隻讀存儲器（ROM，如PROM、EPROM、EEPROM）。理解它們的工作原理、存儲單元結構、讀寫操作時序以及在數據存儲和程序加載中的作用。 邏輯器件係列： 介紹TTL（晶體管-晶體管邏輯）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）等主流數字邏輯器件係列，分析它們的電氣特性、功耗、速度以及選擇不同邏輯係列器件的考量。 可編程邏輯器件（PLD）： 學習可編程邏輯陣列（PLA）、可編程隻讀存儲器（PROM）、通用可編程邏輯器件（CPLD）和現場可編程門陣列（FPGA）等PLD器件。重點介紹PLD的工作原理、編程方法以及它們在設計靈活性、快速原型開發和功能集成方麵的優勢。 微處理器與微控製器基礎： 簡要介紹微處理器（MPU）和微控製器（MCU）的架構，包括CPU、存儲器、輸入/輸齣接口等基本組成部分。瞭解它們在嵌入式係統中的應用，以及如何與數字邏輯電路協同工作。 第三部分：數字電路設計與實現 硬件描述語言（HDL）： 引入Verilog HDL和VHDL等主流硬件描述語言，學習其基本語法、數據類型、運算符、程序結構以及如何使用HDL進行電路的功能描述和行為建模。 邏輯綜閤與布局布綫： 講解邏輯綜閤的概念，即如何將HDL代碼轉換為門級網錶。介紹布局布綫的過程，以及綜閤和布局布綫工具在ASIC（專用集成電路）和FPGA設計流程中的作用。 時序分析與優化： 重點討論數字電路的時序問題，包括建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）和時鍾周期（Clock Period）。學習如何進行時序仿真、分析時序違例，並采取措施進行電路優化，以滿足設計要求。 同步與異步設計： 區分同步和異步數字電路的設計方法。強調同步設計的優點，如易於分析和調試，以及在實際應用中對時鍾信號的嚴格要求。 測試與驗證： 介紹數字電路的功能測試和性能驗證方法。包括如何編寫測試平颱（Testbench）來仿真HDL模型，以及各種驗證技術（如形式驗證）在確保電路正確性中的重要性。 第四部分：數字電路應用實例 數據采集與處理係統： 通過設計實例，展示如何利用ADC（模數轉換器）對模擬信號進行采樣，並通過數字邏輯電路進行數據預處理、濾波和特徵提取。 通信接口設計： 講解串行通信接口（如UART、SPI、I2C）和並行通信接口的設計原理與實現，以及它們在設備間數據傳輸中的應用。 嵌入式係統中的數字邏輯： 結閤實際案例，說明數字邏輯電路在微控製器外圍接口、中斷處理、定時器控製等方麵的應用，以及如何構建簡單的嵌入式係統。 數字信號處理（DSP）基礎： 介紹數字信號處理的基本概念，如采樣定理、量化、數字濾波等，並探討數字邏輯電路在實現這些算法中的作用。 本書特色： 循序漸進： 從最基本的邏輯門開始，逐步深入到復雜的數字係統設計。 理論與實踐並重： 既提供紮實的理論基礎，又通過豐富的實例和應用場景加深理解。 前沿技術介紹： 涵蓋瞭當前流行的硬件描述語言和可編程邏輯器件，為讀者學習現代電子設計打下基礎。 結構清晰，邏輯嚴謹： 各章節內容安排閤理，層層遞進，幫助讀者構建完整的知識體係。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解數字電路的設計原理，熟練掌握相關的設計工具和方法，並能將所學知識應用於實際的電子係統開發中，為成為一名優秀的電子工程師奠定堅實的基礎。

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這本書的排版和插圖質量令人稱贊，這在技術書籍中並不常見。很多電路圖和波形圖都采用瞭高對比度的配色和清晰的綫條，即便是那些包含數百個元件的復雜係統框圖，也能讓人迅速定位關鍵路徑。更重要的是，作者在解釋**設計哲學**時，往往會穿插一些曆史典故或者大師的思考方式，這讓冰冷的技術內容變得鮮活起來。它不僅僅在教我“如何做”，更在引導我去思考“為什麼是這樣設計”，這種對設計思想的挖掘，比單純記住元件參數重要得多。閱讀過程中，我感覺自己仿佛在和一位經驗豐富的工程師進行一對一的交流，這種沉浸式的體驗是其他教材難以比擬的。

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我發現這本書最獨特的一點，在於它對**反饋迴路的全麵覆蓋**。從最基礎的電壓反饋、電流反饋，到更高級的復閤反饋結構，作者用瞭整整好幾章的內容來係統地拆解這些概念。它不僅解釋瞭負反饋如何改善性能，還非常深入地分析瞭正反饋在特定應用（如施密特觸發器或振蕩器）中的關鍵作用。書中的一個章節專門對比瞭不同反饋組態對係統帶寬、穩定性和瞬態響應的影響，配圖清晰地展示瞭波特圖和根軌跡的變化，這對我理解係統穩定性理論幫助極大。總的來說，這本書為我構建瞭一個關於模擬信號處理和綫性電路的完整、堅實的知識體係框架，稱得上是該領域的裏程碑式著作。

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我注意到這本書在內容組織上非常注重**實用性**。它沒有把所有精力都放在那些教科書上常見的經典理想模型上，而是花瞭相當大的篇幅去探討實際元器件的**非理想特性**。比如，它詳細分析瞭晶體管的二級效應、噪聲對信號完整性的影響，以及如何處理實際電路中的寄生參數問題。這對於我們這些未來打算從事硬件設計工作的人來說，簡直是寶藏。書中的許多案例都是基於實際工程中遇到的難題來展開的，比如如何設計一個低噪聲的信號預處理前端，或者如何優化一個高精度的直流穩壓電源。這種“從問題中學習”的模式，大大提高瞭學習的針對性和效率，讓我在麵對實際項目時，不再感到手足無措。

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這本厚重的著作，拿到手裏就有一種沉甸甸的知識感。我特彆喜歡它那種由淺入深，循序漸進的講解方式。從最基礎的半導體物理特性講起，到復雜的集成電路設計原理，作者似乎把這條學習路徑規劃得井井有條。尤其是關於運放（運算放大器）的部分，講解得極為透徹，各種工作狀態的分析圖錶清晰得讓人印象深刻。我曾經在另一個地方學過這部分內容，總覺得那些公式和模型難以在腦海中形成直觀的圖像，但這本書通過大量的實例和精妙的圖示，讓我真正理解瞭“反饋”是如何在電路中發揮魔力的。它不僅僅是理論的堆砌，更像是為我打開瞭一扇通往實際電子世界的大門，讓我對那些看似神秘的“黑盒子”內部運作原理有瞭全新的認知。我甚至開始嘗試自己搭建一些簡單的模擬電路來驗證書中的概念，那種從理論到實踐的飛躍感，簡直讓人興奮不已。

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坦白說，這本書的深度和廣度都超齣瞭我最初的預期，這既是優點也是一種挑戰。對於一個初學者來說，某些章節的數學推導確實顯得有些晦澀和繁復，感覺就像是直接跳入瞭高年級專業課程的深水區。不過，當我耐下心來，對照著書後的習題進行反復演算後，纔發現這些看似復雜的推導，其實是構建後續高級模塊理解的基石。例如，在分析**振蕩器**的工作原理時，涉及到的正弦穩態分析和非綫性失真分析，如果沒有紮實的數學功底作為支撐，是很難真正掌握其精髓的。我欣賞作者沒有為瞭“通俗易懂”而犧牲掉學術的嚴謹性，這使得這本書真正具備瞭作為一本工具書的長期價值，而不是一本讀完就束之高閣的快餐讀物。

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