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出版者:

作者:Floyd, Thomas L.

出品人:

页数:816

译者:

出版时间:2012-7

价格:$ 148.48

装帧:

isbn号码:9780132933957

丛书系列:

图书标签:

Digital
数字电路
计算机基础
数字逻辑
布尔代数
组合逻辑
时序逻辑
触发器
编码器
译码器
数字系统设计

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具体描述

Digital Fundamentals: A Systems Approach offers unique coverage of digital technology with a system emphasis, providing a fundamental grounding in the basic concepts of digital technology and systems reinforced by an abundance of illustrations, examples, applications, and exercises.

电子学基础：深入探索现代世界的基石这是一本全面而深入的教材，旨在为读者构建扎实的电子学理论基础，并引导他们理解现代电子设备背后的核心原理。本书涵盖了从最基本的电路元件到复杂的系统级概念，旨在培养读者严谨的分析能力和解决实际问题的能力。 --- 第一部分：基础电路理论与元件本部分是理解整个电子学领域的基石。我们将从最基本的物理概念出发，逐步过渡到电路分析的核心工具。第1章：电荷、电流与电压本章详细阐述了电荷的基本性质、电流的定义及其物理意义。重点讲解了电流的两种主要模型——宏观平均模型和微观载流子运动模型。电压被定义为电位差，并引入了电场和电势的概念。我们将深入探讨欧姆定律（Ohm's Law）的由来及其在不同材料中的适用性，为后续的电路分析奠定基础。此外，本章还将介绍功率和能量的概念，以及它们在电路中的消耗与传输。第2章：电阻、电容与电感本章是元件物理层面的核心。电阻器（Resistors）：不仅讲解了其阻值与材料、几何尺寸的关系，更深入探讨了实际电阻器的非理想特性，如温度系数、寄生电感和电容。引入了电阻的串联和并联组合规则。电容器（Capacitors）：从平行板电容器的结构出发，解释了电容的物理定义，并讨论了介质材料对电容的影响。电荷存储机制、击穿电压以及非理想电容（如漏电流和等效串联电阻 ESR）将得到详细分析。电感器（Inductors）：详细阐述了法拉第电磁感应定律，并基于磁场推导了自感和互感的概念。探讨了理想电感与实际电感（如铁芯损耗、涡流效应）的区别，以及电感在储能方面的作用。第3章：基本电路分析方法本章将读者引入电路分析的数学工具箱。基尔霍夫定律（Kirchhoff's Laws）： KCL（电流定律）和 KVL（电压定律）的严格推导和应用，作为所有节点和回路分析的起点。网格分析与节点分析：详细教授如何使用这些系统化方法来求解复杂电路中的未知电压和电流。重点关注如何构建和求解线性方程组。电路定理：系统的介绍和应用包括：叠加定理（Superposition）、戴维南定理（Thévenin's Theorem）和诺顿定理（Norton's Theorem）。通过实际例子展示如何利用这些定理简化电路模型，从而提高分析效率。电源模型：区分理想电压源、理想电流源、实际电压源（带内阻）和实际电流源（带并联电阻），并探讨它们之间的等效变换。 --- 第二部分：时域与频域分析电子系统大多涉及信号随时间的变化，本部分将从瞬态响应过渡到稳态频率响应的分析。第4章：一阶和二阶电路的瞬态分析本章专注于包含电容和电感元件的动态电路。一阶电路（RC 和 RL）：深入分析直流激励下的充电与放电过程。定义了时间常数 $ au$ 的物理意义，并推导出电压和电流随时间的指数变化规律。二阶电路（RLC）：重点分析欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况下的瞬态响应。理解特征方程、阻尼比 ($zeta$) 和自然频率 ($omega_0$) 对系统行为的决定性影响。第5章：正弦稳态分析当电路受到正弦激励时，稳态响应也可以是正弦的，但存在相位差。相量（Phasors）：介绍如何将时域的正弦函数转化为复平面上的相量表示，极大地简化了微分方程的求解。复数阻抗与导纳：定义电阻、电容和电感在频域下的复数阻抗表示 ($Z(jomega)$)。运用 KVL/KCL 结合相量进行交流稳态分析。交流电路功率：详细区分瞬时功率、平均功率（有功功率）、无功功率和视在功率。引入功率因数（Power Factor）的概念及其对传输效率的重要性。第6章：频率响应与滤波器本章探讨电路对不同频率信号的响应特性，这是信号处理的基础。传递函数（Transfer Function）：定义输入和输出信号之间的传递函数 $H(jomega)$，它是电路特性的核心描述。频域分析工具：讲解如何绘制波特图（Bode Plot）来直观展示系统的增益和相位随频率的变化。基本滤波器设计：详细分析一阶和二阶无源低通、高通滤波器的设计原理。定义并计算截止频率 ($f_c$)、带宽（BW）和品质因数（Q）。 --- 第三部分：半导体器件与数字逻辑本部分将从连续变化的模拟世界迈入离散化的数字世界，聚焦于现代电子系统的核心构建块——半导体器件。第7章：半导体基础与二极管半导体物理：概述本征半导体、N型和P型掺杂的概念，以及载流子（电子和空穴）的输运机制（漂移和扩散）。 PN结：深入分析PN结的形成、内建电场和势垒。讲解零偏、正向偏置和反向偏置下的伏安特性曲线（I-V Curve）。二极管应用：重点研究二极管在整流电路（半波、全波桥式）、限幅电路和钳位电路中的实际应用。第8章：晶体管（BJT 与 MOSFET）本章是模拟和数字电路设计的分水岭。双极性结型晶体管（BJT）：详细解释共射、共基、共集电极三种基本组态的原理。重点分析BJT的放大区、饱和区和截止区，并推导其跨导和电流放大倍数 ($eta$)。金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）：详细阐述MOSFET的沟道形成、工作原理（增强型与耗尽型）。分析其I-V特性曲线，并对比其与BJT在功耗和集成度上的优势。基本放大器配置：介绍共源、共基、共射极等基本单级放大电路的偏置技术和交流小信号模型分析。第9章：基本逻辑门与布尔代数本部分转入离散信号的世界。布尔代数基础：讲解布尔变量、逻辑运算（AND, OR, NOT, XOR），以及德摩根定理（De Morgan's Theorems）和逻辑简化法（如卡诺图 K-Map）。实现逻辑门：研究如何使用二极管、电阻以及后续学习的晶体管来实现基本的正逻辑和负逻辑门电路。组合逻辑电路：分析多路选择器（MUX）、译码器（Decoder）、编码器（Encoder）和全加器（Full Adder）等常见组合电路的设计与应用。第10章：时序逻辑与存储元件锁存器与触发器（Latches and Flip-Flops）：深入研究SR, JK, D, T触发器的结构和工作特性。重点分析时钟信号对状态改变的同步控制。寄存器与计数器：讲解如何利用触发器构建数据存储单元（寄存器）和用于时间控制的时序电路（异步和同步计数器）。存储器基础：概述RAM（SRAM, DRAM）和ROM的基本结构和寻址机制，为理解微处理器内存架构做铺垫。 --- 第四部分：现代电子系统概览本书的最后一部分将这些基础知识应用到更宏观的电子系统结构中。第11章：运算放大器（Op-Amp）的应用本章专注于理想运算放大器的特性，并将其作为强大的通用模拟工具。理想运放模型：阐述“虚短”和“虚断”的原理及其应用。经典电路分析：详细分析反相放大器、同相放大器、加法器、减法器、积分器和微分器等核心应用电路的增益和传递函数。实用电路：介绍比较器、有源滤波器（使用运放构建二阶及以上滤波器）以及电压跟随器的设计。第12章：信号转换与系统接口数模转换（DAC）与模数转换（ADC）：介绍二进制加权电阻型DAC和R-2R梯形网络的工作原理。重点分析ADC的逐次逼近（SAR）、双积分型等关键转换技术及其分辨率、转换速度的权衡。时钟与定时：探讨振荡器的基本原理，特别是RC振荡器和晶体振荡器，理解它们在生成稳定时钟信号中的作用。总结：本书强调从第一性原理出发，系统地将数学工具应用于物理现象，最终构建起对现代电子设备功能实现的全景认知。通过大量的例题和实践导向的分析，读者将具备阅读、理解和初步设计基本模拟与数字电路的能力。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书，无疑是一部数字逻辑的“字典”，收录了大量的定义、定理和基本电路结构。对于像我这样，希望系统地了解数字电路“语言”的学习者来说，它提供了一个扎实的基础。书中关于数字系统中的基本组成部分，如算术逻辑单元（ALU）、控制单元、存储器接口等的讲解，都非常有条理。但让我感到略微失望的是，在涉及到一些更具挑战性的主题时，例如数字信号处理（DSP）中的一些基础概念，或者数字通信系统中的编码与解码技术，这本书的处理就显得有些 cursory。它只是简单地提到了这些领域，但并没有深入探讨其中的核心原理和实际应用。我知道这可能超出了“基础”的范畴，但作为一名希望将数字电路知识拓展到更广泛领域的学习者，我希望能在这本书中找到一些引导性的信息，让我知道下一步该往哪里学。

评分☆☆☆☆☆

《Digital Fundamentals》这本书，在我看来，是一本非常注重理论基础的教材。它详细地解释了数字电路设计中的各种数学原理，包括布尔代数、逻辑函数最小化以及状态机设计等。书中对于如何使用卡诺图（Karnaugh Map）和奎恩-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）方法进行逻辑函数简化，提供了非常详尽的步骤和例子，这对于我掌握最基础的逻辑设计至关重要。不过，当涉及到实际的硬件实现时，这本书就显得有些力不从心了。它提到了诸如CMOS和TTL这样的逻辑家族，但对于不同逻辑家族在驱动能力、功耗、速度以及抗干扰能力方面的差异，并没有进行深入的比较和分析。我希望能在这本书中看到更多关于如何根据实际需求选择合适的逻辑家族，以及在进行电路设计时需要考虑的实际工程问题，比如信号完整性、电源分配网络等。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我得说，真是一本让我又爱又恨的“数字基础”。爱它，是因为它确实是在数字电路的这个浩瀚领域里，为我这个初学者搭建了一个相对坚实的骨架。从最基础的逻辑门，到布尔代数的神奇演算，再到编码、解码、多路复用器这些更复杂的结构，它都循序渐进地展开。我记得当时看到那些逻辑图，就像是在破解某种古老的密码，每一个符号、每一条连线都有它存在的意义。作者在讲解基本概念时，通常会配以相当详尽的图示和表格，这对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。它不会像某些教材那样，上来就抛出大量的公式和术语，而是会先用一些通俗易懂的比喻来引导你理解，比如将逻辑门比作开关，将时序电路比作有记忆的机器。这种 pendekatan （ pendekatan - 俄语，意为“方法、途径”）让我逐渐克服了对数字电路的畏惧感。然而，这本书也并非完美无瑕。在某些章节，特别是涉及到组合逻辑电路和时序逻辑电路的综合应用时，我总觉得它给出的例子稍显片面，或者说，不够“贴地气”。我期望能够看到更多与实际应用相结合的案例，比如书中提到的一些微处理器、计数器等，如果能展示一下它们在实际设备中的具体实现，哪怕是简化版的，都会大大增强我的理解深度。有时候，书中的例子虽然正确，但总感觉离现实世界的复杂性有些距离。我又不是要成为一个电路设计大师，但至少，我希望能感受到这些基础知识是如何支撑起我们日常生活中那些令人惊叹的电子产品的。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实在话，它的理论基础非常扎实，尤其是在介绍数字逻辑的数学原理方面。布尔代数、逻辑函数、真值表这些概念，在书中得到了非常详尽的阐述。通过阅读，我对如何使用逻辑门来构建复杂的逻辑功能有了初步的认识。我尤其喜欢书中对一些组合逻辑电路（如编码器、译码器、多路选择器、数据分配器）的讲解，它们通过图示和表格的形式，把复杂的逻辑关系变得清晰易懂。但让我感到困惑的是，这本书在讲解时序逻辑电路时，似乎缺少了一些与实际硬件实现的关联。例如，在讨论触发器和寄存器时，它更多地停留在理论层面，对于如何实际构建一个能够稳定工作的存储单元，或者如何设计一个能够满足特定时序要求的系统，则提及较少。我总觉得，如果能够多一些实际的电路设计案例，或者至少是关于如何使用FPGA（现场可编程门阵列）或CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现这些数字逻辑，那将是非常有帮助的。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，《Digital Fundamentals》这本书，在知识体系上是相当完善的，它为学习数字电路提供了一个坚实的基础。书中对于逻辑代数、卡诺图化简、组合逻辑电路和时序逻辑电路的讲解，都相当到位。我对书中对触发器、寄存器、计数器以及各种存储器的工作原理的阐述，印象深刻。然而，我总觉得这本书在讲解如何将这些基础知识应用于更复杂的数字系统时，可以做得更好。例如，在讨论模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）时，它更多地停留在理论层面，并没有给出足够多的实际应用案例，让我难以理解这些转换器是如何在音视频处理、数据采集等领域发挥作用的。我希望能在这本书中看到更多关于如何将这些数字电路模块集成到更大的系统，例如一个简单的嵌入式系统或一个数字信号处理器的设计流程。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子工程专业的学生，我一直对数字世界的底层逻辑充满好奇，而《Digital Fundamentals》这本书，确实在某种程度上满足了我的求知欲，但同时也留下了一些未竟的遗憾。它的优点在于，对于逻辑代数、布尔表达式化简、卡诺图等核心概念的讲解，可以说是清晰且有条理的。作者通过大量的公式推导和实例分析，帮助我们理解了如何通过数学手段来优化和简化数字电路。特别是当涉及到门电路的组合，如与非门、或非门构成的通用逻辑门时，书中的讲解步骤详尽，让我能够一步步地跟着操作，从而深刻理解不同逻辑门的组合能够实现的功能。但是，我总觉得这本书在讲解集成电路（IC）方面，可以更深入一些。它提到了像74系列这样常见的逻辑芯片，也展示了其内部结构图，但关于这些芯片的实际选型、工作原理、时序约束以及在实际电路板上的布局布线，则显得有些浅尝辄止。我知道这是一本“基础”读物，但对于一个初学者而言，了解一些基础的IC应用知识，能够帮助我们更好地将理论与实践联系起来。例如，当书中提到一个加法器时，我希望能看到如何使用具体的74系列芯片（如74LS283）来搭建一个实际的加法器，并理解其引脚功能和工作电压等参数。

评分☆☆☆☆☆

这是一本相当全面的数字电路基础教材，作者在讲解基本概念时，通常会配以清晰的图示和表格，这对我理解那些抽象的逻辑功能非常有帮助。从最简单的逻辑门到更复杂的组合和时序逻辑电路，它都覆盖得很到位。我特别喜欢书中关于如何将逻辑表达式转换为实际电路的讲解，以及如何通过真值表来分析和设计逻辑电路。然而，这本书在关于微处理器的工作原理的讲解方面，总让我觉得“隔靴搔痒”。它会简单地介绍CPU的几个主要组成部分，比如算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器组，但对于CPU如何执行指令，如何进行指令解码，如何与内存和I/O设备进行交互，则显得比较模糊。我渴望能在这本书中看到更具体的指令集架构（ISA）示例，或者一个简单的CPU设计流程，来帮助我理解这些复杂的数字系统是如何工作的。

评分☆☆☆☆☆

《Digital Fundamentals》这本书，可以说是一本为初学者量身打造的数字电路入门指南。它循序渐进地介绍了数字逻辑的基础知识，从最基本的二进制数制和逻辑运算，到更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路。书中对于如何使用门电路实现各种逻辑功能，例如加法器、减法器、比较器等，都有详细的讲解。但是，我在阅读过程中，感觉书中对于可编程逻辑器件（PLD）的介绍，可以更加充实一些。它虽然提到了PLD，但对于像FPGA和CPLD这样的主流可编程器件，以及它们在现代数字电路设计中的重要性，并没有进行深入的阐述。我希望在这本书中能看到更多关于如何使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来设计和实现数字电路的实例，这样才能更好地将理论知识转化为实际的工程技能。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《Digital Fundamentals》这本书，我读完之后，最大的感受就是，它像是一本精心准备的“工具箱”，里面装满了数字电路学习的各种基础工具，但却很少教你如何“建造”真正有用的东西。在讲解二极管、三极管等基本电子元器件作为数字开关时，它做得相当到位，让我理解了这些元器件如何通过高低电平来表示0和1。同时，对于时序逻辑电路，如触发器（Flip-Flop）和寄存器（Register）的讲解，也算是比较扎实，我能够理解它们是如何存储和传递信息的。不过，这本书在对更高级的概念，例如模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的处理上，总让我觉得“隔靴搔痒”。它会提及这些转换器的基本原理，也会给出一些简化的框图，但对于实际的电路实现、各种不同类型的ADC/DAC（如逐次逼近型、Σ-Δ型等）的优缺点以及它们在信号处理中的具体应用，则显得不足。我渴望在读完基础知识后，能有一些更具体的、能够让我眼前一亮的例子，来展示这些数字电路是如何被集成到我们日常接触到的电子设备中的。

评分☆☆☆☆☆

《Digital Fundamentals》这本书，从知识体系的角度来看，是相当完整的。它涵盖了从最基础的二进制数制、逻辑运算，到复杂的微处理器和微控制器的工作原理。书中对各种逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的讲解，以及它们组合形成更复杂逻辑功能的过程，都处理得相当细致。我也欣赏书中对半加器、全加器、译码器、编码器等基本组合逻辑电路的讲解。然而，我在阅读过程中，总觉得书中的一些章节，特别是关于存储器部分，可以更深入地挖掘。例如，在讲解ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器）时，它更多地停留在概念层面，对于不同类型的ROM（如PROM, EPROM, EEPROM）和RAM（如SRAM, DRAM）在工作原理、速度、功耗以及应用上的差异，并没有进行详尽的对比和分析。我期望能看到更多关于这些存储器如何被集成到计算机系统中，以及它们在不同应用场景下的选型考量。

评分☆☆☆☆☆