数字电子技术基础教程

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出版者:电子工业出版社
作者:李强
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2002-1-1
价格:18.00
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787505366824
丛书系列:
图书标签:
  • 数字电子技术
  • 电子技术
  • 基础教程
  • 电路分析
  • 数字电路
  • 模拟电路
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具体描述

《电路原理与分析:从基础到应用》 图书简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入的电路理论学习路径,涵盖了从最基本的电路元件到复杂电路系统的分析方法。我们摒弃了过于侧重特定领域工具的介绍,而是将焦点置于构建坚实的、跨越不同应用领域的理论基础之上。这本书不是一本关于特定数字系统或微控制器实现的指南,而是一本专注于“电如何流动,电路如何工作”的底层原理教科书。 第一部分:电路学的基石——静电、电流与基本定律 本部分是构建读者电路分析能力的第一块基石。我们首先从电荷、电场和电势的概念入手,详细阐述了电势差与电压的物理意义,避免了生硬的公式堆砌,力求让读者理解能量如何在电路中转移和存储。 随后,我们引入了电流、电阻、电导这些核心概念。电阻的微观本质——导体内部载流子的行为——被深入探讨,为理解欧姆定律提供了坚实的物理基础。欧姆定律及其在实际电路中的应用被细致剖析,同时,我们着重强调了其适用范围和限制,特别是对非线性元件的处理。 在系统介绍完基本元件后,本书转向电路的拓扑结构。我们详细定义了节点、支路、回路和网孔,这些是进行任何系统化分析的语言。在此基础上,基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)被系统地推导和阐释。为了巩固理解,书中包含大量基于KCL和KVL的简单电阻网络求解示例,这些示例旨在训练读者的“看图说话”能力,即一眼识别电路的连接关系和简化潜力。 第二部分:线性电路的系统化分析方法 线性电路分析是电路理论的核心内容,本部分将复杂的线性电路分解为可操作的求解步骤。 节点电压法与网孔电流法: 这两种经典方法是系统求解多源、多回路电路的利器。我们不仅展示了如何建立相应的代数方程组,更重要的是,深入探讨了如何通过对电路的观察来优化方程的选取,例如如何利用超级节点或超级网孔来简化计算。求解线性方程组的数学工具被适当地回顾,以确保读者能够独立完成计算。 电路定理的威力: 为了展示分析的优雅性,本书随后系统介绍了重要的线性电路定理。 叠加定理: 强调其仅适用于线性系统,并详细说明了如何通过“独立源置零”的步骤来隔离和计算单个独立源的贡献。 等效变换: 深入讲解了戴维南(Thevenin)定理和诺顿(Norton)定理。重点在于理解等效阻抗的物理含义——即端口对内部驱动源的“视角”。我们展示了如何利用这些定理简化包含大量元件的复杂网络,并讨论了最大功率传输条件,这超越了单纯的计算,触及了能量效率的工程问题。 源变换: 作为一种辅助工具,源变换的等效条件和应用场景被明确界定。 第三部分:动态元件与一阶/二阶电路分析 现实世界的电路大多涉及能量存储,因此电容和电感是不可或缺的分析对象。本部分聚焦于动态电路的瞬态响应。 电容与电感: 我们从物理结构出发,解释了电容对电压变化的阻抗特性(隔直通交)和电感对电流变化的特性(阻碍电流突变)。这些元件的电压-电流关系(微分方程形式)被清晰地建立起来。 一阶电路(RC 和 RL 电路): 针对仅含一个储能元件的电路,我们采用自然响应和阶跃响应的解耦方法进行分析。时间常数 $ au$ 的概念被赋予深刻的物理意义——它是系统响应速度的量度。求解过程被标准化为初始值、稳态值和时间常数的确定,使瞬态分析流程化。 二阶电路(RLC 电路): 这是电路分析中的一个重要里程碑。我们推导了二阶微分方程,并系统分析了无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼四种情况下的响应特性。对阻尼比 ($zeta$) 和自然频率 ($omega_0$) 的深入探讨,帮助读者理解系统行为的本质差异,例如振荡、衰减的快慢等。 第四部分:正弦稳态分析与相量法 当电路由正弦交流电源驱动时,电路响应也呈正弦形式,但其分析涉及微积分,较为繁琐。本部分引入了相量法这一强大的数学工具,将微分运算转化为代数运算。 复数在电路中的应用: 我们复习了必要的复数运算知识,并着重讲解了复平面上的向量表示与相量表示之间的对应关系。 阻抗(Impedance)的概念: 阻抗被定义为广义的电阻,它是描述交流电路中元件对电流的阻碍作用。我们展示了电阻、电容和电感在频域(相量域)如何被表示为复数阻抗,以及串并联阻抗的计算规则。 正弦稳态分析: 利用阻抗,我们可以将 KCL、KVL、节点电压法、网孔电流法,乃至戴维南、诺顿定理,无缝地应用到交流电路中。这使得交流电路的分析方法与直流电路高度统一。 功率在交流电路中的处理: 交流电路的功率概念更为复杂,本书详细区分了瞬时功率、平均功率(有功功率)和虚功率。引入了功率因数和视在功率的概念,并详细阐述了在三相系统中,功率的计算和平衡问题,这对于电力系统和电机驱动至关重要。 第五部分:耦合电路与频率响应 本部分将分析的视角从单一频率扩展到多频率,并引入了电磁耦合的概念。 互感与变压器: 互感元件的引入改变了电路的拓扑结构,需要引入互感系数和互感电压项。我们详细分析了理想变压器的工作原理,包括匝数比与电压、电流、阻抗的变换关系,这为电源和信号隔离提供了基础模型。 频率响应与滤波: 频率响应分析旨在研究电路输出与输入信号频率之间的关系。我们将重点放在二端口网络上,通过输入和输出的电压或电流比构建传递函数(Transfer Function)。 低通、高通、带通与带阻滤波器: 我们以一阶和二阶电路为基础,推导出这些基本滤波器的频率特性曲线,并定义了截止频率、带宽和通带增益等关键参数。本书力求让读者理解滤波器的设计目标——即选择性地通过或阻止特定频率范围的信号,而不是简单地套用公式。 总结 《电路原理与分析:从基础到应用》旨在培养读者强大的电路建模和问题求解能力。它聚焦于构建从电磁场到网络分析的逻辑链条,为后续学习更专业的电子学、电磁场理论或控制系统打下不可动摇的理论基础。本书的深度和广度确保了读者不仅能“算对”,更能“理解”电路的内在物理规律。

作者简介

目录信息

第一章 数字电子技术基础
1 常用进位计数制
2 进位计数制和十六进位计数制
3 码制及常用计算机编码
4 逻辑代数基础
5 逻辑函数的化简
第二章 组合逻辑
第三章 时序逻辑
第四章 数字电路系统的设计
第五章 数字电路器件
第六章 大规模可编程集成电路的应用
第七章 在系统编程技术的应用
第八章 VHDL语言初步
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我必须指出,这本书的逻辑结构安排存在严重的跳跃性和不一致性。它在前半部分花了大量的篇幅去讲解布尔代数和组合逻辑,这部分内容尚算扎实,虽然依旧偏理论化。但是,当我们进入到后半部分关于存储器和可编程逻辑器件(PLD)时,过渡显得异常仓促和突兀。仿佛作者在写完前半部分后,突然想起来后面还有内容要覆盖,于是便将原本需要数个章节才能讲透的内容压缩到了两章之内。特别是对VHDL或Verilog等硬件描述语言的介绍,几乎是蜻蜓点水,仅仅展示了几个最基本的语法结构,便匆匆收尾。对于想进一步深入学习现代数字系统设计的读者来说,这本书提供的只是一个理论框架的残片,缺乏将理论与现代设计工具相结合的关键桥梁。这种结构上的失衡,使得整本书的实用价值大打折扣。

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这本《数字电子技术基础教程》的排版简直是一场灾难,让人看得心惊肉跳。刚拿到书的时候,我就被它那松散的字体和页边距搞得一头雾水,感觉就像是在看一份廉价的复印件,而不是一本正经的教材。书中的插图更是让人抓狂,很多电路图的线条细得像是蚊子腿,关键部位的标注模糊不清,稍微扫一眼就容易看漏关键信息。更别提那些密密麻麻的公式推导,没有足够的留白和清晰的分步解析,简直是把人硬往墙上撞。我花了大量的时间去揣摩那些原本应该直观展示的逻辑门电路,结果却因为图示不清而不得不去网上搜索其他资料佐证,这完全违背了使用教材的初衷——提供一个连贯、易懂的学习路径。如果作者或出版社在设计这本教材时,能稍微在版式和视觉呈现上多花点心思,哪怕只是把关键公式加粗、关键概念用方框强调一下,阅读体验都会有质的飞跃。现在这状态,我实在很难推荐给任何一个希望高效学习数字电路的新手。

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这本书的习题设计简直是笑话,完全脱离了实际应用场景,更像是为了凑数而硬塞进去的练习。很多题目要么是机械性的公式套用,重复性极高,做完后对理解电路的实际功能毫无帮助;要么就是设计得过于偏门和晦涩,考察的知识点分散且不成体系,根本无法有效地检验读者对核心概念的掌握程度。例如,有一章关于脉冲整形电路的习题,要求计算各种参数的精确值,但完全没有给出任何实际应用背景,我完全不知道这些数字有什么实际意义,做起来枯燥乏味。真正有价值的习题,应该是能引导学生思考如何将理论应用于解决实际问题,比如设计一个简单的计数器,或者分析一个实际电路中的时序错误。然而,这本书里几乎找不到这种富有启发性的“设计型”题目,更多的是“计算型”和“记忆型”的练习,这使得学习过程变得非常僵化和功利化。

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阅读体验方面,这本书的叙述风格极其晦涩和学术化,读起来感觉就像是在啃一本写给资深研究人员看的论文集,而不是面向入门读者的“教程”。作者似乎默认读者已经对半导体物理和高等数学了如指掌,上来就抛出一堆高深的理论模型和复杂的数学推导,完全没有考虑到初学者在概念建立初期的困惑。比如,当介绍完触发器的工作原理后,作者直接跳跃到了时序逻辑电路的抽象设计方法,中间缺失了大量必要的、循序渐进的例子来帮助理解状态转移的可能性和限制。我花了很长时间才理解,原来书里那些看似繁复的公式,其实只是在用更严谨的语言描述我们日常可见的“与非门”或“或非门”的行为,但这种“严谨”的代价,却是让初学者在第一章就产生了强烈的挫败感。它更像是一本参考手册,而不是一本能带你从零到一搭建知识体系的向导。

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这本书的另一个令人头疼的问题是其对概念的定义和术语使用缺乏统一性。我发现书中一些基本术语,比如“时序同步”和“异步逻辑”的界定,在不同章节中似乎存在轻微的语义漂移,这对于依赖精确定义的数字电路学习来说,是致命的缺陷。在第一章对时序逻辑的描述中,似乎更偏向于“时钟控制”,而在后面分析竞争冒险时,又引入了对“非同步”信号的讨论,但没有明确指出这两种情况在实际电路中的区分标准和应用场合。此外,书中引用的参考资料和案例大多陈旧,很多例子都停留在上世纪七八十年代的离散器件时代,对于理解现代集成电路设计,如CMOS逻辑在低功耗和高速运行方面的优势与挑战,几乎没有提供任何有价值的视角。学习一本面向未来的技术教程,却读到了很多过时的技术案例,这让人不禁怀疑作者对该领域的最新发展是否足够了解。

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