数字电路与逻辑设计实用教程

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页数:274
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出版时间:2008-8
价格:33.00元
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isbn号码:9787118058550
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  • 数字电路
  • 逻辑设计
  • 电路分析
  • 电子技术
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  • FPGA
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  • 数字系统设计
  • 实践教程
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具体描述

《数字电路与逻辑设计实用教程(第2版)》包括大学本科教学大纲要求的全部内容和部分扩展内容。要求学生掌握现代数字系统分析与设计的基本原理和基本方法。教学重点是布尔代数基本定律、组合逻辑电路和时序逻辑电路分析与设计。由于可编程器件的使用越来越广泛,其编程技术也是学习的重要内容。全书包括数制与编码、逻辑代数、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形、A/D和D/A转换器、可编程逻辑器件和VHDL等内容。各章都附有习题。

模拟世界的构建基石——电路与信号的奥秘 本书将带领读者深入探索模拟电路与信号处理的奇妙世界,揭示驱动现代电子设备运行的底层原理。我们不会触及数字逻辑的二元世界,而是专注于电压、电流、电容、电感等基本元素的交互,以及它们如何汇聚成复杂而精密的信号。 第一篇:电流与电压的律动 本篇将从最基础的电学概念入手,如同描绘一幅抽象的画作,用严谨的笔触勾勒出电路的轮廓。 电荷与场的呼唤: 我们将首先理解电荷这一基本属性,以及它所产生的电场和磁场。理解电荷的运动如何形成电流,电压作为驱动电荷移动的“势差”,它们之间的关系将是后续所有分析的基石。我们会深入探讨静电学原理,例如库仑定律,以及电势的概念,为理解电压的本质打下基础。 电阻的羁绊: 欧姆定律将是我们遇到的第一个重要定律,它揭示了电压、电流和电阻之间的简单而深刻的关系。我们将学习不同材料的导电性差异,理解电阻的物理本质,以及它在电路中扮演的角色——无论是限制电流,还是分压。本书将详细介绍各种阻性元件,如碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻的结构、特性和应用,并辅以实际的测量技巧。 串并联的交织: 电阻的连接方式直接影响着整个电路的行为。我们将详细讲解电阻串联和并联的电路分析方法,推导等效电阻的计算公式,并通过大量的实例展示在不同连接方式下,电流和电压如何分配。学习如何简化复杂的电阻网络,是电路分析的必备技能。 功率的释放: 电路中的能量如何消耗或转化,这是功率的概念。焦耳定律将告诉我们电流流过电阻时产生的热量,以及功率与电压、电流、电阻的关系。我们将学习如何计算电路的功率消耗,以及功率在不同应用中的意义,例如功率的散热问题,以及如何选择合适的功率元器件。 直流与交流的转换: 本篇还将初步介绍直流(DC)和交流(AC)电的概念。我们将理解直流电源的恒定性,以及交流电源周期性变化的特性。虽然不深入交流电路的详细分析,但会为后续理解信号的周期性变化做好铺垫。 第二篇:电容与电感——动态信号的记忆者 告别了静态的电阻世界,我们将进入动态的电容与电感领域,它们如同电路中的“记忆体”和“惯性”,对变化的信号产生独特的响应。 电容的存储能力: 电容的基本结构——两个导体板被绝缘介质隔开,以及它存储电荷的能力——电容值。我们将深入理解电容的工作原理,例如充电和放电过程,以及电容在电路中扮演的“蓄水池”角色。 RC电路的瞬态响应: 将电阻与电容组合在一起,就构成了RC电路。我们将详细分析RC电路在直流和交流信号作用下的瞬态响应。学习电容的充电和放电时间常数,理解它们如何影响信号的变化速度,以及RC电路在滤波、耦合、去耦等方面的应用。 电感的感应特性: 电感,由线圈构成,它抵抗电流变化的特性——电感值。我们将探索电感的工作原理,例如自感与互感,以及电感在电路中储存磁场能量的功能。 RL电路的瞬态响应: 类似于RC电路,RL电路(电阻与电感组合)同样会展现出独特的瞬态响应。我们将分析电流通过电感时其本身产生的感应电动势,以及RL电路的时间常数,并探讨其在振荡、延时等方面的应用。 RLC电路的谐振现象: 将电阻、电感和电容组合在一起,就构成了RLC电路。这是模拟电路中最具代表性的电路之一。我们将重点研究RLC电路的谐振现象,即当电路中电流和电压达到最大值时,电路表现出的特殊状态。理解谐振频率,以及它在调谐、滤波等应用中的重要作用。 第三篇:半导体器件——电流的精密控制者 本篇将聚焦于现代电子技术的核心——半导体器件,揭示它们如何实现电流的精密控制和信号的放大。 二极管的单向导电性: 二极管是一种具有单向导电特性的半导体器件,它允许电流从一端流向另一端,但阻止反向电流。我们将深入理解PN结的形成,以及正向偏置和反向偏置时二极管的导电特性。学习二极管在整流、检波、限幅等方面的广泛应用。 稳压二极管的恒压特性: 稳压二极管是一种特殊的二极管,它能在特定电压下保持输出电压的稳定。我们将学习稳压二极管的稳压原理,以及它在电源稳压电路中的关键作用。 晶体管——模拟世界的“放大器”: 晶体管是模拟电子电路的核心。我们将详细介绍双极结型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)的基本结构、工作原理和特性曲线。理解它们如何通过小信号控制大电流,实现信号的放大。 基本放大电路的设计与分析: 基于晶体管,我们将学习设计和分析各种基本放大电路,例如共射放大器、共集放大器、共基放大器等。理解放大器的增益、输入阻抗、输出阻抗等关键参数,以及它们对电路性能的影响。 场效应管的优势与应用: 场效应晶体管(FET)以其高输入阻抗和低噪声等优点,在许多应用中取代了BJT。我们将学习JFET和MOSFET的工作原理,以及它们在放大、开关等电路中的应用。 运算放大器(Op-Amp)——万能的信号处理单元: 运算放大器是现代模拟电子电路中最重要、最基础的集成电路之一。我们将深入学习运算放大器的基本结构、理想模型,以及它作为核心构建各种复杂电路的能力,例如加法器、减法器、积分器、微分器等。理解其高开环增益、高输入阻抗、低输出阻抗等理想特性,以及如何在实际应用中利用反馈来构建稳定的高性能电路。 第四篇:滤波与信号调理 本篇将探讨如何对模拟信号进行处理,以达到特定的目的,例如去除噪声、提取有用信息等。 滤波器——信号的选择者: 滤波器是用于选择性地允许或阻止特定频率信号通过的电路。我们将学习低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的基本原理和设计方法。理解它们在音频处理、通信系统等领域的应用。 RC和RL滤波器的构建: 利用前面学习到的RC和RL电路,我们将具体介绍如何构建简单的无源滤波器。 有源滤波器的优势: 探讨使用运算放大器构建有源滤波器,以及它们相比于无源滤波器的优势,例如提供增益、实现更陡峭的频率响应等。 信号的耦合与隔离: 学习如何使用电容和变压器等元件实现不同电路之间的信号耦合,以及如何利用缓冲器和隔离放大器来防止电路之间的相互干扰。 偏置电路的设计: 为了使放大器能够正常工作,需要为其提供合适的直流工作点。本篇将介绍各种偏置技术的原理和设计方法。 本书旨在为读者提供坚实的模拟电路基础知识,通过理论讲解与实践案例相结合的方式,培养读者分析和设计模拟电路的能力。理解这些基本原理,将为深入学习更高级的电子技术,如通信系统、控制系统、嵌入式系统等奠定坚实的基础。

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阅读《数字电路与逻辑设计实用教程》的过程中,我发现它在讲解数字系统的时序方面非常有深度。我一直对时钟信号的作用以及它如何驱动整个数字电路的运行感到着迷。书中关于时钟信号的产生、分配以及时钟抖动和建立/保持时间等概念的解释,给我留下了深刻的印象。我希望作者能够更详细地阐述时钟信号在同步时序逻辑电路中的核心作用,以及如何设计能够稳定工作的时序电路。特别是,我希望书中能有关于不同类型的触发器(如SR、JK、D、T触发器)的深入分析,包括它们的逻辑功能、时序特性以及在实际电路中的应用。例如,我一直想了解如何利用D触发器构建一个简单的寄存器,或者如何利用JK触发器设计一个可预置的计数器。书中关于状态机的讲解也让我眼前一亮。我希望作者能够通过具体的例子,例如交通灯控制器或者流水灯控制器,来演示如何设计和实现有限状态机。理解状态机的工作原理对于设计复杂的数字系统至关重要,我非常期待能从中获得清晰的指导。同时,我也希望书中能介绍一些常用的状态机设计方法,例如状态分配、状态化简以及状态图和状态表的绘制。如果书中还能涉及一些关于时序逻辑电路的时序分析和时序验证的技术,那就更完美了,这将有助于我更好地理解和设计高性能的数字系统。

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这本书《数字电路与逻辑设计实用教程》的实用性,不仅仅体现在理论的清晰讲解,更在于它能够引导读者进行实际的电路设计和验证。我一直希望能够掌握一些基本的电路调试和故障排除技巧。我希望书中能够提供一些关于如何使用万用表、示波器等测量工具来检测数字电路的实用指南。例如,如何测量时钟信号的频率和占空比?如何判断一个逻辑门是否正常工作?我希望书中能够提供一些常见的数字电路故障场景,以及相应的诊断和修复方法。我对于如何利用逻辑分析仪来捕捉和分析数字信号的时序行为也非常感兴趣。如果书中能够介绍如何使用逻辑分析仪来调试复杂的时序逻辑电路,例如查找时序违规或者逻辑错误,那将是对我极大的帮助。此外,我希望书中能够提供一些关于如何在PCB(印刷电路板)上进行布局布线,以及如何考虑电源和地线的布局,以减少信号干扰和提高电路的可靠性。如果书中还能包含一些关于EMC(电磁兼容性)的基本设计原则,让我能够设计出更稳定、更抗干扰的数字电路,那将是非常宝贵的知识。

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这本《数字电路与逻辑设计实用教程》的名字听起来就非常有吸引力,我一直对电子技术很感兴趣,尤其是数字电路方面,感觉它就像是构建现代电子设备的大厦的基石。我平时喜欢拆解一些旧的电子产品,虽然有时候是出于好奇,但更多的是想了解它们内部是如何工作的。之前也看过一些零散的电子基础知识,但总感觉不成体系,没有一个明确的学习路径。看到这本书的名字,我立刻被“实用”两个字打动了,我希望它不仅仅是理论的堆砌,更能教会我如何将这些理论应用到实际的电路设计中去,比如我一直想尝试DIY一个简单的智能家居控制器,或者一个能自动控制灯光亮度的装置。这本书会不会从最基础的逻辑门开始讲起?比如AND、OR、NOT门,以及它们在实际电路中的应用,像是如何用它们来实现简单的加法器或者触发器?我特别希望书中能够包含一些实际的电路图例,并且能够详细解释每一个元器件的作用和工作原理,而不是简单地列出它们。我更期待的是,书中能够引导我理解二进制和十六进制在数字电路中的重要性,以及如何进行二进制运算。同时,我很好奇书中是否会涉及到一些常用的集成电路芯片,例如555定时器或者一些基本的逻辑芯片系列,并且会讲解如何使用它们来搭建更复杂的电路。如果书中还能有一些实际的焊接练习指导,或者是一些小型项目的制作教程,那就更完美了,这样我就可以在学习理论的同时,立刻动手实践,巩固所学知识,甚至能从中获得成就感。总的来说,我非常期待这本书能够成为我进入数字电路世界的一扇大门,让我能够更深入地理解电子世界的奥秘,并具备一定的DIY能力。

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《数字电路与逻辑设计实用教程》这本书,在讲解组合逻辑和时序逻辑的基础上,还进一步拓展到了更复杂的数字系统设计。我一直对微处理器的工作原理非常好奇,想知道CPU内部是如何执行指令的。我希望书中能对CPU的基本结构,比如算术逻辑单元(ALU)、寄存器堆、控制单元等有所介绍,并且能阐述它们是如何协同工作的。例如,书中是否会以一个简化的CPU模型为例,来讲解指令的取指、译码、执行过程?我对于如何设计一个简单的CPU控制器,来控制整个CPU的运行流程也充满了期待。此外,我希望书中能够涉及一些关于存储器的工作原理,比如RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)的内部结构和读写操作。理解存储器是如何存储和检索数据的,对于理解整个数字系统至关重要。我非常希望书中能够提供一些关于如何设计简单的存储器接口,以及如何将存储器与CPU连接起来的指导。如果书中还能涉及一些关于并行处理和流水线技术的基本概念,让我对如何提高数字系统的性能有一个初步的了解,那将是锦上添花。

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翻阅了《数字电路与逻辑设计实用教程》的目录,我发现它涵盖了从基础逻辑门到更复杂的时序逻辑和组合逻辑的广泛内容。我尤其关注书中对组合逻辑电路的讲解。我一直对如何设计一个能够执行特定功能的组合逻辑电路感到好奇,比如实现算术运算的加法器、减法器,或者用于数据选择的译码器、编码器、多路复用器和分路复用器。我希望书中能够详细解释这些逻辑器件的设计原理,并且提供清晰的电路图。更重要的是,我希望能学习到如何将这些基本器件组合起来,构建出能够完成更复杂任务的系统。例如,我一直想了解CPU中的算术逻辑单元(ALU)是如何工作的,它是否就是由一堆逻辑门和组合逻辑电路组成的?如果书中能有关于ALU的简单实现示例,我会觉得非常兴奋。我也想知道,书中是否会介绍一些常用的数字逻辑设计方法,比如自顶向下设计法,以及如何在设计过程中考虑电路的效率、速度和功耗。我非常希望书中能够包含一些实际的案例分析,比如如何设计一个简单的八段数码管显示控制器,或者一个简单的计算器。这些实际的案例将有助于我更好地理解理论知识,并将它们转化为实际的电路。此外,我对于微处理器和微控制器中的基本逻辑结构也有浓厚的兴趣,希望这本书能为我打下坚实的基础,为后续学习更高级的数字系统设计做好准备。

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这本书《数字电路与逻辑设计实用教程》的内容,为我深入理解数字电路的世界打开了一扇新的大门。我一直对嵌入式系统和微控制器非常着迷,并希望了解数字电路设计如何在这些系统中发挥关键作用。我希望书中能够提供一些关于微控制器(如Arduino、STM32等)的基本架构和工作原理的介绍,特别是它们如何通过数字电路来控制外围设备,以及如何接收和处理来自传感器或其他输入设备的数字信号。我希望书中能够演示如何利用前面学到的数字逻辑知识,来编写和实现微控制器上的固件程序。例如,如何利用微控制器的GPIO(通用输入输出)端口来控制LED的亮灭,或者如何利用定时器来产生PWM(脉冲宽度调制)信号?我对于如何利用微控制器来实现更复杂的嵌入式应用,例如简单的机器人控制、数据采集系统,或者一个简易的通信模块,也充满了期待。如果书中还能涉及一些关于如何选择合适的微控制器,以及在嵌入式系统设计中需要注意的功耗管理、实时性等问题,那将是对我最大的帮助。我希望能够将数字电路设计和微控制器编程结合起来,创造出真正有用的电子产品。

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《数字电路与逻辑设计实用教程》这本书,在理论的深度和广度上都给我留下了深刻的印象,并且它能够将抽象的理论概念与具体的实际应用相结合。我一直对现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)等可编程逻辑器件非常感兴趣,并希望了解如何利用它们来实现复杂的数字系统。我希望书中能够介绍FPGA的基本结构,例如查找表(LUT)、触发器、布线资源等,并解释它们是如何工作的。我特别希望书中能够提供一些关于如何使用HDL语言(如Verilog或VHDL)来设计和实现FPGA的项目。例如,如何将之前学到的逻辑门、组合逻辑和时序逻辑知识应用到FPGA设计中?我希望书中能够提供一些实际的FPGA项目案例,比如设计一个简单的计数器、一个七段数码管显示控制器,或者一个简单的交通灯控制器。这些项目将能够帮助我更好地理解FPGA的设计流程,包括代码编写、仿真、综合、实现以及下载。如果书中还能介绍一些关于ASIC设计的基本流程和挑战,让我对集成电路的设计有一个更全面的认识,那就更好了。我对于学习如何将数字电路设计理念转化为实际的硬件产品充满热情。

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这本书《数字电路与逻辑设计实用教程》的内容,可以说是在我学习数字电路的道路上,提供了一个非常扎实的起点。我一直对数字信号的处理和转换很感兴趣,特别是模拟信号和数字信号之间的转换过程。我希望书中关于“模数转换器”(ADC)和“数模转换器”(DAC)的讲解能让我更深入地理解它们的工作原理。例如,书中是否会详细介绍不同类型的ADC和DAC,如逐次逼近型ADC、Σ-Δ调制器ADC,或者电阻网络DAC、电容DAC?我希望能够理解它们在采样率、分辨率、线性度等方面的差异,以及在不同应用场景下的选择依据。我对于如何利用这些转换器实现模拟信号的数字化和数字信号的还原过程非常好奇。书中是否会提供一些实际的ADC/DAC应用案例,比如在音频处理、传感器数据采集等领域?我希望能够通过这些案例,更好地理解这些核心器件在实际系统中的作用。同时,我也希望书中能够涉及一些关于数字信号处理(DSP)的基础概念,虽然DSP是一个庞大的领域,但至少能让我对数字信号的滤波、变换等基本操作有一个初步的认识。如果书中还能提供一些关于如何选择合适的ADC/DAC芯片,以及在实际电路设计中需要注意的一些细节,比如电源噪声、接地等问题,那将是对我最大的帮助。

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拿到这本《数字电路与逻辑设计实用教程》后,我首先被它的排版和插图所吸引。一般来说,涉及电子工程的书籍,尤其是数字电路这类偏重理论和实践结合的学科,很容易写得枯燥乏味,但这本书的内容呈现方式非常直观。我印象最深刻的是关于布尔代数和逻辑函数的讲解部分,作者似乎用了一种非常形象的方式来解释这些抽象的概念。我个人在大学时期接触过一些数字电路的课程,但当时的教学方式更偏向于理论推导,对于很多概念的理解总感觉隔靴搔痒,没有那种“豁然开朗”的感觉。这本书是不是在讲解卡诺图简化、真值表推导这类方法时,也提供了大量的实例,并且一步一步地剖析了简化过程的逻辑?我特别希望能学到如何系统地化简复杂的逻辑表达式,以及如何根据化简后的表达式来设计出最精简高效的电路。除此之外,我一直在思考,书中关于时序逻辑的部分,例如触发器(SR、JK、D、T触发器)和寄存器,是否会详细讲解它们的状态转移图和时序图?我对于如何利用这些基本单元构建计数器、移位寄存器等功能单元非常感兴趣,因为这些是实现时序控制的关键。我也希望书中能够展示一些不同类型的计数器,比如同步计数器和异步计数器,并分析它们的优缺点和适用场景。如果书中还能提供一些关于时序逻辑设计中可能遇到的常见问题,以及相应的解决方法,那就更好了,这样可以避免我在实际设计中走弯路。我对于能够理解时钟信号的作用,以及它如何同步整个数字系统也有很高的期待。

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《数字电路与逻辑设计实用教程》这本书,让我在理解复杂逻辑电路时有了全新的视角。我一直觉得,虽然我知道逻辑门的基本功能,但要把它们组合起来实现一个有用的功能,还需要更系统的方法。书中关于“逻辑综合”和“电路优化”的部分,让我感觉学到了很多实用的技巧。我希望书中能够详细讲解如何使用布尔代数和卡诺图来简化复杂的逻辑表达式,并且能够提供如何在实际设计中运用这些简化技术的案例。我特别希望书中能够介绍一些常见的逻辑优化目标,比如减少门数、减少层数,以及如何权衡这些目标。我对于如何设计更高效、更快速的数字电路非常感兴趣。书中关于“硬件描述语言”(HDL),比如Verilog或VHDL,是否会有介绍?我听说这些语言是现代数字电路设计中不可或缺的工具,如果书中能够提供一些基本的HDL语法和设计流程介绍,那将是极大的帮助。例如,如何用HDL描述一个加法器,或者一个触发器?我希望书中能够演示如何将HDL代码转化为实际的门级电路。此外,我对于如何使用EDA(电子设计自动化)工具进行仿真和综合也有很高的期待。如果书中能够提供一些关于常用EDA工具的入门指导,比如如何进行仿真测试,如何对电路进行时序分析,那将对我非常有帮助。

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