Digital Electronics and Design with VHDL pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Pedroni Ph.D. California Institute of Technology; former visiting Professor Harvey Mudd College, Vo

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:2008-2

价格:662.00元

装帧:

isbn号码:9780123742704

丛书系列:

图书标签:

数字电子技术
VHDL
数字电路设计
可编程逻辑器件
FPGA
数字系统设计
电子工程
计算机工程
硬件描述语言
逻辑设计

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具体描述

This book offers a friendly presentation of the fundamental principles and practices of modern digital design. Unlike any other book in this field, transistor-level implementations are also included, which allow the readers to gain a solid understanding of a circuit's real potential and limitations, and to develop a realistic perspective on the practical design of actual integrated circuits. Coverage includes the largest selection available of digital circuits in all categories (combinational, sequential, logical, or arithmetic). Coverage also includes detailed digital design techniques, with a thorough discussion on state-machine modeling for the analysis and design of complex sequential systems. Key technologies used in modern circuits are also described, including Bipolar, MOS, ROM/RAM, and CPLD/FPGA chips, as well as codes and techniques used in data storage and transmission. Designs are illustrated by means of complete, realistic applications using VHDL, where the complete code, comments and simulation results are included.

* Comprehensive coverage of fundamental digital concepts and principles, as well as complete, realistic, industry-standard designs

* Many circuits shown with internal details at the transistor-level, as in real integrated circuits

* Actual technologies used in state-of-the-art digital circuits presented in conjunction with fundamental concepts and principles

* Six chapters dedicated to VHDL-based techniques, with all VHDL-based designs synthesized onto CPLD/FPGA chips

好的，这是一本关于电路理论和设计基础的图书的详细简介，专注于传统电路分析、半导体器件原理和模拟电路设计，不涉及数字电子学、VHDL或可编程逻辑： --- 书名：基础电路理论与模拟系统设计内容简介本书旨在为读者提供一个坚实、全面的基础，以深入理解电路的基本行为、元件特性以及经典模拟电路的设计方法。它从最基本的电、磁定律出发，逐步构建起一个完善的电路分析和系统设计框架。全书内容聚焦于线性与非线性电路的分析工具、关键半导体器件的工作原理，以及如何利用这些器件构建实用的模拟电子系统。第一部分：电路分析基础与直流/瞬态响应本部分致力于奠定严格的电路分析基础。我们将从欧姆定律、基尔霍夫定律（KCL/KVL）入手，这是分析所有电路的基石。随后，引入节点电压法和网孔电流法，这些是解决复杂电路拓扑的关键代数工具。我们详细探讨了电路分析中的重要定理，包括叠加定理、戴维南定理和诺顿定理，这些定理极大地简化了大型电路的分析过程。特别关注了储能元件——电阻、电容和电感——在电路中的行为。我们深入分析了含储能元件的电路在直流（DC）激励下的稳态响应，以及在瞬态激励下（如开关动作）的动态特性。RC和RL一阶电路的微分方程求解过程被细致阐述，帮助读者理解时间常数如何决定电路的过渡过程。对于更复杂的RLC二阶电路，我们分析了过阻尼、欠阻尼和临界阻尼三种情况，揭示了振荡现象的本质。第二部分：正弦稳态分析与频率响应当电路受到周期性的交流（AC）激励时，传统的时域分析方法变得复杂。本部分引入了复数表示法和相量（Phasor）分析技术，这是交流电路分析的核心。读者将学习如何将电容和电感的动态阻抗转化为复数形式的阻抗（$Z$），从而将微分方程转化为代数方程进行求解。我们全面分析了RL、RC和RLC串联及并联电路在正弦稳态下的电流、电压和功率关系。功率的计算被细致区分，包括瞬时功率、平均功率（有功功率）以及反应功率（无功功率），并引入功率因数（Power Factor）的概念及其重要性。频率响应是本部分的高潮。通过引入“传递函数”的概念，我们分析了电路对不同频率输入信号的响应特性。这包括了对低通、高通滤波器的设计和分析，以及如何利用频率响应图（波特图）来直观地理解电路的带宽、截止频率和通带特性。谐振现象，无论是串联还是并联谐振，都在本部分得到了深入的讨论，解释了其在选频电路中的应用。第三部分：两端口网络分析为了简化对复杂系统块（如放大器、滤波器）的分析，本部分引入了“两端口网络”的概念。我们将详细介绍描述两端口网络特性的四种基本参数集：Z参数（阻抗参数）、Y参数（导纳参数）、H参数（混合参数）和T参数（传输参数）。通过学习这些参数，读者可以掌握如何连接和分析由多个网络级联构成的复杂系统，而无需重新求解整个电路的基尔霍夫方程。这对于系统集成和模块化设计至关重要。第四部分：半导体器件物理基础与二极管本部分开始过渡到实际的电子元器件。我们从半导体物理学的基础开始，解释了本征半导体、N型和P型掺杂的概念，以及P-N结的形成和势垒区特性。核心内容集中在半导体二极管。我们将深入分析二极管的伏安特性曲线，理解其单向导电性。随后，我们探讨了二极管在不同应用中的作用：作为整流器（半波、全波、桥式整流），作为钳位器和限幅器，以及作为保护元件。我们还将研究理想二极管模型与实际二极管模型之间的差异，并引入了齐纳二极管，解释其在稳压电路中的关键作用。第五部分：双极性结型晶体管（BJT）本部分专注于BJT，这是模拟电子学中最经典的放大器件之一。我们从载流子迁移和少数载流子注入的角度解释了BJT的工作原理，区分了共基极（CB）、共射极（CE）和共集电极（CC）三种基本组态的特性。重点分析了BJT在直流（DC）偏置电路中的设计，这是确保晶体管在预定工作点（Q点）上线性放大的前提。我们详细介绍了自偏置、固定偏置和分压器偏置等几种主流的偏置技术，并分析了偏置电路对温度和晶体管参数变化（如$eta$）的敏感性。在交流（AC）分析方面，我们使用小信号模型（如混合$pi$模型或r_e模型）来分析BJT放大器的增益、输入阻抗和输出阻抗。本部分将详细覆盖单级共射极放大器、共基极放大器和共集电极放大器的性能指标和设计流程。第六部分：场效应晶体管（FET）基础为全面覆盖现代模拟设计，本部分引入了场效应晶体管（FET），特别是结型场效应晶体管（JFET）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。我们将解释栅极电压如何控制沟道电流的原理，这与BJT的电流控制特性形成鲜明对比。对MOSFET的跨导特性和输出电阻进行深入分析，涵盖其工作在截止区、源极跟随区（线性区）和饱和区的操作条件。随后，将引导读者学习如何为MOSFET设计直流偏置电路，并利用其小信号模型分析单级放大器。第七部分：基本模拟放大电路结构最后一部分将以上器件知识应用于构建实际的模拟系统。我们将讨论级联放大器的设计，以实现更高的电压增益。深入分析了不同放大器组态（BJT和FET）的优缺点及其适用场景。此外，本部分还将介绍基本的有源滤波器设计（使用运算放大器和反馈理论），以及如何利用反馈理论来改善放大器的稳定性和线性度。本书内容结构严谨，从抽象的数学分析工具，过渡到具体的物理器件原理，最终落脚于可实现的模拟系统设计。它为有志于从事射频、模拟集成电路或电力电子等领域学习的读者，提供了不可或缺的理论基石。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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阅读这本书的过程，与其说是学习一门技术，不如说是一次完整的数字系统设计思维的重塑。我的主要兴趣点在于高性能计算的并行处理，过去我对如何用VHDL高效地构建流水线（Pipelining）结构一直感到困惑。这本书中专门有一部分内容，深入探讨了如何通过指令级别的并行化和资源共享，在VHDL中清晰地表达出深层流水线的结构，同时又不引入不必要的控制逻辑开销。它不仅仅是告诉你“可以这样做”，而是通过对比不同流水线深度对吞吐量和延迟的影响，展示了设计决策的权衡艺术。我尤其欣赏作者在讨论时钟域同步机制时，没有满足于简单的握手协议（Handshaking），而是进一步探讨了异步FIFO的设计原理及其在多速率系统中的应用。这种对高级设计主题的细致挖掘，使得这本书不仅适合初学者打下基础，对于有一定经验的工程师来说，也是一本可以反复查阅、从中汲取设计精髓的参考书。它成功地架起了从基础逻辑门到复杂数字架构之间的桥梁，内容密度适中但深度足够。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文组织方式，非常适合需要快速掌握核心概念的自学者。我最欣赏它在章节布局上的逻辑性。它不是那种堆砌知识点的教科书，而是围绕着“如何设计一个可靠的数字系统”这条主线展开的。比如，在介绍完基本的组合逻辑电路后，它会立即转向时序电路，并在时序电路中引入时钟域交叉（CDC）的挑战。这种设计流程的模拟，比那些把所有逻辑门放在第一章、所有时序元件放在最后一章的传统教材要人性化得多。而且，作者在解释同步设计原理时，用到了非常巧妙的比喻，让我能迅速抓住“时序违例”的严重性。书中对于时序约束（Timing Constraints）的讨论虽然没有深入到复杂的静态时序分析（STA）工具的全部功能，但它点明了设计中必须考虑的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的基本要求，这对于在设计初期就规避重大时序错误的风险至关重要。总的来说，它建立了一种以“系统稳定运行”为导向的设计思维，而不是单纯的“代码实现”思维。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职的工程师，之前的工作主要集中在软件开发，但现在我的职责范围开始扩展到嵌入式系统的硬件加速部分，这对我的VHDL知识提出了迫切的需求。坦率地说，市面上很多关于硬件描述语言的书籍，要么过于侧重语言的语法细节而忽略了背后的硬件实现含义，要么就是内容过于陈旧，跟不上现代FPGA的开发流程。然而，这本教材在处理VHDL的并发性描述和时序逻辑建模方面，展现了极高的专业水准。它没有把VHDL仅仅当作一种高级编程语言来介绍，而是清晰地阐述了`process`块、信号（signal）与变量（variable）的区别在硬件综合过程中扮演的角色。特别是书中关于如何编写可综合（Synthesizable）代码的章节，提供了大量实用的“陷阱”警示和最佳实践。我发现，通过书中关于有限状态机（FSM）的详细解析，我终于理解了为什么有些VHDL代码能高效地映射到LUT和寄存器上，而有些却会导致不必要的资源浪费。这种深入到综合工具层面的探讨，对于我们这些需要优化设计性能和面积的工程师来说，价值无可估量，完全超出了一个基础教材的范畴。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事模拟电路和电源管理的电子工程师，我一直觉得数字逻辑这块是我的短板，尤其是在面对复杂的接口协议和数据处理单元时会感到力不从心。我尝试过其他几本号称“入门友好”的教材，但它们要么过于偏向计算机体系结构，要么就是对底层物理实现解释得太过粗糙。这本书的独特之处在于它在介绍VHDL结构的同时，始终保持着对底层物理器件的敬畏和关联。例如，当讲解如何用VHDL描述一个简单的加法器时，它会回顾性地展示这个加法器在实际门级电路中是如何由全加器堆叠构成的，这让抽象的HDL代码立刻拥有了“实体感”。更让我感到惊喜的是，书中似乎对错误排查和调试也有所侧重，它没有回避在实际仿真中可能遇到的问题，比如竞争冒险（Hazard）和毛刺（Glitch），并提供了VHDL仿真工具中如何识别和解决这些问题的思路。这种将理论、代码和实际硬件缺陷处理融合在一起的叙事方式，极大地提升了我的“动手”信心。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电子学与VHDL设计》简直是我的救星，尤其是对于一个初入数字电路设计领域的新手来说。我之前在学习CMOS逻辑和组合逻辑电路时，总感觉书本上的理论概念枯燥乏味，抽象得让人抓不住重点。直到我接触到这本书，它就像是把我从理论的迷雾中拉了出来，直接带到了实践的阳光下。书中对基本逻辑门的工作原理，比如NMOS和PMOS晶体管的特性如何影响到实际的逻辑门性能，讲解得极其透彻。我特别喜欢它在讲解赛奇（赛奇图）和卡诺图化简时采用的循序渐进的方式，不是简单地罗列公式，而是用清晰的图示和步进式的推导，让我这个对数学推导不太敏感的人也能理解其背后的设计哲学。而且，它没有止步于理论的介绍，立刻就引入了VHDL的概念，将理论与硬件描述语言的联系建立得非常自然。比如，讲解完触发器后，紧接着就展示了如何用VHDL代码精确地描述一个D触发器的时序行为，这种即学即用的结构，极大地增强了我的学习动力。书中的案例选择也很贴合实际，涉及到了计数器、状态机等核心数字系统模块的构建，这对于我后续参与项目打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆