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陈悦，冯玲，朱海霞，卞晓晓 著

图书标签:

• 数字电路
• 数字系统设计
• 逻辑电路
• 可编程逻辑器件
• VHDL
• Verilog
• FPGA
• 电路分析
• 电子技术
• 计算机硬件

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512381193

版次：1

商品编码：11764713

包装：平装

丛书名： “十三五”普通高等教育本科规划教材

开本：16开

出版时间：2015-08-01

用纸：胶版纸

页数：287

字数：450000

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电路与系统设计/“十三五”普通高等教育本科规划教材》系统介绍数字电路与数字系统设计的基本理论、基本知识、基本方法和基本器件，详细阐述传统数字电路分析、设计的方法，简练说明现代数字系统分析、设计方法，特别引入了硬件描述语言作为教学内容，符合数字系统设计的发展趋势。
　　本书共10章，主要内容包括数制与编码、逻辑代数基础、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、可编程逻辑器件、数模转换和模数转换、脉冲波形发生与整形电路、数字系统设计基础等。各章均选用了较多的典型实例，并配有大量习题，有助于课程的教学与实际应用。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 数字信号与模拟信号
1．2 数字电路与模拟电路
1．3 数字电路的特点
1．4 数字电路的发展

第2章 数制与编码
2．1 数制
2．2 编码
2．3 二进制数的算术运算
本章习题

第3章 逻辑代数基础
3．1 逻辑代数的基本概念
3．2 逻辑代数的运算及门电路
3．3 逻辑代数的基本公式及规则
3．4 逻辑函数的表示形式
3．5 逻辑函数的化简
本章习题

第4章 组合逻辑电路
4．1 数字集成电路简介
4．2 组合电路的分析
4．3 组合电路的设计
4．4 常用组合逻辑器件及其应用
本章习题

第5章 触发器
5．1 概述
5．2 基本RS触发器
5．3 同步触发器
5．4 主从触发器
5．5 边沿触发器
5．6 不同类型时钟触发器之间的相互转换
5．7 触发器的脉冲工作特性
本章习题

第6章 时序逻辑电路
6．1 概述
6．2 同步时序逻辑电路的分析
6．3 常用时序逻辑电路
6．4 集成时序电路模块
6．5 同步时序逻辑电路设计
6．6 随机访问存储器
本章习题

第7章 可编程逻辑器件
7．1 可编程逻辑器件概述
7．2 低密度可编程逻辑器件LD
7．3 CPLD的典型结构和原理
7．4 FPGA的典型结构和原理
本章习题

第8章 数模转换与模数转换
8．1 概述
8．2 D/A转换
8．3 A/D转换
本章习题

第9章 脉冲波形发生与整形电路
9．1 多谐振荡电路
9．2 单稳态电路
9．3 施密特电路
9．4 555定时器及其应用
本章习题

第10章 数字系统设计基础
10．1 数字系统概述
10．2 数字系统的设计方法
10．3 VHDL语言
10．4 Quartusll软件简介
本章习题
参考文献

前言/序言

《信号与系统分析：理论与实践》 内容简介 在现代科技飞速发展的浪潮中，理解和驾驭信号与系统是深入探索众多工程和科学领域的基础。无论是通信、控制、图像处理、音频工程，还是生物医学信号分析，都离不开对信号本质的洞察以及对系统响应的准确把握。《信号与系统分析：理论与实践》一书，正是为了系统性地构建读者在这方面的知识框架，并提供实践应用的指引而编纂。本书旨在为初学者提供坚实的理论基石，为进阶者提供深入的思考视角，并为实践者提供解决实际问题的有效工具。 本书的编写遵循循序渐进的原则，从最基本的信号概念入手，逐步深入到复杂的系统分析方法。我们首先定义了信号的多种类型，包括连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号，以及确定性信号与随机信号。通过对这些信号特性的阐述，读者能够建立起对信息载体——信号的初步认识。 随后，本书将重点转向系统的概念。我们详细介绍了系统的分类，例如线性与非线性系统，时不变与时变系统，因果系统与非因果系统，以及稳定与不稳定系统。理解这些系统特性是分析系统行为的关键，因为不同的系统特性决定了其对输入信号的响应方式。本书将通过丰富的实例，展示这些特性在实际中的体现，例如放大器（近似线性）、音量控制器（时变）等。 线性时不变（LTI）系统是信号与系统分析的核心，本书将花费大量篇幅深入探讨。我们将详细介绍LTI系统的两种主要表示方法：微分方程（对于连续时间系统）和差分方程（对于离散时间系统）。通过求解这些方程，读者可以理解LTI系统如何对任意输入信号做出响应。 卷积积分（对于连续时间LTI系统）和卷积和（对于离散时间LTI系统）是LTI系统分析的基石。本书将详细推导和阐述卷积的数学含义，并提供计算卷积的多种方法，包括图解法和代数法。通过对卷积运算的透彻理解，读者将能够预测任何LTI系统对已知输入信号的输出。我们将通过音频信号经过滤波器、图像经过模糊处理等具体例子，来形象地展示卷积在信号处理中的应用。 为了更有效地分析LTI系统，本书将引入两种强大的数学工具：拉普拉斯变换和傅里叶变换。拉普拉斯变换能够将时域中的微分方程转化为代数方程，极大地简化了系统的稳定性分析和响应计算。本书将详细介绍拉普拉斯变换的性质，包括其收敛域的概念，以及如何利用拉普拉斯反变换求得时域响应。我们将通过电路分析、控制系统设计等范例，展示拉普拉斯变换的强大威力。 傅里叶变换则揭示了信号的频谱特性，即信号在不同频率上的能量分布。本书将深入讲解傅里叶级数（用于周期信号）和傅里叶变换（用于非周期信号），以及傅里叶变换的性质，如线性、时移、频移、尺度变换、对称性等。理解傅里叶变换对于理解滤波器的作用、调制解调的原理、信号的压缩与去噪等至关重要。我们将通过音频信号的频谱分析、无线通信信号的调制等实例，来具体说明傅里叶变换的应用。 除了时域和频域分析，本书还将引入Z变换，这是离散时间LTI系统分析的有力工具，其作用类似于拉普拉斯变换在连续时间系统中的地位。Z变换能够将离散时间差分方程转化为代数方程，方便进行系统分析和设计。本书将详细介绍Z变换的性质，以及如何通过Z变换进行离散时间系统的稳定性判断和频率响应分析。 在理论讲解之外，本书还极其注重实践的应用。我们将探讨各种重要的信号处理技术，包括： 滤波：讲解不同类型滤波器（低通、高通、带通、带阻）的设计原理和应用，如音频均衡器、图像边缘检测。 采样与重建：详细阐述奈奎斯特采样定理，并讲解如何从离散信号恢复连续信号，这对于数字通信和数字音频至关重要。 调制与解调：介绍幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等基本调制技术，以及其在无线通信中的应用。 傅里叶变换在信号分析中的应用：通过实际信号的频谱分析，展示如何识别信号中的噪声、周期性成分，以及如何利用频谱信息进行信号的识别和分类。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）：介绍DFT的定义及其在数字信号处理中的重要性，并详细讲解FFT算法，这是现代数字信号处理不可或缺的高效计算工具，其应用广泛，从语音识别到图像压缩。 本书的章节组织结构清晰，每一章都以明确的学习目标开始，并辅以大量的例题和习题，帮助读者巩固所学知识。例题涵盖了从简单的计算到复杂的系统分析，覆盖了多个工程领域。习题的设计旨在激发读者的思考，并引导他们将理论知识应用于解决实际问题。 此外，本书还提供了一些关于数值计算和计算机仿真的指导，鼓励读者利用 MATLAB、Python (NumPy, SciPy) 等工具进行信号与系统的仿真实验。通过亲自动手实践，读者将能够更直观地理解抽象的数学概念，并获得解决实际工程问题的宝贵经验。 《信号与系统分析：理论与实践》适合于电子工程、通信工程、计算机科学、自动化、控制工程、生物医学工程等专业的本科生和研究生，以及对信号与系统分析感兴趣的工程师和研究人员。本书不仅是一本教科书，更是一本能够伴随读者职业生涯发展的参考工具书，它将帮助读者深刻理解信息在现代社会中的流动和处理机制，为解决日益复杂的工程技术挑战奠定坚实的基础。通过对本书的学习，读者将能够掌握分析和设计各种信号处理系统和通信系统的核心能力，在信息技术蓬勃发展的时代，把握机遇，迎接挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，远不止于知识的传授，更在于其思维模式的培养。它让我认识到，数字电路和系统设计并非简单的堆砌元器件，而是一个需要严谨逻辑、创新思维和系统观的综合性学科。在阅读过程中，我常常被作者的提问所引导，开始主动思考“为什么”以及“还有更好的方法吗”。例如，在讲解时序逻辑中的竞争与冒险现象时，书中并没有简单地给出解决方法，而是先分析了产生的原因，然后引导读者思考如何在设计阶段就避免这些问题，或者如何通过一些技巧来减小其影响。这种“引导式”的学习方法，让我能够更深入地理解问题的本质，而不是仅仅停留在表面。书中关于可综合Verilog/VHDL语言的介绍，也让我看到了理论与实践结合的巨大潜力。它不仅仅是教你写代码，更是教你如何用代码来描述和实现复杂的数字系统。这本书让我从一个被动的知识接受者，逐渐转变为一个主动的知识探索者，培养了我独立分析和解决复杂数字系统问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感受是：严谨而不失趣味，深刻而不乏指导性。我并非科班出身，初次接触数字电路时，常常被各种抽象的概念和复杂的数学模型所困扰。然而，这本书采用了一种非常人性化的叙述方式，将那些原本冰冷的理论变得生动起来。比如，在讲解数制转换时，作者没有简单地给出转换公式，而是通过生动的类比，比如将二进制比作电灯的开关状态，十进制比作我们日常数数的方式，让我瞬间就理解了不同数制之间的本质区别。在介绍逻辑代数和卡诺图化简时，书中提供了大量的图解和实例，让我能够清晰地看到每一步化简的逻辑依据，以及最终结果对电路性能的影响。我尤其喜欢书中关于故障诊断和排除的部分，这部分内容在很多教材中都被忽略了，但对于实际工程应用来说却至关重要。书中列举了多种常见的故障模式，并提供了系统性的排查方法，这对于我独立解决问题非常有帮助，让我觉得这本书非常接地气，真正地服务于实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，深邃的蓝色背景搭配着简洁有力的银色字体，让人一眼就能感受到其专业性和前沿性。我本来对数字电路和系统设计这类专业性很强的学科有些畏惧，总觉得它离我的日常生活很远，充满了抽象的概念和复杂的公式。然而，这本书在开篇就用非常生动形象的比喻，将原本枯燥的逻辑门电路比作生活中的开关和控制系统，让我立刻觉得亲切了不少。作者没有上来就堆砌晦涩的专业术语，而是循序渐进地引导读者进入数字世界的奇妙旅程。在讲述组合逻辑电路时，书中穿插了许多实际应用的小例子，比如交通信号灯的控制、计算器的基本运算原理等等，这些都极大地激发了我的学习兴趣。我尤其喜欢其中关于状态机设计的章节，作者用非常直观的图示和流程图，将有限状态机的概念解释得明明白白，让我能够清晰地理解它是如何一步步处理输入信号并产生相应输出的。这种“润物细无声”的教学方式，让我不知不觉中就掌握了核心概念，并且开始思考如何将这些知识应用到更复杂的系统中。这本书不仅传授了知识，更重要的是点燃了我对数字设计领域的好奇心和探索欲，让我看到了这个领域无限的可能性，为我打开了一扇通往更广阔学习天地的大门。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对电子工程领域略有涉猎的爱好者，我一直想找一本能够系统性梳理数字电路设计脉络的教材。市面上同类书籍不少，但很多要么过于理论化，要么过于偏重某个具体模块，缺乏整体性和前瞻性。直到我翻开这本《数字电路与系统设计》，才真正找到了一本既有深度又不失广度的佳作。它不仅仅是简单地介绍各种逻辑器件和设计方法，而是着眼于整个数字系统的构建过程，从最基础的逻辑门开始，逐步过渡到中大规模集成电路的设计，再到复杂数字系统的整体架构。书中对于时序逻辑电路的讲解尤其出色，通过详细分析触发器、寄存器、计数器的工作原理，以及它们如何构成复杂的时序系统，让我对时序约束和时钟同步有了更深刻的理解。我特别赞赏其中关于FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路）的对比分析，这部分内容清晰地阐述了两种主流设计平台的优劣势以及适用的场景，对于我理解当前集成电路产业的发展趋势非常有帮助。而且，书中还涉及到了大量的仿真工具和设计流程介绍，这对于初学者来说是极其宝贵的实践指导，能够帮助我们更快地将理论知识转化为实际操作能力。可以说，这本书不仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，为我们指明了数字系统设计的方向。

评分☆☆☆☆☆

我之所以选择这本书，很大程度上是被其“系统设计”这个副标题所吸引。很多时候，我们学习数字电路，往往停留在对单个器件的理解层面，而忽略了如何将这些分散的单元有效地组织起来，形成一个功能强大、高效可靠的整体。这本书恰恰弥补了这一短板。它并没有回避那些复杂的系统级问题，而是用一种非常务实和逻辑清晰的方式，一步步地引导读者去思考和解决。例如，在讲解总线协议和接口设计时，书中不仅仅列举了各种协议的标准，更深入地分析了它们背后的设计理念，以及在实际系统中如何进行选择和优化。对于像我这样对系统整体性能和功耗比较关注的读者来说，这本书提供了非常宝贵的洞见。它让我明白，一个优秀的数字系统设计，不仅仅在于使用了多么先进的技术，更在于如何将这些技术巧妙地融合，达到最佳的整体效果。书中关于状态机设计在复杂控制器中的应用，以及如何进行流水线和并行化设计以提升性能的章节，都给我留下了深刻的印象。这些内容让我意识到，数字电路的设计远不止于电路图的绘制，更是一门关于如何构建智能、高效的信息处理系统的艺术。