數字電路與係統設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳悅，馮玲，硃海霞，卞曉曉 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 數字係統設計
• 邏輯電路
• 可編程邏輯器件
• VHDL
• Verilog
• FPGA
• 電路分析
• 電子技術
• 計算機硬件

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512381193

版次：1

商品編碼：11764713

包裝：平裝

叢書名： “十三五”普通高等教育本科規劃教材

開本：16開

齣版時間：2015-08-01

用紙：膠版紙

頁數：287

字數：450000

正文語種：中文

內容簡介

　　《數字電路與係統設計/“十三五”普通高等教育本科規劃教材》係統介紹數字電路與數字係統設計的基本理論、基本知識、基本方法和基本器件，詳細闡述傳統數字電路分析、設計的方法，簡練說明現代數字係統分析、設計方法，特彆引入瞭硬件描述語言作為教學內容，符閤數字係統設計的發展趨勢。
　　本書共10章，主要內容包括數製與編碼、邏輯代數基礎、組閤邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、可編程邏輯器件、數模轉換和模數轉換、脈衝波形發生與整形電路、數字係統設計基礎等。各章均選用瞭較多的典型實例，並配有大量習題，有助於課程的教學與實際應用。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 數字信號與模擬信號
1．2 數字電路與模擬電路
1．3 數字電路的特點
1．4 數字電路的發展

第2章 數製與編碼
2．1 數製
2．2 編碼
2．3 二進製數的算術運算
本章習題

第3章 邏輯代數基礎
3．1 邏輯代數的基本概念
3．2 邏輯代數的運算及門電路
3．3 邏輯代數的基本公式及規則
3．4 邏輯函數的錶示形式
3．5 邏輯函數的化簡
本章習題

第4章 組閤邏輯電路
4．1 數字集成電路簡介
4．2 組閤電路的分析
4．3 組閤電路的設計
4．4 常用組閤邏輯器件及其應用
本章習題

第5章 觸發器
5．1 概述
5．2 基本RS觸發器
5．3 同步觸發器
5．4 主從觸發器
5．5 邊沿觸發器
5．6 不同類型時鍾觸發器之間的相互轉換
5．7 觸發器的脈衝工作特性
本章習題

第6章 時序邏輯電路
6．1 概述
6．2 同步時序邏輯電路的分析
6．3 常用時序邏輯電路
6．4 集成時序電路模塊
6．5 同步時序邏輯電路設計
6．6 隨機訪問存儲器
本章習題

第7章 可編程邏輯器件
7．1 可編程邏輯器件概述
7．2 低密度可編程邏輯器件LD
7．3 CPLD的典型結構和原理
7．4 FPGA的典型結構和原理
本章習題

第8章 數模轉換與模數轉換
8．1 概述
8．2 D/A轉換
8．3 A/D轉換
本章習題

第9章 脈衝波形發生與整形電路
9．1 多諧振蕩電路
9．2 單穩態電路
9．3 施密特電路
9．4 555定時器及其應用
本章習題

第10章 數字係統設計基礎
10．1 數字係統概述
10．2 數字係統的設計方法
10．3 VHDL語言
10．4 Quartusll軟件簡介
本章習題
參考文獻

前言/序言

《信號與係統分析：理論與實踐》 內容簡介 在現代科技飛速發展的浪潮中，理解和駕馭信號與係統是深入探索眾多工程和科學領域的基礎。無論是通信、控製、圖像處理、音頻工程，還是生物醫學信號分析，都離不開對信號本質的洞察以及對係統響應的準確把握。《信號與係統分析：理論與實踐》一書，正是為瞭係統性地構建讀者在這方麵的知識框架，並提供實踐應用的指引而編纂。本書旨在為初學者提供堅實的理論基石，為進階者提供深入的思考視角，並為實踐者提供解決實際問題的有效工具。 本書的編寫遵循循序漸進的原則，從最基本的信號概念入手，逐步深入到復雜的係統分析方法。我們首先定義瞭信號的多種類型，包括連續時間信號與離散時間信號，周期信號與非周期信號，能量信號與功率信號，以及確定性信號與隨機信號。通過對這些信號特性的闡述，讀者能夠建立起對信息載體——信號的初步認識。 隨後，本書將重點轉嚮係統的概念。我們詳細介紹瞭係統的分類，例如綫性與非綫性係統，時不變與時變係統，因果係統與非因果係統，以及穩定與不穩定係統。理解這些係統特性是分析係統行為的關鍵，因為不同的係統特性決定瞭其對輸入信號的響應方式。本書將通過豐富的實例，展示這些特性在實際中的體現，例如放大器（近似綫性）、音量控製器（時變）等。 綫性時不變（LTI）係統是信號與係統分析的核心，本書將花費大量篇幅深入探討。我們將詳細介紹LTI係統的兩種主要錶示方法：微分方程（對於連續時間係統）和差分方程（對於離散時間係統）。通過求解這些方程，讀者可以理解LTI係統如何對任意輸入信號做齣響應。 捲積積分（對於連續時間LTI係統）和捲積和（對於離散時間LTI係統）是LTI係統分析的基石。本書將詳細推導和闡述捲積的數學含義，並提供計算捲積的多種方法，包括圖解法和代數法。通過對捲積運算的透徹理解，讀者將能夠預測任何LTI係統對已知輸入信號的輸齣。我們將通過音頻信號經過濾波器、圖像經過模糊處理等具體例子，來形象地展示捲積在信號處理中的應用。 為瞭更有效地分析LTI係統，本書將引入兩種強大的數學工具：拉普拉斯變換和傅裏葉變換。拉普拉斯變換能夠將時域中的微分方程轉化為代數方程，極大地簡化瞭係統的穩定性分析和響應計算。本書將詳細介紹拉普拉斯變換的性質，包括其收斂域的概念，以及如何利用拉普拉斯反變換求得時域響應。我們將通過電路分析、控製係統設計等範例，展示拉普拉斯變換的強大威力。 傅裏葉變換則揭示瞭信號的頻譜特性，即信號在不同頻率上的能量分布。本書將深入講解傅裏葉級數（用於周期信號）和傅裏葉變換（用於非周期信號），以及傅裏葉變換的性質，如綫性、時移、頻移、尺度變換、對稱性等。理解傅裏葉變換對於理解濾波器的作用、調製解調的原理、信號的壓縮與去噪等至關重要。我們將通過音頻信號的頻譜分析、無綫通信信號的調製等實例，來具體說明傅裏葉變換的應用。 除瞭時域和頻域分析，本書還將引入Z變換，這是離散時間LTI係統分析的有力工具，其作用類似於拉普拉斯變換在連續時間係統中的地位。Z變換能夠將離散時間差分方程轉化為代數方程，方便進行係統分析和設計。本書將詳細介紹Z變換的性質，以及如何通過Z變換進行離散時間係統的穩定性判斷和頻率響應分析。 在理論講解之外，本書還極其注重實踐的應用。我們將探討各種重要的信號處理技術，包括： 濾波：講解不同類型濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）的設計原理和應用，如音頻均衡器、圖像邊緣檢測。 采樣與重建：詳細闡述奈奎斯特采樣定理，並講解如何從離散信號恢復連續信號，這對於數字通信和數字音頻至關重要。 調製與解調：介紹幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）等基本調製技術，以及其在無綫通信中的應用。 傅裏葉變換在信號分析中的應用：通過實際信號的頻譜分析，展示如何識彆信號中的噪聲、周期性成分，以及如何利用頻譜信息進行信號的識彆和分類。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）：介紹DFT的定義及其在數字信號處理中的重要性，並詳細講解FFT算法，這是現代數字信號處理不可或缺的高效計算工具，其應用廣泛，從語音識彆到圖像壓縮。 本書的章節組織結構清晰，每一章都以明確的學習目標開始，並輔以大量的例題和習題，幫助讀者鞏固所學知識。例題涵蓋瞭從簡單的計算到復雜的係統分析，覆蓋瞭多個工程領域。習題的設計旨在激發讀者的思考，並引導他們將理論知識應用於解決實際問題。 此外，本書還提供瞭一些關於數值計算和計算機仿真的指導，鼓勵讀者利用 MATLAB、Python (NumPy, SciPy) 等工具進行信號與係統的仿真實驗。通過親自動手實踐，讀者將能夠更直觀地理解抽象的數學概念，並獲得解決實際工程問題的寶貴經驗。 《信號與係統分析：理論與實踐》適閤於電子工程、通信工程、計算機科學、自動化、控製工程、生物醫學工程等專業的本科生和研究生，以及對信號與係統分析感興趣的工程師和研究人員。本書不僅是一本教科書，更是一本能夠伴隨讀者職業生涯發展的參考工具書，它將幫助讀者深刻理解信息在現代社會中的流動和處理機製，為解決日益復雜的工程技術挑戰奠定堅實的基礎。通過對本書的學習，讀者將能夠掌握分析和設計各種信號處理係統和通信係統的核心能力，在信息技術蓬勃發展的時代，把握機遇，迎接挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對電子工程領域略有涉獵的愛好者，我一直想找一本能夠係統性梳理數字電路設計脈絡的教材。市麵上同類書籍不少，但很多要麼過於理論化，要麼過於偏重某個具體模塊，缺乏整體性和前瞻性。直到我翻開這本《數字電路與係統設計》，纔真正找到瞭一本既有深度又不失廣度的佳作。它不僅僅是簡單地介紹各種邏輯器件和設計方法，而是著眼於整個數字係統的構建過程，從最基礎的邏輯門開始，逐步過渡到中大規模集成電路的設計，再到復雜數字係統的整體架構。書中對於時序邏輯電路的講解尤其齣色，通過詳細分析觸發器、寄存器、計數器的工作原理，以及它們如何構成復雜的時序係統，讓我對時序約束和時鍾同步有瞭更深刻的理解。我特彆贊賞其中關於FPGA（現場可編程門陣列）和ASIC（專用集成電路）的對比分析，這部分內容清晰地闡述瞭兩種主流設計平颱的優劣勢以及適用的場景，對於我理解當前集成電路産業的發展趨勢非常有幫助。而且，書中還涉及到瞭大量的仿真工具和設計流程介紹，這對於初學者來說是極其寶貴的實踐指導，能夠幫助我們更快地將理論知識轉化為實際操作能力。可以說，這本書不僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，為我們指明瞭數字係統設計的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就很有吸引力，深邃的藍色背景搭配著簡潔有力的銀色字體，讓人一眼就能感受到其專業性和前沿性。我本來對數字電路和係統設計這類專業性很強的學科有些畏懼，總覺得它離我的日常生活很遠，充滿瞭抽象的概念和復雜的公式。然而，這本書在開篇就用非常生動形象的比喻，將原本枯燥的邏輯門電路比作生活中的開關和控製係統，讓我立刻覺得親切瞭不少。作者沒有上來就堆砌晦澀的專業術語，而是循序漸進地引導讀者進入數字世界的奇妙旅程。在講述組閤邏輯電路時，書中穿插瞭許多實際應用的小例子，比如交通信號燈的控製、計算器的基本運算原理等等，這些都極大地激發瞭我的學習興趣。我尤其喜歡其中關於狀態機設計的章節，作者用非常直觀的圖示和流程圖，將有限狀態機的概念解釋得明明白白，讓我能夠清晰地理解它是如何一步步處理輸入信號並産生相應輸齣的。這種“潤物細無聲”的教學方式，讓我不知不覺中就掌握瞭核心概念，並且開始思考如何將這些知識應用到更復雜的係統中。這本書不僅傳授瞭知識，更重要的是點燃瞭我對數字設計領域的好奇心和探索欲，讓我看到瞭這個領域無限的可能性，為我打開瞭一扇通往更廣闊學習天地的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感受是：嚴謹而不失趣味，深刻而不乏指導性。我並非科班齣身，初次接觸數字電路時，常常被各種抽象的概念和復雜的數學模型所睏擾。然而，這本書采用瞭一種非常人性化的敘述方式，將那些原本冰冷的理論變得生動起來。比如，在講解數製轉換時，作者沒有簡單地給齣轉換公式，而是通過生動的類比，比如將二進製比作電燈的開關狀態，十進製比作我們日常數數的方式，讓我瞬間就理解瞭不同數製之間的本質區彆。在介紹邏輯代數和卡諾圖化簡時，書中提供瞭大量的圖解和實例，讓我能夠清晰地看到每一步化簡的邏輯依據，以及最終結果對電路性能的影響。我尤其喜歡書中關於故障診斷和排除的部分，這部分內容在很多教材中都被忽略瞭，但對於實際工程應用來說卻至關重要。書中列舉瞭多種常見的故障模式，並提供瞭係統性的排查方法，這對於我獨立解決問題非常有幫助，讓我覺得這本書非常接地氣，真正地服務於實踐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，遠不止於知識的傳授，更在於其思維模式的培養。它讓我認識到，數字電路和係統設計並非簡單的堆砌元器件，而是一個需要嚴謹邏輯、創新思維和係統觀的綜閤性學科。在閱讀過程中，我常常被作者的提問所引導，開始主動思考“為什麼”以及“還有更好的方法嗎”。例如，在講解時序邏輯中的競爭與冒險現象時，書中並沒有簡單地給齣解決方法，而是先分析瞭産生的原因，然後引導讀者思考如何在設計階段就避免這些問題，或者如何通過一些技巧來減小其影響。這種“引導式”的學習方法，讓我能夠更深入地理解問題的本質，而不是僅僅停留在錶麵。書中關於可綜閤Verilog/VHDL語言的介紹，也讓我看到瞭理論與實踐結閤的巨大潛力。它不僅僅是教你寫代碼，更是教你如何用代碼來描述和實現復雜的數字係統。這本書讓我從一個被動的知識接受者，逐漸轉變為一個主動的知識探索者，培養瞭我獨立分析和解決復雜數字係統問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我之所以選擇這本書，很大程度上是被其“係統設計”這個副標題所吸引。很多時候，我們學習數字電路，往往停留在對單個器件的理解層麵，而忽略瞭如何將這些分散的單元有效地組織起來，形成一個功能強大、高效可靠的整體。這本書恰恰彌補瞭這一短闆。它並沒有迴避那些復雜的係統級問題，而是用一種非常務實和邏輯清晰的方式，一步步地引導讀者去思考和解決。例如，在講解總綫協議和接口設計時，書中不僅僅列舉瞭各種協議的標準，更深入地分析瞭它們背後的設計理念，以及在實際係統中如何進行選擇和優化。對於像我這樣對係統整體性能和功耗比較關注的讀者來說，這本書提供瞭非常寶貴的洞見。它讓我明白，一個優秀的數字係統設計，不僅僅在於使用瞭多麼先進的技術，更在於如何將這些技術巧妙地融閤，達到最佳的整體效果。書中關於狀態機設計在復雜控製器中的應用，以及如何進行流水綫和並行化設計以提升性能的章節，都給我留下瞭深刻的印象。這些內容讓我意識到，數字電路的設計遠不止於電路圖的繪製，更是一門關於如何構建智能、高效的信息處理係統的藝術。