數字電路的分析與應用 馮珊珊 9787568230056 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馮珊珊 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 電路分析
• 電子技術
• 馮珊珊
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 計算機科學
• 信號處理
• 9787568230056

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787568230056

商品編碼：29572155092

包裝：平裝

齣版時間：2016-08-01

基本信息

書名：數字電路的分析與應用

定價：42.00元

作者：馮珊珊

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2016-08-01

ISBN：9787568230056

字數：

頁碼：204

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《數字電路的分析與應用》采用“模塊教學、項目驅動”的教學模式，改變瞭以往理論、實驗、課程設計三者分離的教學方式。全書設計瞭基礎、綜閤、進階三個層次的模塊，每個模塊又由多個項目組成。在項目的學習中涵蓋瞭真實、完整的實際工作任務並充分體現瞭基於工作過程的全新教學理念。教學項目分彆以裁判錶決電路、數碼顯示器、智力競賽搶答器、具有整點報時功能的可校時數字鍾、數字電壓錶的製作與調試等實際項目內容為載體，涵蓋瞭數字電子技術的主要內容。每一項目配有相關內容的實驗與量的習題，便於教師教學與讀者自學。
　　《數字電路的分析與應用》內容覆蓋麵廣、深淺度適中、實用性強，可作為高等工科院校電類專業數字電子技術類課程的教材。同時也可作為其他相關專業師生及工程技術人員參考用書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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超越邏輯的殿堂：數字電路的深刻解析與無限可能 在現代科技飛速發展的浪潮中，數字電路作為信息時代的基石，其重要性不言而喻。從智能手機的芯片到超級計算機的運算核心，從互聯網的通信協議到人工智能的深度學習，無不閃爍著數字電路的智慧之光。本書旨在帶領讀者深入探索數字電路的奧秘，理解其內在的邏輯體係，並洞悉其在現實世界中的廣泛應用，從而構建起對這一核心技術的全麵而深刻的認知。 第一章：數字信號與邏輯世界的基石 本章將為讀者鋪設理解數字電路的基石，深入剖析數字信號的本質及其與模擬信號的根本區彆。我們將首先探討數字信號的離散性、量化性以及編碼方式，理解二進製係統是如何成為數字世界的基礎語言。隨後，我們將詳細介紹數字邏輯門的概念，包括基本邏輯門（AND, OR, NOT）的功能、真值錶以及電路實現。在此基礎上，我們將引入更復雜的組閤邏輯功能，如NAND、NOR、XOR、XNOR門，並闡述它們如何通過組閤實現更高級的邏輯運算。本章將通過清晰的圖示和生動的實例，幫助讀者建立起對基本邏輯單元的直觀認識，為後續章節的學習打下堅實的基礎。 第二章：組閤邏輯電路的構建與分析 在掌握瞭基本邏輯門之後，本章將進一步聚焦於組閤邏輯電路的構建與分析。我們將學習如何使用卡諾圖（KarnMap）和布爾代數來化簡復雜的邏輯錶達式，從而設計齣最簡潔、最高效的組閤邏輯電路。通過對編碼器、譯碼器、多路選擇器、解多路選擇器等典型組閤邏輯電路的功能分析和設計實現，讀者將學會如何利用邏輯門構建齣能夠執行特定功能的數據處理模塊。本章還將深入探討如何分析已知組閤邏輯電路的功能，包括如何從電路圖推導齣邏輯錶達式，進而理解其工作原理。例如，我們將分析一個二進製加法器的設計過程，展示如何通過組閤邏輯實現基本的算術運算。 第三章：時序邏輯電路的動態世界 與組閤邏輯電路的即時響應不同，時序邏輯電路引入瞭“時間”的概念，使其能夠存儲狀態並根據時鍾信號進行狀態轉換。本章將詳細介紹時序邏輯電路的核心組成單元——觸發器（Flip-flop），包括SR觸發器、JK觸發器、T觸發器以及D觸發器。我們將深入分析它們的結構、工作原理、狀態轉移圖以及時序圖，理解它們如何作為最基本的存儲單元。在此基礎上，我們將探討寄存器（Register）和計數器（Counter）的設計與應用。寄存器用於存儲多個觸發器構成的並行數據，而計數器則能夠按照特定序列進行狀態遞增或遞減。本章還將引入狀態機（State Machine）的概念，包括有限狀態機（FSM）的模型，並展示如何利用時序邏輯電路設計復雜的控製器，實現序列控製和狀態管理。 第四章：半導體存儲器的核心技術 存儲器是數字係統中不可或缺的關鍵組成部分，它負責數據的永久或暫時性保存。本章將深入探討半導體存儲器的分類、工作原理和關鍵技術。我們將詳細介紹隨機存取存儲器（RAM），包括靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）的結構、讀寫操作原理以及它們在不同應用場景下的優劣勢。隨後，我們將討論隻讀存儲器（ROM），包括掩膜ROM（MROM）、可編程ROM（PROM）、可擦寫可編程ROM（EPROM）以及電可擦寫可編程ROM（EEPROM）的特點與應用。特彆地，我們將詳細介紹閃存（Flash Memory）技術，分析其非易失性存儲機製及其在固態硬盤（SSD）、U盤等設備中的廣泛應用。本章還將簡要介紹新型存儲技術，如磁性隨機存取存儲器（MRAM）等，展望未來存儲技術的發展趨勢。 第五章：微處理器與數字係統設計 本章將把前幾章所學的知識融會貫通，聚焦於微處理器（Microprocessor）的設計與數字係統的整體構建。我們將介紹微處理器的基本結構，包括算術邏輯單元（ALU）、控製器單元、寄存器組以及總綫接口。我們將深入理解指令集架構（ISA）的概念，以及指令的取指、譯碼、執行過程。隨後，我們將探討數字係統設計的層次化方法，從高層次的係統級抽象到低層次的邏輯門實現。本章還將介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL，以及它們在數字電路設計中的作用，包括功能仿真、綜閤以及實現。通過實例，我們將展示如何利用HDL來描述和驗證復雜的數字係統，例如一個簡單的CPU控製器。 第六章：數字電路在通信係統中的應用 數字電路在現代通信係統中的應用可謂無處不在，本章將對此進行深入探討。我們將分析數字信號在通信鏈路中的編碼、調製、解調過程，以及它們如何剋服噪聲和失真。我們將重點介紹數字濾波器（Digital Filter）的設計與應用，包括FIR濾波器和IIR濾波器，它們在信號的去噪、增強以及特徵提取中的重要作用。此外，本章還將探討數字通信中的關鍵技術，如糾錯碼（Error Correction Code）在數據可靠傳輸中的應用，以及模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）在連接數字與模擬世界中的橋梁作用。從Wi-Fi到5G，數字電路都在默默地支持著我們日益便捷的通信生活。 第七章：數字電路在嵌入式係統中的角色 嵌入式係統以其高度集成、低功耗、實時響應等特點，廣泛應用於各種消費電子、工業控製、汽車電子以及醫療設備中。本章將深入剖析數字電路在嵌入式係統設計中的核心地位。我們將介紹嵌入式處理器的選型，以及如何根據應用需求選擇閤適的微控製器（MCU）或數字信號處理器（DSP）。本章還將探討嵌入式係統中的外圍接口電路設計，例如GPIO（通用輸入輸齣）、UART（通用異步收發器）、SPI（串行外設接口）以及I2C（集成電路互連）等，以及它們如何實現與外部設備的交互。我們還將討論嵌入式係統中低功耗設計策略，以及如何通過優化的數字電路設計來延長電池壽命。 第八章：數字信號處理（DSP）及其應用 數字信號處理（DSP）是利用數字電路對信號進行處理的一門學科，它在科學研究、工程應用以及數據分析等領域扮演著至關重要的角色。本章將介紹DSP的基本概念，包括采樣定理、量化誤差以及數字濾波器的設計優化。我們將詳細闡述離散傅裏葉變換（DFT）及其快速傅裏葉變換（FFT）算法，理解它們如何將時域信號轉換為頻域信號，從而揭示信號的頻率成分。本章還將探討DSP在圖像處理、語音識彆、模式識彆以及機器學習等領域的實際應用，展示如何利用數字電路強大的計算能力來分析和理解海量數據。 第九章：數字電路的測試與可靠性 任何復雜的數字係統在投入實際應用之前，都需要經過嚴格的測試以確保其功能正確性和可靠性。本章將聚焦於數字電路的測試方法和可靠性分析。我們將介紹數字電路的故障模型，包括短路、開路以及邏輯故障。隨後，我們將探討各種測試技術，如功能測試、結構測試以及邊界掃描測試（BST）等。本章還將討論如何進行測試嚮量的生成，以及如何利用測試設備來檢測和定位電路中的故障。同時，我們將簡要介紹數字電路的可靠性設計原則，包括冗餘設計、容錯技術以及環境適應性等，以確保係統在各種復雜環境下穩定運行。 第十章：數字電路的未來發展趨勢 數字電路技術日新月異，其發展趨勢不斷引領著科技創新的前沿。本章將展望數字電路未來的發展方嚮。我們將探討摩爾定律的延續與挑戰，以及新一代半導體材料和器件的研發進展，如 FinFET、GAAFET 以及二維材料等。本章還將介紹新興的計算範式，例如類腦計算、量子計算以及光計算等，分析它們對傳統數字電路的潛在影響和顛覆性。同時，我們將關注數字電路在人工智能、物聯網、大數據等前沿技術領域的深度融閤，以及由此帶來的更強大的處理能力和更智能的應用場景。 本書力求以嚴謹的理論分析為基礎，輔以豐富的實例和圖解，幫助讀者建立起對數字電路從概念到應用的全麵認知。無論您是初學者，還是希望深化理解的專業人士，本書都將為您提供一條通往數字電路深邃領域的清晰路徑。

評分☆☆☆☆☆

翻到中後部分，關於存儲器和可編程邏輯器件（PLD）那一章的內容，簡直是驚喜。在很多傳統教材中，這部分往往被簡單帶過，淪為概念的堆砌。然而，這本書卻花瞭大量的篇幅詳細解析瞭SRAM和DRAM的工作原理，特彆是它們內部的驅動電路和刷新機製，描述得相當到位。我以前一直對動態存儲器為什麼需要刷新感到睏惑，這本書通過對電容存儲單元的細緻剖析，徹底解開瞭我的疑惑。更讓我驚喜的是，它沒有停留在對老舊芯片的介紹上，而是將筆鋒轉嚮瞭現代數字係統中的FPGA和CPLD架構。雖然它沒有深入到Verilog或VHDL的語法細節，但它清晰地描繪瞭查找錶（LUT）的工作方式以及如何將邏輯功能映射到這些可編程器件上。這為我後續深入學習硬件描述語言打下瞭非常堅實的邏輯基礎，讓我明白代碼最終是如何轉化為物理門電路結構的，這種“底層視角”的解讀，是非常難得的。

評分☆☆☆☆☆

這本書最值得稱贊的一點，在於它對“係統級思維”的培養。數字電路的學習往往容易陷入對單個元件的鑽研，而忽略瞭它們組閤起來後産生的復雜行為。這本書在講解大型係統（比如簡單的ALU或者小型控製器）時，總是會巧妙地將前麵對組閤邏輯和時序邏輯的知識點串聯起來，形成一個完整的閉環。它不是孤立地講解每一個模塊，而是強調模塊間的接口、數據流的控製以及時鍾域之間的同步問題。這種宏觀的架構視野，對於提升一個學習者的設計能力至關重要。通過閱讀，我能更好地理解為什麼在設計復雜係統時，清晰的模塊劃分和嚴格的時序控製是成功的關鍵。這本書的價值不僅僅在於傳授知識點，更在於塑造一種係統化、結構化的工程思維模式，讓人在麵對更復雜的數字係統設計挑戰時，能夠有一個清晰的思考路徑和分析框架。

評分☆☆☆☆☆

整體來看，這本書的結構設計體現瞭一種嚴謹的學術態度和務實的工程追求。它不是那種追求大而全的百科全書式教材，而是聚焦於“分析與應用”這核心主題。特彆是它對不同邏輯係列的兼容性與選擇標準進行的討論，非常貼近實際設計中的選型睏境。例如，它對比瞭TTL和CMOS邏輯在功耗、速度和噪聲容限上的差異，並給齣瞭在不同應用場景下應當優先考慮哪種係列的指導性意見。這種“為什麼這麼做”的探討，遠比單純的“怎麼做”更有價值。此外，書中對一些經典實驗電路的仿真結果和波形分析，做得極為細緻，每一條上升沿、下降沿的變化都有對應的解釋，這對於培養對時序錯誤的敏感度至關重要。這本書讀起來，就像有一位經驗豐富的工程師在旁邊手把手地指導你，不斷地提醒你注意那些容易被忽略的細節。

評分☆☆☆☆☆

這本書的難度跨度把握得相當到位，讓人感覺作者對不同層次的讀者都有所兼顧。初學者可能會在開關代數和卡諾圖化簡那裏稍微有點吃力，但彆急，作者緊接著就安排瞭大量的習題和實際案例進行鞏固。我特彆喜歡它在講解時序邏輯電路——比如觸發器和寄存器時，那種循序漸進的節奏感。它不是簡單地介紹D觸發器和JK觸發器的功能，而是通過對比分析，清晰地展示瞭它們在解決特定時序問題時的優劣，甚至深入探討瞭如何利用這些基本單元構建齣更復雜的計數器和狀態機。更難得的是，書中似乎還隱約透露著一種“工程思維”，它不僅僅停留在理論推導層麵，更注重分析電路在實際應用中可能遇到的時序約束和毛刺問題，雖然沒有直接給齣很多具體的硬件描述語言（HDL）代碼，但那種對電路穩定性的考量，對於有誌於從事FPGA或者ASIC設計的讀者來說，是極其寶貴的經驗之談。這種從理論到實踐的無縫對接，讓這本書的實用價值倍增。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《數字電路的分析與應用》，第一感覺就是封麵設計得相當樸實，但內頁的排版卻讓人眼前一亮。雖然我不是科班齣身，但對電子技術一直抱有濃厚的興趣，所以抱著試試看的心態翻開瞭這本書。最吸引我的是它深入淺齣的講解方式。很多復雜的邏輯門、時序電路的原理，作者都能用非常直觀的例子來闡述，不像有些教材那樣乾巴巴地堆砌公式和定義。比如講到組閤邏輯電路時，它沒有直接拋齣復雜的真值錶，而是先從日常生活中遇到的“決策”問題入手，引導讀者去理解布爾代數的應用場景。這對於我們這些自學者來說，簡直是福音。而且，書中的配圖質量非常高，不僅清晰，而且能準確地標注齣信號流嚮和工作狀態，使得理論知識和實際操作之間的鴻溝似乎一下子縮小瞭許多。讀完前幾章，我感覺自己對數字係統的基礎構架有瞭一個更紮實的認識，不再是那種“似懂非懂”的狀態。這本書在建立清晰的認知框架方麵做得非常齣色，讓人在學習過程中充滿探索的樂趣，而不是被晦澀難懂的術語嚇退。