数字电路与逻辑设计教程(普通高等教育十二五创新型规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭小春，蔡国瑞 著

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出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564036461

商品编码：29622144846

包装：平装

出版时间：2010-07-01

基本信息

书名：数字电路与逻辑设计教程(普通高等教育十二五创新型规划教材)

定价：36.00元

作者：郭小春,蔡国瑞

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2010-07-01

ISBN：9787564036461

字数：326000

页码：267

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《数字电路与逻辑设计教程》详细讲解了数字逻辑电路的基础知识，重点介绍了逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生和变换电路、数，模与模／数转换电路、存储器与可编程逻辑器件的电路结构和特点及工作原理、实验与课程设计。
　　本书中还有多个实验和课程设计部分，对前部分章节进行实践训练，并且在附录中汇编了常用数字集成电路的名称、型号、引脚排列等内容。
　　本书可作为高等院校电子类、电气类、计算机类、自动化类等专业的教学用书，也可供相关专业的函授、自考学生使用。

目录

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章　微型计算机系统概述
第2章　逻辑门电路
第3章　组合逻辑电路
第4章　触发器
第5章　时序逻辑电路
第6章　脉冲的产生和变换电路
第7章　数/模与模/数转换
第8章　存储器与可编程逻辑器件
第9章　实验与课程设计
附录
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《电子信息工程专业核心系列：集成电路设计与应用》 内容简介 本书是面向电子信息工程、微电子学、自动化等相关专业本科生和研究生精心编写的教材，旨在系统性地介绍集成电路（IC）设计与应用领域的核心知识和关键技术。本书内容涵盖了从基础的半导体器件物理原理，到复杂的集成电路设计流程，再到前沿的先进封装和系统级集成技术，力求为读者构建一个全面、深入且实用的知识体系。 第一部分：半导体器件基础与工艺 本部分将首先回顾并深化读者对半导体物理的基本理解，为后续集成电路设计奠定坚实基础。我们将详细阐述PN结的形成、特性及其在二极管中的应用。重点在于MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的结构、工作原理、电学特性以及其在数字和模拟电路中的关键作用。对于NMOS和PMOS两种主要的MOSFET类型，我们将深入分析其阈值电压、跨导、输出电阻等参数的物理机制。此外，还会介绍BJT（双极结型晶体管）的基本原理，对比其与MOSFET的异同，为读者提供更广阔的器件认知。 在器件原理的基础上，本书将详细介绍现代集成电路制造工艺。我们将梳理从硅晶圆的制备、光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入到金属化等一系列核心工艺步骤。通过对这些工艺的介绍，读者将能理解器件是如何在纳米尺度上实现的，以及工艺参数对器件性能的直接影响。重点将放在CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺流程，这是目前主流数字集成电路制造工艺，我们将详细解析CMOS反相器、传输门等基本电路单元的制造过程。同时，也会提及先进制造技术，如多晶硅栅、高介电常数栅介质、金属栅等，以展现半导体工艺的不断进步。 第二部分：数字集成电路设计 本部分是本书的核心内容之一，将带领读者深入学习数字集成电路的设计方法和技术。我们将从组合逻辑电路的设计入手，介绍逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）的CMOS实现方式，以及它们在集成电路中的基本单元构建。在此基础上，我们将讲解如何使用逻辑门设计更复杂的组合逻辑电路，如加法器、减法器、译码器、编码器、多路选择器、解多路选择器等，并分析它们的功耗和延时特性。 接着，本书将重点阐述时序逻辑电路的设计。我们将详细介绍触发器（SR, D, JK, T）的原理、结构及其在数字系统中的应用，如寄存器、计数器等。学习如何利用触发器构建状态机，包括有限状态机（FSM）的设计方法，如摩尔状态机和米利状态机，以及状态转换图和状态表的绘制与实现。 为了应对日益增长的电路规模和复杂性，本书将引入现代集成电路设计流程。我们将详细介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog和VHDL，如何用于描述数字电路的功能和结构。读者将学习使用HDL进行行为级、寄存器传输级（RTL）和门级建模。我们将通过实例演示如何利用HDL描述组合逻辑和时序逻辑电路，并使用仿真工具进行功能验证。 随后，我们将深入探讨集成电路的综合（Synthesis）过程。我们将解释逻辑综合的原理，以及如何将RTL级描述转化为网表（Netlist），并进行优化以满足性能、面积和功耗的要求。本书将介绍静态时序分析（STA）的基本概念，包括时钟周期、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）等，并展示如何利用STA工具检查电路的时序是否满足设计规范。 版图设计（Layout Design）是集成电路物理实现的关键环节。本书将介绍CMOS工艺设计规则（DRC），以及如何根据设计规则绘制电路的物理版图。我们将讨论标准单元库（Standard Cell Library）的使用，以及如何进行自动布局布线（Place and Route）。同时，也会介绍版图后提取（Extraction）的概念，如寄生电阻和寄生电容的提取，以及它们对电路性能的影响。 第三部分：模拟集成电路设计 本部分将聚焦于模拟集成电路的设计，这是处理连续信号的关键。我们将从模拟电路的基本元件开始，详细介绍各种放大器的设计，包括差分放大器、共模反馈放大器、运放（Operational Amplifier）等。我们将深入分析这些放大器的关键性能指标，如增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗、电源抑制比（PSRR）和共模抑制比（CMRR）。 本书将详细讲解负反馈在模拟电路设计中的应用。我们将分析不同类型的反馈组态（电压并联、电压串联、电流并联、电流串联），以及负反馈对放大器性能的影响，如何提高增益的稳定性、展宽带宽、降低失真并改变输入输出阻抗。 我们还将介绍电流镜（Current Mirror）和带隙基准源（Bandgap Reference）等模拟电路设计中的重要模块。电流镜作为一种实现恒定电流的电路，在各种模拟电路中扮演着重要角色。带隙基准源则提供稳定、与温度和电源电压无关的基准电压，是许多精密模拟电路的基础。 滤波器是模拟信号处理的核心电路。本书将介绍不同类型的滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器，以及Butterworth、Chebyshev、Bessel等几种典型滤波器逼近方法。我们将讲解有源滤波器和无源滤波器的设计原理，并介绍使用运算放大器实现这些滤波器的方法。 对于射频（RF）集成电路设计，本书将介绍其独特的设计挑战和关键技术。我们将讨论阻抗匹配、噪声系数（NF）、线性度（IMD）等RF电路性能指标，并介绍低噪声放大器（LNA）、混频器、振荡器等RF前端模块的设计。 第四部分：混合信号集成电路设计与高级主题 本部分将探索混合信号集成电路的设计，即同时包含模拟和数字部分的电路。我们将重点介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的设计。我们将详细讲解不同类型的ADC（如逐次逼近型ADC、Δ-Σ ADC、流水线型ADC）和DAC（如电阻网络DAC、电容DAC）的工作原理、结构和性能指标，如分辨率、采样速率、信噪比（SNR）和功耗。 本书还将介绍一些高级集成电路设计主题。我们将讨论功耗的分析与优化技术，包括动态功耗和静态功耗的来源，以及降低功耗的设计策略，如时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）等。 我们还将探讨集成电路的可靠性问题，包括电迁移、热应力、闩锁效应（Latch-up）等，以及相应的防护措施。 随着技术的发展，先进封装技术（Advanced Packaging）在集成电路性能提升中扮演着越来越重要的角色。本书将介绍2.5D和3D封装的概念，以及它们如何实现更高密度的集成和更短的互连，从而提升系统整体性能。我们将讨论Chiplet（芯粒）技术，这是一种将单个功能模块设计成独立的芯片，然后通过先进封装集成在一起的技术，为实现更灵活、更低成本的系统级集成提供了一种新的途径。 第五部分：集成电路应用与发展趋势 最后，本书将通过丰富的实际应用案例，展示集成电路在各个领域的广泛应用。我们将介绍高性能计算（HPC）中的CPU、GPU等处理器芯片；通信系统中的基带处理器、射频收发器；消费电子产品中的SoC（System-on-Chip）解决方案；以及人工智能（AI）和机器学习（ML）领域的专用AI芯片（如TPU、NPU）。 此外，本书还将展望集成电路设计的未来发展趋势。我们将讨论后摩尔定律时代的技术挑战，如量子计算、神经形态计算、以及新材料和新器件的研究进展。我们还将强调设计自动化（EDA）工具在现代集成电路设计中的关键作用，以及持续的工艺创新对推动集成电路产业发展的重要性。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 1. 理解半导体器件的基本原理和现代集成电路制造工艺。 2. 掌握数字逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，并能使用HDL进行描述和仿真。 3. 熟悉集成电路设计流程，包括综合、静态时序分析和版图设计。 4. 掌握模拟集成电路的基本设计模块和关键性能指标。 5. 理解混合信号集成电路（ADC/DAC）的设计原理。 6. 了解先进封装技术和Chiplet等新兴技术。 7. 认识集成电路在各个领域的广泛应用，并对未来发展趋势有初步了解。 本书内容深入浅出，结合理论讲解和实例分析，力求帮助读者建立扎实的理论基础和良好的工程实践能力，为从事集成电路设计、开发、应用等相关工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《计算机组成原理》时，我首先被它厚实的封面和严谨的排版吸引住了。这本书的作者显然在计算机底层原理的阐述上倾注了大量心血。它从最基础的数制转换讲起，层层递进地剖析了CPU的工作机制，包括指令集的构成、流水线技术如何提升效率，以及存储器的层次结构如何平衡速度与成本。书中对硬布线逻辑和微程序控制器的对比分析尤其到位，让我这个初学者也能清晰地理解不同控制单元的优劣。特别是关于Cache一致性协议的部分，作者没有停留在理论介绍，而是通过大量的图示和模拟案例，生动地展示了MESI协议在多核环境下的实际运作流程。阅读过程中，我时不时地会停下来，对照着自己组装过的电脑硬件，将书中的抽象概念与实际的物理结构对应起来，那种“原来如此”的顿悟感，是其他理论教材难以给予的。它更像是一位经验丰富的老工程师，手把手地带着你拆解一台高性能计算机的“黑箱”，让你真正掌握“机器是如何思考”的核心奥秘。对于希望深入理解现代计算架构的读者来说，这本书无疑是一份非常扎实的基石。

评分☆☆☆☆☆

最近接触的这本《软件工程项目管理实践》给了我一个全新的视角来看待软件开发的全生命周期。它不像传统的教材那样只关注瀑布模型或纯粹的敏捷理论，而是非常务实地融合了DevOps的思想和风险管理的实操方法。书中有一个章节专门讲解了如何识别项目早期的需求模糊风险，并引入了增量交付的概念来有效规避后期大面积返工的窘境，这对于刚接触实际项目的我来说，是极其宝贵的经验之谈。我特别喜欢作者关于代码质量与技术债务的论述，他没有一味地指责，而是提供了量化的指标来衡量技术债务的积累速度，并提出了在冲刺计划中预留“重构时间”的实用建议。这本书的案例分析部分也非常详尽，它选取了几个典型的软件失败案例，深入剖析了沟通不畅、范围蔓延和测试不足等常见陷阱，读起来让人感觉像是在和一位身经百战的CTO对话，充满了对现实挑战的深刻理解和应对之道。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研读的这本《数据结构与算法分析》，简直是算法学习者的“救星”。它没有过分强调复杂的数学推导，而是将重点放在了算法的设计思想和效率分析上。这本书的亮点在于其对递归和迭代的比较分析，作者通过绘制不同算法的“复杂度增长曲线”，直观地展示了$O(n^2)$和$O(n log n)$在数据规模扩大后天壤之别。尤其是在处理图论问题时，无论是Dijkstra最短路径算法还是最小生成树的Prim算法，书中都提供了清晰的伪代码和详细的步骤分解，让我能够轻松地将理论转化为C++或Python代码的实现。更让我印象深刻的是，它对平衡二叉树（如AVL树和红黑树）的剖析，作者细致地讲解了旋转操作如何维护树的平衡，以及这些看似微小的调整如何确保查找和插入操作的最坏情况复杂度依然保持在对数级别。这本书的配图精美且功能性极强，很多复杂的指针操作和树形结构变化，仅凭一张图就能茅塞顿开。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对这本《计算机网络（自顶向下方法）》的喜爱，很大程度上源于它彻底颠覆了我之前对网络协议栈的僵化认知。不同于那些从物理层开始堆砌概念的教材，它选择从应用层（比如用户能直接接触的HTTP协议）出发，逐步向下探究，直到接触到IP寻址和数据链路层的帧结构。这种自顶向下的路径设计，使得读者在学习初期就能体会到网络协议解决的实际问题，学习动机更强。书中对TCP拥塞控制的讲解尤为精彩，它通过精妙的数学模型和生动的动画描述，解释了慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复这四个阶段如何共同维护了互联网的稳定传输，让我明白了为什么TCP能够如此高效和健壮。此外，书中对NAT（网络地址转换）的详细剖析，也解答了我长期以来对家庭路由器工作原理的疑惑。这本书的语言风格非常幽默风趣，即使是最晦涩的协议细节，在作者的笔下也变得清晰易懂，是自学网络技术的绝佳伙伴。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本《操作系统导论》，我最大的感受是它的叙事方式极其流畅，完全没有传统教科书那种枯燥的说教感。作者似乎深谙教学心理学，总能找到最贴近生活的例子来解释那些复杂的并发控制问题。比如，在讲解死锁的检测与预防时，书中用了一个非常巧妙的“图书馆图书借阅模型”，将资源请求和等待的关系具象化，使得经典的银行家算法不再是冰冷的数学公式，而是一套实用的资源调度策略。我特别欣赏它对虚拟内存管理部分的讲解深度，它不仅解释了分页和分段的机制，更深入探讨了TLB（转换后援缓冲器）对系统性能的决定性影响，以及操作系统如何通过软硬件协同来最小化缺页中断的开销。这本书的逻辑组织非常清晰，从进程管理到内存管理，再到文件系统和I/O系统，每一步都建立在前一步的知识基础之上，形成了一个密不可分的知识链条。对于想要系统性掌握操作系统核心概念，并对系统性能调优有兴趣的读者，这本书提供了一个既全面又富有洞察力的视角。