數字電子技術——全國高職高專一體化教學通用教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋衛海 等 著

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齣版社： 山東科學技術齣版社

ISBN：9787533145316

商品編碼：29783933009

包裝：平裝

齣版時間：2007-09-01

基本信息

書名：數字電子技術——全國高職高專一體化教學通用教材

定價：36.00元

作者：宋衛海 等

齣版社：山東科學技術齣版社

齣版日期：2007-09-01

ISBN：9787533145316

字數：

頁碼：

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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隨著半導體技術的迅速發展、微型計算機的廣泛應用，數字電子技術在現代科學技術領域中已經成為發展快的學科之一。它的發展不僅深刻地影響著人們的生産、生活，也推動著其他學科的進步。在高職高專電類專業的教學中數字電子技術是一門專業基礎課。本書是按照教育部*製定的《高職高專教育數字電子技術基礎課程教學基本要求》，本著理論夠用，應用為主，注重實踐的“一體化”教學思想編寫的。
本書的編寫人員均來自高職高專院校從事數字電子技術教學的綫教師，具有豐富的教學經驗。根據高職高專學生的實際情況，本書在編寫過程中，刪除瞭繁雜的數學公式推導以及集成電路的內部結構，力求簡明扼要、深入淺齣、通俗易懂。本書從工程應用角度齣發，介紹瞭數字電子技術的基礎知識和理論，為進一步學習專業課打下堅實的基礎，主要內容包括數字邏輯基礎、組閤邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、555定時器與脈衝産生電路、數模和模數轉換、存儲器等傳統內容，根據數字電子技術的*發展，還增加瞭PLD／FPGA器件原理及應用。本書注重“講、學、做”統一協調，遵循理論和實踐結閤的原則，實現瞭理論、EWB仿真實驗和實訓緊密結閤，突齣瞭數字電子技術應用性、針對性和前瞻性；注重培養學生的自學能力、應用能力和創新能力。在內容安排上將理論知識與仿真實驗相結閤，敘述簡練清楚，實例與知識點結閤恰當，例題分析透徹，習題安排閤理，實驗內容及步驟都經過細緻挑選和精心安排。

目錄

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章　數字電子技術概述
　節　數字電路的特點和分類
　第二節　數製與碼製
　第三節　數字脈衝波形的主要參數
　第四節　數字電路中的二極管、三極管和MOS管
　習題一
第二章　邏輯代數基礎
　節　邏輯代數中的運算
　第二節　邏輯代數的基本定律、公式及規則
　第三節　邏輯函數及其錶示方法
　第四節　邏輯函數的代數化簡法
　第五節　邏輯函數的卡諾圖化簡法
　實驗
　實驗2—1　用分立元件實現門電路
　習題二
第三章　數字集成邏輯門電路
　節　概述
　第二節　TTL集成邏輯門電路
　第三節　CMOS集成邏輯門電路
　第四節　TTL電路與高速CMOS電路的接口
　第五節　外集成電路的命名方法
　實驗
　實驗3—1　TTL電路和CMOS電路邏輯功能測試
　實驗3—2　門電路多餘輸入端的處理
　實驗3—3　三態門邏輯功能測試及應用
　習題三
第四章　組閤邏輯電路
　節　組閤邏輯電路的分析
　第二節　組閤邏輯電路的設計
　第三節　編碼器
　第四節　譯碼器
　第五節　數據分配器
　第六節　數據選擇器
　第七節　數值比較器
　第八節　加法器
　第九節　組閤邏輯電路中的競爭冒險
　實驗
　實驗4—1　組閤邏輯電路設計
　實驗4—2　常用集成組閤邏輯電路
　習題四
第五章　觸發器
　節　概述
　第二節　基本RS觸發器
　第三節　同步觸發器
　第四節　主從觸發器
　第五節　邊沿觸發器
　第六節　觸發器集成邏輯器件
　第七節　應用觸發器實現智力競賽搶答器
　實驗
　實驗5—1　觸發器功能測試及應用
　習題五
第六章　時序邏輯電路
　節　概述
　第二節　時序邏輯電路的分析
　第三節　計數器
　第四節　寄存器和移位寄存器
　第五節　同步時序邏輯電路的設計
　實驗
　實驗6—1　計數器
　實驗6—2　移位寄存器
　實驗6—3　數字電子鍾設計與仿真
　實驗6—4　汽車尾燈控製電路設計與仿真
　習題六
第七章　555定時器與脈衝産生電路
　節　概述
　第二節　用555定時器構成多諧振蕩器
　第三節　用555定時器構成施密特觸發器
　第四節　用555定時器構成單穩態觸發器
　實驗
　實驗7—1　555定時器及其應用
　習題七
第八章　存儲器
　節　概述
　第二節　隻讀存儲器——ROM
　第三節　存取存儲器——RAM
　習題八
第九章　可編程邏輯器件及其應用
　節　概述
　第二節　PLD／FPGA的編程語言
　第三節　基於FPGA／CPLD的數字電路設計
　習題九
第十章　數／模和模／數轉換器
　節　概述
　第二節　D／A轉換器
　第三節　A／D轉換器
　實驗
　實驗10—1　D／A、A／D轉換器測試
　習題十
附錄
　附錄1　EWB簡介
　附錄2　PLD／FPGA開發工具簡介
　附錄3　數字電子技術實訓
　附錄4　常用數字集成電路型號及引腳
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代集成電路設計與應用》 一、 深度解析與內容概覽 《現代集成電路設計與應用》是一本旨在全麵、深入地闡述集成電路（IC）從概念、原理到實際設計、製造、測試及應用全過程的專業技術書籍。本書並非對單一學科的淺嘗輒止，而是力求將理論知識與前沿技術、行業實踐緊密結閤，為讀者提供一個係統、完整的集成電路知識體係。全書內容涵蓋瞭集成電路産業的基石——半導體器件物理，到現代集成電路設計的核心——數字集成電路設計流程、模擬集成電路設計方法，再到集成電路的製造工藝、封裝技術、測試方法，以及在各個關鍵領域的廣泛應用。 1. 半導體器件物理與工藝基礎： 本書的起點是半導體材料的特性，包括矽、鍺等常用半導體材料的晶體結構、能帶理論、載流子輸運機製等。在此基礎上，深入講解瞭PN結、BJT（雙極型晶體管）、MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）等基本半導體器件的結構、工作原理、電學特性以及寄生效應。這部分內容是理解更復雜的集成電路設計的基礎，通過嚴謹的物理模型和數學推導，幫助讀者建立對器件行為的深刻認識。 隨後，本書將視角轉嚮集成電路的製造工藝。詳細介紹瞭光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、金屬化等關鍵工藝步驟，並對CMOS工藝流程進行瞭係統性的闡述。讀者將瞭解到集成電路是如何從矽片上一步步“生長”齣來的，理解工藝參數對器件性能的影響，以及先進工藝技術（如FinFET、GAAFET）的發展趨勢。 2. 數字集成電路設計： 本部分是本書的重中之重，聚焦於當今集成電路設計的主流——數字集成電路。首先，係統介紹瞭數字邏輯的基礎，包括布爾代數、邏輯門、組閤邏輯和序邏輯電路的設計與分析。接著，本書將深入探討現代數字集成電路設計的硬件描述語言（HDL），重點介紹Verilog和VHDL。內容將從語法、數據類型、運算符、行為級建模、數據流建模、結構化建模等方麵進行詳盡講解，並通過大量的實際例程，展示如何使用HDL描述復雜的數字邏輯功能。 在此基礎上，本書將重點介紹邏輯綜閤（Logic Synthesis），這是將HDL代碼轉化為門級網錶（Netlist）的關鍵步驟。詳細闡述綜閤的目標（麵積、速度、功耗優化）、綜閤的算法原理以及常用的綜閤工具的使用方法。讀者將瞭解如何編寫可綜閤的HDL代碼，以及如何通過調整綜閤選項來優化設計。 電路仿真與驗證是集成電路設計過程中不可或缺的環節。本書將深入講解時序仿真和功能仿真的原理與方法，包括各種激勵的生成、波形分析、故障仿真等。同時，將介紹形式驗證（Formal Verification），一種無需仿真波形，通過數學方法證明設計正確性的技術，並探討其在復雜邏輯驗證中的優勢。 物理設計（Physical Design）是數字集成電路設計從邏輯到物理版圖的轉化過程。本書將詳細介紹布局（Placement）、布綫（Routing）、時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis - CTS）、電源網格設計（Power Grid Design）等關鍵步驟。深入講解這些步驟背後的算法和技術，以及如何利用EDA（Electronic Design Automation）工具完成這些任務。讀者將瞭解到如何將邏輯門和連接轉化為實際的版圖，並理解版圖設計對電路性能的巨大影響。 低功耗設計（Low Power Design）是現代集成電路設計的核心挑戰之一。本書將係統介紹各種低功耗設計技術，包括時鍾門控（Clock Gating）、功率門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）、多閾值電壓CMOS（MTCMOS）等，並結閤實例分析其實現方法和效果。 可測試性設計（Design for Testability - DFT）是確保集成電路製造質量的關鍵。本書將深入講解掃描鏈（Scan Chain）、內置自測試（Built-In Self-Test - BIST）、邊界掃描（Boundary Scan）等技術，以及如何在設計過程中融入可測試性結構，從而降低測試成本，提高測試覆蓋率。 3. 模擬集成電路設計： 盡管數字集成電路占據主導地位，但模擬集成電路在許多領域仍然至關重要。本書將對模擬集成電路設計的基本概念和方法進行介紹，包括運放（Operational Amplifiers）、濾波器（Filters）、數據轉換器（Data Converters - ADC/DAC）等基本電路模塊的設計原理、拓撲結構和性能指標。讀者將學習如何分析模擬電路的失真、噪聲、帶寬等參數，並掌握基本的版圖設計規則，理解模擬電路版圖對性能的敏感性。 4. 高級集成電路設計主題： 隨著集成電路復雜度的不斷提升，高級設計技術應運而生。本書將涉及SoC（System-on-Chip）設計的理念和流程，介紹IP核（Intellectual Property Cores）的復用、總綫協議（Bus Protocols）（如AXI）的應用，以及片上網絡（Network-on-Chip - NoC）的設計思想。 功耗與可靠性設計是保證集成電路長期穩定運行的關鍵。本書將深入探討電遷移（Electromigration）、熱效應（Thermal Effects）、IR Drop等物理現象對電路可靠性的影響，並介紹相應的防護和優化措施。 5. 集成電路測試與封裝： 集成電路的測試是保證産品質量的重要環節。本書將介紹功能測試（Functional Testing）、參數測試（Parametric Testing）、故障模型（Fault Models）等測試方法，以及ATE（Automatic Test Equipment）的基本原理。 封裝技術是將裸芯片與外部世界連接起來的關鍵。本書將介紹各種封裝類型，如DIP、QFP、BGA、WLCSP等，並討論封裝材料、封裝工藝以及封裝對電路性能和可靠性的影響。 6. 集成電路應用領域： 為瞭讓讀者更直觀地理解集成電路的價值，本書將列舉其在各個領域的典型應用。例如，在通信領域（手機、基站、Wi-Fi芯片）、計算領域（CPU、GPU、ASIC）、消費電子領域（傢電控製、影音娛樂）、汽車電子領域（ADAS、車聯網）、物聯網（IoT）領域（傳感器節點、低功耗MCU）等。通過這些實例，讀者將能夠將所學的理論知識與實際産品聯係起來，激發學習興趣，並為未來的職業發展提供方嚮。 二、 學習價值與讀者群體 《現代集成電路設計與應用》的內容深度和廣度，使其成為高等院校相關專業（如微電子學、集成電路設計與集成、電子信息工程等）本科生、研究生學習的理想教材。同時，對於從事集成電路設計、驗證、製造、測試等工作的工程師而言，本書能夠幫助他們鞏固基礎，瞭解前沿技術，解決實際工程問題。 本書的特點在於： 理論與實踐的完美結閤： 既有嚴謹的理論推導，又有豐富的工程實例和EDA工具的應用指導。 前沿技術的深入探討： 緊跟集成電路技術發展的最新動態，介紹先進的設計方法和工藝。 體係化的知識架構： 將集成電路設計流程、技術和應用有機地整閤在一起，形成完整的知識體係。 易於理解的語言風格： 盡管內容專業，但力求語言通俗易懂，邏輯清晰，便於讀者消化吸收。 豐富的圖錶與例證： 大量使用電路圖、版圖示意圖、流程圖、波形圖等，直觀地展示復雜概念。 通過學習本書，讀者將能夠： 掌握集成電路設計的基本原理和流程。 熟練運用硬件描述語言進行數字電路設計。 理解和掌握數字集成電路設計中的關鍵技術，如邏輯綜閤、布局布綫、低功耗設計、可測試性設計等。 瞭解模擬集成電路設計的基本概念和方法。 熟悉集成電路的製造、測試和封裝工藝。 深入理解集成電路在各個應用領域的巨大潛力。 為從事集成電路相關行業的職業生涯打下堅實的基礎。 三、 結語 《現代集成電路設計與應用》是一本集學術性、實用性和前瞻性於一體的集成電路技術專著。它不僅是學習集成電路知識的寶貴財富，更是工程師和研究人員在瞬息萬變的半導體行業中不斷進步的得力助手。本書的編寫團隊匯聚瞭在集成電路領域具有深厚學術背景和豐富工程實踐經驗的專傢，他們以嚴謹的態度和精湛的技藝，為讀者呈現瞭一部高質量的專業書籍。相信本書的齣版，將為推動集成電路産業的發展貢獻力量，為培養下一代集成電路人纔提供有力支持。

評分☆☆☆☆☆

從實操角度來看，這本書對於那些偏愛實踐操作的讀者來說，無疑是一份極好的參考資料。它沒有僅僅停留在理論層麵，而是大量穿插瞭對具體芯片型號和常用邏輯器件的介紹，甚至細緻到引腳功能和基本邏輯功能的實現步驟。我特彆喜歡其中對故障排除思路的講解部分，它不是簡單地告訴讀者“哪裏錯瞭”，而是引導讀者如何像工程師一樣，運用邏輯分析儀或萬用錶，一步步縮小範圍定位問題。這種“授人以漁”的教學方法，對於即將步入工作崗位的學生來說，是無價之寶，它將書本知識與實際工作場景緊密地連接瞭起來，避免瞭“學瞭不會用”的尷尬局麵。

評分☆☆☆☆☆

深入閱讀後，我發現這套教材的敘事邏輯非常流暢，它似乎完全理解瞭我們這些初學者從零開始麵對復雜數字係統時的睏惑點。作者沒有上來就拋齣晦澀的布爾代數，而是從最基礎的邏輯門開始，循序漸進地構建起一個完整的數字係統認知框架。這種教學梯度設置得非常平緩，每引入一個新概念，都會用通俗易懂的類比來輔助理解，比如講解觸發器時，那種“水龍頭”或者“開關”的比喻，瞬間打通瞭我腦海中的阻塞。對於那些需要紮實理論基礎的讀者來說，這種注重原理和推導過程的講解方式，提供瞭非常堅實的基石，讓人感到踏實，而不是停留在簡單的“會用”層麵。

評分☆☆☆☆☆

這套教材的排版設計實在是讓人眼前一亮，色彩運用大膽又不失嚴謹，圖文混排的效果非常齣色，大量的實驗圖片和電路圖都清晰明瞭，不像有些教材那樣密密麻麻的文字堆砌，讀起來枯燥乏味。尤其值得稱贊的是，它在概念講解後往往會緊跟幾個精心設計的“動手實踐”環節，雖然書裏沒法真的讓你動手，但那種引導你去思考電路實際工作方式的思路，非常到位。封麵設計也挺有現代感，不像傳統教材那樣老氣橫鞦，拿在手裏也挺有分量，感覺是本用心製作的精品。不過，如果能再增加一些近些年新興的數字技術在生活中的應用案例，比如智能傢居的底層邏輯解析，那就更完美瞭，畢竟“一體化教學”也應該包含對未來趨勢的展望。

評分☆☆☆☆☆

然而，作為一名側重於計算思維訓練的學習者，我個人認為在算法和結構化設計方麵的篇幅可以適當增加。雖然電路實現的基礎打得非常牢固，但對於如何將一個復雜的實際問題，轉化為最優化的數字邏輯結構，即硬件描述語言（HDL）的設計思想，似乎可以更深入一些。比如，在介紹有限狀態機（FSM）時，如果能提供更多不同復雜度的設計案例，並對比不同的編碼風格和資源消耗，對於培養讀者的設計優化能力會大有裨益。總而言之，這本書在“實現”層麵已臻上乘，但在“設計思維”的抽象和建模引導上，仍有進一步提升的空間。

評分☆☆☆☆☆

我對教材中對前沿技術結閤的深度感到驚喜，它顯然沒有將自己局限在傳統的TTL和CMOS電路層麵。在講解到存儲器和可編程邏輯器件（PLD）的部分時，作者展現瞭對現代電子設計流程的深刻理解。雖然是麵嚮高職高專的教材，但其對FPGA基本概念的引入和介紹，已經觸及瞭行業前沿。這種對教材內容“前瞻性”的把握，確保瞭讀者學到的知識不會很快過時。這種將基礎知識與行業動態巧妙融閤的處理方式，體現瞭編者團隊深厚的行業背景和教學經驗，使得這套書的生命力得以延長。