二手正版电子技术基础 数字部分(第5版) 康华光 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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康华光 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040177909

商品编码：12131090184

包装：平装

出版时间：2008-01-01

正版二手图书，环保实用，有笔记，有笔迹。

基本信息

书名:电子技术基础 数字部分(第5版)

定价：39.90元

作者:康华光

出版社：高等教育出版社

出版日期：2008-01-01

ISBN：9787040177909

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版次：2

装帧：平装

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商品重量：0.681kg

编辑推荐

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本书主要介绍了：数字逻辑概论，逻辑代数和Verilog硬件描述语言，逻辑门电路，组合逻辑电路，锁存器和触发器，时序逻辑电路，存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列，脉冲波形的产生和变换，模数和数模转换器，数字系统设计基础等内容，本书内容覆盖面宽、注重应用、通俗易懂，各章均有思考题和习题。可作为高等学校电气信息类（含电气类、电子类）等专业 “数字电子技术基础”课程的教材。

内容提要

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本书为普通高等教育“十五”*规划教材。前版荣获2002年全国普通高等学校教材一等奖。其特点如下：1.加强了数字逻辑的概念与设计；2.以CMOS器件为主兼顾其他类型的器件；3.引入了Verilog硬件描述语言和QUARTUSⅡ集成开发软件，利用PLD和EDA技术可以实现多种数字逻辑电路；4.采用新的思路和技术构建模数和数模转换器,作为模拟电路和数字电路的接口。
　　全书内容包括：数字逻辑概论，逻辑代数和Verilog硬件描述语言，逻辑门电路，组合逻辑电路，锁存器和触发器，时序逻辑电路，存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列，脉冲波形的产生和变换，模数和数模转换器，数字系统设计基础。
本书可作为高等学校电气信息类（含电气类、电子类）等专业 “数字电子技术基础”课程的教材。

目录

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1 数字逻辑概论
　1.1 数字电路与数字信号
　1.2 数制
　1.3 二进制数的算术运算
　1.4 二进制代码
　1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算
　1.6 逻辑函数及其表示方法
　小结
　习题
2 逻辑代数与硬件描述语言基础
　2.1 逻辑代数
　2.2 逻辑函数的卡诺图化简法
　2.3 硬件描述语言Verilog HDL基础
　小结
　习题
3 逻辑门电路
　3.1 MOS逻辑门电路
　3.2 TTL逻辑门电路
　*3.3 射极耦合逻辑门电路
　*3.4 砷化镓逻辑门电路
　3.5 正负逻辑问题
　3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题
　3.7 用Verilog HDL描述逻辑门电路
　小结
　习题
4 组合逻辑电路
　4.1 组合逻辑电路的分析
　4.2 组合逻辑电路的设计
　4.3 组合逻辑电路中的竞争冒险
　4.4 常用组合逻辑集成电路
　4.5 组合可编程逻辑器件
　4.6　用Verilog HDL描述组合逻辑电路
　小结
　习题
5 锁存器和触发器
　5.1 双稳态存储单元电路
　5.2 锁存器
　5.3 触发器的电路结构和工作原理
　5.4 触发器的逻辑功能
　5.5 用Verilog HDL描述锁存器和触发器
　小结
　习题
6 时序逻辑电路
　6.1 时序逻辑电路的基本概念
　6.2 同步时序逻辑电路的分析
　6.3 同步时序逻辑电路的设计
　6.4 异步时序逻辑电路的分析
　6.5 若干典型的时序逻辑集成电路
　6.6 用Verilog HDL描述时序逻辑电路
　6.7 时序可编程逻辑器件
　小结
　习题
7 存储器，复杂可编程器件和现场可编程门阵列
　7.1　只读存储器
　7.2　存取存储器
　7.3　复杂可编程逻辑器件
　7.4　现场可编程门阵列
　7.5　EDA技术和可编程器件的设计例题
　小结
　习题
8 脉冲波形的变换与产生
　8.1 单稳态触发器
　8.2 施密特触发器
　8.3 多谐振荡器
　8.4 555定时器及其应用
　小结
　习题
9 数模与模数转换器
　引言
　9.1 D/A转换器
　9.2 A/D转换器
　小结
　习题
*10 数字系统设计基础
　10.1 数字系统概述
　10.2 算法状态机
　10.3 寄存器传输语言
　10.4 用可编程逻辑器件实现数字系统
　小结
　习题

作者介绍

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康华光 教授（博士生导师）。男，1925年8月出生，湖南衡山人。中共党员。1951年毕业于武汉大学电机工程学系。毕业后留校任教，1953年院系调整到华中理工大学《原华中工学院》工作至今；1985年经国务院学位委员会评审为生物医学工程专业博士生导师。曾任国家教育部《原国

文摘

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序言

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第一章 绪论 电子技术作为现代科学技术发展的重要基石，其应用领域广泛，渗透于我们生活的方方面面。从日常使用的手机、电脑，到尖端的航空航天、医疗设备，无不体现着电子技术的强大力量。理解电子技术的基础知识，对于掌握现代科技、解决实际问题具有至关重要的意义。 本章将从宏观角度出发，为读者勾勒出电子技术的基本概念、发展历程及其在国民经济和社会发展中的重要地位。我们将探讨电子技术与其他学科之间的交叉融合，以及它在推动社会进步和技术创新方面所扮演的关键角色。通过对历史的回顾，我们可以更好地理解电子技术的发展脉络，洞察其未来趋势。同时，我们将明确学习电子技术基础的重要性，为后续章节的深入学习打下坚实的思想基础。 1.1 电子技术及其在现代社会中的地位 电子技术，简而言之，是研究和应用电子现象、电子设备以及电子信息处理的技术。它以电子的运动和行为为基本研究对象，通过对电子的控制和利用，实现信息的产生、传输、处理、存储和显示等功能。电子技术的核心在于对电信号的精确控制和有效利用，从而实现各种复杂的功能。 在现代社会，电子技术已经成为支撑社会运转和发展的核心驱动力。 信息化的基石： 互联网、通信网络、大数据、人工智能等都是建立在强大的电子技术基础之上的。没有电子技术，信息时代将不复存在。 工业现代化的引擎： 自动化生产线、智能制造、工业机器人等都离不开电子技术的支持，极大地提高了生产效率和产品质量。 科学研究的利器： 各种精密仪器、测量设备、计算平台，都是电子技术的具体体现，加速了科学发现的进程。 日常生活的重要组成部分： 电视、收音机、空调、洗衣机、智能家居等，几乎所有家用电器都包含着复杂的电子电路。 可以说，电子技术的发展水平直接关系到一个国家的技术实力、经济活力以及人民的生活水平。 1.2 电子技术的发展历程 电子技术的发展并非一蹴而就，而是经历了一个漫长而辉煌的历程，大致可以分为以下几个阶段： 萌芽与初步发展阶段（20世纪初）： 以电子管的发明和应用为标志，出现了早期的电子设备，如收音机、电视机等。这一阶段的研究主要集中在真空电子管的原理和应用。 半导体时代（20世纪中期）： 晶体管的发明是电子技术发展史上的一个里程碑。半导体器件以其体积小、功耗低、可靠性高等优点，逐渐取代了笨重的电子管，为电子设备的小型化、集成化奠定了基础。 集成电路时代（20世纪后期）： 集成电路（IC）的出现，将大量的晶体管、电阻、电容等元件集成在一块小小的芯片上，极大地提高了电子设备的性能和集成度，催生了微处理器、存储器等核心电子元件，推动了计算机、通信等行业的飞速发展。 微电子与信息技术时代（21世纪至今）： 随着集成电路技术的不断突破，芯片的集成度越来越高，性能越来越强。微电子技术与信息技术的深度融合，催生了物联网、人工智能、大数据、云计算等新兴技术，电子技术正向着更智能、更泛在、更个性化的方向发展。 1.3 学习电子技术基础的意义 学习电子技术基础，对于任何希望深入了解现代科技、从事相关领域工作的人来说，都具有不可替代的重要性。 理解现代科技的“语言”： 电子技术是许多现代科技领域的基础语言。掌握了电子技术，就如同掌握了理解这些技术的钥匙。 培养逻辑思维和分析能力： 电子电路的设计和分析过程，需要严谨的逻辑思维和扎实的数学功底。学习电子技术能够有效地锻炼和提升这些能力。 为进一步专业学习打下基础： 无论是通信工程、计算机科学、自动化、集成电路设计，还是其他与电子相关的专业，都需要扎实的电子技术基础作为支撑。 解决实际问题的能力： 在日常生活和工作中，遇到与电子设备相关的故障或问题时，具备一定的电子技术知识能够帮助我们进行初步的判断和解决。 激发创新潜力： 对电子技术的深入理解，能够帮助我们发现新的技术应用和创新方向，为未来的技术突破和产品研发提供灵感。 1.4 电子技术与其他学科的交叉融合 电子技术并非孤立发展，而是与众多学科相互促进、深度融合。 数学： 数学是电子技术分析和设计的理论基础，微积分、线性代数、微分方程等在电路分析、信号处理等方面有着广泛的应用。 物理： 电子技术的原理深深植根于物理学，特别是电磁学、固体物理学等。 计算机科学： 计算机硬件的构成、工作原理，以及软件的运行，都离不开电子技术。两者是相互依存、共同发展的。 材料科学： 新型半导体材料、导电材料、绝缘材料等的研究和应用，是电子技术进步的重要驱动力。 通信工程： 通信系统的设计、传输、接收等，都依赖于复杂的电子电路和信号处理技术。 控制理论： 自动控制系统的设计和实现，需要电子技术来构建控制器和执行器。 这种交叉融合使得电子技术的应用领域不断拓展，也为跨学科的创新提供了丰富的土壤。 第二章 晶体管和半导体基础 晶体管是现代电子技术的核心元件，其发明彻底改变了电子设备的面貌，开启了微型化、低功耗、高性能的电子时代。本章将深入探讨晶体管的基本原理、种类及其在电子电路中的应用，为理解后续更复杂的数字电路打下坚实的基础。 2.1 导体、绝缘体与半导体 为了理解晶体管的工作原理，我们首先需要了解物质导电性的分类。 导体（Conductor）： 导体是指能够良好导电的物质，如铜、银、金等金属。它们具有自由电子，在外加电场作用下，自由电子容易定向移动，形成电流。 绝缘体（Insulator）： 绝缘体是指导电性很差的物质，如玻璃、橡胶、陶瓷等。它们的电子与原子核结合紧密，难以形成自由移动的载流子。 半导体（Semiconductor）： 半导体是指导电性介于导体和绝缘体之间的物质。在常温下，它们的导电性较弱，但可以通过掺杂（加入少量杂质）或改变温度、光照等条件来显著改变其导电性。最常见的半导体材料是硅（Si）和锗（Ge）。 2.1.1 本征半导体 纯净的半导体被称为本征半导体。在较低温度下，其自由电子和空穴（带正电荷的载流子）的数量都非常少，导电性很差。当温度升高时，一些价电子获得足够的能量挣脱共价键的束缚，成为自由电子，同时在原位置留下一个空穴。自由电子和空穴的数量相等，它们共同构成导电载流子。 2.1.2 外延半导体（掺杂半导体） 为了提高半导体的导电性并控制其导电类型，人们采用掺杂技术，即在纯净的半导体材料中加入少量特定的杂质原子。 N型半导体： 当在纯净的硅晶体中掺入具有五价外层电子的杂质原子（如磷P、砷As）时，杂质原子与硅原子形成共价键后，会多出一个自由电子，成为多子（电子），而空穴成为少子。这种半导体称为N型半导体。 P型半导体： 当在纯净的硅晶体中掺入具有三价外层电子的杂质原子（如硼B、镓Ga）时，杂质原子与硅原子形成共价键后，会缺少一个电子，形成一个空穴，成为多子（空穴），而电子成为少子。这种半导体称为P型半导体。 2.2 PN结 PN结是N型半导体和P型半导体结合形成的界面。这是构成绝大多数半导体器件（如二极管、晶体管）的基础。 PN结的形成： 当将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起时，P区的多子空穴会向N区扩散，N区的多子电子会向P区扩散。扩散在PN结附近形成一个空间电荷区（或称耗尽层）。在这个区域内，缺乏自由载流子，因此导电性很差。同时，由于载流子的扩散和复合，空间电荷区两侧会形成一个内建电场，这个电场会阻碍载流子的进一步扩散。 PN结的正向偏置： 当外加电压的正极连接到P区，负极连接到N区时，外加电场会削弱PN结的内建电场，使得空间电荷区变窄，载流子更容易越过PN结发生扩散和复合，PN结导通，形成较大的正向电流。 PN结的反向偏置： 当外加电压的正极连接到N区，负极连接到P区时，外加电场会加强PN结的内建电场，使得空间电荷区变宽，载流子难以越过PN结，只有微弱的反向漏电流通过。 PN结的单向导电性是其最重要的特性，也是二极管和晶体管工作的基础。 2.3 二极管 二极管是一种只有两个端子（阳极和阴极）的半导体器件，利用PN结的单向导电性实现整流、开关等功能。 二极管的结构与符号： 通常由一个PN结构成，其电路符号为一个箭头指向一个竖线。箭头表示电流的正常流动方向，即从阳极到阴极。 二极管的伏安特性： 在正向电压作用下，当电压低于导通电压（硅管约0.7V，锗管约0.3V）时，电流很小；超过导通电压后，电流迅速增大。在反向电压作用下，只有非常小的反向漏电流，直到反向击穿电压，电流急剧增大。 二极管的主要类型与应用： 整流二极管： 用于将交流电转换为直流电。 稳压二极管（齐纳管）： 利用其反向击穿特性，在反向电压达到一定值时，其电压保持稳定，用作稳压元件。 发光二极管（LED）： 当PN结处于正向偏置时，电子与空穴复合会发出光。 光电二极管： 在PN结受到光照时，会产生光电流，用于光电检测。 2.4 晶体管（三极管） 晶体管是一种具有三个端子（发射极、基极、集电极）的半导体器件，是电子电路中的核心有源元件，能够实现放大和开关功能。 2.4.1 双极型晶体管（BJT） 双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor）是利用两个PN结组成的。 结构与种类： 主要有两种类型：NPN型和PNP型。 NPN型： 由P型半导体夹在两个N型半导体之间构成，有两个PN结（发射结和集电结）。 PNP型： 由N型半导体夹在两个P型半导体之间构成，同样有两个PN结。 工作原理（以NPN型为例）： 发射区（Emitter）： 掺杂浓度最高，用于发射载流子（电子）。 基区（Base）： 掺杂浓度较低，厚度很薄，是控制电流的关键区域。 集电区（Collector）： 掺杂浓度介于发射区和基区之间，用于收集载流子。 工作状态： 通常将发射结加正向偏置（VEB > 0），集电结加反向偏置（VCB > 0）。这时，发射极的多数载流子（电子）被注入到基区。由于基区很薄且掺杂浓度低，大部分电子能够扩散到集电区，形成集电极电流（IC）。只有少数电子在基区与空穴复合，形成基极电流（IB）。 放大作用： 集电极电流IC与基极电流IB之间存在线性关系：IC = β IB。其中，β是电流放大系数，通常很大。这意味着，通过控制小小的基极电流IB，可以控制较大的集电极电流IC，从而实现电流放大。 开关作用： 当基极电流IB非常小（接近于零）时，集电极电流IC也很小，晶体管处于截止状态，相当于开关断开。当基极电流IB足够大时，集电极电流IC达到饱和值，晶体管处于饱和状态，相当于开关接通。 BJT的电路符号： NPN型和PNP型有各自的电路符号，其中发射极的箭头指向外（NPN）或指向内（PNP）。 BJT的主要参数： 电流放大系数β、截止电流ICEO、饱和电压VCE(sat)等。 2.4.2 场效应晶体管（FET） 场效应晶体管（Field-Effect Transistor）是利用电场效应来控制载流子（电子或空穴）的导电通道。与BJT不同，FET的基极（栅极）不直接参与导电，而是通过栅极电压控制沟道内的载流子浓度。 种类： 主要有结型场效应晶体管（JFET）和绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）。MOSFET是目前应用最广泛的场效应晶体管。 MOSFET的工作原理： 结构： 包括源极（Source）、漏极（Drain）、栅极（Gate）和衬底（Body）。栅极与沟道之间有一层绝缘氧化膜。 增强型MOSFET： 当栅极电压（VGS）大于阈值电压（Vth）时，会在栅极下方感应出导电沟道，形成漏极电流（ID）。沟道类型（P沟道或N沟道）取决于衬底和栅极的掺杂类型。 耗尽型MOSFET： 在没有栅极电压时，沟道已经存在，栅极电压可以增强或减弱沟道的导电性。 电压控制： MOSFET的漏极电流ID主要由栅极-源极电压VGS控制，即ID = f(VGS)。其输入阻抗非常高，功耗很低。 FET的优点： 高输入阻抗、低功耗、易于集成。 2.5 晶体管的放大与开关 晶体管的放大和开关是其最基本也是最重要的功能，构成了现代电子电路的骨架。 放大： 在线性区工作时，晶体管能够将微弱的输入信号（如基极电流或栅极电压的变化）放大成较大的输出信号（集电极电流或漏极电流的变化）。这使得微弱的信号能够被检测、处理和驱动。 开关： 在截止区和饱和区工作时，晶体管可以看作是一个高阻断能力的开关（截止）和一个低电阻的通路（饱和）。通过控制栅极或基极的信号，可以快速、精确地接通或断开电路，这是数字逻辑电路的基础。 第三章 逻辑门电路 数字电子技术的核心在于对离散的、具有明确状态的信号进行逻辑运算。逻辑门电路是实现这些逻辑运算的最基本单元，它们接收一个或多个逻辑输入信号，并根据预定的逻辑规则产生一个逻辑输出信号。本章将详细介绍各种基本逻辑门电路的功能、真值表、电路实现以及它们之间的逻辑关系。 3.1 逻辑电平与逻辑状态 在数字电路中，信息是以离散的电平来表示的，通常有两种逻辑状态： 高电平（High Level）： 通常用数字“1”表示，代表较高的电压范围。 低电平（Low Level）： 通常用数字“0”表示，代表较低的电压范围。 具体的高低电平电压范围取决于数字电路的逻辑系列（如TTL、CMOS）。 3.2 基本逻辑门电路 基本逻辑门电路是实现各种逻辑运算的基础，包括与门、或门、非门。 3.2.1 与门（AND Gate） 功能： 与门的输出端为高电平（1），当且仅当其所有输入端都为高电平（1）。否则，输出端为低电平（0）。 逻辑符号： 符号为一个D形，输入端在平直边，输出端在圆弧边。 逻辑表达式： Y = A ⋅ B （或 A AND B）。其中，A、B为输入，Y为输出。 真值表： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | 实现： 可以用二极管或晶体管实现。例如，两个串联的二极管，当两个二极管的阳极都接到高电平时，输出端才能输出高电平。 3.2.2 或门（OR Gate） 功能： 或门的输出端为高电平（1），当且仅当其输入端中至少有一个为高电平（1）。只有当所有输入端都为低电平（0）时，输出端才为低电平（0）。 逻辑符号： 符号为一个弯月形，输入端在弯曲边，输出端在尖端。 逻辑表达式： Y = A + B （或 A OR B）。 真值表： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 实现： 可以用二极管或晶体管实现。例如，两个并联的二极管，只要有一个二极管导通（输入为高电平），输出端就能输出高电平。 3.2.3 非门（NOT Gate） / 反相器（Inverter） 功能： 非门的输出端的状态与输入端的状态相反。输入为高电平（1）时，输出为低电平（0）；输入为低电平（0）时，输出为高电平（1）。 逻辑符号： 符号为一个三角形，输入端在尖端，输出端在三角形边上加一个圆点。 逻辑表达式： Y = ¬A （或 A'，或 A̅）。 真值表： | A | Y | |---|---| | 0 | 1 | | 1 | 0 | 实现： 通常用一个晶体管（如BJT或MOSFET）来实现。例如，一个NPN晶体管，当输入为高电平时，晶体管导通，输出被拉低到地；当输入为低电平时，晶体管截止，输出通过上拉电阻接到高电平。 3.3 组合逻辑门电路 通过组合基本逻辑门电路，可以实现更复杂的逻辑功能。 3.3.1 与非门（NAND Gate） 功能： 与非门是与门和非门的组合，其输出端为低电平（0），当且仅当其所有输入端都为高电平（1）。否则，输出端为高电平（1）。 逻辑符号： 是与门的符号后加一个反相圆点。 逻辑表达式： Y = ¬(A ⋅ B) = (A ⋅ B)̅ 真值表： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 重要性： 与非门被称为“万能门”，因为仅用与非门就可以构建出所有的其他逻辑门电路（与门、或门、非门）。 3.3.2 或非门（NOR Gate） 功能： 或非门是或门和非门的组合，其输出端为高电平（1），当且仅当其所有输入端都为低电平（0）。只有当至少有一个输入端为高电平（1）时，输出端才为低电平（0）。 逻辑符号： 是或门的符号后加一个反相圆点。 逻辑表达式： Y = ¬(A + B) = (A + B)̅ 真值表： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 0 | 重要性： 或非门也具有“万能门”的性质，仅用或非门也可以构建出所有的其他逻辑门电路。 3.3.3 异或门（XOR Gate） 功能： 异或门的输出端为高电平（1），当且仅当其输入端状态不同。也就是说，当一个输入为0，另一个输入为1时，输出为1；当两个输入状态相同时（同为0或同为1），输出为0。 逻辑符号： 是或门的符号，但输入端的竖直线后弯曲度更大。 逻辑表达式： Y = A ⊕ B 真值表： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 应用： 主要用于奇偶校验、二进制加法器等。 3.3.4 同或门（XNOR Gate） 功能： 同或门是异或门的非。其输出端为高电平（1），当且仅当其输入端状态相同。也就是说，当两个输入状态相同时（同为0或同为1），输出为1；当两个输入状态不同时，输出为0。 逻辑符号： 是异或门的符号后加一个反相圆点。 逻辑表达式： Y = ¬(A ⊕ B) = (A ⊕ B)̅ 真值表： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | 应用： 主要用于比较器、相等检测等。 3.4 逻辑门电路的集成 在实际的数字集成电路（IC）中，大量的逻辑门电路被集成在同一块芯片上，以实现复杂的功能。这些集成电路根据其集成度可以分为： 小规模集成电路（SSI）： 集成了几十个逻辑门。 中规模集成电路（MSI）： 集成了几十到几百个逻辑门，如译码器、编码器、多路选择器、加法器等。 大规模集成电路（LSI）： 集成了几百到几万个逻辑门，如微处理器、存储器等。 超大规模集成电路（VLSI）： 集成了几十万到几千万甚至更多的逻辑门，如现代的高性能CPU、GPU等。 3.5 逻辑门的互补性与冗余性 互补性： 每种基本逻辑门电路都可以通过与其他逻辑门组合来实现，例如，与非门和非门可以组合成与门。 冗余性： 在设计复杂的逻辑电路时，为了简化电路、提高性能或节省资源，可以通过布尔代数定律（如德摩根定律）对逻辑表达式进行简化。 3.6 逻辑门的实现技术 逻辑门电路有多种不同的实现技术，最常见的是： TTL（Transistor-Transistor Logic）逻辑： 基于双极型晶体管，速度快，驱动能力强，但功耗较大。 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）逻辑： 基于场效应晶体管，功耗极低，集成度高，是现代集成电路的主流技术。 理解逻辑门电路的功能和它们之间的组合关系，是深入学习数字逻辑设计、组合逻辑电路和时序逻辑电路的基础。 第四章 组合逻辑电路 组合逻辑电路是由基本逻辑门组成的电路，其输出仅取决于当前时刻的输入信号，不受过去输入信号的影响。本章将介绍几种常见的组合逻辑电路，包括译码器、编码器、数据选择器、加法器等，并探讨它们的设计思路和应用。 4.1 组合逻辑电路的特点 无记忆性： 输出只与当前输入有关，不依赖于电路的历史状态。 结构简单： 主要由逻辑门电路构成。 逻辑功能明确： 可以通过真值表或逻辑表达式来描述其功能。 4.2 译码器（Decoder） 功能： 译码器的作用是将二进制编码的信息进行“解码”，即根据输入的一个n位二进制代码，选择出2^n个输出中的一个（或一组）输出为有效（通常是高电平），而其余输出为无效（低电平）。 构成： 通常由n个输入端和2^n个输出端组成。常用的译码器有2-to-4译码器、3-to-8译码器、4-to-16译码器等。 实现： 可以用与门和非门来实现。例如，一个2-to-4译码器，有两个输入A、B，四个输出Y0、Y1、Y2、Y3。当输入为00时，Y0输出1；输入为01时，Y1输出1；输入为10时，Y2输出1；输入为11时，Y3输出1。其输出表达式为：Y0 = A̅B̅, Y1 = A̅B, Y2 = AB̅, Y3 = AB。 应用： 地址译码、指令译码、显示驱动等。 4.3 编码器（Encoder） 功能： 编码器是译码器的逆过程。它将多个输入信号（通常是独立的、互斥的）转换为一个二进制代码。当有多个输入信号同时有效时，通常存在优先级编码器，以确定哪个输入被优先编码。 构成： 通常有m个输入端和n个输出端，其中2^n ≥ m。 实现： 可以用或门来实现。例如，一个8线-to-3线优先编码器，有8个输入（I0~I7），3个输出（A2~A0）。当I3有效时，输出为011；当I5有效时，输出为101；等等。如果I3和I5同时有效，则优先编码I5。 应用： 键盘输入编码、中断请求编码等。 4.4 数据选择器（Multiplexer，MUX） 功能： 数据选择器也称为多路选择器，它有n个数据输入端、m个选择控制端和1个数据输出端。选择控制端决定了哪个数据输入端的数据被选中并输出。如果选择控制端有m位，则可以从2^m个输入中选择一个。 构成： n个数据输入端（D0~Dn-1）、m个选择控制端（S0~Sm-1）和1个数据输出端（Y）。 实现： 可以用与非门（或与门、非门）来实现。例如，一个4-to-1数据选择器，有4个数据输入（D0~D3），2个选择控制端（S1、S0），1个输出（Y）。当S1S0为00时，输出Y=D0；当S1S0为01时，输出Y=D1；当S1S0为10时，输出Y=D2；当S1S0为11时，输出Y=D3。其输出表达式为：Y = S1̅S0̅D0 + S1̅S0D1 + S1S0̅D2 + S1S0D3。 应用： 数据路由、信号选择、逻辑函数实现等。 4.5 数据分配器（Demultiplexer，DEMUX） 功能： 数据分配器是数据选择器的逆过程。它有一个数据输入端、m个选择控制端和2^m个数据输出端。根据选择控制端的输入，将数据输入端的数据送到指定的某一个数据输出端。 构成： 1个数据输入端（D）、m个选择控制端（S0~Sm-1）和2^m个数据输出端（Y0~Y2^m-1）。 实现： 类似于译码器，但输出端与输入数据D相连。 应用： 数据传输、存储器地址选择等。 4.6 加法器（Adder） 加法器是实现二进制加法运算的组合逻辑电路，是算术逻辑单元（ALU）的核心组成部分。 半加器（Half Adder）： 接收两个一位二进制数作为输入，产生一个和（Sum）和一个进位（Carry）。 输入：A, B 输出：S = A ⊕ B, C = A ⋅ B 真值表： | A | B | S | C | |---|---|---|---| | 0 | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 1 | 0 | | 1 | 1 | 0 | 1 | 全加器（Full Adder）： 接收三个一位二进制数作为输入，包括两个加数位和一个来自低位的进位，产生一个和位和一个进位输出。 输入：A, B, Cin (低位进位) 输出：S = A ⊕ B ⊕ Cin, Cout = (A ⋅ B) + (Cin ⋅ (A ⊕ B)) 全加器可以由两个半加器和一个或门构成。 多位加法器： 通过将多个全加器串联起来，可以实现多位二进制数的加法。例如，一个n位的加法器，由n个全加器构成，最低位的全加器Cin为0，其余全加器的Cin连接到前一位全加器的Cout。 应用： 算术运算、计算机的ALU等。 4.7 减法器（Subtractor） 减法器可以通过对被减数进行“补码”运算，然后利用加法器来实现。例如，A - B = A + (-B)。 4.8 竞争与冒险 在组合逻辑电路中，由于不同路径的门电路延迟不同，可能导致在输出端出现短暂的、不期望的信号变化，这种现象称为“竞争”。如果这种短暂的变化在输出端被短暂地检测到，就称为“冒险”。可以通过增加冗余的门电路、引入滤波器等方法来消除冒险。 4.9 组合逻辑电路的设计流程 1. 需求分析： 明确电路的功能和输入输出要求。 2. 真值表（或状态图）的建立： 列出所有可能的输入组合及其对应的输出。 3. 逻辑表达式的推导： 根据真值表，使用布尔代数或卡诺图等方法推导出逻辑表达式。 4. 逻辑表达式的简化： 尽可能简化逻辑表达式，以减少门电路的数量。 5. 电路图的设计： 将简化后的逻辑表达式转换为逻辑门电路图。 6. 仿真与验证： 使用逻辑仿真工具验证电路的功能是否正确。 组合逻辑电路是构建更复杂数字系统的基础，理解它们的原理和设计方法对于学习数字电路设计至关重要。

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这本书我当初买的时候，主要是看中了“电子技术基础”这几个字，想着打好基础总是没错的。康华光老师的这版，听说是经典教材，很多学校都在用。拿到手后，翻了几页，感觉排版还算清晰，图例也比较多，对于我这种喜欢看图学习的人来说，是个不错的起点。不过，说实话，里面的内容深度还是挺考验人的。有些章节，尤其是涉及到一些概念性的东西，我需要反复去理解，甚至还要结合网上的一些资料才能勉强跟上。比如，在讲到某个逻辑门电路的组合逻辑时，光看书上的推导过程，感觉有点像在背公式，不太能体会到它背后设计的思想。我记得当时为了搞懂那个“卡诺图”的应用，我花了一个下午的时间，对着书上的例子，自己动手画了几遍，才算勉强入了门。后来我发现，如果只是照着书本上的例子来学习，可能很难举一反三，真正掌握解决问题的能力。所以，我一直觉得，学习这种技术类的书籍，光靠“啃”书本是不够的，还需要大量的实践和思考。这本书给我打下了一个基础框架，但后续的学习，我还是需要自己去填充和拓展。

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我印象最深的是，刚开始学的时候，对那些逻辑符号和真值表感到一头雾水，感觉就像在看天书一样。尤其是当书中出现各种各样的组合逻辑电路时，我常常会陷入沉思，不知道它们到底能做什么。我记得有一章讲的是触发器，我花了三天时间才勉强理解了JK触发器和D触发器之间的区别，以及它们在时序逻辑设计中的作用。书上的描述虽然严谨，但对我这个初学者来说，有时候太过抽象，缺乏一些直观的解释。我当时甚至考虑过要不要报个线下的培训班，希望老师能把这些东西讲得更生动一些。后来我发现，很多时候，书本上的理论知识，需要通过一些实际的电路演示或者仿真软件才能真正理解。例如，当我尝试用 Multisim 这样的软件去搭建一个简单的组合逻辑电路，并观察它的输出信号时，那些抽象的逻辑关系就变得具象化了，我更能体会到“与门”、“或门”是怎么工作的。这本书给了我理论上的指引，但动手实践的环节，我更多是自己摸索，或者去寻找其他辅助的学习资源。

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读这本书的过程中，我最大的感受就是“循序渐进”这个词的真正含义。刚开始接触数字电路的时候，觉得它比模拟电路好理解一些，因为有明确的0和1，有清晰的逻辑关系。但随着深入，我发现数字电路的复杂性远超我想象。在讲到集成电路的时序分析时，书上有很多关于时钟周期、建立时间、保持时间的概念，这些东西对我来说是全新的。我记得我为了理解“时钟偏移”是怎么影响电路正常工作的，我花了好几天的时间，查阅了大量的资料，还对着书上的时序图来回琢磨。那种感觉就像是在走一条蜿蜒的山路，每爬升一段，都能看到更广阔的风景，但也意味着前面会有更陡峭的山坡。这本书的优点在于，它把一个庞大的知识体系，按照一定的逻辑顺序进行了划分，让你能够一步一步地去攻克。但是，对于一些关键的概念，书上的讲解可能还需要结合实际应用来理解，否则很容易流于理论，脱离实际。

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我买这本书的时候，是抱着一种“功利性”的目的，想着考研或者找工作能用得上。所以，我一开始就带着一种“学习”的心态去读，希望能从中榨取出最多的知识点。书中对于各种门电路的逻辑表达式、真值表，以及它们之间的相互转换，讲解得非常详细。我记得我当时为了熟练掌握“逻辑代数”的运算规则，每天都会做大量的练习题，甚至把书后的习题集做了一遍又一遍。那种感觉就像是在打磨一块璞玉，需要耐心和毅力。不过，我发现，有些章节，比如关于“减法器”或者“编码器”的设计，虽然书上给出了原理图和公式，但要真正理解其工作流程，还是需要自己去一步步地分解。我当时有个习惯，就是看到一个复杂的电路，就会尝试着把它拆分成几个小的模块，然后分别去理解每个模块的功能，最后再把它们整合起来。这本书提供了理论基础，但要达到“融会贯通”的程度，还需要大量的实践和思考。

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老实说，我一开始对这本书的期望值挺高的，因为毕竟是“经典教材”，而且是“第5版”，感觉应该比较新。拿到书后，我认真地看了前几章，主要是关于逻辑门和基本逻辑函数的概念。书上的讲解非常严谨，给出了大量的公式和证明，对于理解逻辑运算的原理很有帮助。然而，当我看到后面关于“时序逻辑”的部分时，就觉得有点吃力了。特别是涉及到“状态机”的设计，书上的图示和文字描述，对我这个初学者来说，有点难以理解。我记得我当时为了弄明白一个简单的“摩尔状态机”的例子，我画了将近一页的草稿纸，来推导状态转移的逻辑。那种感觉就像是在解一道复杂的数学题，需要非常细致的逻辑推理。这本书提供了非常扎实的理论基础，但对于一些更高级的应用，可能还需要结合一些实际的项目经验来体会。

评分☆☆☆☆☆

我当初买这本书，主要是因为身边很多同学都在用，大家都说这本是“数字电路”领域的“圣经”。拿到手后，我最先关注的是书的整体结构和内容安排。前期的内容，例如关于“逻辑代数”和“组合逻辑电路”的部分，讲解得非常清晰，而且有很多例子来辅助理解。我记得当时为了弄懂“译码器”和“编码器”的区别，我花了一整晚的时间，对照书上的图和文字，把它们的工作原理在脑子里模拟了一遍。那种感觉很奇妙，仿佛真的能看到那些“1”和“0”在电路中流动。不过，当我翻到后面关于“时序逻辑电路”和“微处理器结构”的时候，就感觉知识量一下子增大了。书上的很多概念，比如“寄存器”、“计数器”的原理，虽然讲解得很详细，但要真正理解它们在实际系统中的作用，还需要结合一些更宏观的知识。这本书给我打下了一个坚实的基础，但想要真正掌握数字电路的设计，还需要继续深入学习。

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我拿到这本书的时候，确实被它的厚度“震慑”了一下，想着里面内容肯定很扎实。从目录上看，涵盖了从最基础的逻辑门到比较复杂的集成电路设计。我最先接触的是关于“二进制计数制”和“逻辑运算”的部分，感觉讲解得很到位，也很有条理。我记得我当时为了熟练掌握“卡诺图”的化简方法，每天都会抽时间去做练习，希望能做到“一看就懂”。书中的一些概念，比如“组合逻辑”和“时序逻辑”的区分，虽然文字上解释得很清楚，但实际应用中，我需要通过不断的练习来加深理解。我当时有个习惯，就是把书上每个章节的重点概念都用自己的话总结一遍，再配合做题，这样感觉印象更深刻。这本书提供了非常全面的理论知识，但对于如何将这些理论应用到实际的电路设计中，可能还需要更多的实践指导。

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购买这本书的初衷，其实是想在某个领域找到一个“权威”的参考书。当我打开这本书，首先吸引我的是它严谨的逻辑和清晰的结构。关于“逻辑门”和“布尔代数”的讲解，对我来说是入门的关键。我记得我当时为了彻底弄懂“逻辑函数的最小项和最大项”的意义，我花了很多时间去理解它们之间的联系和区别。书上的公式推导非常详尽，也给了我很大的信心。但是，当我看到后面关于“存储单元”和“时序控制”的部分时，就感觉信息量有点大了。特别是涉及到“异步时序电路”的设计，我常常会在各种状态转移图和时序波形中迷失方向。那种感觉就像是在走一个巨大的迷宫，需要非常清晰的思路才能找到出口。这本书提供了非常深入的理论讲解，但对于初学者来说，可能还需要更多的“可视化”的辅助材料来帮助理解。

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我买这本书的时候，主要看重的是它的“正版”和“经典”的标签。拿到书后，我第一眼就被它厚实的装帧和清晰的排版吸引了。前几章，关于“数制和运算”、“逻辑门电路”的内容，讲解得非常系统，也很有逻辑性。我记得我当时为了理解“逻辑函数的最小项展开”是如何推导出来的，我反复看了好几遍书上的例子，还自己动手画了真值表来验证。那种感觉很像是在解一个逻辑谜题，一旦找到了关键点，豁然开朗。但是，当我深入到“组合逻辑电路”和“时序逻辑电路”的部分时，就觉得知识点开始变得密集起来。书上的很多图示，虽然精确，但对我这个初学者来说，有时候理解起来还是需要费一番心思。我当时有个习惯，就是看到一个复杂的电路图，就会尝试着把它画在笔记本上，然后标注出每个部分的功能。这本书提供了非常扎实的理论基础，但要真正达到“炉火纯青”的境界，还需要大量的实践和经验积累。

评分☆☆☆☆☆

这本书我拿到手的时候，确实是抱着一种“学习”的态度去的，希望能够系统地了解数字电路这个领域。书中关于“逻辑代数”的讲解，给我留下了深刻的印象，那些各种各样的逻辑定律和公式，让我觉得非常有趣。我记得我当时为了熟练掌握“逻辑代数”的化简技巧，每天都会做大量的练习题，希望能达到“信手拈来”的程度。书上的“组合逻辑电路”和“时序逻辑电路”部分，都讲解得非常详细，而且给出了大量的例题。我当时最头疼的是“时序逻辑电路”的设计，特别是涉及到“状态机”的推导过程，常常会让我感到困惑。那种感觉就像是在爬一座高山，每一步都需要小心翼翼，生怕踩空。这本书提供了非常全面的理论知识，但对于如何将这些理论应用到实际的电路设计中，可能还需要更多的实践经验来指导。