數字電子技術 9787111350675 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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初玲，劉國堯 著

圖書標籤:

• 數字電子技術
• 電子技術
• 電路分析
• 數字電路
• 模擬電路
• 半導體
• 電子工程
• 教材
• 機械工業齣版社
• 9787111350675

店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111350675

商品編碼：29425015816

包裝：平裝

齣版時間：2011-09-01

基本信息

書名：數字電子技術

定價：29.00元

作者：初玲,劉國堯

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2011-09-01

ISBN：9787111350675

字數：370000

頁碼：229

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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內容提要

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《數字電子技術》共分9章，主要內容包括：數字電路的基礎知識、數字邏輯基礎、邏輯門電路、組閤邏輯電路、集成觸發器及應用、時序邏輯電路、脈衝波形的産生與整形、d-a和a-d轉換以及半導體存儲器和可編程邏輯器件。
　　《數字電子技術》可作為普通專科院校、高等職業院校的電子信息類、計算機類、通信類、自動化類及機電設備類專業的教材或參考書，也可供相關領域的技術人員和管理人員學習參考。
　　為方便教學，本書配有免費電子教案、教學課件、教學大綱（含課時安排）、自我檢查題、思考題與習題、期末試題及參考答案等，凡選用本書作為授課教材的學校，均可來電（010-88379564）或郵件（cmpqu@163.）索取。有任何技術問題也可通過以上方式聯係。

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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《現代電子係統設計與應用》 第一章 緒論 本章將全麵介紹現代電子係統設計的宏觀圖景，闡述電子技術在當今社會發展中所扮演的關鍵角色。我們將深入探討電子係統的定義、構成要素及其在不同領域的廣泛應用，包括通信、計算、控製、醫療、能源以及消費電子等。通過迴顧電子技術的發展曆程，從真空管時代到集成電路的飛躍，再到如今的超大規模集成電路和物聯網的興起，讀者將對電子技術的演進脈絡有一個清晰的認識。 本章還將重點分析驅動電子技術不斷進步的核心動力，如摩爾定律的持續效應、新型半導體材料的研發、微電子製造工藝的革新以及軟件與硬件的深度融閤。同時，我們將概述現代電子係統設計麵臨的主要挑戰，包括日益增長的性能需求、功耗限製、散熱問題、信號完整性、電磁兼容性以及産品生命周期縮短等。最後，本章將為後續章節的學習奠定基礎，介紹本書將要涉及的關鍵技術領域和設計方法，旨在培養讀者係統性思考和解決復雜電子工程問題的能力。 第二章 數字邏輯基礎 本章將係統性地梳理數字邏輯的基本原理和核心概念，為理解和設計數字電子係統打下堅實基礎。我們將從最基本的邏輯門（AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR）開始，詳細講解它們的邏輯功能、真值錶以及在硬件電路中的實現方式。在此基礎上，我們將引入布爾代數，闡述其基本定律和定理，並演示如何運用代數方法進行邏輯化簡，以優化電路設計，減少元器件數量和功耗。 接著，本章將深入講解組閤邏輯電路的設計與分析。我們將學習如何根據邏輯功能要求，利用卡諾圖（Karnaugh Map）或奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法等工具，係統地設計齣最優的邏輯電路。同時，我們將分析各種常見的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器、多路選擇器（Multiplexer）、數據分配器（Demultiplexer）、加法器（Adder）和減法器（Subtractor）等，並探討它們在實際應用中的作用。 之後，本章將聚焦時序邏輯電路，這是數字係統動態行為的核心。我們將詳細介紹觸發器（Flip-Flop）的基本類型，如SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器，深入理解它們的翻轉特性、工作原理以及狀態轉換圖。基於觸發器，我們將講解寄存器（Register）和計數器（Counter）的設計，包括移位寄存器、同步計數器、異步計數器以及各種功能的計數器（如二進製計數器、十進製計數器、環形計數器等）。本章還將初步介紹有限狀態機（Finite State Machine, FSM）的概念，包括狀態圖和狀態轉換錶，為後續更復雜的係統設計打下基礎。 第三章 半導體器件基礎 本章將為讀者提供深入理解現代電子設備工作原理所必需的半導體器件基礎知識。我們將從介紹半導體材料的特性入手，闡述矽（Si）和鍺（Ge）等材料的原子結構、能帶理論及其與導體、絕緣體的區彆。隨後，我們將詳細講解PN結的形成及其單嚮導電性和整流特性，這是所有半導體器件的基礎。 本章將重點介紹二極管（Diode）的各種類型及其特性，包括普通PN結二極管、穩壓二極管（Zener Diode）、發光二極管（LED）、肖特基二極管（Schottky Diode）和光電二極管（Photodiode）等，並分析它們在整流、穩壓、發光、高速開關和光電轉換等方麵的應用。 接著，本章將深入探討雙極性結型晶體管（Bipolar Junction Transistor, BJT）的工作原理。我們將詳細講解NPN和PNP型BJT的結構、載流子注入、電場分布以及不同偏置狀態下的工作模式（截止、放大、飽和）。本章還將分析BJT作為放大器和開關的特性，介紹其基本電路組態（共發射極、共集電極、共基極）及其電壓增益、電流增益和輸入輸齣阻抗等關鍵參數。 之後，本章將詳細介紹場效應晶體管（Field-Effect Transistor, FET），包括結型場效應晶體管（JFET）和金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）。我們將深入理解MOSFET的結構（NMOS和PMOS）、工作原理、閾值電壓、跨導以及不同工作區域（截止、綫性、飽和）。本章還將探討MOSFET作為放大器和開關的優勢，並簡要介紹其在集成電路設計中的重要性。 第四章 運算放大器及其應用 本章將深入介紹運算放大器（Operational Amplifier, Op-Amp）這一通用且強大的模擬集成電路。我們將從分析理想運放的特性開始，包括無限開環增益、無限輸入阻抗、零輸齣阻抗以及無窮帶寬，理解其基本工作原理和虛短、虛斷的特性。 在此基礎上，本章將詳細講解各種基本運放電路的構成與應用。我們將深入分析同相放大器、反相放大器、電壓跟隨器（緩衝器）的電路結構、增益計算以及它們在信號放大和阻抗匹配方麵的作用。 接著，我們將探討更復雜的運算放大器應用電路，如加法器、減法器、積分器和微分器。我們將推導這些電路的輸齣電壓錶達式，理解它們如何實現數學運算功能，並在信號處理、濾波器設計等方麵找到應用。 本章還將介紹比較器（Comparator）電路，分析其工作原理，理解它如何用於判斷信號大小，並舉例說明其在閾值檢測、窗口比較等方麵的應用。此外，我們還會探討運放電路中的非理想效應，如有限增益、有限帶寬、輸入失調電壓、輸入偏置電流和輸齣電壓擺幅限製等，並分析這些非理想因素對電路性能的影響，以及如何通過電路設計來減小其不利影響。 第五章 濾波器設計 本章將全麵介紹濾波器（Filter）的基本概念、分類及其設計方法，幫助讀者理解信號濾波在電子係統中的關鍵作用。我們將首先闡述濾波器的基本功能，即允許特定頻率範圍內的信號通過，而衰減或阻止其他頻率範圍的信號。 我們將詳細介紹不同類型的濾波器，包括低通濾波器（Low-Pass Filter, LPF）、高通濾波器（High-Pass Filter, HPF）、帶通濾波器（Band-Pass Filter, BPF）和帶阻濾波器（Band-Stop Filter, BSF）。對於每種類型的濾波器，我們將介紹其理想頻率響應特性，並討論在實際電路中常見的實現方式，如無源濾波器（RLC濾波器）和有源濾波器（基於運放的濾波器）。 本章將重點講解巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和貝塞爾（Bessel）等幾種常見濾波器設計標準。我們將分析不同標準下濾波器的特性，包括通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度以及相頻響應的差異，並指導讀者如何根據具體的應用需求選擇閤適的設計標準。 在有源濾波器設計方麵，我們將詳細介紹薩倫-凱（Sallen-Key）拓撲和狀態變量（State Variable）拓撲等常用電路結構。我們將推導這些電路的傳遞函數，並演示如何通過選擇元件值來設計具有特定截止頻率、品質因數（Q值）和增益的濾波器。 此外，本章還將觸及數字濾波器的基本概念，介紹數字濾波器與模擬濾波器的區彆，以及常用的數字濾波器類型，如FIR（有限脈衝響應）濾波器和IIR（無限脈衝響應）濾波器。雖然本章重點在於模擬濾波器的設計，但對數字濾波器的簡要介紹將為讀者建立更全麵的信號處理知識體係。 第六章 數模與模數轉換 本章將深入探討數模轉換（Digital-to-Analog Conversion, DAC）和模數轉換（Analog-to-Digital Conversion, ADC）這兩個在數字信號處理與模擬世界之間架起橋梁的關鍵技術。我們將詳細分析DAC的工作原理，介紹幾種主要的DAC實現方式，包括電阻網絡型DAC（如權電阻型DAC和R-2R梯形DAC）、電容開關型DAC以及逐次逼近型DAC。我們將討論DAC的分辨率、轉換時間和非綫性等關鍵參數，並分析它們對轉換精度的影響。 接著，本章將聚焦ADC的工作原理，並介紹多種主流的ADC結構。我們將詳細講解雙積分型ADC、斜坡比較型ADC、逐次逼近型ADC、並行比較型ADC（Flash ADC）以及Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC。對於每種ADC類型，我們將深入剖析其內部工作流程、轉換速度、分辨率以及在特定應用場景下的優劣勢。 本章還將討論影響ADC和DAC性能的關鍵指標，例如量化誤差、失真、噪聲、采樣率、信噪比（SNR）和有效位數（ENOB）。我們將闡述這些參數如何決定瞭轉換器的實際精度和動態範圍，並提供實際案例說明如何在設計和選擇轉換器時權衡這些指標。 最後，本章將探討ADC和DAC在實際係統中的應用，如數字音頻/視頻處理、數據采集係統、通信接收/發射端、以及傳感器信號的數字化等，幫助讀者理解這些轉換器在現代電子設備中的不可或缺性。 第七章 微控製器基礎與接口技術 本章將深入介紹微控製器（Microcontroller Unit, MCU）的核心概念、體係結構以及常見的接口技術，為讀者掌握嵌入式係統設計打下堅實基礎。我們將從講解微控製器的基本組成齣發，包括中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM/Flash）、定時器/計數器、中斷控製器、通信接口（如UART、SPI、I2C）以及通用輸入/輸齣（GPIO）端口等。 本章將詳細介紹微控製器的工作流程，包括指令的讀取、解碼、執行以及中斷響應機製。我們將探討不同類型的微控製器體係結構，如RISC（精簡指令集計算機）和CISC（復雜指令集計算機），以及它們對性能和功耗的影響。 之後，我們將重點闡述微控製器與外部設備進行通信和交互的各種接口技術。我們將深入講解通用異步收發器（UART）的通信協議、波特率設置以及數據傳輸方式，以及其在串行通信中的廣泛應用。接著，我們將介紹同步串行通信協議SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit），分析它們的通信時序、主從設備的工作模式以及在連接傳感器、存儲器等外設時的優勢。 此外，本章還將介紹模擬信號與微控製器交互的關鍵接口：模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）。我們將講解如何配置和使用微控製器內置的ADC和DAC外設，采集外部模擬信號，或輸齣模擬信號以控製外部設備。 最後，本章將簡要介紹中斷（Interrupt）的概念及其在提高微控製器響應速度和效率方麵的作用，以及通用輸入/輸齣（GPIO）口的使用，包括輸入、輸齣模式的配置以及推挽輸齣、開漏輸齣等工作方式。 第八章 嵌入式係統開發 本章將引導讀者深入瞭解嵌入式係統的開發流程、工具鏈和關鍵技術，使之能夠設計和實現功能強大的嵌入式應用。我們將首先闡述嵌入式係統的定義、特點及其在汽車電子、消費電子、工業自動化、醫療設備和物聯網等領域的廣泛應用。 本章將詳細介紹嵌入式係統的典型開發流程，包括需求分析、硬件選型、軟件設計、代碼實現、調試測試以及部署優化等各個環節。我們將重點講解交叉編譯（Cross-compilation）的概念，以及如何搭建和使用交叉編譯工具鏈（如GCC for ARM），以在宿主計算機上開發運行在目標嵌入式平颱上的軟件。 之後，我們將探討嵌入式軟件開發中的關鍵技術，包括實時操作係統（RTOS）的使用。我們將介紹RTOS的核心概念，如任務（Task）、調度（Scheduling）、信號量（Semaphore）、互斥鎖（Mutex）、消息隊列（Message Queue）和事件標誌（Event Flag）等，並分析RTOS在多任務並發、資源管理和實時性保證方麵的作用。我們將以FreeRTOS等流行的RTOS為例，講解其API接口的使用和任務創建、切換過程。 本章還將介紹嵌入式係統常用的調試技術，包括硬件調試器（如JTAG、SWD）的使用，以及通過串口輸齣日誌信息、使用仿真器等方法。同時，我們將討論嵌入式係統的性能優化和功耗管理策略，如代碼優化、中斷驅動編程、低功耗模式的應用等。 最後，本章將通過一個或多個實際的嵌入式係統項目案例，例如一個簡單的物聯網傳感器節點或一個簡單的控製係統，來演示整個開發流程，幫助讀者將所學知識融會貫通，並激發其獨立進行嵌入式係統開發的興趣和能力。 第九章 電源管理與低功耗設計 本章將聚焦電子係統設計中至關重要的電源管理與低功耗技術，旨在幫助讀者構建更高效、更持久的電子設備。我們將從分析電子係統中功耗的來源入手，區分靜態功耗（漏電功耗）和動態功耗（開關功耗），並講解影響功耗的關鍵因素，如工作電壓、時鍾頻率、器件數量和開關活動等。 本章將詳細介紹各種電源管理技術。我們將討論綫性穩壓器（LDO）和開關穩壓器（如降壓轉換器Buck、升壓轉換器Boost）的工作原理、效率和優缺點，以及如何根據應用需求選擇閤適的電源轉換器。同時，我們將介紹電荷泵（Charge Pump）等其他電源轉換技術。 之後，我們將深入探討低功耗設計策略。在硬件層麵，我們將討論如何通過選擇低功耗器件、優化電路設計、采用動態電壓頻率調整（DVFS）以及閤理的上電/下電時序來降低功耗。在軟件層麵，我們將介紹如何利用微控製器的低功耗模式（如休眠模式、待機模式），如何通過軟件控製設備的工作狀態，以及如何優化算法以減少不必要的計算和I/O活動。 本章還將重點講解電池供電設備的電源管理。我們將討論不同類型電池（如鋰離子電池、鎳氫電池）的特性、充電管理和安全注意事項。同時，我們將介紹電池電量監測技術，以及如何通過精確的電量估算來延長設備的續航時間。 最後，我們將通過實際的案例分析，展示如何在一個典型的嵌入式産品（如便攜式醫療設備或智能傢居終端）中應用各種電源管理和低功耗設計技術，以實現更長的電池壽命和更好的用戶體驗。 第十章 電磁兼容性（EMC）設計 本章將全麵探討電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）設計的重要性及其實現方法，確保電子設備能夠在復雜的電磁環境中正常工作，並且不會對其他設備産生不可接受的電磁乾擾。我們將首先闡述EMC的基本概念，包括電磁乾擾（EMI）和電磁敏感性（EMS），以及EMC的兩個基本要求：抑製輻射發射和抵抗外部乾擾。 本章將深入分析EMI的産生機製，包括傳導乾擾（Conducted Emission）和輻射乾擾（Radiated Emission）。我們將講解不同頻率範圍內的乾擾傳播途徑，如電源綫、信號綫、PCB走綫以及天綫效應等。 接著，我們將重點介紹EMC設計中的關鍵技術和防護措施。在PCB設計方麵，我們將討論地綫設計（接地策略、接地迴路）、電源分配網絡（PDN）設計、信號走綫規則（如差分走綫、阻抗匹配）以及屏蔽和濾波等技術。在係統集成方麵，我們將講解機箱屏蔽、連接器濾波、綫纜屏蔽以及共模扼流圈的應用。 本章還將介紹EMS（電磁敏感性）的防護，包括靜電放電（ESD）、電快速瞬變脈衝（EFT）、浪湧（Surge）和射頻乾擾（RFI）等常見乾擾源及其防護措施。我們將講解如何通過瞬態電壓抑製器（TVS）、壓敏電阻（MOV）、濾波電容和濾波電感等器件來提高設備的抗乾擾能力。 此外，本章還將簡要介紹EMC標準的國際和國內規範（如CISPR、FCC、GB標準），以及EMC測試的流程和方法。通過理解EMC的基本原理和設計方法，讀者將能夠在産品設計初期就充分考慮EMC問題，從而避免後期昂貴的修改和認證失敗，設計齣更可靠、更穩定的電子産品。

評分☆☆☆☆☆

從一位對嵌入式開發充滿熱情的學習者的角度來看，一本好的數字電子技術教材，是搭建我們理解微控製器內部工作原理的基石。這本書給我最直觀的感受是，它似乎在盡力將理論知識與實際應用之間那條難以逾越的鴻溝填平。我尤其關注那些關於時序邏輯、狀態機以及接口電路的部分。這些內容在實際的嵌入式係統中至關重要，它們直接關係到我們如何設計齣穩定可靠的硬件電路，以及如何與各種外圍設備進行高效的通信。在閱讀一些章節時，我發現作者在講解復雜概念時，會巧妙地運用類比或者生活中的例子，這種方式對於我們這些初學者來說，能夠大大降低理解的難度，讓抽象的電子原理變得更加生動和易於接受。我非常期待書中能夠深入講解一些實際電路的設計思路和注意事項，例如如何根據具體需求選擇閤適的芯片，如何進行PCB布綫以避免信號乾擾，以及在實際調試過程中可能會遇到的一些典型問題和解決方案。如果這本書能在這些方麵提供一些實操性的指導，那將是對我學習生涯的一大助力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計我一直都很喜歡，那種簡約又不失專業感的風格，讓人一眼就能感受到它是一本嚴謹的技術類書籍。我當初選擇它，很大程度上也是被這個外觀所吸引。拿到手後，翻開目錄，看到裏麵豐富的章節劃分，就覺得內容肯定很充實，不像有些書那樣浮於錶麵。雖然我還沒來得及深入研讀每一個章節，但僅僅是瀏覽一下目錄和部分章節的引言，我就能感受到作者在內容編排上的用心。比如，對於一些基礎概念的引入，我覺得處理得比較清晰，不會上來就拋齣太多復雜的公式和概念，而是循序漸進，幫助讀者建立起紮實的理論基礎。我個人對數字電路中的邏輯門和組閤邏輯電路的部分特彆感興趣，因為這部分內容是很多後續學習的基礎，如果這方麵講解得透徹，對後續的學習會非常有幫助。我希望這本書在這方麵能夠提供詳實且易於理解的解釋，最好能配上一些實際的例子或者小練習，這樣學習效果會更好。總的來說，這本書給我的第一印象是非常積極的，充滿瞭期待，感覺它會是我在數字電子技術領域一個得力的學習夥伴。

評分☆☆☆☆☆

作為一名電子工程專業的學生，我深知數字電子技術是整個學科體係中的核心組成部分。這本書給我留下深刻印象的是其內容的廣度和深度。我尤其對書中關於數模轉換（ADC）和模數轉換（DAC）的部分非常感興趣，因為在很多實際的測量和控製係統中，這些單元都扮演著至關重要的角色。我希望作者能夠詳細地闡述不同類型ADC和DAC的原理、特點以及選擇依據，最好能結閤一些具體的應用場景進行說明，比如在音頻處理、數據采集或者通信係統中，如何根據性能要求來選擇閤適的轉換器。此外，我也非常期待書中能夠涵蓋一些關於數字信號處理（DSP）的基本概念，哪怕隻是入門級的介紹，因為這能幫助我們更好地理解數字信號的變換和分析。這本書給我帶來的整體感覺是，它旨在為讀者構建一個全麵而堅實的數字電子技術知識體係，並且注重理論與實踐的結閤，這對於我們未來的學習和工作都將是寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書，是因為身邊的一些朋友推薦，說它的內容講解得很透徹，而且對初學者非常友好。我個人比較注重知識點的邏輯性和係統性，希望在學習新內容的時候，能夠清晰地看到它與之前知識點的關聯，而不是碎片化的學習。這本書在這一點上給我留下瞭很好的印象，它似乎在構建一個完整的知識框架，讓讀者能夠一步步地深入。我特彆關注那些關於邏輯函數化簡、卡諾圖以及時序邏輯電路設計的部分。這些是掌握數字電路設計基本功的關鍵。我希望書中能夠提供足夠多的例題，並且這些例題的難度和類型能夠有所區分，這樣我就可以通過練習來鞏固和檢驗我的學習成果。我還對書中關於集成電路（IC）的介紹很感興趣，例如一些常用的邏輯芯片係列，以及它們在實際電路中的應用。如果這本書能提供一些關於實際電路闆設計或者故障排除的經驗分享，那無疑會更具參考價值。總的來說，這本書的整體感覺非常紮實，內容豐富，並且有很強的學習引導性。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我買這本書的初衷，是希望能夠係統地梳理一下自己對數字電子技術的一些模糊認知，尤其是在復習一些經典理論和模型時，總是覺得不夠深入。這本書的排版和字體選擇我個人覺得很舒適，長時間閱讀也不會感到疲勞，這是一個非常加分的小細節。在翻閱的過程中，我特彆留意瞭關於半導體器件的介紹，比如二極管、三極管以及MOSFET等，這些是構成數字電路最基本的“磚塊”。我希望書中能夠不僅僅是簡單地介紹它們的特性，更能闡述它們在不同電路結構中是如何發揮作用的，以及它們的優缺點分彆是什麼。我非常看重書中對這些基礎元器件的工作原理和物理特性的深入剖析，因為隻有真正理解瞭“為什麼”，纔能更好地“怎麼做”。我個人傾嚮於那些能夠引導讀者思考，而不是僅僅提供答案的書籍，希望這本書能在講解原理時，也能引發我們對電路設計背後邏輯的深度思考。