数字电路的分析与应用 冯珊珊 9787568230056 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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冯珊珊 著

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• 信号处理
• 9787568230056

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787568230056

商品编码：29572155092

包装：平装

出版时间：2016-08-01

基本信息

书名：数字电路的分析与应用

定价：42.00元

作者：冯珊珊

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2016-08-01

ISBN：9787568230056

字数：

页码：204

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《数字电路的分析与应用》采用“模块教学、项目驱动”的教学模式，改变了以往理论、实验、课程设计三者分离的教学方式。全书设计了基础、综合、进阶三个层次的模块，每个模块又由多个项目组成。在项目的学习中涵盖了真实、完整的实际工作任务并充分体现了基于工作过程的全新教学理念。教学项目分别以裁判表决电路、数码显示器、智力竞赛抢答器、具有整点报时功能的可校时数字钟、数字电压表的制作与调试等实际项目内容为载体，涵盖了数字电子技术的主要内容。每一项目配有相关内容的实验与量的习题，便于教师教学与读者自学。
　　《数字电路的分析与应用》内容覆盖面广、深浅度适中、实用性强，可作为高等工科院校电类专业数字电子技术类课程的教材。同时也可作为其他相关专业师生及工程技术人员参考用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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超越逻辑的殿堂：数字电路的深刻解析与无限可能 在现代科技飞速发展的浪潮中，数字电路作为信息时代的基石，其重要性不言而喻。从智能手机的芯片到超级计算机的运算核心，从互联网的通信协议到人工智能的深度学习，无不闪烁着数字电路的智慧之光。本书旨在带领读者深入探索数字电路的奥秘，理解其内在的逻辑体系，并洞悉其在现实世界中的广泛应用，从而构建起对这一核心技术的全面而深刻的认知。 第一章：数字信号与逻辑世界的基石 本章将为读者铺设理解数字电路的基石，深入剖析数字信号的本质及其与模拟信号的根本区别。我们将首先探讨数字信号的离散性、量化性以及编码方式，理解二进制系统是如何成为数字世界的基础语言。随后，我们将详细介绍数字逻辑门的概念，包括基本逻辑门（AND, OR, NOT）的功能、真值表以及电路实现。在此基础上，我们将引入更复杂的组合逻辑功能，如NAND、NOR、XOR、XNOR门，并阐述它们如何通过组合实现更高级的逻辑运算。本章将通过清晰的图示和生动的实例，帮助读者建立起对基本逻辑单元的直观认识，为后续章节的学习打下坚实的基础。 第二章：组合逻辑电路的构建与分析 在掌握了基本逻辑门之后，本章将进一步聚焦于组合逻辑电路的构建与分析。我们将学习如何使用卡诺图（KarnMap）和布尔代数来化简复杂的逻辑表达式，从而设计出最简洁、最高效的组合逻辑电路。通过对编码器、译码器、多路选择器、解多路选择器等典型组合逻辑电路的功能分析和设计实现，读者将学会如何利用逻辑门构建出能够执行特定功能的数据处理模块。本章还将深入探讨如何分析已知组合逻辑电路的功能，包括如何从电路图推导出逻辑表达式，进而理解其工作原理。例如，我们将分析一个二进制加法器的设计过程，展示如何通过组合逻辑实现基本的算术运算。 第三章：时序逻辑电路的动态世界 与组合逻辑电路的即时响应不同，时序逻辑电路引入了“时间”的概念，使其能够存储状态并根据时钟信号进行状态转换。本章将详细介绍时序逻辑电路的核心组成单元——触发器（Flip-flop），包括SR触发器、JK触发器、T触发器以及D触发器。我们将深入分析它们的结构、工作原理、状态转移图以及时序图，理解它们如何作为最基本的存储单元。在此基础上，我们将探讨寄存器（Register）和计数器（Counter）的设计与应用。寄存器用于存储多个触发器构成的并行数据，而计数器则能够按照特定序列进行状态递增或递减。本章还将引入状态机（State Machine）的概念，包括有限状态机（FSM）的模型，并展示如何利用时序逻辑电路设计复杂的控制器，实现序列控制和状态管理。 第四章：半导体存储器的核心技术 存储器是数字系统中不可或缺的关键组成部分，它负责数据的永久或暂时性保存。本章将深入探讨半导体存储器的分类、工作原理和关键技术。我们将详细介绍随机存取存储器（RAM），包括静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的结构、读写操作原理以及它们在不同应用场景下的优劣势。随后，我们将讨论只读存储器（ROM），包括掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦写可编程ROM（EPROM）以及电可擦写可编程ROM（EEPROM）的特点与应用。特别地，我们将详细介绍闪存（Flash Memory）技术，分析其非易失性存储机制及其在固态硬盘（SSD）、U盘等设备中的广泛应用。本章还将简要介绍新型存储技术，如磁性随机存取存储器（MRAM）等，展望未来存储技术的发展趋势。 第五章：微处理器与数字系统设计 本章将把前几章所学的知识融会贯通，聚焦于微处理器（Microprocessor）的设计与数字系统的整体构建。我们将介绍微处理器的基本结构，包括算术逻辑单元（ALU）、控制器单元、寄存器组以及总线接口。我们将深入理解指令集架构（ISA）的概念，以及指令的取指、译码、执行过程。随后，我们将探讨数字系统设计的层次化方法，从高层次的系统级抽象到低层次的逻辑门实现。本章还将介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，以及它们在数字电路设计中的作用，包括功能仿真、综合以及实现。通过实例，我们将展示如何利用HDL来描述和验证复杂的数字系统，例如一个简单的CPU控制器。 第六章：数字电路在通信系统中的应用 数字电路在现代通信系统中的应用可谓无处不在，本章将对此进行深入探讨。我们将分析数字信号在通信链路中的编码、调制、解调过程，以及它们如何克服噪声和失真。我们将重点介绍数字滤波器（Digital Filter）的设计与应用，包括FIR滤波器和IIR滤波器，它们在信号的去噪、增强以及特征提取中的重要作用。此外，本章还将探讨数字通信中的关键技术，如纠错码（Error Correction Code）在数据可靠传输中的应用，以及模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）在连接数字与模拟世界中的桥梁作用。从Wi-Fi到5G，数字电路都在默默地支持着我们日益便捷的通信生活。 第七章：数字电路在嵌入式系统中的角色 嵌入式系统以其高度集成、低功耗、实时响应等特点，广泛应用于各种消费电子、工业控制、汽车电子以及医疗设备中。本章将深入剖析数字电路在嵌入式系统设计中的核心地位。我们将介绍嵌入式处理器的选型，以及如何根据应用需求选择合适的微控制器（MCU）或数字信号处理器（DSP）。本章还将探讨嵌入式系统中的外围接口电路设计，例如GPIO（通用输入输出）、UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）以及I2C（集成电路互连）等，以及它们如何实现与外部设备的交互。我们还将讨论嵌入式系统中低功耗设计策略，以及如何通过优化的数字电路设计来延长电池寿命。 第八章：数字信号处理（DSP）及其应用 数字信号处理（DSP）是利用数字电路对信号进行处理的一门学科，它在科学研究、工程应用以及数据分析等领域扮演着至关重要的角色。本章将介绍DSP的基本概念，包括采样定理、量化误差以及数字滤波器的设计优化。我们将详细阐述离散傅里叶变换（DFT）及其快速傅里叶变换（FFT）算法，理解它们如何将时域信号转换为频域信号，从而揭示信号的频率成分。本章还将探讨DSP在图像处理、语音识别、模式识别以及机器学习等领域的实际应用，展示如何利用数字电路强大的计算能力来分析和理解海量数据。 第九章：数字电路的测试与可靠性 任何复杂的数字系统在投入实际应用之前，都需要经过严格的测试以确保其功能正确性和可靠性。本章将聚焦于数字电路的测试方法和可靠性分析。我们将介绍数字电路的故障模型，包括短路、开路以及逻辑故障。随后，我们将探讨各种测试技术，如功能测试、结构测试以及边界扫描测试（BST）等。本章还将讨论如何进行测试向量的生成，以及如何利用测试设备来检测和定位电路中的故障。同时，我们将简要介绍数字电路的可靠性设计原则，包括冗余设计、容错技术以及环境适应性等，以确保系统在各种复杂环境下稳定运行。 第十章：数字电路的未来发展趋势 数字电路技术日新月异，其发展趋势不断引领着科技创新的前沿。本章将展望数字电路未来的发展方向。我们将探讨摩尔定律的延续与挑战，以及新一代半导体材料和器件的研发进展，如 FinFET、GAAFET 以及二维材料等。本章还将介绍新兴的计算范式，例如类脑计算、量子计算以及光计算等，分析它们对传统数字电路的潜在影响和颠覆性。同时，我们将关注数字电路在人工智能、物联网、大数据等前沿技术领域的深度融合，以及由此带来的更强大的处理能力和更智能的应用场景。 本书力求以严谨的理论分析为基础，辅以丰富的实例和图解，帮助读者建立起对数字电路从概念到应用的全面认知。无论您是初学者，还是希望深化理解的专业人士，本书都将为您提供一条通往数字电路深邃领域的清晰路径。

评分☆☆☆☆☆

这本书的难度跨度把握得相当到位，让人感觉作者对不同层次的读者都有所兼顾。初学者可能会在开关代数和卡诺图化简那里稍微有点吃力，但别急，作者紧接着就安排了大量的习题和实际案例进行巩固。我特别喜欢它在讲解时序逻辑电路——比如触发器和寄存器时，那种循序渐进的节奏感。它不是简单地介绍D触发器和JK触发器的功能，而是通过对比分析，清晰地展示了它们在解决特定时序问题时的优劣，甚至深入探讨了如何利用这些基本单元构建出更复杂的计数器和状态机。更难得的是，书中似乎还隐约透露着一种“工程思维”，它不仅仅停留在理论推导层面，更注重分析电路在实际应用中可能遇到的时序约束和毛刺问题，虽然没有直接给出很多具体的硬件描述语言（HDL）代码，但那种对电路稳定性的考量，对于有志于从事FPGA或者ASIC设计的读者来说，是极其宝贵的经验之谈。这种从理论到实践的无缝对接，让这本书的实用价值倍增。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《数字电路的分析与应用》，第一感觉就是封面设计得相当朴实，但内页的排版却让人眼前一亮。虽然我不是科班出身，但对电子技术一直抱有浓厚的兴趣，所以抱着试试看的心态翻开了这本书。最吸引我的是它深入浅出的讲解方式。很多复杂的逻辑门、时序电路的原理，作者都能用非常直观的例子来阐述，不像有些教材那样干巴巴地堆砌公式和定义。比如讲到组合逻辑电路时，它没有直接抛出复杂的真值表，而是先从日常生活中遇到的“决策”问题入手，引导读者去理解布尔代数的应用场景。这对于我们这些自学者来说，简直是福音。而且，书中的配图质量非常高，不仅清晰，而且能准确地标注出信号流向和工作状态，使得理论知识和实际操作之间的鸿沟似乎一下子缩小了许多。读完前几章，我感觉自己对数字系统的基础构架有了一个更扎实的认识，不再是那种“似懂非懂”的状态。这本书在建立清晰的认知框架方面做得非常出色，让人在学习过程中充满探索的乐趣，而不是被晦涩难懂的术语吓退。

评分☆☆☆☆☆

整体来看，这本书的结构设计体现了一种严谨的学术态度和务实的工程追求。它不是那种追求大而全的百科全书式教材，而是聚焦于“分析与应用”这核心主题。特别是它对不同逻辑系列的兼容性与选择标准进行的讨论，非常贴近实际设计中的选型困境。例如，它对比了TTL和CMOS逻辑在功耗、速度和噪声容限上的差异，并给出了在不同应用场景下应当优先考虑哪种系列的指导性意见。这种“为什么这么做”的探讨，远比单纯的“怎么做”更有价值。此外，书中对一些经典实验电路的仿真结果和波形分析，做得极为细致，每一条上升沿、下降沿的变化都有对应的解释，这对于培养对时序错误的敏感度至关重要。这本书读起来，就像有一位经验丰富的工程师在旁边手把手地指导你，不断地提醒你注意那些容易被忽略的细节。

评分☆☆☆☆☆

翻到中后部分，关于存储器和可编程逻辑器件（PLD）那一章的内容，简直是惊喜。在很多传统教材中，这部分往往被简单带过，沦为概念的堆砌。然而，这本书却花了大量的篇幅详细解析了SRAM和DRAM的工作原理，特别是它们内部的驱动电路和刷新机制，描述得相当到位。我以前一直对动态存储器为什么需要刷新感到困惑，这本书通过对电容存储单元的细致剖析，彻底解开了我的疑惑。更让我惊喜的是，它没有停留在对老旧芯片的介绍上，而是将笔锋转向了现代数字系统中的FPGA和CPLD架构。虽然它没有深入到Verilog或VHDL的语法细节，但它清晰地描绘了查找表（LUT）的工作方式以及如何将逻辑功能映射到这些可编程器件上。这为我后续深入学习硬件描述语言打下了非常坚实的逻辑基础，让我明白代码最终是如何转化为物理门电路结构的，这种“底层视角”的解读，是非常难得的。

评分☆☆☆☆☆

这本书最值得称赞的一点，在于它对“系统级思维”的培养。数字电路的学习往往容易陷入对单个元件的钻研，而忽略了它们组合起来后产生的复杂行为。这本书在讲解大型系统（比如简单的ALU或者小型控制器）时，总是会巧妙地将前面对组合逻辑和时序逻辑的知识点串联起来，形成一个完整的闭环。它不是孤立地讲解每一个模块，而是强调模块间的接口、数据流的控制以及时钟域之间的同步问题。这种宏观的架构视野，对于提升一个学习者的设计能力至关重要。通过阅读，我能更好地理解为什么在设计复杂系统时，清晰的模块划分和严格的时序控制是成功的关键。这本书的价值不仅仅在于传授知识点，更在于塑造一种系统化、结构化的工程思维模式，让人在面对更复杂的数字系统设计挑战时，能够有一个清晰的思考路径和分析框架。