数字电子电路与逻辑设计刘可文,吴友宇科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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刘可文，吴友宇著

图书标签:

数字电路
逻辑设计
电子技术
计算机组成原理
科学出版社
刘可文
吴友宇
电路分析
数字逻辑
电子工程

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店铺：河北省新华书店图书专营店

出版社：科学出版社

ISBN：9787030367020

商品编码：29730903330

包装：平装

出版时间：2013-03-01

具体描述

基本信息

书名：数字电子电路与逻辑设计

定价：65.00元

作者：刘可文,吴友宇

出版社：科学出版社

出版日期：2013-03-01

ISBN：9787030367020

字数：

页码：390

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

力求在内容、结构和理论教学上着眼应用，淡化不实用的理论内容
　　介绍数字电子电路与逻辑设计的基本理论、基本分析与设计方法，集中系统地介绍Quartus Ⅱ的应用，注重新器件的介绍及应用
　　内容的深度和广度符合现阶段普通高等学校电子信息类专业的教学要求，其内容的编排立足于能够开展工程师培养的教学需求
　　内容简明清晰、通俗易懂，便于自学，强调工程应用实际和软件仿真功能
　　配有电子课件可赠送给任课教师

内容提要

《数字电子电路与逻辑设计》主要介绍数字电子电路与逻辑设计的基本理论、基本分析与设计方法，使用可编程逻辑器件设计电子电路的软件平台和电路仿真，以提高学生的数字电子电路分析与逻辑设计水平，以及分析问题、解决问题的能力为出发点，以培养“厚基础、宽口径、会应用、能发展”的人才为目的。
　　《数字电子电路与逻辑设计》共10章，内容包括绪论、常用的半导体器件基础、逻辑代数基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形、半导体存储器和可编程器件、可编程逻辑器件开发及应用等。每章之后均附有思考题和习题，书中附有部分仿真设计程序代码。
　　《数字电子电路与逻辑设计》深入浅出，通俗易懂，具有良好的可读性，实用性强。
　　《数字电子电路与逻辑设计》内容全面，可作为大学本科电子信息类、自动化等专业的教材或参考书，也可供自学考试和成人教育有关专业选用，还可供研究生及从事电子技术开发应用的工程技术人员参考。

前言

章绪论
1．1 概述
1．1．1 模拟电路与数字电路
1．1．2 数字电路及其特点
1．1．3 二值逻辑与数字信号的描述
1．2 数制与码制
1．2．1 数制
1．2．2 码制
1．3 二进制数运算
1．3．1 二进制数的算术运算
1．3．2 二进制数的负数表示方式
思考题
习题

第2章常用的半导体器件基础
2．1 半导体基础知识
2．1．1 本征半导体
2．1．2 杂质半导体
2．1．3 PN结的形成及特性
2．2 半导体二极管
2．2．1 二极管的结构
2．2．2 二极管的伏安特性
2．2．3 二极管的主要参数
2．2．4 二极管的等效电路和分析方法
2．2．5 二极管的应用
2．2．6 其他特殊的二极管
2．3 场效应管
2．3．1 结型场效应管
2．3．2 绝缘栅场效应管
2．3．3 各种场效应管的特性比较及注意事项
2．4 双极性三极管
2．4．1 BJT的结构及类型
2．4．2 BJT的电流分配与放大原理
2．4．3 BJT的共射特性曲线
2．4．4 BJT的主要参数
2．4．5 温度对BJT管特性及参数的影响
2．4．6 BJT的选型
思考题
习题

第3章逻辑代数基础
3．1 逻辑代数的基本概念
3．1．1 基本逻辑运算
3．1．2 组合逻辑运算
3．2 逻辑代数的基本公式与定理
3．2．1 逻辑代数的基本公式
3．2．2 逻辑代数的常用定理及定律
3．2．3 七个常用的公式
3．2．4 三个基本规则
3．3 逻辑函数的代数化简法
3．3．1 逻辑函数及其表示方法
3．3．2 同一逻辑关系逻辑式形式的多样性
3．3．3 逻辑函数的化简方法及步骤
3．4 逻辑函数的卡诺图化简法
3．4．1 小项和大项的定义
3．4．2 小项和大项的性质
3．4．3 逻辑函数表示的标准式
3．4．4 用卡诺图表示逻辑函数及化简
3．5 具有无关项逻辑函数的卡诺图化简
思考题
习题

第4章集成逻辑门电路
4．1 二极管元件门电路
4．1．1 二极管的特性
4．1．2 二极管元件逻辑门电路
4．2 TTL逻辑门电路
4．2．1 双极型三极管的开关特性
4．2．2 TTL“非”门的基本结构及工作原理
4．2．3 TTL逻辑门电路
4．2．4 集电极开路门和三态门电路
4．3 MOS逻辑门电路
4．3．1 MOS门电路简介
4．3．2 CMOS反相器
4．3．3 CMOS逻辑门电路
4．3．4 CMOS漏极开路门和三态输出门
4．3．5 CMOS传输门电路
……
第5章组合逻辑电路
第6章集成触发器
第7章时序逻辑电路
第8章脉冲信号的产生于整形
第9章半导体存储和可编程器件
0章可编程逻辑器件开发及应用
汉英名词术语对照
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《数字电子电路与逻辑设计》一、概述《数字电子电路与逻辑设计》是一本全面深入地介绍数字电子电路基本原理、设计方法和应用技术的教材。本书旨在为读者提供扎实的理论基础和实践技能，帮助他们理解和掌握现代数字系统的构建。从最基本的逻辑门电路到复杂的集成电路设计，本书循序渐进，覆盖了数字电子技术的核心内容。通过清晰的讲解、丰富的实例以及适度的习题，本书力求让读者不仅理解“是什么”，更能理解“为什么”以及“如何做”，从而能够独立分析和设计各种数字系统。本书强调理论与实践相结合，不仅介绍抽象的逻辑概念，还深入探讨了实际电路的实现，以及在不同应用场景下的考量。对于学习者而言，掌握数字电子电路与逻辑设计是进入电子工程、计算机科学、自动化等众多高科技领域的重要基石。本书内容紧密结合当前工业界对数字技术的需求，为读者未来的学习和职业发展打下坚实基础。二、内容结构与深度解析本书的章节安排精心设计，旨在构建一个逻辑清晰的学习路径。第一部分：数字信号与逻辑基础第1章：数字信号与模拟信号本章首先界定数字信号与模拟信号的概念，解释它们在信息表示、传输和处理上的根本区别。通过对比，读者能理解数字信号在抗干扰、精度保持和逻辑处理上的优势，这是数字电子技术得以广泛应用的基础。深入分析数字信号的特性，如离散性、量化误差、采样定理等，为后续理解数字信号的生成和处理奠定理论基础。介绍数字信号在实际生活中的应用实例，例如CD、DVD、数字电视等，使抽象的概念具象化，增强学习兴趣。第2章：数字逻辑门电路本章是数字电路学习的起点。详细介绍基本逻辑门电路，包括AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR门。每个逻辑门都从其逻辑功能、真值表、逻辑符号、波形图以及集成电路实现（如TTL和CMOS系列）等多个角度进行讲解。特别强调NAND和NOR门的通用性，它们是实现所有其他逻辑功能的“万能门”，为后续设计简化提供了思路。通过大量的例子，展示如何使用基本逻辑门组合实现简单的逻辑功能。第3章：布尔代数与逻辑函数化简布尔代数是数字逻辑设计的数学工具。本章详细介绍布尔代数的公理、定理和基本运算规则。重点讲解如何将实际问题中的逻辑需求转化为布尔表达式，并利用布尔代数的基本规则进行简化，从而得到最简化的逻辑电路，这对于降低硬件成本、提高电路性能至关重要。引入卡诺图（Karnaugh Map）这一重要的图形化化简工具。详细讲解卡诺图的绘制方法、分组规则以及如何从卡诺图推导出最简或部分最简的逻辑表达式。对比布尔代数化简和卡诺图化简的优缺点，以及在不同规模逻辑问题中的适用性。第二部分：组合逻辑电路设计第4章：组合逻辑电路的分析与设计本章将前两部分学到的逻辑门和布尔代数知识应用到实际的组合逻辑电路设计中。首先介绍组合逻辑电路的定义和特性：输出仅取决于当前输入，不存在记忆功能。详细讲解组合逻辑电路的分析方法，即如何从电路图推导出逻辑功能或布尔表达式。重点在于组合逻辑电路的设计方法，包括从需求描述到逻辑表达式的建立，再到使用基本门电路或通用门电路实现。介绍常见的组合逻辑模块，如编码器、译码器、数据选择器（Multiplexer）、数据分配器（Demultiplexer）及其设计应用。例如，如何使用数据选择器实现任意逻辑函数，以及译码器在显示驱动等方面的应用。第5章：算术逻辑单元本章深入探讨数字电路在执行算术运算方面的能力。详细介绍半加器、全加器、半减器、全减器等基本算术逻辑单元，并讲解如何通过多个加法器串联构建多位加法器（如行波进位加法器）和减法器。介绍进位产生和进位传递的机制，并探讨快速加法器（如先行进位加法器）的原理，以提高运算速度。讲解比较器（Comparator）的设计，用于比较两个二进制数的大小。介绍算术逻辑单元（ALU）的概念，它是CPU等数字系统中执行算术和逻辑运算的核心部件，并给出ALU的基本构成和设计思路。第三部分：时序逻辑电路设计第6章：触发器与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路具有记忆功能，其输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的先前状态。触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。本章详细介绍不同类型的触发器：SR触发器（置位-复位）、D触发器（数据）、JK触发器、T触发器（翻转）。每种触发器都从其工作原理、状态转移图、时序图、逻辑电路以及集成电路实现等方面进行深入分析。特别强调主从触发器和边沿触发器的概念，以及它们在防止竞争冒险（Race Condition）方面的作用。第7章：寄存器与移位寄存器寄存器是存储多个二进制位的电路。本章介绍由触发器构成的各种类型寄存器，包括并行输入/并行输出（PIPO）、串行输入/串行输出（SISO）、并行输入/串行输出（PISO）、串行输入/并行输出（SIPO）寄存器。重点讲解移位寄存器在数据串并转换、串行通信、波形发生等方面的应用。通过实例展示如何设计实现特定功能的移位寄存器，如循环移位寄存器。第8章：计数器计数器是能够对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路。本章介绍异步（Ripple）计数器和同步（Synchronous）计数器。详细分析异步计数器的工作原理和缺点（如计数速度受长度影响），以及同步计数器如何通过统一的时钟信号克服这些问题。讲解不同模数的计数器设计，如模5、模10计数器（BCD计数器）。介绍可预置计数器、可逆计数器等高级计数器类型，并阐述其在频率测量、定时器等方面的应用。第四部分：复杂数字系统与应用第9章：有限状态机（FSM）有限状态机是描述和设计复杂时序逻辑系统的强大模型。本章引入Mealy型和Moore型有限状态机的概念，详细讲解它们的区别与联系。教授如何从实际问题描述（如序列检测器、控制器）出发，设计状态转移图、状态表，进而推导出逻辑电路。强调FSM在控制逻辑设计中的重要性，如交通灯控制器、电梯控制系统等。第10章：半导体存储器本章介绍数字系统中存储信息的核心部件——半导体存储器。区分易失性存储器（如RAM）和非易失性存储器（如ROM、Flash）。详细介绍ROM（Read-Only Memory）的几种类型，包括掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM，以及它们的工作原理和特点。讲解RAM（Random-Access Memory）的两种基本类型：SRAM（Static RAM）和DRAM（Dynamic RAM），分析它们的结构、工作原理、速度、功耗和应用场景。介绍存储器的基本参数，如容量、存取时间、读/写周期等。第11章：可编程逻辑器件（PLD）本章介绍现代数字逻辑设计中越来越重要的可编程逻辑器件。讲解PLD的基本概念和优势：灵活性高、开发周期短、成本效益好。详细介绍几种主要的PLD结构，包括PLA（Programmable Logic Array）、PAL（Programmable Array Logic）、GAL（Generic Array Logic）以及CPLD（Complex Programmable Logic Device）。重点介绍FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为目前最主流的PLD技术，阐述其基于查找表（LUT）的结构和工作原理。介绍使用硬件描述语言（HDL，如Verilog或VHDL）进行PLD设计的流程。第12章：数字系统设计流程与实例本章将前面所学知识进行整合，介绍一个完整的数字系统设计流程。涵盖从需求分析、抽象建模（如使用FSM）、逻辑设计（使用HDL）、仿真验证、综合、布局布线到硬件实现的全过程。通过一到两个综合性设计实例，例如一个简单的微处理器控制器、一个数字信号处理器（DSP）的某模块，展示如何应用前面的理论和工具来完成一个实际的数字系统项目。三、特色与亮点系统性与逻辑性：本书遵循从基础到进阶的原则，逻辑层次分明。从最简单的逻辑门到复杂的FPGA设计，每个章节都建立在前一章节的基础上，确保读者能够逐步构建起完整的知识体系。理论与实践并重：理论讲解深入浅出，辅以大量的概念图、波形图、真值表和逻辑图，使抽象概念可视化。同时，注重实际电路的实现和应用，通过实例分析指导读者如何将理论应用于实际设计。化繁为简的化简方法：详细讲解布尔代数和卡诺图的化简方法，强调其在降低成本和提高效率上的重要性，并指导读者如何选择最合适的化简策略。现代设计工具的引入：在高级章节中，引入了可编程逻辑器件（PLD）和硬件描述语言（HDL）的概念，与时俱进，为读者接触现代数字集成电路设计做好准备。丰富的例题与习题：每章都配有精选的例题，详细解析解题过程，帮助读者理解知识点。章末习题的难度和类型多样，既有概念巩固题，也有设计应用题，有助于读者检验学习效果，提高解决实际问题的能力。清晰的语言风格：采用清晰、准确、易于理解的语言，避免使用过于晦涩的术语，力求让不同背景的读者都能轻松入门并深入学习。四、目标读者本书适合以下人群阅读：高等院校电子工程、计算机科学、自动化、通信工程等相关专业的本科生和研究生。对数字电子技术感兴趣的初学者。需要系统学习数字电子电路与逻辑设计知识的工程师和技术人员。准备参加相关资格认证考试的学习者。五、学习价值通过学习本书，读者将能够：深刻理解数字信号的特性和优势。熟练掌握各种基本逻辑门电路的原理和应用。运用布尔代数和卡诺图对逻辑电路进行分析和化简。独立设计和分析各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。理解寄存器、移位寄存器和计数器的工作原理及其应用。掌握有限状态机的设计方法。了解半导体存储器的基本类型和原理。初步接触可编程逻辑器件和现代数字系统设计流程。《数字电子电路与逻辑设计》是一本集理论性、系统性、实用性于一体的优秀教材，将带领读者走进迷人的数字世界，为在电子技术领域取得成功奠定坚实的基础。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格非常独特，它没有那种刻板的学术腔调，反而带有一种老一辈工程师特有的务实和幽默感。初读时，我感觉作者似乎在以一种“过来人”的身份在和我对话，分享他多年的教学和设计经验。最让我印象深刻的是作者在讲解计数器设计时，对于不同类型计数器（如锁存、异步、同步）的优缺点对比分析。他没有简单地罗列公式，而是用了大量的类比手法。比如，他把异步计数器比喻成一排多米诺骨牌，一个倒下后依次连锁反应，形象地解释了延迟累积的问题；而同步计数器则像是事先安排好的舞蹈动作，所有人都同时开始，避免了时间上的混乱。这种生动活泼的表达方式，极大地降低了学习数字逻辑的门槛。对于那些害怕数学公式和抽象逻辑的读者来说，这本书的叙述方式简直是一股清流。此外，书中对一些经典设计陷阱的警示也做得很到位，比如“卡诺图简化后必须保证覆盖所有状态”这类看似基础却极易被忽视的细节，作者都用加粗字体进行了特别强调，显示出他对教学质量的极高要求。它不仅仅是在教你“怎么做”，更是在教你“为什么这么做”，以及“不这么做会怎样”，这种思维训练远比单纯的知识灌输更有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源和深入探讨的广度，是我认为它区别于其他同类书籍的关键所在。虽然我主要依赖实体书进行学习，但我通过书中引用的参考文献了解到，作者在编写时参考了大量的工业标准文档和最新的学术论文。书中对组合逻辑电路的优化算法，例如Quine-McCluskey方法的讲解，不仅仅是停留在理论层面，而是结合了软件工具的使用思路进行了讨论，这为我们这些习惯了使用EDA工具进行设计的学习者提供了很好的过渡。另外，书中对于可编程器件（FPGA/CPLD）的介绍部分，虽然没有深入到具体的硬件描述语言（HDL）编程细节，但它清晰地解释了硬件描述语言背后的数字逻辑思想，这使得读者在学习Verilog或VHDL时，能迅速抓住其核心的并发性和硬件结构对应关系。这本书的“广度”体现在它成功地搭建了一座从离散的晶体管世界到现代数字系统的桥梁。它并没有试图在一个领域做到极致的深度，而是确保读者对整个数字电子系统的各个组成部分——从底层物理到顶层架构——都有一个全面且深入的认识。这种构建知识体系的宏观视角，对于培养工程师的系统思维能力，是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本书的时候，心里是抱着将信将疑的态度。市面上的数字电路教材汗牛充栋，真正能做到深入浅出、兼顾理论深度与工程实践的凤毛麟角。然而，当我深入阅读到关于大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）基础知识的那几章时，我彻底被作者的功力折服了。这本书并没有停留在传统的门电路和布尔代数层面，而是大刀阔斧地将最新的半导体工艺发展趋势融入了讲解之中。比如，书中对CMOS反相器阈值电压的推导过程，不仅提供了严谨的数学模型，还结合实际的芯片制造参数进行了讨论，这对于想未来从事硬件设计或者芯片架构研究的读者来说，无疑是宝贵的财富。我记得有一次在设计一个高速数据采集系统时遇到了同步时钟域交叉的问题，传统的教材往往只停留在“握手协议”的表面描述，但这本书里，作者用清晰的图表展示了亚稳态的产生机制，并提供了基于特定器件特性的解决方案。这种从理论到实践，再到前沿技术的无缝衔接，使得这本书的价值远远超过了一本普通的教学参考书。它更像是一本“数字系统设计者的工具箱”，里面装满了解决实际问题的利器。阅读过程中，我时常会停下来，对照着自己正在做的项目文档去验证书中的设计原则，发现许多曾经束手无策的地方，在书的指引下豁然开朗。

评分☆☆☆☆☆

从排版和装帧上来说，这本书的处理也体现了出版方的专业水准。纸张的选择上乘，即便是长时间在灯光下阅读，也不会感到眼睛酸涩，这对于需要大量阅读的理工科学生来说非常重要。更值得称赞的是它的图表清晰度和规范性。在涉及多位寄存器、状态转移图以及时序波形图的部分，线条的粗细、符号的选用都严格遵循了国际标准，使得复杂的逻辑关系一目了然。我有一个习惯，就是喜欢在书页空白处做笔记和画草图，这本书的页边距设计得相当合理，留出了足够的空间供读者进行二次创作和思维拓展。我特别注意到书中对不同逻辑系列（如TTL和CMOS）的电气特性参数对比表格，制作得极其精美和准确。这些表格并非简单地罗列数据，而是加入了对这些参数在实际电路设计中影响的简短注释。比如，在讨论扇出系数时，作者会额外指出，在老旧的TTL电路中，扇出限制往往是系统稳定性的关键瓶颈。这种细节上的打磨，让这本书不仅是一本教科书，更像是一本可以长期珍藏和反复查阅的工具手册。高质量的物理呈现，是保证阅读体验和知识有效吸收的重要一环。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常抓人眼球，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，一下子就给人一种专业、严谨的感觉。我是在一个电子技术论坛上偶然看到有人推荐这本书的，当时正为了准备一个重要的期末考试而焦头烂额，急需一本既能系统梳理基础知识，又能在难点上深入剖析的参考书。翻开这本书的目录，我立刻被它清晰的逻辑结构吸引了。从最基础的半导体器件特性讲起，逐步过渡到组合逻辑、时序逻辑的设计与分析，最后还包含了可编程逻辑器件（PLD）的应用。这种循序渐进的编排方式，对于我这种自学基础比较薄弱的初学者来说，简直是福音。尤其是作者在讲解触发器和状态机的部分，采用了大量的图示和具体的实例，让我这个之前总是记混概念的人，终于有了一个清晰的脉络。很多教材在理论阐述上容易显得过于枯燥，但这本似乎特别注意到了读者的接受过程，每讲完一个大的知识点，都会有一个“动手实践”或者“设计案例分析”的小节，引导读者思考如何将理论应用于实际。我尤其喜欢它对时序逻辑设计中竞争与冒险现象的分析，那种深入到时序波形细节的剖析，让我对数字系统设计的健壮性有了更深层次的理解。总而言之，这是一本在结构和内容深度上都做得很出色的入门级教材，为我的学习之路指明了方向。