数字逻辑设计与数字电路实验技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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包亚萍 编

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出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787508419015

版次：1

商品编码：10306616

包装：平装

开本：16开

出版时间：2004-07-01

用纸：胶版纸

页数：95

字数：154000

正文语种：中文

内容简介

本书内容主要包括：数字集成电路基本知识、数字系统的设计、数字逻辑与数字电路基本实验、综合实验系统及常用数字芯片。 除了详细介绍传统的数字电路的基本知识、实验方法以外，本书又适当引入了大规模可编程器件及其开发软件应用方面的内容，以便使学生初步了解当前先进的电子设计自动化技术。，并把先进技术引入实践教学环节。 本书可作为大学本科和专科院校计算机、电子、通信工程类等专业的实验教材，也可供从事相关专业的工程技术人员参考。

目录

前言 第1章 数字集成电路 1 知识简介 1.1 数字集成电路识别 1.2 TTL与CMOS集成电路使用规则 2 数字集成电路测量技术 2.1 集成逻辑门电路 2.2 组合逻辑集成电路 2.3 时序逻辑集成电路 2.4 脉冲波形的产生与整形 2.5 A/D、D/A转换器及其应用 2.6 存储器 2.7 现场可编程逻辑门阵弄FPGA 3 VHDL语言及数字系统的计算机辅助设计 3.1 VHDL语言 3.2 数字系统的计算机辅助设放 第2章 数字实验 1 基础实验 实验一 双踪示波器的使用及脉冲参数测量 实验二 基本门电路的逻辑功能及参数测量 实验三 集电极开路门和三态门的功能及应用 实验四 用小规模集成电路设计组合逻辑电路 实验五 半加器和全加器 实验六 数据编码器、译码器和数值比较器 实验七 集成触发器及其应用 实验八 集成触发器及其应用 实验九 寄存器及其应用 实验十 随机存储器的应用和扩展 实验十一 脉冲产生与整形电路 实验十二 555集成定时器及其典型应用 实验十三 集成D/A和A/D转换器的应用 2 综合实验 实验一 抢答电路设计实验 实验二 电子秒表的设计实验 实验三 数字计数器的软件仿真、硬件测试 第3章 课程设计 课题一 汽车尾灯控制电路 课题二 数字温度计 课题三 电梯控制电路设计 附录 附录一 数字电路实验系统NB-3的使用 附录二 示波器的使用 附录三 实验注意事项及故障的排除 附录四 对实验报告的要求 附录五 GW48系统使用注意事项及相关图表 附录六 常用集成电路型号及引脚图 参考文献

前言/序言

《现代集成电路物理学》 简介 在这信息爆炸、技术飞速迭代的时代，半导体集成电路作为现代科技的基石，其重要性不言而喻。从智能手机到超级计算机，从医疗设备到航空航天，无处不见其身影。然而，支撑起这些精密器件的，是深邃而复杂的物理原理。本书《现代集成电路物理学》正是这样一部旨在系统阐述集成电路核心物理学原理的著作，它将带领读者深入了解半导体材料的奥秘，理解器件的微观行为，并最终窥探支撑现代电子信息产业的底层逻辑。 本书并非聚焦于电路的逻辑功能实现，也非侧重于实验操作的技巧，而是将目光投向了集成电路最根本的物理基础。我们将从量子力学的基本概念出发，逐步深入到半导体材料的能带结构、晶体学特性以及载流子在其中的行为。读者将在此过程中理解为何某些材料表现出半导体特性，以及如何通过掺杂等手段来精确调控其导电性能。 第一部分：半导体基础物理 在本书的开篇，我们将构建坚实的半导体物理学基础。我们将首先回顾经典物理学中的必要概念，例如电荷、电场、磁场以及电磁相互作用。随后，本书将引入量子力学的基本原理，包括波粒二象性、量子叠加态、量子隧穿效应等，并解释这些概念如何应用于理解微观粒子（如电子和空穴）的行为。 接着，我们将重点探讨晶体学。固体材料的有序原子排列是其宏观物理性质的基础。我们将介绍晶体结构、晶格、布里渊区等概念，并深入分析半导体材料（如硅、锗、砷化镓）的典型晶格结构（如金刚石结构）。理解晶体结构对于理解电子在晶体中的运动，以及载流子的输运机制至关重要。 本书的核心内容之一将是能带理论。我们将详细阐述费米-狄拉克统计、玻尔兹曼统计等统计物理学方法，并将其应用于分析导带、价带、禁带宽度等概念。通过能带图，读者将直观地理解本征半导体和外延半导体的导电机制，以及掺杂是如何改变半导体的费米能级，从而实现 P 型和 N 型半导体的特性。同时，我们还会探讨载流子密度、迁移率、扩散率等关键参数，以及它们与温度、电场等因素的关系。 第二部分：PN结与基本器件物理 在牢固掌握了半导体基础物理之后，本书将转向对构成集成电路最基本单元——PN结的深入分析。我们将从 PN 结的形成机理入手，详细解释扩散电流和漂移电流在 PN 结界面处的相互作用，以及如何形成内建电场和空间电荷区。在此基础上，我们将分析 PN 结的伏安特性曲线，解释正向偏置、反向偏置以及击穿现象的物理根源。 在此基础上，本书将进一步探讨构成现代集成电路的核心器件的物理原理，包括： 二极管： 我们将深入研究不同类型的二极管，如稳压二极管（齐纳二极管）、变容二极管、肖特基二极管等，并分析它们独特的结构和工作原理。 双极结型晶体管 (BJT)： 我们将详细阐述 NPN 和 PNP 型 BJT 的工作过程，包括基区注入、少数载流子扩散、集电区复合等关键步骤。通过分析 BJT 的电流放大作用和输出特性曲线，读者将理解其作为开关和放大器件的原理。 场效应晶体管 (FET)： 本书将详细讲解 MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）和 JFET（结型场效应晶体管）的结构和工作原理。对于 MOSFET，我们将区分增强型和耗尽型，并深入分析栅极电压如何控制沟道中的载流子浓度，从而实现电流的调制。对于 JFET，我们将解释栅极电势如何控制夹断区的形成，影响漏极电流。我们将详细分析这些器件的跨导、输出电阻等关键参数，以及它们在各种应用中的优势和局限性。 第三部分：集成电路中的物理现象与设计考量 本书的最后一部分将把视角从单个器件扩展到更复杂的集成电路层面，探讨在器件集成过程中出现的关键物理现象以及对设计产生的重要影响。 载流子输运与限制效应： 随着器件尺寸的不断缩小，量子限制效应和隧道效应在器件中的作用越来越显著。我们将探讨这些效应如何影响器件的电流-电压特性，以及如何在器件设计中加以利用或规避。 热效应与可靠性： 集成电路工作时会产生大量的焦耳热，而温度会显著影响半导体的电学性能，甚至导致器件失效。本书将分析热量的产生、传导和耗散机理，并讨论热管理在集成电路设计中的重要性，以及如何通过材料选择和结构优化来提高器件的可靠性。 寄生效应： 在实际的集成电路中，除了理想的器件特性外，还存在各种寄生效应，如寄生电容、寄生电感、寄生电阻等。我们将分析这些寄生效应的来源，以及它们对电路性能（如速度、噪声）的影响，并探讨在版图设计和器件选择中如何减小这些不利影响。 先进器件物理： 随着摩尔定律的推进，传统器件正面临物理极限的挑战。本书将简要介绍一些前沿的集成电路物理研究方向，例如 FinFET（鳍式场效应晶体管）、GAAFET（全栅场效应晶体管）、以及新型存储器器件（如 MRAM、RRAM）的物理基础，为读者了解未来集成电路技术的发展趋势提供一个窗口。 本书的特色与价值 《现代集成电路物理学》以其严谨的学术性、深入的物理分析和前瞻性的视野，致力于为读者提供一个全面、系统的集成电路物理学知识体系。本书并非一本教科书，而更像是一本深入的参考书，适合在校学生、科研人员、以及对集成电路物理原理有深入需求的工程师阅读。 本书的写作风格力求清晰、逻辑性强，避免了冗余的数学推导，而是注重对物理概念的直观解释和深入理解。通过大量图示和类比，读者将能够更好地掌握抽象的物理原理。本书的价值在于，它能够帮助读者构建起坚实的集成电路物理学基础，从而能够更深入地理解现有器件的工作原理，分析电路中的复杂现象，并为未来集成电路技术的发展奠定理论基础。 总而言之，《现代集成电路物理学》是一部内容详实、分析深入的著作，它将带领您穿越纷繁复杂的电路结构，直抵半导体物理学的核心，理解支撑起现代电子世界的底层奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，应该能够引发读者的思考，而不是仅仅传递信息。而《数字逻辑设计与数字电路实验技术》恰恰做到了这一点。它最让我印象深刻的是，在讲解每一个重要的逻辑器件或设计方法时，都会引导读者去思考它的“为什么”和“如何改进”。例如，在介绍JK触发器时，作者并没有止步于解释它的工作原理，而是会引导读者去比较它与RS触发器的优缺点，以及在什么场景下应该选择哪种触发器。这种对比分析，让我对不同器件的特性有了更深刻的理解。此外，书中对数字电路的故障排除和调试技巧的介绍，也异常详尽。它列举了许多在实际实验中可能遇到的典型问题，并给出了详细的分析和解决思路。这对于我这样喜欢自己动手解决问题的读者来说，简直是太有用了。我之前在做实验时，遇到一些小问题，往往需要花费大量时间去摸索，而这本书提供的一些实用技巧，让我能够更快地定位问题，并找到解决方案。它让我觉得，我不仅仅是在学习知识，更是在学习如何成为一名优秀的数字电路工程师，去应对实际工程中的各种挑战。

评分☆☆☆☆☆

说实话，当我拿起这本书的时候，我并没有抱太大的期望，毕竟我之前接触过不少类似的教材，感觉都大同小异。然而，《数字逻辑设计与数字电路实验技术》这本书，却给了我巨大的惊喜。它最让我欣赏的一点是，对于每一个概念的引入，都不是生硬的定义，而是通过一个引人入胜的故事或者一个贴近生活实际的例子来展开。例如，在讲解锁存器的时候，作者并没有直接给出电路图，而是先用一个“水龙头开关”的比喻，解释了锁存器“保持状态”的特性，让我瞬间就抓住了核心概念。这种寓教于乐的方式，极大地降低了学习的门槛。而且，书中对时序逻辑电路的讲解，真的是做到了深入浅出。当我学习到状态机的时候，我以为会非常困难，但作者通过对交通灯控制器、自动售货机等具体应用的详细分析，让我一步步地理解了状态转移的逻辑和设计方法。让我尤其印象深刻的是，它不仅提供了这些经典案例的解析，还鼓励读者自己去设计一些新的状态机，这种开放式的引导，极大地激发了我的创造性。我感觉这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的良师益友，它让我对数字逻辑的世界充满了好奇和探索的欲望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计虽然朴实无华，但却散发着一种严谨的学术气息，正是这种沉稳的风格让我对它充满了期待。翻开第一页，映入眼帘的是清晰的目录，它像一张地图，为我勾勒出了数字逻辑设计的宏大版图。从最基础的逻辑门原理，到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路，再到微处理器架构的初步探索，每一个章节都承载着知识的重量。尤其是那些详实的图示和例题，它们不仅仅是文字的补充，更是将抽象的逻辑概念具象化，让我能够更直观地理解那些“与”、“或”、“非”的奥秘。作者在讲解过程中，并没有止步于理论的陈述，而是巧妙地融入了大量实践性的指导。例如，在介绍触发器时，不仅解释了其工作原理，还提供了详细的实验步骤和注意事项，仿佛一位经验丰富的老师，手把手地带领我进行操作。让我印象深刻的是，书中对一些经典数字电路的设计方法进行了深入剖析，比如译码器、多路选择器等，它会引导我思考如何从需求出发，一步步构建出满足要求的电路，这种思维过程的训练，远比死记硬背公式来得重要。总而言之，这本书为我打开了数字逻辑设计的大门，它既有扎实的理论基础，又不乏生动的实践指导，是初学者入门的绝佳选择。

评分☆☆☆☆☆

我是一个动手能力比较强的人，所以当我看到这本书的书名中有“实验技术”这四个字时，立刻就被吸引住了。事实证明，我的选择是正确的。这本书的实验部分，可以说是做到了极致的详实和全面。它不仅仅是告诉你“这样做”，而是会详细解释“为什么要这样做”。例如，在讲解如何使用示波器时，书中提供了不同型号示波器的操作指南，并且针对可能遇到的各种问题，给出了详细的排查和解决方案。这对于初次接触实验设备的学生来说，简直是福音。我特别喜欢书中关于FPGA开发的章节，它不仅仅是简单地介绍了一下语法，而是通过一个完整的项目流程，从需求分析、模块设计、代码编写、仿真调试到硬件下载，一步步地带领读者完成整个过程。我之前尝试过学习FPGA，但因为缺乏系统性的指导，一直进展缓慢，而这本书的出现，让我看到了希望。书中提供的许多实用技巧，比如如何进行有效的单元测试，如何优化时序，都让我受益匪浅。它让我明白，数字逻辑设计不仅仅是理论推导，更是需要反复验证和优化的工程实践。这本书，真正让我体会到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的真谛。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习数字电路就如同建造一座复杂的摩天大楼，而这本书，就像是那个提供所有必要蓝图和施工指南的总设计师。它不是那种会把所有事情都简化到“你只需要记住XXX”的教材，而是真正地引导你去理解“为什么会是XXX”。书中对卡诺图的讲解，简直是艺术品般的精妙，它不仅仅是教你如何简化逻辑表达式，更让你体会到了一种数学美感和逻辑的优雅。我尝试着书中的一个例子，用卡诺图将一个比较复杂的逻辑函数成功化简，那一刻的成就感，是难以言喻的。更让我惊喜的是，这本书不仅仅停留在理论层面，它还花费了相当大的篇幅来介绍数字电路的实验技术。从基本的元器件选择、电路焊接，到使用逻辑分析仪进行波形测量，再到使用EDA工具进行电路仿真，几乎涵盖了整个实验流程。特别是关于FPGA的应用，书中介绍的VHDL/Verilog语言基础和一些实际案例，让我看到了将理论电路转化为实际可执行硬件的无限可能。我之前一直对FPGA感到神秘，但通过这本书的讲解，感觉那些复杂的概念也变得触手可及了。这本书的实验部分，让我觉得它是一个非常“接地气”的工具书，它让我明白，理论的魅力最终要通过实践来检验和升华。