全国高等职业教育规划教材：数字电路（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘勇，袁丽艳 著

图书标签:

• 数字电路
• 电路分析
• 高等职业教育
• 规划教材
• 电子技术
• 逻辑电路
• 数字逻辑
• 电子工程
• 教材
• 第2版

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111420552

版次：2

商品编码：11265534

品牌：机工出版

开本：16开

出版时间：2013-06-01

内容简介

　　《全国高等职业教育规划教材：数字电路（第2版）》是根据高职高专电子信息类专业教学的实际需求，结合编者近年来实际教学经验进行编写的，在编写中充分考虑了高等职业教育的培养目标、教学现状和发展方向，突出了实用性。
　　《全国高等职业教育规划教材：数字电路（第2版）》主要内容包括：数字电路基础知识、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与变换、数-模转换与模-数转换、仿真软件--Proteus和实训与综合实训等。在章节后面有一些实用性强的识图和实训演练，以培养技能应用型人才为教学目的。书后配有部分习题参考答案，列出了有关数字电路基础性实训题目与综合实训题目，供读者进行技能训练使用。考虑数字技术与模拟技术的连贯性，在附录中对半导体基础知识进行了概括性的介绍。
　　《全国高等职业教育规划教材：数字电路（第2版）》可作为高职高专电子信息类专业的教材，也可作为相关专业的教学用书或技术人员参考用书。

目录

出版说明
前言
第1章 数字电路基础知识
1.1 模拟信号与数字信号
1.1.1 模拟量与模拟信号
1.1.2 数字量与数字信号
1.1.3 数字电路的特点
1.2 集成电路的分类及型号的命名
1.2.1 数字电路的有源器件及逻辑电平
1.2.2 集成电路的分类及型号的命名方法
1.3 数制与码制
1.3.1 十进制数（Decimal Number）
1.3.2 二进制数（Binary Number）
1.3.3 八进制数和十六进制数（Octal Number and Hexadecimal Number）
1.3.4 进位计数制之间的转换
1.3.5 BCD码与可靠性代码
1.4 逻辑代数（Logic Algebra）基础
1.4.1 基本逻辑运算（Basic Logic Operations）
1.4.2 逻辑函数（Logic Function）概述
1.4.3 逻辑代数的基本定律与规则
1.4.4 逻辑函数标准表达式
1.4.5 逻辑函数的化简
1.5 本章小结
1.6 习题

第2章 逻辑门电路
2.1 概述
2.2 半导体器件的开关特性及分立元器件门电路
2.2.1 半导体器件的开关特性
2.2.2 分立元器件门电路
2.3 TTL与非门电路（NAND Gate Circuit）
2.3.1 TTL与非门电路的电气特性
2.3.2 可以线与的TTL门电路
2.3.3 使用TTL门电路的注意事项
2.4 常见CMOS门电路
2.4.1 常见CMOS电路
2.4.2 使用CMOS门电路的注意事项
2.5 接口电路
2.6 本章小结
2.7 习题

第3章 组合逻辑电路
3.1 组合逻辑电路的分析与设计
3.1.1 组合逻辑电路的分析
3.1.2 组合逻辑电路的设计
3.2 常见组合逻辑电路
3.2.1 加法器（Adder）
3.2.2 编码器（Encoder）
3.2.3 译码器（Decoder）
3.2.4 数据选择器与数据分配器
3.3 组合逻辑电路的竞争冒险现象
3.4 本章小结
3.5 习题

第4章 触发器
4.1 触发器（Flip-Flop）概述
4.2 基本RS触发器
4.3 同步触发器
4.3.1 同步RS触发器
4.3.2 同步D触发器
4.3.3 同步JK触发器和T触发器
4.4 无空翻触发器
4.4.1 主从RS触发器
4.4.2 主从JK触发器
4.4.3 边沿触发器
4.5 集成触发器
4.6 本章小结
4.7 习题

第5章 时序逻辑电路
5.1 时序逻辑电路的分析
5.1.1 同步时序逻辑电路的分析
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析
5.2 寄存器（Register）
5.2.1 基本寄存器
5.2.2 移位寄存器（Shift Register）
5.3 计数器（Counter）
5.3.1 同步计数器
5.3.2 异步计数器
5.4 本章小结
5.5 习题

第6章 脉冲信号的产生与变换
6.1 概述
6.2 555定时器
6.2.1 555电路结构
6.2.2 555定时器功能描述
6.3 单稳态触发器（Monostable Multivibrator）
6.3.1 由555电路构成的单稳态触发器
6.3.2 集成单稳态触发器
6.3.3 单稳态电路的应用
6.4 施密特触发器（Schmitt Trigger）
6.4.1 由555电路构成的施密特触发器
6.4.2 集成施密特触发器
6.4.3 施密特触发器的应用
6.5 多谐振荡器（Multividrator）
6.5.1 由555定时器构成的多谐振荡器
6.5.2 石英晶体多谐振荡器
6.5.3 由施密特触发器组成的多谐振荡器
6.5.4 环形振荡器
6.6 本章小结
6.7 习题

第7章 数/模转换与模/数转换
7.1 数/模转换器（D/A）
7.1.1 D/A转换原理
7.1.2 常见D/A电路
7.1.3 D/A的主要性能指标
7.2 模/数转换器（A/D）
7.2.1 A/D转换原理
7.2.2 常见A/D电路
7.2.3 A/D的主要性能指标
7.3 本章小结
7.4 习题

第8章 仿真软件-Proteus ISIS
8.1 Proteus ISIS简介
8.2 Proteus ISIS的编辑环境
8.2.1 进入和退出Proteus ISIS编辑环境
8.2.2 认识Proteus ISIS的编辑环境
8.2.3 了解Proteus ISIS的器件库
8.3 用Proteus ISIS编辑原理图
8.3.1 图形编辑的基本操作
8.3.2 连线
8.3.3 编辑区域的缩放
8.3.4 显示和隐藏点状栅格及刷新
8.3.5 对象的放置和编辑
8.3.6 绘制原理图
8.4 实例绘制
8.5 本章小结
8.6 习题

第9章 实训与综合实训
9.1 实训
9.1.1 实训1 门电路逻辑功能测试
9.1.2 实训2 门电路主要参数测试
9.1.3 实训3 组合逻辑电路
9.1.4 实训4 译码显示电路
9.1.5 实训5 数据选择器
9.1.6 实训6 触发器逻辑功能测试
9.1.7 实训7 寄存器
9.1.8 实训8 计数器
9.1.9 实训9 555定时器及其应用
9.2 综合实训
9.2.1 综合实训1 交通灯控制电路
9.2.2 综合实训2 竞赛抢答器
9.2.3 综合实训3 数字频率计
9.2.4 综合实训4 数字钟电路
9.2.5 综合实训5 汽车尾灯控制电路

附录
附录A 半导体集成电路型号的命名方法（GB3430-89）
附录B 介绍54/74数字集成电路
部分习题参考答案
参考文献

前言/序言

《集成电路设计与实现》 内容简介： 本书是一本面向高等职业技术学院电子信息类专业的集成电路设计与实现教材。内容涵盖了集成电路设计的基本流程、核心技术、常用EDA工具的应用以及实际的电路设计与实现案例，旨在培养学生扎实的理论基础、熟练的实践技能和良好的工程素养，使其能够适应现代集成电路产业快速发展的需求。 第一篇：集成电路设计基础 本篇将为读者构建集成电路设计的基础知识体系。 第一章：集成电路产业概览与设计流程 本章首先介绍集成电路（IC）的定义、发展历程及其在现代科技中的关键作用，包括其在通信、计算、消费电子、汽车电子、医疗等领域的广泛应用。接着，详细阐述集成电路设计的主要流程，从需求分析、系统设计、逻辑设计、物理设计到制造、测试和封装，深入剖析每个环节的关键任务和技术要求。我们将重点介绍现代集成电路设计流程中的EDA（Electronic Design Automation）工具在各个阶段的应用，以及设计中常见的IP核（Intellectual Property Core）复用策略。此外，本章还将触及数字集成电路、模拟集成电路以及混合信号集成电路的基本分类和特点，为后续章节的学习奠定认知基础。 第二章：数字逻辑基础与硬件描述语言 本章是掌握数字集成电路设计的基石。我们将系统回顾和深化数字逻辑的基本概念，包括逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）、组合逻辑电路（编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器、比较器等）和时序逻辑电路（触发器、寄存器、计数器、状态机等）的设计原理和实现方法。在此基础上，本章将重点介绍并实践使用硬件描述语言（HDL），特别是Verilog HDL。我们将详细讲解Verilog HDL的基本语法、数据类型、运算符、过程语句、模块定义、实例化、端口连接等核心要素。通过大量的实例，演示如何使用Verilog HDL描述数字逻辑电路，并解释其作为一种标准设计语言在集成电路设计中的重要性，包括其在逻辑综合、仿真和验证中的作用。 第三章：逻辑综合与优化 本章聚焦于将HDL描述转换为主逻辑门电路的过程。我们将深入讲解逻辑综合（Logic Synthesis）的概念、原理和基本流程，包括从HDL代码到门级网表的转换。重点介绍常用的逻辑综合工具及其工作原理，以及综合过程中常用的优化技术，如逻辑化简、共享资源、时序优化、面积优化等。本章将阐述如何通过编写高质量的HDL代码以及设置合理的综合约束（Timing Constraints），来指导综合工具生成满足性能、面积和功耗要求的电路。我们将通过实例演示，分析综合后的电路结构，并讲解如何评估和改进综合结果。 第四章：静态时序分析（STA） 本章旨在让读者理解并掌握数字集成电路设计的关键性能指标——时序。我们将详细介绍静态时序分析（STA）的基本概念，包括时钟、时序路径、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）、时钟偏移（Clock Skew）、时钟抖动（Clock Jitter）等。本章将阐述STA在芯片设计中的重要性，其如何帮助设计者发现并解决潜在的时序违规问题，从而保证芯片在目标时钟频率下的正确运行。我们将介绍常用的STA工具，以及如何分析STA报告，解读关键的时序路径，并提出修正时序违规的设计策略，例如通过调整逻辑、增加缓冲器、改变时钟频率或调整布局布线等。 第二篇：集成电路实现技术 本篇将深入探讨集成电路的物理实现过程和相关的工艺技术。 第五章：物理设计基础：布局与布线 本章将介绍集成电路的物理实现过程，即物理设计（Physical Design），包括标准单元库（Standard Cell Library）的介绍、布局（Placement）和布线（Routing）的基本概念与流程。我们将详细讲解布局阶段的任务，包括标准单元的放置、宏单元的放置以及IO端口的规划。接着，深入讲解布线阶段的任务，包括全局布线、详细布线以及布线规则（Design Rule Checking, DRC）的重要性。本章将探讨布局布线过程中需要考虑的关键因素，如功耗、信号完整性、热效应以及DRC规则的强制性。我们将介绍常用的物理设计EDA工具，并通过实例展示布局布线的效果及其对芯片性能的影响。 第六章：版图设计与设计规则检查（DRC） 本章重点讲解集成电路的版图（Layout）设计，这是将逻辑电路转化为物理结构的关键一步。我们将介绍CMOS工艺的基本结构，如MOS晶体管的版图表示，以及金属层、多晶硅层、扩散层等基本工艺层。本章将详细讲解版图设计的原则和方法，如何根据设计规则（DRC Rules）绘制出符合工艺要求的版图。我们将深入阐述DRC（Design Rule Checking）在版图验证中的核心作用，它确保版图符合半导体制造厂家的技术要求，避免制造过程中出现短路、开路等物理缺陷。本章将介绍DRC工具的使用，并讲解如何分析DRC报告，修正版图中的违规项。 第七章：寄生参数提取与后仿真 本章关注集成电路物理实现后的性能评估。我们将详细介绍寄生参数提取（Parasitic Extraction）的概念和重要性，解释在布局布线过程中产生的线电阻、线电容以及晶体管的寄生效应如何影响电路的性能。本章将介绍常用的寄生参数提取工具，以及提取出的寄生参数如何被用于后仿真（Post-Layout Simulation）。我们将深入讲解后仿真的过程，包括如何使用提取的寄生参数对网表进行仿真，以及后仿真结果如何用于验证电路的时序和功能是否满足设计要求。本章还将讨论如何根据后仿真结果进行设计优化，例如通过修改版图、调整布线等来改善性能。 第三篇：实践应用与案例分析 本篇将结合实际应用，通过案例分析加深读者对集成电路设计与实现技术的理解。 第八章：FPGA在集成电路原型验证中的应用 本章将介绍现场可编程门阵列（FPGA）作为一种重要的集成电路原型验证平台。我们将讲解FPGA的体系结构，包括可编程逻辑单元（LUTs）、可编程互连线、DSP模块、Block RAM等。本章将详细阐述如何将使用HDL编写的数字逻辑设计，通过FPGA开发流程（综合、布局布线、下载）映射到FPGA芯片上，实现电路的原型验证。我们将通过具体的FPGA项目案例，例如一个简单的CPU控制器、一个图像处理模块或一个通信接口，演示完整的FPGA开发过程，以及如何在FPGA平台上进行功能调试和性能评估。 第九章：ASIC设计流程实战演练 本章将提供一个完整的ASIC（Application Specific Integrated Circuit）设计流程的实战演练。我们将选择一个具有代表性的ASIC设计项目，例如一个简单的微处理器外设控制器或一个特定功能的数字信号处理单元。读者将跟随教程，从需求分析开始，经历HDL编码、逻辑综合、静态时序分析、布局布线、DRC检查、寄生参数提取、后仿真等各个环节。本章将指导读者使用业界主流的EDA工具链（例如Synopsys, Cadence, Mentor Graphics等工具的简化版或开源替代品），完成一个完整的ASIC设计流程。通过这个实战项目，读者将深刻理解各个设计阶段的相互关联和对最终产品性能的影响。 第十章：集成电路设计中的关键技术趋势 本章将展望集成电路设计领域的未来发展趋势。我们将介绍当前和未来可能影响集成电路设计的关键技术，包括低功耗设计技术（如门控时钟、动态电压频率调整DVFS）、先进的封装技术（如3D IC, chiplets）、人工智能在EDA中的应用（AI-driven EDA）、新兴的半导体材料和器件（如FinFET, GAAFET, 碳纳米管等）。本章还将讨论RISC-V等开源指令集架构对集成电路设计的影响，以及微控制器、嵌入式系统和物联网（IoT）设备等应用领域对集成电路提出的新挑战和机遇。 学习目标： 掌握集成电路设计的基本流程和关键技术。 熟练使用硬件描述语言（Verilog HDL）进行数字逻辑电路的设计。 理解逻辑综合、布局布线、时序分析等物理实现过程。 熟悉FPGA和ASIC的设计与实现方法。 了解集成电路设计领域的前沿技术和发展趋势。 适用对象： 本书适用于高等职业技术学院电子信息工程技术、通信技术、计算机应用技术、自动化等专业的学生，也可作为相关从业人员的参考用书。 附录（可选）： 常用EDA工具命令参考 Verilog HDL常用语法速查表 集成电路设计术语表

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我拿到这本书的时候，确实被它的内容深度和广度所震撼。它不仅仅停留在基础的逻辑运算，而是深入到了数字系统设计的层面。比如，在讲到可编程逻辑器件（PLD）时，书中详细介绍了CPLD和FPGA的结构、工作原理以及它们在现代电子系统中的重要性。作者并没有回避复杂的概念，而是用一种非常系统化的方式来梳理，从底层硬件描述语言（HDL）的基础语法，到如何使用EDA工具进行仿真和综合，都进行了详尽的阐述。我特别喜欢其中关于时序逻辑设计的章节，对于亚稳态、竞争冒险等容易出错的地方，作者给出了非常深入的分析和解决方案，这在很多同类教材中都很难看到如此细致的讲解。书中的示例程序也相当丰富，覆盖了从简单的计数器到复杂的微处理器接口设计，每一个程序都附有详细的注释和说明，并且展示了如何通过仿真来验证设计的正确性。这对于想要将理论知识转化为实际应用的学生来说，简直是宝藏。而且，书中还涉及了一些高级主题，比如数据通路和控制通路的设计，以及一些常用的总线协议，这让我在学习过程中，能够对整个数字系统的构建有一个更宏观的认识。对于有一定数字电路基础，想要进一步提升自己设计能力的读者，这本书绝对能给你带来质的飞跃。

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作为一名在实验室里经常和各种数字电路打交道的学生，我一直觉得市面上很多教材在讲到具体实现细节时，要么过于笼统，要么就只停留在理论层面。而这本《数字电路（第2版）》在这方面给了我很大的惊喜。它在介绍各种逻辑器件（如TTL和CMOS系列）的电气特性时，不仅仅是给出了逻辑功能，还深入到了门电路的内部结构和工作原理，解释了为什么会有上升沿和下降沿，为什么会有传播延迟，以及这些参数是如何影响整个电路的速度和稳定性的。书中还花了很大篇幅讲解如何进行电路的最小化和最优化，比如卡诺图的应用，以及如何根据实际需求来选择合适的集成电路芯片。我尤其欣赏的是，书中对数模混合信号处理的部分，虽然不是本书的重点，但作者也给出了初步的介绍，比如ADC和DAC的基本原理和不同类型。这对于我们这些想要涉足更广泛电子领域的学生来说，提供了一个很好的起点。习题的设计也非常贴合实际，很多都需要结合芯片手册来完成，这让我在学习过程中，就提前接触到了实际工程中需要用到的信息。总的来说，这本书在理论深度和工程实践的结合上做得非常出色，让我感觉学到的知识是真正有用的，能够指导我的实际操作。

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这本书给我的整体感觉是，它在理论的严谨性和实践的可操作性之间找到了一个非常好的平衡点。我印象最深刻的是，书中对于数字电路的分析方法，不只是停留在理想状态下的分析，而是引入了很多实际工程中需要考虑的因素。比如，在讲解运算放大器和比较器在数字电路中的应用时，作者就详细讨论了输入信号的阈值、输出电压的摆幅、传输延迟等实际参数对电路性能的影响，并且给出了相应的计算公式和设计建议。这种贴近实际工程的讲解方式，让我感觉自己不仅仅是在学习书本上的知识，更是在学习如何解决实际工程问题。书中对不同类型存储器（SRAM, DRAM, ROM）的讲解也非常到位，不仅介绍了它们的存储原理，还分析了它们在读写时序、功耗和速度方面的差异，以及如何在实际电路设计中根据需求进行选择。我特别喜欢其中关于状态机设计的章节，作者通过一个简单的交通灯控制系统，由浅入深地讲解了有限状态机的设计流程，包括状态转移图、状态表、激励表以及最终的电路实现。这种从概念到实现的完整过程，让我对如何设计复杂的控制器有了清晰的认识。书中的插图和流程图也非常清晰，帮助我更好地理解复杂的概念。

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这本《数字电路（第2版）》真的让我眼前一亮，尤其是它在基础概念的讲解上，清晰且富有条理。我之前接触过一些数字电路的书籍，但很多都显得过于理论化，让初学者望而却步。而这本教材，它从最基本的一二极管、三极管的开关特性讲起，循序渐进地引入逻辑门、组合逻辑电路和时序逻辑电路。每一个概念的引入都配有直观的图示和生动的类比，比如讲解触发器时，作者就用了水龙头和水桶的比喻，非常形象，一下子就明白了状态的保持和翻转是怎么回事。而且，书中大量引入了实际的应用案例，不是那种空洞的理论推导，而是告诉我们这些电路在实际生活中是怎么工作的，比如在计数器那里，就详细介绍了电子时钟的设计思路，这让我对学习的意义有了更深的认识，不再是枯燥的公式和符号，而是鲜活的技术。习题部分也非常用心，从选择题到计算题，再到设计题，难度循序渐进，而且答案详解部分一点都不含糊，很多关键步骤都给出了详细的推导过程，这对于我这种喜欢钻研的学生来说，真是太有帮助了。总之，如果你是数字电路的初学者，或者想要巩固基础，这本书绝对是你的不二之选，它让你感觉学习数字电路并不是一件难事，反而充满了乐趣。

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这本书给我带来的最大感受是，它在讲解的过程中，始终围绕着“为什么”和“怎么样”这两个核心问题。很多教材在讲到某个电路的功能时，就直接给出它的逻辑表达式或者真值表，然后就结束了。而这本书，它会花时间和篇幅去解释这个逻辑表达式是怎么推导出来的，这个真值表是怎么得出的，以及这个电路在实际应用中为什么要这样设计。比如，在讲解编码器和译码器时，作者就详细分析了它们在多路选择器、显示驱动等应用中的作用，并给出了具体的电路设计实例。我特别喜欢书中关于时钟信号的讲解，它不仅讲了时钟信号的周期和频率，还深入分析了时钟抖动（Jitter）、占空比（Duty Cycle）等参数对数字电路稳定性的影响，并且给出了如何设计高性能时钟分配网络的建议。这种深入浅出的讲解方式，让我不仅记住了电路的功能，更理解了其背后的设计思想和工程考量。书中还涉及了一些关于数字系统可靠性设计的内容，比如如何防止竞争冒险，如何提高抗干扰能力等等，这对于我们今后在工程实践中设计出稳定可靠的数字系统，非常有指导意义。这本书的章节安排也非常合理，逻辑清晰，过渡自然，让人在阅读过程中能够保持持续的兴趣和学习动力。