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杨永健 著

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统设计
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 可编程逻辑器件

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115381538

版次：1

商品编码：11702936

开本：16开

出版时间：2015-02-01

页数：308

内容简介

《数字电路与逻辑设计》，本书主要介绍数字电路的基本分析方法和设计方法，以及用可编程逻辑器件设计电路的软件平台和硬件描述语言设计方法。全书分为十章，主要内容包括数制和码制、逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路分析与设计、中规模组合逻辑器件应用、触发器、时序逻辑电路的分析与设计、常用时序集成器件、555定时器及多谐振荡器、半导体存储器件和可编程器件、硬件描述语言数模和模数转换。

目录

第1章 数制与码制
1.1 概述
1.2 几种常用的数制
1.2.1 十进制
1.2.2 二进制
1.2.3 八进制
1.2.4 十六进制
1.3 不同进制间的转换
1.3.1 二进制数转换十进制数
1.3.2 十进制数转换二进制数
1.3.3 八进制、十六进制与二进制相互转换
1.4 二进制算数运算
1.4.1 二进制算术运算的特点
1.4.2 原码、反码、补码和补码运算
1.5 几种常用的编码
1.5.1 二-十进制编码
1.5.2 可靠性编码
1.5.3 字符代码
本章小结
习题

第2章 逻辑代数基础
2.1 逻辑代数中的三种基本运算
2.1.1 逻辑代数中的问题
2.1.2 基本逻辑运算
2.1.3 几种常用的逻辑运算
2.2 逻辑代数基本定律和常用公式
2.2.1 基本定律
2.2.2 常用公式
2.3 逻辑代数中的基本规则
2.3.1 代入规则
2.3.2 反演规则
2.3.3 对偶规则
2.4 逻辑函数及其表示方法
2.4.1 逻辑函数的概念
2.4.2 逻辑函数的表示方法
2.4.3 三种表示方法之间的转换
2.4.4 逻辑函数的标准形式
2.5 逻辑函数的表达式形式及其转化
2.6 逻辑函数的化简
2.6.1 公式化简法
2.6.2 卡诺图化简法
2.7 具有无关项的逻辑函数及其化简
2.7.1 约束项、任意项和逻辑
函数式中的无关项
本章小结
习题

第3章 门电路
3.1 概述
3.2 半导体管的开关特性
3.2.1 晶体二极管开关特性
3.2.2 晶体三极管开关特性
3.2.3 MOS管开关特性
3.3 分立元件逻辑门电路
3.3.1 与门电路
3.3.2 或门电路
3.3.3 非门电路
3.3.4与非门电路
3.3.5 或非门电路
3.4 TTL门电路
3.4.1 TTL反相器电路结构及工作原理
3.4.2 TTL的反相器电气特性
3.4.3 其他类型的TTL门电路
3.4.4 TTL电路的改进系列
3.4.5 ECL和I2L
3.5 CMOS门电路
3.5.1 PMOS和NMOS电路
3.5.2 CMOS反相器电路结构及工作原理
3.5.3 CMOS的反相器电气特性
3.5.4 其他类型的CMOS门电路
3.5.5 BiCMOS电路
3.5.6 CMOS逻辑门电路技术参数
3.6 数字集成电路的正确使用
3.6.1 TTL电路的正确使用
3.6.2 CMOS电路的正确使用
3.7 TTL电路与CMOS电路的接口
3.8 门电路带负载时的接口电路
3.8.1 用门电路直接驱动显示器件
3.8.2 机电性负载接口
本章小结
习题

第4章 组合逻辑电路
4.1 概述
4.2 组合逻辑电路的分析
4.3 常用的组合逻辑器件
4.3.1 编码器
4.3.2 译码器
4.3.3 数据选择器
4.3.4 加法器
4.3.5 数值比较器
4.4 组合逻辑电路的设计方法
4.4.1 组合逻辑电路的设计方法
4.4.2 用SSI设计组合逻辑电路
4.4.3 用MSI设计组合逻辑电路
4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险
本章小结
习题

第5章 触发器
5.1 概述
5.2 基本触发器
5.2.1 与非门组成的基本SR触发器
5.2.2 或非门组成的基本SR触发器
5.3 钟控电平触发器
5.3.1 电平触发SR触发器
5.3.2 电平触发D触发器
5.3.3 电平触发JK触发器
5.3.4 电平触发T触发器
5.3.5 电平触发器的空翻现象
5.4 主从触发器
5.4.1 主从SR触发器
5.4.2 主从JK触发器
5.5 边沿触发器
5.5.1 边沿D触发器
5.5.2 对称型维持阻塞型SR触发器
5.6 触发器的动态特性
5.6.1 基本SR触发器（或称锁存器）
5.6.2 同步电平触发SR触发器的动态特性
5.6.3 主从触发器的动态特性
5.6.4 维持阻塞触发器的动态特性
本章小结
习题

第6章 时序逻辑电路
6.1 概述
6.1.1 时序逻辑电路的结构
6.1.2 描述时序电路逻辑功能的函数
6.1.3 时序电路的分类
6.2 时序电路的分析方法
6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法
6.2.2 异步时序逻辑电路的分析举例
6.3 常用时序逻辑电路及应用
6.3.1 寄存器与移位寄存器
6.3.2 计数器
6.3.3 常用时序逻辑电路的应用
6.4 时序逻辑电路的设计方法
6.4.1 同步时序逻辑电路的设计方法
6.4.2 时序逻辑电路的自启动设计
6.5 异步时序逻辑电路的设计方法
本章小结
习题

第7章 大规模集成电路
7.1 概述
7.2 只读存储器ROM
7.2.1 ROM的结构和工作原理
7.2.2 ROM的分类
7.2.3 ROM的应用
7.3 随机存储器RAM
7.3.1 RAM的结构和原理
7.3.2 RAM的存储单元
7.3.3 集成RAM
7.4 可编程逻辑器件概述
7.4.1 可编程逻辑器件的发展
7.4.2 可编程逻辑器件的分类
7.4.3 实现可编程的基本方法
7.5 简单的可编程逻辑器件
7.5.1 简单可编程逻辑器件的阵列结构特点
7.5.2通用阵列逻辑器件GAL结构
7.6 复杂的可编程逻辑器件CPLD
7.7 现场可编程门阵列FPGA
7.7.1 FPGA性能及基本结构
7.7.2 嵌入式阵列（EAB）和逻辑阵列块（LAB）
7.7.3 逻辑单元（LE）、快速通道互连及I/O单元（IOE）
7.8 CPLD和FPGA的编程与配置
7.9 数字小系统的设计及实现
7.9.1 数字系统的6个设计层次
7.9.2 应用FPGA/CPLD的EDA开发流程
本章小结
习题

第8章 硬件描述语言简介
8.1 硬件描述语言（HDL）概述
8.2 Verilog HDL硬件描述语言程序基本结构
8.2.1 Verilog语言程序的模块
8.2.2 逻辑功能的几种基本描述方法
8.3 Verilog HDL语言要素
8.3.1 标识符
8.3.2 关键字
8.3.3 格式
8.3.4 注释
8.3.5 数字与字符串
8.3.6 数据类型
8.3.7 参数
8.3.8 运算符及表达式
8.4 Verilog HDL语句
8.4.1 赋值语句
8.4.2 条件语句
8.4.3 循环语句
8.4.4 过程语句
8.5 系统任务和系统函数
8.5.1 任务（task）
8.5.2 函数（function）
8.6 用Verilog HDL描述
逻辑电路的实例
本章小结
习题

第9章 数模与模数转换器
9.1 概述
9.2 D/A转换器
9.2.1 权电阻网络D/A转换器
9.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
9.2.3 权电流型D/A转换器
9.2.4 集成D/A转换器A/D
9.2.5 D/A转换器的转换精度与转换速度
9.3 A/D转换器

《电子工程基础：从原理到应用》 本书旨在为读者提供一套坚实的电子工程学科入门知识体系，重点在于从最基础的物理原理出发，逐步深入到实际电路的分析与设计。我们将带领您穿越电子世界的奥秘，理解构成现代科技基石的各种现象与器件。 第一部分：电学基础理论 本部分将为您构建理解电子设备运作的根基。我们将从静电学和电动力学这两个核心概念入手。 静电学： 您将学习电荷的性质、库仑定律，理解电场和电势的概念。我们将探讨电容器的充放电过程，以及不同介质对电场的影响。通过对电势能和静电场的分析，您将掌握电场力如何在空间中分布，以及电荷如何存储能量。 电动力学： 这一部分将聚焦于电流的本质——电荷的定向移动。我们将详细阐述欧姆定律，理解电压、电流和电阻之间的定量关系，并探讨其在不同材料中的表现。基尔霍夫电压定律和电流定律将是分析复杂电路不可或缺的工具，它们揭示了电流和电压在电路网络中的守恒规律。 电磁学初步： 电与磁的联系是电子工程的另一大支柱。我们将介绍磁场、磁感应强度、安培定律，以及变化的磁场如何产生电场（法拉第电磁感应定律）。您将理解电磁感应在发电机、变压器等设备中的关键作用，以及电磁波的产生和传播的基本原理。 第二部分：半导体器件原理 半导体是现代电子技术的核心材料。本部分将深入解析它们的内部工作机制。 晶体管： 作为现代电子器件的“开关”，晶体管的理解至关重要。我们将首先介绍半导体材料的能带理论，解释为何硅和锗能够导电，以及杂质如何改变它们的导电性能（P型和N型半导体）。 二极管： 您将学习PN结的形成和特性，理解二极管的正向导通和反向截止现象。通过对不同类型二极管（如稳压二极管、发光二极管）的介绍，您将了解到它们在整流、稳压、发光等方面的广泛应用。 双极型晶体管（BJT）： 我们将详细讲解NPN和PNP型BJT的结构，分析其放大和开关特性。您将理解发射区、基区和集电区的各自作用，以及电流增益（β）和跨导等关键参数。通过BJT的特性曲线，您将掌握其工作区域（截止区、放大区、饱和区）的判断方法。 场效应晶体管（FET）： FET是另一种重要的晶体管类型，与BJT的工作原理有所不同。我们将介绍结型场效应晶体管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）的结构与工作原理。您将理解栅极电压如何控制沟道中的电流，以及其高输入阻抗的优势。MOSFET作为现代集成电路中最基础的器件，其不同类型（NMOS、PMOS、CMOS）的特性与应用将得到重点讲解。 集成电路（IC）基础： 许多电子功能都集成在微小的芯片上。本部分将介绍集成电路的基本概念，包括其制造工艺的简化过程，以及不同类型的集成电路（如模拟IC和数字IC）。您将了解到什么是芯片、封装以及它们如何在各种电子产品中发挥作用。 第三部分：模拟电路分析与设计 模拟电路处理的是连续变化的信号。本部分将为您介绍构建和分析这些电路的方法。 放大电路： 放大器是模拟电路的核心功能之一。您将学习不同类型的放大电路，包括共发射极放大器、共集电极放大器和共基极放大器，理解它们的增益、输入输出阻抗和频率响应特性。我们将探讨多级放大器的设计，以获得更高的增益和更好的性能。 反馈电路： 反馈是放大器设计中一个至关重要的概念。您将理解正反馈和负反馈的区别，以及负反馈如何改善放大器的稳定性、线性度和带宽，同时也会带来增益的下降。我们将分析不同反馈组态（电压串联、电压并联、电流串联、电流并联）的应用场景。 信号发生器与滤波器： 振荡器： 您将学习如何利用正反馈电路产生各种波形的信号，如正弦波、方波和三角波。我们将介绍RC振荡器、LC振荡器以及晶体振荡器的工作原理，了解它们在时钟信号生成、频率合成等方面的应用。 滤波器： 滤波器用于选择性地允许或阻止特定频率范围的信号通过。我们将详细讲解低通、高通、带通和带阻滤波器。您将学习它们的基本结构，如RC滤波器和RL滤波器，以及更复杂的有源滤波器和无源滤波器设计，理解它们在音频处理、通信系统中的作用。 运算放大器（Op-Amp）： 运算放大器是一种高性能的通用模拟集成电路，具有极高的开环增益和输入阻抗。您将学习其基本符号和电气特性，并掌握如何利用其虚短和虚断特性来设计各种电路，如反相比例器、同相比例器、加法器、减法器、积分器和微分器。我们将探讨运算放大器在信号调理、测量和控制系统中的广泛应用。 电源电路： 稳定可靠的电源是所有电子设备运行的保障。我们将介绍电源电路的基本组成部分，包括变压器、整流器（半波、全波）、滤波器（电容滤波、电感滤波）和稳压器（串联型、开关型）。您将理解如何从市电交流电转换为稳定的直流电，并学习不同稳压技术的原理和应用。 第四部分：通信系统基础 本部分将初步介绍信息是如何通过各种媒介进行传输和接收的。 信号的调制与解调： 您将了解为什么需要调制，以及常见的调制方式，如调幅（AM）和调频（FM）。我们将探讨调制器和解调器的基本原理，理解它们如何将信息信号叠加到载波信号上进行传输，并在接收端恢复原始信息。 数字通信基础： 随着数字技术的发展，数字通信变得越来越重要。我们将介绍二进制编码、数据传输速率等基本概念。虽然不涉及复杂的数字信号处理，但将为您打下理解数字信号在通信系统中扮演角色的基础。 天线与传播： 您将对天线的功能有一个初步的认识，了解它如何将电磁波辐射出去或接收电磁波。同时，也将初步了解电磁波在不同环境下的传播特性，如直线传播、反射和衍射。 第五部分：实践应用与案例分析 理论知识最终需要通过实践来巩固。本部分将结合前几部分的知识，通过一些实际的电路设计和应用案例，加深读者的理解。 简单实验电路设计： 我们将提供一些易于搭建的实验电路，例如LED闪烁电路、简单的音频放大器，或者基础的直流电源模块。通过这些实验，您可以亲手搭建电路，验证理论知识，并学习使用万用表等基本仪器进行测量。 常见电子产品的原理简介： 我们将选择一些生活中常见的电子产品，如收音机、计算器、遥控器等，对其内部的核心电路原理进行简化介绍，让您了解这些产品是如何利用前面学到的电子学知识来工作的。 电子设计流程概述： 您将初步了解一个完整的电子产品从概念到实现的流程，包括需求分析、原理图设计、PCB布局、焊接和测试等关键环节。 学习本书，您将不仅仅是获得一套知识，更重要的是培养一种用电子的视角去理解世界的思维方式。无论您未来的学习方向是深入研究硬件设计，还是转向软件开发，扎实的电子工程基础都将为您打开更广阔的发展空间。

评分☆☆☆☆☆

从内容上看，这本书给我的感觉是它相当注重基础的巩固，但又不止步于此。在讲解最基础的逻辑门和布尔代数时，它就花了相当大的篇幅，但这种“慢”却非常有价值。它不是简单地告诉我们“A and B = C”，而是深入剖析了逻辑运算的本质，以及布尔代数如何成为分析和设计数字电路的数学工具。卡诺图和奎恩-麦克拉斯基算法的讲解部分，更是让我眼前一亮。我一直觉得逻辑函数的化简是数字电路设计中的一个重要环节，而这本书提供的这两种方法，都有非常详细的步骤说明和清晰的图例演示，让我能够一步步地理解其背后的逻辑。更让我惊喜的是，书中在介绍完这些理论工具后，立刻就给出了一些实际的电路设计实例，让我们能够立刻将学到的知识应用到具体的场景中，比如用最少的逻辑门实现一个特定的功能。这种理论与实践相结合的方式，让学习过程更加连贯和有效。我感觉，通过这本书，我不仅能掌握核心的数字逻辑设计方法，还能培养出一种“看见电路就能化简”的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解的深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它在讲解组合逻辑电路时，从最基础的门电路出发，逐步引入了更加复杂的逻辑单元，如编码器、解码器、多路复用器和多路分配器，并且对它们的工作原理和应用进行了详尽的分析。我尤其对其中关于“译码器”的讲解记忆犹新，它不仅解释了基本译码器的功能，还延伸到了更广泛的应用，比如LED显示驱动和地址译码。在进入时序逻辑电路部分，这本书也没有回避那些看似复杂的状态转移和时钟同步问题。它对D触发器、JK触发器、T触发器等基本存储单元的讲解非常透彻，并且通过各种图示和时序图，清晰地展示了它们在不同输入信号和时钟沿下的行为。然后，这些基础单元是如何组合成移位寄存器、计数器等更高级的功能模块，书中也给出了非常详细的解释和实例。我感觉，这本书在帮助我构建一个清晰的数字电路“知识树”方面做得非常出色，让我能理解各个模块之间的联系和递进关系。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我原本对数字电路这个领域并没有太深的了解，甚至觉得会很枯燥乏味。但当我翻开这本书，一股全新的视角和可能性瞬间在我眼前展开。它并没有直接抛出晦涩难懂的公式和定义，而是从最基本的逻辑概念入手，用非常形象的比喻和生动的语言来解释“与”、“或”、“非”这些看似简单的逻辑门是如何构建起复杂的数字世界的。我尤其喜欢它在讲解过程中穿插的那些小故事和历史典故，比如计算机的诞生与逻辑运算的渊源，这些细节让原本抽象的理论变得鲜活起来，也让我对设计者和科学家们的智慧有了更深的敬意。书中还设计了很多互动式的练习题，涵盖了从概念理解到实际应用的不同层面，每道题的解析都非常详细，能帮助我及时发现和纠正自己的理解误区。我尝试做了其中几道关于门电路组合的练习，虽然有些题目需要反复思考，但一旦茅塞顿开，那种成就感是难以言喻的。这本书给我的感觉，更像是一个循循善诱的老师，它不仅教授知识，更激发了我探索数字世界奥秘的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当引人注目，采用了经典的蓝白配色，搭配着一些抽象的电路图纹理，给人一种专业又略带神秘的感觉。拿到手里，纸张的触感很厚实，印刷清晰，字体大小适中，阅读起来不会感到吃力。目录部分非常详尽，清晰地列出了各个章节的主题，从最基础的数制转换、逻辑门开始，逐步深入到组合逻辑电路、时序逻辑电路，最后还有一些进阶的应用章节，看得出作者在内容编排上花了不少心思，力求循序渐进，让读者能够扎实地掌握数字电路的知识体系。其中，关于逻辑函数的化简和卡诺图的应用部分，我感觉会是学习的重点和难点，但从目录的安排来看，应该会有比较充分的讲解和实例。另外，书中还提到了一些实际的工程应用案例，这对于我们理解理论知识与实际操作之间的联系非常有帮助。我特别期待能通过这本书，系统地构建起对数字电路的整体认知，并为后续深入学习FPGA等相关技术打下坚实的基础。整体来说，从图书的物理质量到内容概览，都让我对接下来的阅读充满了期待，感觉会是一次非常有价值的学习体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它的内容组织方式非常现代和实用。它不像我以前看过的某些教科书那样，只是罗列大量的公式和定理，而是更侧重于将理论知识与实际工程应用紧密结合。比如，在讲解组合逻辑电路设计时，它不仅会介绍基本的分析方法，还会提供一些典型的应用场景，像是多路选择器、译码器、加法器等，并且详细阐述了它们在实际系统中是如何工作的。这对我这种更偏向动手实践的学习者来说，简直是福音。书中还大量运用了图示和表格，将复杂的电路结构和逻辑关系清晰地呈现出来，大大降低了理解的难度。我特别欣赏的是它在讲解时序逻辑电路部分，对触发器、寄存器、计数器等核心概念的阐述，非常细致，并配有大量的时序图，帮助我理解信号在不同时间点上的变化。此外，书中还涉及了一些关于状态机设计的介绍，这对我理解更复杂的数字系统设计非常有启发。总而言之，这本书让我觉得，学习数字电路不再是枯燥的理论推导，而是掌握一项能够创造出强大数字设备的实用技能。