数字电路与逻辑设计教程(普通高等教育十二五创新型规划教材) 9787564036461 北 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭小春，蔡国瑞 著

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出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564036461

商品编码：29261077936

包装：平装

出版时间：2010-07-01

基本信息

书名：数字电路与逻辑设计教程(普通高等教育十二五创新型规划教材)

定价：36.00元

作者：郭小春,蔡国瑞

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2010-07-01

ISBN：9787564036461

字数：326000

页码：267

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《数字电路与逻辑设计教程》详细讲解了数字逻辑电路的基础知识，重点介绍了逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生和变换电路、数，模与模／数转换电路、存储器与可编程逻辑器件的电路结构和特点及工作原理、实验与课程设计。
　　本书中还有多个实验和课程设计部分，对前部分章节进行实践训练，并且在附录中汇编了常用数字集成电路的名称、型号、引脚排列等内容。
　　本书可作为高等院校电子类、电气类、计算机类、自动化类等专业的教学用书，也可供相关专业的函授、自考学生使用。

目录

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第1章　微型计算机系统概述
第2章　逻辑门电路
第3章　组合逻辑电路
第4章　触发器
第5章　时序逻辑电路
第6章　脉冲的产生和变换电路
第7章　数/模与模/数转换
第8章　存储器与可编程逻辑器件
第9章　实验与课程设计
附录
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《电路基础原理与分析方法》 图书简介 本书旨在系统性地介绍电路的基本原理、分析方法及其在工程实践中的应用。全书内容涵盖直流电路、交流电路、瞬态响应以及部分高级电路概念，力求为读者构建扎实的电路理论基础，培养严谨的工程思维。本书适合高等院校电子信息类、自动化类、计算机类等专业本科生学习，也可作为相关领域工程技术人员的参考书籍。 第一章 直流电路基础 本章我们将深入探讨直流电路的核心概念。首先，对电荷、电流、电压和电阻等基本物理量进行明确的定义和量纲分析，并引入欧姆定律，阐述其在电阻电路中的普适性。随后，我们将详细介绍功率和能量的概念，以及它们在直流电路中的计算和损耗分析。 为了分析更复杂的直流电路，本章将系统讲解基尔霍夫定律，包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。我们将通过具体的实例，演示如何运用这两个基本定律来构建电路方程，并求解电路中的未知量。 之后，本章将引入电路分析的两种重要方法：节点电压法和网孔电流法。节点电压法以节点电压为基本未知量，通过列写节点电流方程来求解电路。网孔电流法则以网孔电流为基本未知量，通过列写网孔电压方程来求解电路。我们将详细解析这两种方法的建立步骤、求解过程及其适用范围。 为了简化复杂电路的分析，本章还将介绍等效变换的概念，包括串联电阻、并联电阻的等效计算。在此基础上，我们将引入戴维宁定理和诺顿定理。戴维宁定理允许我们将一个复杂的线性双端网络等效为一个简单的电压源与一个串联电阻的组合；诺顿定理则允许我们将其等效为一个简单的电流源与一个并联电阻的组合。这两种定理在电路简化和分析中具有极其重要的应用价值。 最后，本章将讨论实际电源模型，包括理想电压源、理想电流源以及实际电源的内阻模型，并分析实际电源对电路性能的影响。 第二章 交流电路基础 本章将重点研究周期性变化的交流电路。首先，我们将引入正弦交流电的基本概念，包括周期、频率、角频率、幅值、初相位等重要参数，并解释它们之间的相互关系。我们将介绍正弦量的相量表示法，这是一种将时域中的正弦量转化为频域中的复数表示的强大工具，极大地简化了交流电路的计算。 电阻、电感和电容是构成交流电路的三要素。本章将详细分析它们在正弦交流电路中的伏安特性，并重点介绍电抗的概念，包括感抗和容抗，以及它们与频率的关系。 在交流电路的分析中，阻抗和导纳是至关重要的概念。本章将定义阻抗为电压与电流的复数比值，并推导其计算公式。导纳作为阻抗的倒数，也将进行详细的介绍。通过阻抗的计算，我们可以方便地求解交流电路中的电压和电流。 为了分析交流电路，本章将引入交流电路的功率概念，包括瞬时功率、平均功率（有功功率）、无功功率和视在功率。我们将深入探讨功率因数的概念及其对电路性能的影响，并介绍提高功率因数的常用方法。 相量法是交流电路分析的核心方法。本章将系统讲解如何利用相量法分析串联、并联以及串并联组合的交流电路。我们将通过大量实例，演示如何运用欧姆定律、基尔霍夫定律以及阻抗的概念来求解交流电路中的未知量。 此外，本章还将介绍三相交流电路的基本概念，包括三相电压的产生、相电压与线电压、相电流与线电流的关系，以及各种接法（星形和三角形）的特点，并简要介绍三相功率的计算。 第三章 暂态分析 本章将深入探讨包含电感和电容元件的电路在开关接通或断开等扰动下的瞬态行为。暂态响应是电路在从一个稳态过渡到另一个稳态过程中所表现出的响应。 首先，本章将介绍电路的零输入响应和零状态响应。零输入响应是指在电路没有外加激励（输入信号为零）时，由初始储能（电容电压或电感电流）引起的响应。零状态响应是指当电路初始状态为零（电容电压和电感电流均为零）时，由外加激励引起的响应。 RL电路和RC电路是最基本的一阶暂态电路。本章将详细分析RL串联电路和RC串联电路在直流信号作用下的暂态过程。我们将推导一阶微分方程，并求解其稳态和暂态响应，引入时间常数 $ au$ 的概念，解释它如何表征暂态过程的衰减速度。 对于含有两个或更多储能元件的二阶电路，例如RLC串联或并联电路，其暂态响应将更加复杂。本章将建立二阶微分方程，并根据阻尼系数和固有频率的系数关系，分析过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种不同的暂态响应形式，并解释其物理意义。 拉普拉斯变换是一种强大的数学工具，能够将时域的微分方程转化为频域的代数方程，从而简化暂态电路的分析。本章将介绍拉普拉斯变换的基本性质，以及如何利用拉普拉斯变换来求解一阶和二阶电路的暂态响应，这为分析更复杂的电路提供了高效的方法。 第四章 调幅与调频电路 本章将聚焦于通信系统中至关重要的幅度调制（AM）和频率调制（FM）技术。 幅度调制是一种将信息信号的幅度变化映射到载波信号的幅度变化上的过程。本章将详细介绍双边带调幅（DSB-SC）、抑制载波双边带调幅（DSB）以及单边带调幅（SSB）等多种AM调制方式的原理，分析其频谱特性以及优缺点。我们将讨论各种AM调制器和解调器的电路实现，以及它们在实际应用中的考量。 频率调制则是将信息信号的频率变化映射到载波信号的频率变化上。本章将深入探讨FM的原理，包括宽带FM和窄带FM。我们将分析FM信号的频谱特性，以及其相对于AM的一些优势，例如更好的抗噪声性能。本章还将介绍FM调制器和解调器的基本工作原理，如压控振荡器（VCO）和鉴频器等。 在介绍AM和FM的同时，本章还将简要介绍脉冲调制的一些基本概念，例如脉冲幅度调制（PAM）、脉冲宽度调制（PWM）和脉冲位置调制（PPM），为读者提供更广阔的通信技术视野。 第五章 滤波器 滤波器是用于选择性地允许特定频率范围内的信号通过，而衰减或阻止其他频率范围内信号的电路。本章将系统介绍滤波器的基本类型、设计原则及其在信号处理中的重要作用。 我们将从最基本的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器开始，详细介绍它们的频率响应特性，包括通带、阻带、截止频率和中心频率等关键参数。 接着，本章将介绍滤波器的实现方式，包括无源滤波器（仅由电阻、电容、电感等无源元件构成）和有源滤波器（包含有源器件如运放等）。我们将分析不同滤波器类型的电路结构，例如RC滤波器、RLC滤波器以及基于运放的有源滤波器。 对于滤波器的设计，本章将介绍几种经典的滤波器设计方法，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和贝塞尔（Bessel）滤波器。我们将解释这些滤波器在通带平坦度、阻带衰减、相位响应等方面的特性差异，以及如何根据实际应用需求选择合适的滤波器类型。 最后，本章还将简要介绍数字滤波器的一些基本概念，包括FIR（有限冲激响应）和IIR（无限冲激响应）数字滤波器，为读者了解现代信号处理技术打下基础。 第六章 振荡器 振荡器是一种能够产生周期性电信号（通常是正弦波或方波）的电路，在无线通信、时钟生成、仪器仪表等领域具有广泛应用。本章将深入探讨振荡器的工作原理、分类以及设计方法。 振荡器的核心在于正反馈。本章将详细解释正反馈的条件，即“幅度再生”和“相位再生”。只有满足这两个条件，电路才能产生稳定的自激振荡。 我们将介绍多种经典的振荡器电路，包括： LC振荡器： 如哈特莱（Hartley）振荡器、科勒皮兹（Colpitts）振荡器和哈特莱（Hartley）振荡器，它们利用LC谐振电路来确定振荡频率，通常用于产生高频正弦波。 RC振荡器： 如维恩电桥（Wien Bridge）振荡器和相移（Phase-Shift）振荡器，它们利用RC电路来提供所需的相位移，通常用于产生音频频率的正弦波。 晶体振荡器： 利用石英晶体的压电效应和高Q值来实现高频率稳定度和精确度的振荡，是许多精密电子设备的关键组成部分。 此外，本章还将介绍方波振荡器，如多谐振荡器（Multivibrator）和施密特触发器（Schmitt Trigger）等，它们是产生脉冲信号和时钟信号的重要电路。 本章还将讨论振荡器的关键参数，如振荡频率、频率稳定性、输出幅度以及失真度，并介绍影响这些参数的因素以及如何优化设计。 第七章 放大电路原理 放大电路是电子电路中最基本也是最重要的组成部分之一，其核心功能是将输入信号的幅度进行有效的增强。本章将深入剖析放大电路的工作原理、类型和设计方法。 首先，我们将介绍放大电路的基本概念，包括放大作用、增益（电压增益、电流增益、功率增益）以及失真。我们将区分线性放大和非线性放大，并强调在大多数应用中，我们追求的是线性放大。 本章将详细介绍不同类型的放大电路，主要基于其信号处理的级数以及所用的有源器件： 小信号放大器： 专注于放大幅度较小的信号，通常使用双极型晶体管（BJT）或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）构建。我们将分析共发射极、共集电极（射极跟随器）和共基极三种基本BJT放大电路的特性。 功率放大器： 旨在提供较大的输出功率，能够驱动负载。我们将介绍A类、B类、AB类以及C类功率放大器的基本原理、效率和各自的优缺点。 对于基于晶体管的放大器，偏置电路的设计至关重要，它决定了晶体管的工作点。本章将介绍各种偏置方法，如固定偏置、发射极偏置、分压偏置和集电极-基极反馈偏置，并分析它们对放大器性能的影响。 此外，本章还将讨论多级放大电路的设计，以及如何通过级联来获得更高的总增益。反馈在放大电路中的作用也是本章的重要内容，我们将介绍负反馈的原理，以及它如何改善放大器的稳定性、减小失真和扩展带宽，尽管它会降低增益。 第八章 运算放大器及其应用 运算放大器（Operational Amplifier, Op-Amp）是集成电路技术中最具代表性的器件之一，以其高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特性，成为构成各种模拟电路功能模块的核心。本章将系统介绍运算放大器的基本原理、特性以及在实际电路中的广泛应用。 首先，本章将详细阐述理想运算放大器的模型，包括虚短和虚断这两个核心概念，并在此基础上分析运算放大器在开环和闭环状态下的工作特性。 我们将重点介绍运算放大器的基本应用电路，这些电路的通用性和强大功能使其成为模拟信号处理领域的基石： 反相放大器： 输入信号经过反相后放大，增益由外部电阻比决定。 同相放大器： 输入信号不经反相直接放大，增益由外部电阻比决定。 电压跟随器： 增益为1，用于实现阻抗匹配和信号缓冲。 加法器和减法器： 利用运算放大器实现多个输入信号的线性组合。 积分器和微分器： 利用电容和电阻与运算放大器配合，实现对输入信号的积分和微分运算。 本章还将介绍运算放大器在其他功能电路中的应用，例如： 比较器： 用于将两个输入信号进行比较，输出高电平或低电平。 有源滤波器： 利用运算放大器构建低通、高通、带通和带阻滤波器，克服无源滤波器的局限性。 振荡器： 构建基于运算放大器的振荡电路，如 Wien Bridge 振荡器。 最后，本章还将简要介绍实际运算放大器的一些非理想特性，例如有限的开环增益、有限的输入阻抗、非零的输出阻抗、输入失调电压、输入偏置电流以及共模抑制比（CMRR）等，并分析这些非理想特性对电路性能的影响。 第九章 数字信号处理基础 本章将初步介绍数字信号处理（DSP）的基本概念和方法。与模拟信号处理不同，数字信号处理是在离散时间域和幅度上对信号进行操作，它具有抗干扰能力强、精度高、易于实现复杂功能等优点。 首先，我们将介绍模拟信号到数字信号的转换过程，包括采样和量化。采样是将连续时间信号转换为离散时间信号，量化是将连续幅度信号转换为离散幅度信号。我们将解释奈奎斯特采样定理，这是数字信号处理的基础。 接着，我们将介绍数字信号的基本表示方式，包括离散时间信号和数字序列。我们将讨论数字信号的常见运算，例如移位、相加、相乘等。 本章还将引入数字滤波器的一些基本概念，包括FIR（有限冲激响应）和IIR（无限冲激响应）数字滤波器。我们将解释它们的工作原理，以及如何设计一个简单的数字滤波器来实现特定的滤波功能。 此外，我们将简要介绍离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）的基本原理，它们是分析数字信号频谱特性的重要工具。 本章旨在为读者提供数字信号处理的初步认识，为后续深入学习相关课程奠定基础。 第十章 电力电子基础 本章将介绍电力电子技术的基本概念和应用。电力电子是研究利用电力电子器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）来控制和转换电能的一门学科。 首先，我们将介绍电力电子器件的基本类型和工作原理，包括二极管的单向导电性，晶闸管的触发导通特性，以及MOSFET和IGBT作为开关器件的优势。 我们将介绍几种基本的电力电子电路拓扑结构，例如： 整流电路： 将交流电转换为直流电，包括半波整流、全波整流和桥式整流。 逆变电路： 将直流电转换为交流电，是DC-AC转换的关键。 斩波电路（DC-DC转换器）： 将一个直流电压转换为另一个直流电压，是DC-DC能量转换的核心。 开关电源： 广泛应用于各种电子设备，实现高效的电压转换。 本章还将讨论电力电子电路中的一些关键技术，例如脉冲宽度调制（PWM）技术，它在控制输出电压和功率方面起着至关重要的作用。 最后，我们将简要介绍电力电子技术在各个领域的应用，如电机的驱动与控制、电力传输、新能源发电（如太阳能、风能）以及电动汽车等。 本书通过以上章节的系统讲解，希望能帮助读者建立起坚实的电路理论基础，并对一些重要的电子和电气工程领域有一个初步的认识。理论与实践相结合，是掌握电子技术的不二法门，本书的例题和分析旨在引导读者逐步理解并运用所学知识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在数字电路领域摸爬滚打多年的老兵，我对于各种教材都算是略知一二。而这本《数字电路与逻辑设计教程》给我留下了非常深刻的印象。它的内容组织非常合理，既有理论深度，又不失工程实用性。在讲解复杂的逻辑设计原理时，作者能够采用非常形象的比喻和通俗易懂的语言，将抽象的逻辑概念具象化，让读者能够轻松理解。而且，书中大量的图例和表格，不仅提高了信息传递的效率，也使得版面设计更加活泼，阅读体验也更佳。我注意到这本书在讲解一些关键的设计方法时，比如卡诺图化简、状态机设计等，都提供了非常详尽的步骤和解析，这对于初学者来说无疑是极大的帮助。更难能可贵的是，书中还涉及了一些前沿的数字设计工具和方法，虽然篇幅不长，但足以引起读者的兴趣，并为他们指明进一步学习的方向。总的来说，这是一本难得的优质教材，无论是作为入门读物，还是作为辅助学习的工具，都具有很高的价值。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我选择这本书的时候，并没有抱太大的期望，只是因为是学校推荐的教材，而且书名听起来比较“官方”。但当我真正开始阅读之后，我才发现它的优秀之处。这本书的理论讲解非常严谨，同时又很贴近实际工程应用，这一点对我这个即将毕业的学生来说至关重要。作者在讲解组合逻辑和时序逻辑电路时，思路非常清晰，逻辑性极强，能够引导读者一步步地理解复杂的电路设计过程。尤其是在讲解状态机设计的部分，通过几个经典的设计实例，我才真正领悟到了状态机的精髓，不再觉得它是一个抽象的概念。书中的图例也画得非常专业，很多电路图和时序图都清晰明了，有助于我理解电路的工作原理。我最看重的是它提供的那些“陷阱”提示和“注意事项”，这些都是老师在课堂上可能不会强调，但实际设计中却非常容易出错的地方。这本教材就像是一位经验丰富的工程师在手把手地教我，让我少走了很多弯路。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电路与逻辑设计教程》真心是我的救星！我之前对数字电路的概念一直模模糊糊的，老师讲课像是天书，啃了好几遍教材，还是觉得抓不住重点。直到我拿到这本教材，情况才有了翻天覆地的变化。它的结构非常清晰，从最基础的二进制数、逻辑门开始，循序渐进地讲解，每一个概念都配有详细的解释和生动的图示。我特别喜欢它里面的案例分析，很多都是我们实际生活中可能会遇到的应用场景，比如简单的计算器、交通信号灯控制等等，这让我觉得数字电路不再是枯燥的理论，而是有实际意义的技术。而且，书中的习题设计也很棒，难度适中，涵盖了各个知识点，做完习题之后，我感觉自己对知识的掌握程度一下子提升了好几个档次。我经常会在晚上复习，遇到不懂的地方，翻到书里的相关章节，很快就能找到答案，而且解释得很到位，不像有些书，看完一遍还是云里雾里的。这本书真正做到了“教你如何思考”，而不是简单地罗列公式和定理。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本《数字电路与逻辑设计教程》在教学方法上独具匠心。我之前学过一些其他版本的教材，总觉得知识点比较零散，难以形成一个完整的体系。而这本书则像是精心设计的“知识地图”，将二进制、布尔代数、逻辑门、组合逻辑、时序逻辑等各个模块有机地串联起来，形成了一个由浅入深的学习路径。它的内容过渡非常自然，你刚弄懂了一个概念，紧接着下一个章节就会引入更深入的知识，而且这种引入方式不会让你感到突兀，反而会觉得是水到渠成。我尤其喜欢它在每一章末尾设置的“思考题”，这些题目非常有启发性，能够促使我去主动思考，而不是被动地接受知识。做完这些思考题，我常常会有豁然开朗的感觉，对书本内容的理解也更加透彻。这本书的设计理念非常现代化，充分考虑了学生的学习习惯和认知规律，让我觉得学习数字电路原来也可以如此高效和有趣。

评分☆☆☆☆☆

我是一名来自工程学院的学生，平时接触的教材都比较偏向理论研究，所以当我拿到这本《数字电路与逻辑设计教程》时，我原本以为它也会是一本枯燥乏味的理论书。然而，事实证明我错了。这本书的编写风格非常接地气，它并没有一味地堆砌深奥的理论，而是将复杂的数字逻辑概念巧妙地融入到实际的应用场景中。我特别欣赏它在介绍各种逻辑器件时，不仅仅停留在原理层面，还会深入分析它们的特点、优缺点以及在实际电路设计中的应用考量。例如，在讲解触发器时，书中不仅详细描述了JK触发器、D触发器等的逻辑功能，还通过实际的例子展示了如何利用它们来构建寄存器、计数器等重要的时序逻辑模块。而且，这本书在讲解过程中，还会时不时地穿插一些“过来人”的经验之谈，比如如何避免比赛条件、如何进行时序分析等，这些宝贵的建议让我受益匪浅，也让我对数字电路设计的复杂性有了更深刻的认识。