數字電子技術基礎 夏路易 9787030352750 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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夏路易 著

圖書標籤:

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• 模擬電路
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店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030352750

商品編碼：29511155934

包裝：平裝

齣版時間：2012-08-01

基本信息

書名：數字電子技術基礎

定價：46.00元

作者：夏路易

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2012-08-01

ISBN：9787030352750

字數：62600

頁碼：

版次：5

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.558kg

編輯推薦

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可作為電子信息類、電氣信息類、儀器儀錶類各專業的教材，也可供其他相關工科專業使用，電子工程師、電子技術愛好者

內容提要

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《數字電子技術基礎》內容包括數製與編碼、邏輯代數、邏輯門電路、組閤電路、觸發器、時序電路、存儲器、可編程邏輯器件、Verilog語言、脈衝整形與産生、數模與模數轉換器、數字外圍電路與QUARTUSⅡ軟件的使用，並給齣數十個數字電路大型作業題。《數字電子技術基礎》還介紹多種數字元器件的技術參數、數字電路邏輯設計與直接設計方法，給齣大量豐富的例題與習題，目的是使讀者具有分析、設計與實現數字電路的能力。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《數字電子技術基礎》圖書簡介（夏路易 9787030352750） 引言： 在信息爆炸、科技日新月異的時代，數字電子技術已成為現代社會不可或缺的基石。從我們日常使用的智能手機、電腦，到復雜的工業控製係統、通信網絡，再到前沿的人工智能和物聯網，無不建立在數字電子技術堅實的基礎之上。掌握數字電子技術的核心原理與應用，不僅是電子信息類專業學生必備的知識體係，也為各行各業的工程師提供瞭強大的技術支撐和創新的驅動力。 本書《數字電子技術基礎》，由夏路易教授主編，集多年教學與科研經驗之大成，係統、深入地闡述瞭數字電子技術的基礎理論、基本概念、基本單元電路以及典型組閤邏輯和時序邏輯電路的設計與應用。本書旨在為讀者構建一個全麵而紮實的數字電子技術知識框架，培養嚴謹的邏輯思維能力和解決實際工程問題的能力，為進一步學習和研究更高級的數字係統和集成電路打下堅實的基礎。 第一部分：緒論與數製、編碼 數字電子技術的核心在於對離散信號的處理，而這一切的基石是對數字信息的錶示和運算。本書開篇即從數字電子技術的發展曆程、基本概念入手，引導讀者理解數字技術與模擬技術的本質區彆，以及數字電子技術在現代科技中的重要地位。 隨後，本書深入探討瞭數製與編碼這一基礎而至關重要的概念。我們學習二進製（Binary）、八進製（Octal）、十進製（Decimal）和十六進製（Hexadecimal）等常見數製，並掌握它們之間的相互轉換方法。理解不同數製在計算機和數字係統中的應用場景，例如二進製作為計算機內部最基本的錶示方式，十六進製常用於代碼錶示和存儲器地址的簡化錶示，對於深入理解底層工作原理至關重要。 在此基礎上，本書詳細介紹瞭各種編碼方式。我們不僅學習瞭BCD碼（Binary-Coded Decimal），它將十進製的每一位用四位二進製錶示，方便人機交互；還深入探討瞭格雷碼（Gray Code），它相鄰的兩個數隻有一位二進製碼不同，在某些應用中能有效減少開關抖動和提高可靠性。此外，對於數值運算至關重要的帶符號數的錶示方法，如原碼（Sign-Magnitude）、反碼（One's Complement）和補碼（Two's Complement），都進行瞭詳盡的闡述和對比分析。特彆是補碼，作為現代計算機中最常用的錶示方法，其運算特性與硬件實現的高效性，本書將給予充分的介紹。掌握這些基礎的數製和編碼知識，是理解後續邏輯運算和電路設計的前提。 第二部分：邏輯門電路與基本邏輯運算 數字電路的核心在於邏輯運算，而邏輯門電路是實現這些運算的基本單元。本書在數製和編碼的基礎上，引入瞭邏輯代數（Boolean Algebra）這一強大的數學工具。我們學習布爾代數的基本公理、定理，如代換定理、德摩根定理等，並掌握如何運用這些定理對邏輯錶達式進行化簡，從而簡化電路設計，降低硬件成本和功耗。 本書詳細介紹瞭最基本的邏輯門電路：與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）。這些門電路的邏輯功能、真值錶、邏輯符號以及電路實現都將一一呈現。在此基礎上，進一步介紹瞭更復雜的邏輯門電路，如與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）和同或門（XNOR）。這些基本門電路的組閤，構成瞭所有數字電路的基礎。 本書還強調瞭邏輯函數的錶示方法，包括邏輯框圖、邏輯錶達式和真值錶，並教授讀者如何根據需求從一種錶示法轉換到另一種錶示法。通過大量實例，讀者將學會如何將實際問題抽象成邏輯函數，並通過邏輯代數化簡得到最簡的邏輯錶達式，為後續的電路設計打下基礎。 第三部分：組閤邏輯電路 組閤邏輯電路是數字電路設計中的重要組成部分，其特點是任意時刻的輸齣僅僅取決於當前輸入的邏輯組閤，而與過去的狀態無關。本書係統地講解瞭組閤邏輯電路的設計方法和典型應用。 我們將從邏輯函數的化簡入手，介紹卡諾圖（Karnaugh Map）化簡法，這是一種直觀、有效的方法，能夠幫助我們找到邏輯函數的最小項之和或最大項之積形式。卡諾圖化簡法對於理解和設計小型邏輯電路尤為重要。 隨後，本書將介紹復雜組閤邏輯電路的設計。我們將學習如何設計和實現編碼器（Encoder）和譯碼器（Decoder）。編碼器能夠將一組輸入信號轉換成一種二進製代碼，例如鍵盤輸入轉換；譯碼器則能將二進製代碼轉換成一組輸齣信號，例如控製顯示器的段碼顯示。 接著，本書將深入講解數據選擇器（Multiplexer，簡稱MUX）和數據分配器（Demultiplexer，簡稱DEMUX）。數據選擇器相當於一個多路開關，能夠根據選擇信號從多個輸入中選擇一個送到輸齣；數據分配器則相反，將一個輸入信號分配到多個輸齣中的一個。這些器件在數據傳輸、信號路由等方麵有著廣泛的應用。 此外，本書還將介紹加法器（Adder）和減法器（Subtractor）等算術邏輯單元（ALU）的基本組成部分。我們將學習半加器、全加器以及它們如何構成並行加法器，實現二進製數的加法運算。減法器的實現通常基於加法器和補碼運算。 最後，本書還將觸及並行比較器（Comparator）等邏輯電路，它們能夠比較兩個二進製數的大小。通過對這些典型組閤邏輯電路的學習，讀者將掌握組閤邏輯電路的設計流程和基本構建模塊。 第四部分：時序邏輯電路 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還與電路過去的狀態有關，因此具有“記憶”功能。時序邏輯電路是構成各種存儲器、計數器、控製器等數字係統的核心。 本書將從最基本的觸發器（Flip-Flop）講起。我們將詳細介紹各種類型的觸發器，包括SR觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器。對於每種觸發器，都會闡述其工作原理、狀態轉移圖、時序圖以及電路實現。理解觸發器的工作原理，是掌握所有時序邏輯電路的基礎。 在此基礎上，本書將介紹觸發器的集成應用，包括寄存器（Register）和移位寄存器（Shift Register）。寄存器用於存儲一個字的信息，而移位寄存器則能夠實現數據的串行輸入/輸齣或並行輸入/輸齣，是實現串行通信、序列發生器等的重要器件。 接著，本書將重點介紹計數器（Counter）。我們將學習異步計數器（Ripple Counter）和同步計數器（Synchronous Counter）的設計與實現。計數器能夠按照預定的順序對輸入脈衝進行計數，其應用範圍極廣，例如頻率分頻、定時器、數字顯示控製等。本書將涵蓋各種類型的計數器，如二進製計數器、十進製計數器（BCD計數器）、可逆計數器等。 此外，本書還將引入狀態機（State Machine）的概念，並介紹有限狀態機（Finite State Machine，FSM）的兩種基本模型：摩爾（Moore）模型和米利（Mealy）模型。狀態機是描述和設計復雜時序邏輯係統的強大工具，廣泛應用於控製器設計、序列檢測器等。 第五部分：存儲器 存儲器是數字係統的重要組成部分，用於長期或短期地保存數據和程序。本書將介紹各種類型的數字存儲器。 我們將從隨機存取存儲器（RAM）開始，講解其工作原理，並區分靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM）的結構和特點。SRAM讀寫速度快，但功耗大，成本高；DRAM讀寫速度相對較慢，但功耗低，存儲密度高，成本低，是當前計算機內存的主流。 隨後，本書將介紹隻讀存儲器（ROM），包括掩膜ROM（MROM）、可編程ROM（PROM）、可擦寫可編程ROM（EPROM）和電可擦可編程ROM（EEPROM）。ROM中的數據在生産後不可更改，或可編程但不可輕易擦寫，主要用於存儲固定程序或查找錶。 本書還將介紹閃存（Flash Memory）這一現代存儲技術，它結閤瞭ROM和RAM的優點，具有高速讀寫、非易失性、高密度和低功耗等特點，廣泛應用於固態硬盤、U盤、SD卡等設備。 第六部分：半導體存儲器與集成電路基礎 為瞭更深入地理解數字電路的實現，本書將對半導體存儲器的器件結構進行初步介紹，包括MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）作為基本開關元件，以及它們如何構成存儲單元（如SRAM的交叉耦閤觸發器結構，DRAM的電容存儲結構）。 同時，本書還將介紹集成電路（Integrated Circuit，IC）的基本概念，包括單片集成電路（Monolithic IC）和混閤集成電路（Hybrid IC）的定義。我們將瞭解集成電路的製造工藝流程（如光刻、外延、擴散、離子注入、金屬化等）的簡要概述，以及常見的集成電路封裝形式。 此外，本書還會介紹標準邏輯係列（如TTL和CMOS）的基本特性和工作原理，對比它們的優缺點，以及在不同應用場景下的選擇考量。瞭解這些基礎的集成電路知識，有助於讀者理解數字電路是如何被集成到芯片中，以及如何選擇和使用不同的集成電路器件。 第七部分：半導體存儲器內部結構與工作原理 在本部分，本書將更詳細地剖析幾種核心的半導體存儲器，例如： SRAM（靜態隨機存取存儲器）：深入講解SRAM單元的存儲原理，通常采用交叉耦閤的鎖存器結構，如六管CMOS SRAM單元。分析其讀寫操作的時序和電路實現。 DRAM（動態隨機存取存儲器）：詳細介紹DRAM單元的基本結構——一個MOSFET和一個電容。解釋電容存儲電荷的原理，以及為什麼DRAM需要周期性的刷新操作來維持數據。介紹DRAM的讀齣和寫入過程，以及其關鍵性能指標。 ROM（隻讀存儲器）：介紹不同類型ROM的存儲原理。例如，掩膜ROM的熔斷綫結構，PROM的熔斷二極管陣列，EPROM的浮柵結構以及EEPROM的隧道氧化層結構。分析它們各自的編程和讀取方式。 FLASH存儲器：深入探討FLASH存儲器的核心——浮柵晶體管（Floating-Gate Transistor）的工作原理。詳細介紹其擦除、寫入和讀取操作的過程，以及為什麼它被廣泛應用於固態存儲。 通過對這些存儲器內部結構的深入剖析，讀者將能更深刻地理解數字信息是如何被可靠地存儲和讀取的，以及不同存儲器技術之間的權衡和選擇。 第八部分：數字集成電路基礎 本部分將聚焦於數字集成電路（Digital IC）的更底層原理和設計基礎。 MOSFET的工作原理：深入講解MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）作為數字電路中最基本的開關器件。分析其導通、截止等工作狀態，理解其閾值電壓、漏極電流與柵極電壓、漏極電壓之間的關係。介紹n溝道MOSFET（NMOS）和p溝道MOSFET（PMOS）的特性。 CMOS邏輯門電路：詳細闡述CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術如何實現與門、或門、非門等基本邏輯門電路。分析CMOS電路的結構、功耗特性（如靜態功耗極低）以及噪聲容限。 CMOS傳輸門和多路選擇器：介紹CMOS傳輸門（Transmission Gate）這一重要的高效開關元件，以及如何利用它構建更復雜的邏輯功能，如CMOS多路選擇器。 集成電路設計流程概覽：簡要介紹現代數字集成電路的設計流程，包括邏輯設計、電路設計、版圖設計、物理驗證、製造和測試等主要環節。讓讀者對大規模數字集成電路的生産過程有一個宏觀的認識。 數字集成電路的封裝與互連：介紹常見的數字集成電路封裝類型（如DIP、SOP、QFP、BGA等），以及它們在PCB（Printed Circuit Board）上的安裝方式。簡要討論集成電路芯片之間的互連和信號傳輸問題。 通過學習本部分內容，讀者將對數字電路在微觀層麵的實現機製有更清晰的認識，為理解更高層次的數字係統設計和微處理器工作原理打下堅實的基礎。 第九部分：數字係統的應用與發展趨勢 本書在係統講授瞭數字電子技術的基礎知識後，將視野拓展至數字係統的實際應用與未來發展。 典型數字係統實例分析：本書將通過若乾實際的數字係統案例，鞏固所學知識。例如，一個簡單的數字鍾、一個小型數據采集係統、或者一個基礎的數字控製器。通過這些案例，讀者可以學習如何將前麵章節的知識融會貫通，進行實際的係統設計。 可編程邏輯器件（PLD）：介紹可編程邏輯器件（PLD）的概念，包括PLA（可編程邏輯陣列）、PAL（可編程陣列邏輯）和CPLD（復雜可編程邏輯器件）。重點講解FPGA（現場可編程門陣列）的結構、工作原理和設計流程。PLD的齣現極大地簡化瞭數字係統的開發和原型驗證過程。 數字信號處理（DSP）簡介：對數字信號處理（DSP）技術進行初步介紹，說明其在音頻、視頻、通信等領域的廣泛應用，並簡要提及DSP芯片的功能和特點。 未來發展趨勢：展望數字電子技術的未來發展方嚮，如超大規模集成電路（VLSI）的進一步發展、低功耗設計技術、新興存儲技術、量子計算與數字電子技術的結閤、以及人工智能硬件等前沿領域。 結論： 《數字電子技術基礎》以其嚴謹的邏輯、清晰的結構、豐富的實例和深入淺齣的講解，為讀者提供瞭一個全麵而紮實的數字電子技術學習平颱。本書不僅注重理論知識的傳授，更強調實踐能力的培養，力求讓讀者在掌握基本原理的同時，也能初步具備分析和解決實際工程問題的能力。無論是電子信息類專業的學生，還是對數字技術感興趣的工程師，本書都將是您開啓數字世界探索之旅的理想伴侶。通過本書的學習，您將能夠深刻理解數字電子技術的核心魅力，並為在數字時代的大潮中勇立潮頭奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一個剛踏入大學校門的學生，我對數字電子技術這個專業既充滿期待又有些許畏懼。老師推薦瞭這本書作為入門教材，拿到手後，我第一感覺就是它“夠厚實”，看起來內容應該很豐富。我翻看瞭前幾章，裏麵的概念用詞雖然有些專業，但作者似乎很努力地用易於理解的方式來闡述，比如在講到二進製和十進製轉換時，列舉瞭很多生活中的例子，讓我瞬間覺得沒那麼枯燥瞭。我還注意到，書中的每一個概念講解後，都會有小結性的文字，幫助我們迴顧和梳理。而且，書本的排版設計也比較閤理，重點內容會有加粗或者特殊的標記，方便我們閱讀和記憶。我計劃在開學後，跟著老師的教學進度，一步一步地學習這本書，希望能打下一個堅實的基礎，為將來的學習和職業發展做好準備。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在職工程師，平時工作接觸到一些數字電路方麵的內容，但總感覺基礎不夠紮實，遇到一些復雜的設計時會力不從心。這次選擇這本書，主要是聽同行推薦，說它的內容非常係統，講解也很透徹。我拿到書後，立刻開始對照我目前工作上遇到的一些問題，嘗試理解書中的原理。我發現書中對於一些基本概念的闡述非常到位，比如時序邏輯和組閤邏輯的區彆，不同邏輯器件的特性等等，都解釋得非常細緻，甚至還引用瞭一些曆史發展過程中的一些重要節點，這讓我對整個數字電子技術的發展脈絡有瞭更深的理解。而且，書中的插圖和圖錶質量很高，很多抽象的概念通過圖示立刻變得直觀易懂。我尤其欣賞的是它對實際應用場景的提及，雖然不是詳細的設計案例，但能讓我感受到書本知識是如何服務於工程實踐的，這對我來說是很大的激勵。

評分☆☆☆☆☆

我手頭有幾本關於數字電子技術的書，但總覺得不夠係統或者過於偏嚮理論。偶然間看到有人推薦這本書，便立刻下單瞭。拿到書後，我首先瀏覽瞭目錄，感覺其章節劃分非常科學，從基礎的邏輯運算到復雜的時序電路，再到脈衝和數模轉換，幾乎涵蓋瞭數字電子技術的主要方麵。作者在講解過程中，似乎非常注重理論與實踐的結閤，雖然不是直接給齣大量電路圖，但會通過對各種邏輯器件工作原理的深入剖析，讓你明白它們是如何在實際電路中發揮作用的。我尤其喜歡它在介紹一些經典集成電路芯片時，會簡要介紹其功能和應用，這對於瞭解當今電子産品的發展非常有啓發性。這本書的語言風格也比較嚴謹，但又不失清晰，對於需要深入理解原理的讀者來說，無疑是一本極好的參考書，它提供瞭一個更宏觀的視角來審視數字電子技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書我早就想入手瞭，最近終於下定決心買瞭下來。翻開第一頁，就感覺撲麵而來的學術氣息，紙張的質感很好，印刷也相當清晰，看著就很舒服。雖然我不是學這個專業的，但是一直對電子技術很感興趣，尤其是數字電路這塊。聽說這本書講得很基礎，很適閤像我這樣的初學者。我花瞭幾個晚上初步翻閱瞭一下目錄和一些章節，發現它的編排邏輯很清晰，從最基礎的邏輯門就開始講起，循序漸進，難度遞增，這一點我特彆喜歡。有些書中會直接跳到復雜的電路設計，讓人摸不著頭腦，但這本書似乎避免瞭這個問題。我注意到書中還包含瞭很多例題和習題，這對於鞏固知識點非常重要。我打算每天抽齣一點時間來認真學習，希望能通過這本書真正掌握數字電子技術的基礎知識，打開新世界的大門，也許以後還能自己動手做一些小項目，想想就覺得很有趣。

評分☆☆☆☆☆

我是一個業餘的電子愛好者，平時喜歡搗鼓一些小玩意兒，但對於數字電路這塊一直是個門外漢。聽朋友說這本書講得很好，就買來試試。這本書的優點在於它確實非常“基礎”，從最簡單的“0”和“1”開始講起，然後逐步介紹各種邏輯門、觸發器、計數器等等。雖然有些地方我可能需要反復閱讀纔能理解，但作者的講解方式讓我覺得不那麼晦澀。書裏有很多概念圖和流程圖，對我這種需要形象化理解的人來說太友好瞭。而且，它不像有些書那樣上來就講復雜的集成電路，而是從最基本的原理講起，這讓我覺得很踏實，也更容易建立起知識體係。我還在嘗試按照書裏的提示，用一些簡單的元器件模擬一下書中的電路，雖然過程有點麯摺，但每次成功連接齣一個小小的功能，都讓我非常有成就感，也更加堅定瞭繼續學習的決心。