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袁东明，史晓东，陈凌霄 著

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• Quartus

店铺： 广影图书专营店

出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563526048

商品编码：29704202856

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名:现代数字电路与逻辑设计实验教程

定价：28.00元

售价：19.0元,便宜9.0元,折扣67

作者:袁东明, 史晓东, 陈凌霄

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787563526048

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

内容提要

本书主要介绍数字电路及逻辑设计实验的相关内容。包括数字实验基础知识、数字逻辑器件等，重点介绍数字可编程器件、EDA工具、VHDL硬件描述语言和数字综合系统设计。本书还将介绍几种数字实验装置，并配有丰富的实验内容，包括数字电路基本实验、EDA基础实验和数字系统综合实验。
本书既介绍了数字电路的基本元件、基本实验方法和实验技巧，又介绍了可编程器件(PLD)、硬件描述语言(VHDL)及EDA工具和技术，把新技术、新器件及时引入教学实践环节，体现现代数字系统的设计方法。实验内容循序渐进，能引导、启发学生的主动性和创新性。
本书可以作为大学本科和专科院校通信、电子工程类各专业的实验教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

《微电子技术基础：从理论到实践的桥梁》 内容简介： 本书旨在为读者构建一个坚实而全面的微电子技术基础知识体系，涵盖半导体器件的物理原理、集成电路的设计流程，以及相关的制造工艺和测试方法。本书力求将抽象的理论概念与具体的工程实践紧密结合，通过深入浅出的讲解和生动详实的案例，帮助读者理解微电子技术是如何从纳米级的材料和结构，演变成我们日常生活中无处不在的数字和模拟电路的。 第一部分：半导体器件的奥秘 本部分将带领读者深入探索构成现代电子设备基石的半导体器件。我们将从最基本的半导体材料特性讲起，包括硅、锗等材料的晶体结构、能带理论以及载流子的产生和输运机制。在此基础上，我们将详细介绍各种关键的半导体器件，如： 二极管： 重点解析PN结的形成、其单向导电性的物理机制，以及不同类型的二极管（如整流二 diode、稳压二极管、发光二极管）的工作原理和应用。我们将探讨二极管的伏安特性曲线，理解其正向导通、反向截止以及击穿等关键工作区域。 三极管（BJT）： 深入剖析双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor）的结构、发射区、基区、集电区的形成以及PNP和NPN结构的区别。我们将详细讲解三极管的放大作用和开关作用的物理基础，包括载流子在基区内的扩散和复合过程。本书将通过分析三极管的输入输出特性曲线，帮助读者理解其不同偏置模式下的工作状态，以及如何利用三极管构建放大电路和开关电路。 场效应管（MOSFET）： 重点介绍金属-氧化物-半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的工作原理。我们将详细讲解MOSFET的沟道形成机制，包括P沟道MOSFET和N沟道MOSFET的结构特点，以及增强型和耗尽型MOSFET的区别。本书将通过分析MOSFET的跨导特性、输出特性和转移特性曲线，揭示其电压控制电流的特性，并探讨其在数字逻辑电路和模拟电路中的广泛应用，特别是其在低功耗和高集成度方面的优势。 第二部分：集成电路的设计之路 在掌握了基本半导体器件的原理后，本部分将聚焦于如何将这些器件集成起来，构建功能强大的集成电路（Integrated Circuit, IC）。我们将循序渐进地介绍集成电路的设计流程： 逻辑门和组合逻辑电路： 从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）开始，讲解其逻辑功能和真值表。在此基础上，我们将介绍如何利用逻辑门构建复杂的组合逻辑电路，如加法器、减法器、译码器、编码器、多路选择器、数据分配器等。本书将通过图示和真值表分析，清晰地展示这些电路的功能和设计思路。 时序逻辑电路： 深入讲解包含记忆功能的时序逻辑电路。我们将重点介绍触发器（Flip-Flop）的基本原理，包括RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，以及它们的时钟触发方式和状态转换。在此基础上，我们将讲解如何利用触发器构建寄存器（Register）、计数器（Counter）和移位寄存器（Shift Register）等核心的时序逻辑模块。本书将通过时序图和状态转移图，清晰地描绘这些电路的时序行为。 时钟和时序分析： 强调时钟信号在数字电路中的核心作用，讲解时钟的频率、占空比、上升下降沿等参数的意义。我们将深入探讨时序约束，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time），以及时钟偏斜（Clock Skew）和时钟抖动（Clock Jitter）对电路可靠性的影响。理解这些概念是设计高速、稳定的数字电路的关键。 硬件描述语言（HDL）入门： 介绍现代集成电路设计中不可或缺的工具——硬件描述语言（HDL）。我们将以Verilog HDL或VHDL为例，讲解HDL的基本语法、数据类型、运算符、行为级建模、寄存器传输级（RTL）建模以及结构级建模。本书将通过编写简单的逻辑门、组合逻辑和时序逻辑电路的HDL代码，帮助读者熟悉HDL的设计流程，并为后续更复杂的电路设计奠定基础。 系统级设计概念： 简要介绍如何将基本的逻辑模块组合起来，构建更复杂的系统，如微处理器、存储器控制器等。我们将探讨总线结构、接口设计以及系统级验证等概念。 第三部分：半导体制造工艺与测试 为了让读者更全面地理解微电子技术，本部分将简要介绍集成电路的制造过程和质量保证环节： 晶圆制造： 概述硅晶圆的制备过程，包括硅的提纯、单晶生长、切片、抛光等环节，为后续器件制造提供基础。 光刻技术： 详细介绍光刻（Photolithography）作为集成电路制造中最关键的工艺步骤。我们将讲解掩模版、光刻胶、曝光、显影等过程，以及不同类型光刻技术（如紫外光刻、深紫外光刻、极紫外光刻）的发展。 刻蚀和薄膜沉积： 介绍干法刻蚀（Dry Etching）和湿法刻蚀（Wet Etching）在图形转移中的作用，以及薄膜沉积（Thin Film Deposition）技术，如化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等，在制备绝缘层、导体层和半导体层中的应用。 互连技术： 讲解多层金属互连的工艺，以及如何通过层间介质（Interlayer Dielectric, ILD）实现不同层金属的绝缘和连接，形成复杂的电路网络。 芯片测试与封装： 介绍集成电路在生产完成后进行的各项测试，包括电学参数测试、功能测试和可靠性测试。同时，简要介绍芯片的封装技术，如引线键合、倒装芯片等，以及封装在保护芯片和实现电气连接中的作用。 学习本书的收获： 通过学习本书，读者将能够： 深入理解构成现代电子设备核心的半导体器件的物理原理和工作特性。 掌握构建基本逻辑门和复杂组合逻辑、时序逻辑电路的设计方法。 初步了解硬件描述语言（HDL）在集成电路设计中的应用，并能够编写简单的HDL代码。 对集成电路的制造工艺有一个宏观的认识，理解从材料到成品芯片的整个过程。 为进一步学习更高级的数字系统设计、模拟电路设计、VLSI设计以及嵌入式系统等课程奠定坚实的理论基础。 本书适合于电子工程、微电子学、计算机科学等相关专业的高校学生，以及对微电子技术感兴趣的在职工程师和技术爱好者。本书的编写风格力求严谨而不失生动，理论与实践相结合，旨在帮助读者真正理解微电子技术的精髓。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对电子学有一定基础，但对数字逻辑的深入应用感到迷茫的人。市面上很多教程，要么是面向绝对初学者的基础入门，要么就是直接跳到FPGA的底层语言，中间这块“应用层”的衔接往往很薄弱。《现代数字电路与逻辑设计实验教程》这本书在这方面给我的感觉是，它真的在尝试弥补这个空白。它没有把篇幅过多地浪费在历史回顾或者电路理论的微积分推导上，而是直接聚焦于如何用逻辑思维去解决工程问题。我特别喜欢它对一些经典设计，比如数据选择器、译码器、加法器这些基本模块的分析，它不仅仅是展示了真值表和标准逻辑图，而是深入探讨了在不同技术节点下（比如TTL和CMOS）这些电路的实际性能差异，以及在PCB设计时需要考虑的信号完整性问题，尽管这部分内容不是它的核心，但它作为实验辅助知识的补充，显得非常精到。对我来说，最实用的是它在实验环节中对调试技巧的描述。它没有简单地说“如果输出不对，检查连线”，而是详细列举了在示波器上观察毛刺、判断竞争冒险（Hazard）以及如何使用逻辑分析仪来追踪多级逻辑门延迟的方法。这种注重实践细节的写作风格，让这本书更像是一位经验丰富的工程师在旁边指导，而不是一位理论教授在讲台上授课。

评分☆☆☆☆☆

从排版和内容组织来看，这本书展现了一种非常务实的教学理念。它对理论的阐述力求清晰和简洁，避免了不必要的学术化修饰，直奔主题——如何实现一个功能。我注意到，在每一个主要的实验模块开始之前，作者都会有一个“知识回顾”或者“设计目标”的章节，这有效地帮助读者快速定位当前需要掌握的核心概念，避免了在厚厚的理论章节中迷失方向。而且，它的语言风格非常平实，没有使用那种故作高深的术语堆砌，读起来很流畅。例如，当它解释锁存器和触发器的区别时，它没有用复杂的时序分析定义，而是用了一个非常生动的比喻，将输入信号比作水流的开关，让那个“电平敏感”和“边沿敏感”的差异变得一目了然。这种注重可读性和实用性的编辑策略，使得这本书不仅适合作为课堂教材，也成为了我个人在遇到设计瓶颈时，随手可以翻阅的“工具书”。它在知识的广度上可能不是最深的，但在实用性和易用性上，绝对是同类书籍中的佼佼者，真正做到了将实验室中的实践经验浓缩于纸面之上。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我对教材的“陈旧感”非常敏感，很多教材里的例子和元器件型号早就被市场淘汰了，读起来让人觉得非常脱节。《现代数字电路与逻辑设计实验教程》在这一点上做得相当出色，它确实体现了“现代”二字。它不仅仅停留在传统的74系列芯片层面，虽然这部分基础不能少，但它把更多的笔墨放在了基于可编程器件（如CPLD或入门级FPGA）的实验设计上。书中对硬件描述语言（HDL）的引入是渐进式的，不是一开始就让你去啃VHDL或Verilog的语法，而是先让你用门电路搭出一个小型计数器，然后再引导你思考如何用HDL来描述同一个功能，对比二者的效率和可移植性。这种对比教学法非常有说服力。此外，它对电源完整性、时钟域交叉处理等在现代高速数字系统中至关重要的概念也有所涉及，虽然深度有限，但作为实验教程，它已经足够拓宽读者的视野，让人意识到数字设计远不止于画逻辑图那么简单。这本书的价值就在于，它让你在学习基础的同时，不会脱离当前工业界的主流实践方向。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《现代数字电路与逻辑设计实验教程》时，我原本是抱着一种“例行公事”的心态去翻阅的。毕竟，数字电路这门课本身就给人的印象是枯燥、抽象，充斥着一堆逻辑门、布尔代数和时序逻辑这些晦涩的概念。然而，这本书给我的第一印象却是挺让人耳目一新的。它的装帧设计挺有现代感的，不像一些老旧的教材那样死气沉沉，这至少让翻开它的时候心情会好一些。我最欣赏的是它在理论讲解和实际操作之间的平衡感，或者说，是它试图搭建的那座桥梁。很多教材要么把理论讲得过于深入，让初学者望而却步；要么就是直接堆砌实验步骤，让人只知其然不知其所以然。这本书似乎努力地在这两者之间找到一个折中的点。比如说，在介绍完基本的组合逻辑电路后，它紧接着就用一个非常贴近现实的例子——比如一个简单的交通信号灯控制器——来引导你去动手实践，而不是等到所有理论讲完才让你去面对一个庞大的实验项目。这种“即学即用”的模式，对于我这种需要通过动手来加深理解的学习者来说，无疑是高效得多。它没有回避那些复杂的时序图和状态转移图，但它用图示和循序渐进的解释，将原本看起来像天书的波形图变得可以触摸和理解。可以说，这本书在降低初学者入门门槛方面，下了不少功夫，让人感觉学习数字电路不再是一件遥不可及的“硬骨头”。

评分☆☆☆☆☆

我阅读这本书的过程中，最大的感受是它在“错误处理和排障”方面的细致程度，这是很多教科书极其欠缺的环节。对于初学者而言，实验做不出来是常态，但找不到原因才是最大的打击。《现代数字电路与逻辑设计实验教程》似乎预见到了学生在搭建分频器、移位寄存器或状态机时会遇到的所有“陷阱”。它提供了一个非常实用的“故障排除清单”。例如，在搭建异步时序逻辑时，它会特别提醒读者注意上拉/下拉电阻的选取，以及未定义的逻辑状态（X态）可能带来的隐患。更进一步，它在一些复杂的实验指导中，会配上常见的错误波形图，并明确指出“如果你的示波器上出现如下图形，说明你的反馈环路设计存在问题”，这种“反向工程”式的教学，比单纯的“照着做”要高明得多。它教会的不是如何得到正确答案，而是如何从错误的结果中提取有效信息，这对于培养独立解决问题的能力至关重要。整本书的结构，仿佛在说：我知道你会犯错，来，我教你怎么爬出来。