数字逻辑电路设计学习指导与实验教程（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

编辑推荐

　　《数字逻辑电路设计学习指导与实验教程（第二版）》特色：
　　教学目标明确，注重理论与实践的结合
　　教学方法灵活，培养学生自主学习的能力
　　教学内容先进，强调计算机在各专业中的应用
　　教学模式完善，提供配套的教学资源解决方案

内容简介

　　《数字逻辑电路设计学习指导与实验教程（第二版）/21世纪高等学校计算机基础实用规划教材》分为两部分，第一部分是课程的学习指导，根据鲍可进主编的《数字逻辑电路设计》（第二版）教材的内容，主要从课程的要点指导、例题精讲、习题答案3个方面对每一章的重点内容进行概括和总结，方便学生学习；第二部分是实验教程，主要介绍数字逻辑电路设计课程实验涉及的相关内容，如EDA技术的基本概念、开发方法，QuartusⅡ开发工具，以提高学生实践动手能力和工程设计能力为目的。本书精心选择了若干个基础实验和综合性的实验内容，实验具有一定的层次性，还具有较强的综合性、设计性、实用性和趣味性，能够引起学生的学习兴趣，从而激发他们内在的学习动力。
　　本书可作为高等院校电子信息、通信工程、计算机科学与技术、软件工程、网络工程、自动化等电气信息类专业数字逻辑电路设计课程和EDA技术课程的实验教学用书，同时也可作为高等院校相关专业的教学参考书。

内页插图

目录

第一部分 学习指导
第1章 数字系统与编码
1．1 要点指导
1．2 例题精讲
1．3 主教材习题参考答案
第2章 门电路
2．1 要点指导
2．2 例题精讲
2．3 主教材习题参考答案
第3章 组合逻辑的分析与设计
3．1 要点指导
3．2 例题精讲
3．3 主教材习题参考答案
第4章 触发器
4．1 要点指导
4．2 例题精讲
4．3 主教材习题参考答案
第5章 时序逻辑的分析与设计
5．1 要点指导
5．2 例题精讲
5．3 主教材习题参考答案
第6章 集成电路的逻辑设计与可编程逻辑器件
6．1 要点指导
6．2 例题精讲
6．3 主教材习题参考答案

第二部分 实验教程
第7章 EDA概述
7．1 EDA技术及其发展
7．2 EDA设计流程
7．3 EDA技术的设计方法
7．4 常用的EDA工具
7．5 可编程逻辑器件
7．6 EDA技术的学习
第8章 Quartus Ⅱ的基本使用方法
8．1 Quartus Ⅱ设计流程
8．2 文本输入的设计过程
8．3 原理图输入设计方法
8．4 宏功能模块的简单应用
8．4．1 计数器LPM模块的调用
8．4．2 LPM_RAM的设置和调用
8．5 SignalTap Ⅱ的使用方法
第9章 数字逻辑电路设计基本实验
9．1 实验方式与总体要求
9．1．1 实验方式
9．1．2 实验总体要求
9．1．3 实验仪器设备
9．2 基本实验
9．2．1 验证半加器、全加器
9．2．2 含高阻输出的电路设计
9．2．3 四位全加器的设计
9．2．4 加减运算电路的设计
9．2．5 编码器电路的设计
9．2．6 译码器电路的设计
9．2．7 七人表决器电路的设计
9．2．8 四人抢答器电路的设计
9．2．9 BCD-七段码显示译码器电路的设计
9．2．10 多路数据选择器电路的设计
9．2．11 四位并行乘法器电路的设计
9．2．12 寄存器的设计
9．2．13 触发器的设计
9．2．14 74LS160计数器的设计
9．2．15 分频器的设计
9．2．16 存储器的设计
9．2．17 八位七段数码管动态显示电路的设计
9．2．18 简单状态机设计
9．2．19 序列检测器的设计
9．2．20 简易数字钟的设计
第10章 数字逻辑电路综合设计性实验
10．1 数字秒表的设计
10．2 数字频率计的设计
10．3 出租车计费器的设计
10．4 交通灯控制器的设计
10．5 电梯控制器的设计
10．6 数字密码锁的设计
附录A 实验开发系统介绍(EDA EP1C12)
A1 NIOSII-EP1C12核心板概述
A1．1 NIOSII-EP1C12核心板资源
A1．2 核心板系统功能
A1．3 核心板各功能模块说明
A2 EDA/SOPC系统板功能概述
A2．1 EDA/SOPC系统板资源
A2．2 EDA/SOPC系统板功能
A2．3 EDA/SOPC系统板各功能模块说明
附表B 系统板上资源模块与FPGA的引脚连接表
附表C 核心板上资源模块与FPGA的引脚连接表

前言/序言

《深入理解半导体器件物理与应用：基础理论、仿真建模与前沿进展》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的半导体器件物理及其相关应用领域的学习框架。从最基础的晶体管结（PN结）理论出发，逐步深入到复杂半导体器件的工作原理、设计考量以及实际应用。本书强调理论与实践的结合，不仅涵盖了扎实的物理基础，还融入了仿真工具的应用和前沿技术的探讨，力求为读者构建一个扎实且富有前瞻性的知识体系。 第一部分：半导体物理基础回顾与拓展 本部分首先对半导体物理的基础概念进行系统性的回顾，确保读者对诸如能带理论、载流子输运、掺杂机制等核心概念有清晰的理解。在此基础上，我们将进一步拓展，深入探讨非平衡载流子动态、复合与产生机制、以及表面与界面效应等对器件性能至关重要的物理现象。 晶体管的物理基础： PN结理论的深化： 详细解析PN结在不同偏置下的载流子行为，包括扩散电流和漂移电流的贡献，以及结电容的产生机制。重点阐述击穿现象（雪崩击穿与齐纳击穿）的物理原理，并讨论如何通过材料选择和结构设计来优化PN结的耐压性能。 本征与非本征半导体的区分： 详细讲解掺杂浓度对载流子浓度、费米能级以及导电类型的影响。深入分析不同掺杂剂（施主和受主）的引入如何改变半导体的导电特性，并介绍温度对载流子浓度的依赖关系。 载流子输运机制： 详细讲解载流子的扩散和漂移两种主要输运机制。分析电场强度、载流子迁移率以及散射机制（声子散射、杂质散射）对迁移率的影响。为理解器件中的电流流动奠定基础。 能量守恒与动量守恒在载流子过程中的体现： 探讨电子在能带中的跃迁过程，以及这些过程如何影响器件的导电性和光电转换效率。 关键半导体材料特性： 硅（Si）及其衍生物： 详细介绍硅作为主流半导体材料的优缺点，包括其成熟的工艺技术、良好的热稳定性和适中的禁带宽度。深入探讨硅基衍生物（如SOI、SiGe）在提升器件性能方面的作用。 化合物半导体（GaAs、GaN、InP等）： 介绍具有优异电学和光学特性的化合物半导体材料，如高电子迁移率（GaAs）、高击穿电场（GaN）和宽禁带（GaN、SiC）等。分析其在高速、高频、大功率及光电器件领域的应用潜力。 量子尺寸效应与纳米材料： 探讨当半导体材料尺寸减小到纳米尺度时，其能带结构和载流子行为发生的显著变化，以及这些变化如何催生新型量子器件（如量子阱、量子点）。 第二部分：经典与现代半导体器件详解 本部分将系统介绍各类重要半导体器件的工作原理、结构特点、参数定义以及应用场景。从最基础的二极管到复杂的集成电路核心单元，力求做到详尽和深入。 二极管家族： PN结二极管： 详细阐述稳态和瞬态下的电流-电压特性，包括正向导通、反向截止以及击穿特性。介绍齐纳二极管（Zener Diode）及其稳压原理，以及变容二极管（Varactor Diode）在调谐电路中的应用。 肖特基二极管（Schottky Diode）： 讲解其与PN结二极管在结构和工作原理上的区别，重点在于金属-半导体接触的特性，以及由此带来的低正向压降和快速开关速度，分析其在整流和开关电路中的优势。 发光二极管（LED）与光电二极管（Photodiode）： 深入分析PN结中的电致发光和光电导效应。介绍不同LED材料的发光波长与其禁带宽度的关系，以及PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）在光信号检测中的性能差异。 晶体管系列： 双极结型晶体管（BJT）： 详细讲解NPN和PNP型BJT的结构、工作区域（截止区、放大区、饱和区）以及电流放大作用的物理机制。深入分析基极电流、集电极电流和发射极电流之间的关系，以及转移特性曲线和输出特性曲线的解读。 场效应晶体管（FET）： 结型场效应晶体管（JFET）： 阐述其通过栅极电压控制沟道宽度来改变导电性的原理，以及耗尽模式和增强模式JFET的特性。 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）： 这是本部分的重点。详细讲解NMOS和PMOS的结构，包括栅极、源极、漏极和沟道。深入分析其阈值电压、栅电容、亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）等关键参数。详细解释MOSFET的四种工作区域（截止区、线性区/欧姆区、饱和区、漏电区）的物理过程，并重点分析其在数字逻辑电路（如CMOS）和模拟电路（如放大器）中的应用。 功率晶体管： 介绍IGBT（绝缘栅双极晶体管）、MOSFET（高压、大电流类型）等用于大功率开关和功率管理的器件，分析其在高电压、大电流应用中的优势。 其他重要器件： 光电器件（Solar Cells）： 深入讲解太阳能电池的工作原理，包括光生伏打效应、载流子分离与收集。介绍不同类型太阳能电池（单晶硅、多晶硅、薄膜电池）的结构和效率分析。 传感器件： 探讨基于半导体特性的各类传感器，如压力传感器（应变片）、温度传感器（热敏电阻）和气体传感器等。 第三部分：器件仿真与建模 本部分将指导读者如何利用行业标准的仿真工具对半导体器件进行建模和性能分析，从而加速设计进程并优化器件性能。 器件仿真基础： 仿真软件介绍： 介绍主流的半导体器件仿真软件，如TCAD（Technology Computer-Aided Design）工具（如Synopsys Sentaurus, Silvaco Atlas）和电路仿真工具（如Cadence Spectre, SPICE）。 建立器件模型： 讲解如何基于器件的物理结构、材料参数和工艺信息，构建准确的器件物理模型。 仿真参数设置： 指导读者如何设置各种仿真参数，如偏置电压、温度、扫描范围等，以获得所需的仿真结果。 关键仿真分析： 直流（DC）特性仿真： 演示如何仿真器件的I-V曲线，提取关键参数（如阈值电压、导通电阻、饱和电流等）。 交流（AC）特性仿真： 分析器件的频率响应，如增益、带宽、阻抗等。 瞬态（Transient）特性仿真： 模拟器件在时域内的响应，如开关速度、延迟时间等。 热特性仿真： 分析器件在工作过程中产生的热量以及温度对器件性能的影响。 噪声仿真： 评估器件的噪声特性，对于模拟和射频电路设计尤为重要。 模型参数提取与验证： 参数提取流程： 讲解如何通过实验测量数据或已有模型来提取用于电路仿真的器件模型参数。 模型验证方法： 强调将仿真结果与实际测量数据进行对比，以验证模型的准确性。 第四部分：前沿半导体器件与未来展望 本部分将聚焦于当前半导体领域的研究热点和未来发展趋势，为读者提供一个开阔的视野。 新材料与新结构： 宽禁带半导体（GaN, SiC）器件： 深入探讨GaN和SiC材料在高温、高频、大功率领域的应用，如GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）在高频通信和电动汽车中的应用。 二维材料器件（Graphene, MoS2等）： 介绍石墨烯、二硫化钼等二维材料的独特电子和光学性质，以及它们在高性能晶体管、光电器件和柔性电子领域的潜力。 忆阻器（Memristor）与存内计算： 探讨忆阻器作为下一代存储和计算单元的潜力，以及其在实现存内计算（In-memory Computing）方面的优势。 先进封装技术与三维集成： 3D IC（三维集成电路）： 介绍通过垂直堆叠和互联实现更高集成度和更短互连长度的技术。 异质集成： 探讨将不同材料和器件类型（如硅、化合物半导体、MEMS）集成到同一芯片上的挑战与机遇。 量子效应器件： 量子点（Quantum Dots）与量子阱（Quantum Wells）： 探讨这些量子尺寸器件在发光、光伏和新型计算（如量子计算）中的应用。 可持续半导体技术： 绿色制造工艺： 介绍降低半导体生产过程中的能耗和环境影响的技术。 可回收与生物可降解半导体： 展望未来更环保的半导体材料和器件。 学习建议： 本书结合了详细的理论讲解、典型的电路应用和实用的仿真指导，建议读者在阅读理论章节后，积极动手进行器件仿真实验，通过对比仿真结果与理论预期，加深对器件物理机制的理解。此外，本书也鼓励读者关注半导体领域的最新研究动态，将所学知识与实际工程应用相结合。 适用人群： 本书适合高等院校电子工程、微电子学、物理学等相关专业的高年级本科生、研究生，以及从事半导体器件研发、设计和制造的工程师和科研人员。对于希望系统学习半导体器件物理知识的初学者，本书也能提供一个坚实的基础。