數字電路與邏輯設計教程(普通高等教育十二五創新型規劃教材) 9787564036461 北 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：數字電路與邏輯設計教程(普通高等教育十二五創新型規劃教材)

定價：36.00元

作者：郭小春,蔡國瑞

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2010-07-01

ISBN：9787564036461

字數：326000

頁碼：267

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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　　《數字電路與邏輯設計教程》詳細講解瞭數字邏輯電路的基礎知識，重點介紹瞭邏輯門電路、組閤邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、脈衝的産生和變換電路、數，模與模／數轉換電路、存儲器與可編程邏輯器件的電路結構和特點及工作原理、實驗與課程設計。
　　本書中還有多個實驗和課程設計部分，對前部分章節進行實踐訓練，並且在附錄中匯編瞭常用數字集成電路的名稱、型號、引腳排列等內容。
　　本書可作為高等院校電子類、電氣類、計算機類、自動化類等專業的教學用書，也可供相關專業的函授、自考學生使用。

目錄

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第1章　微型計算機係統概述
第2章　邏輯門電路
第3章　組閤邏輯電路
第4章　觸發器
第5章　時序邏輯電路
第6章　脈衝的産生和變換電路
第7章　數/模與模/數轉換
第8章　存儲器與可編程邏輯器件
第9章　實驗與課程設計
附錄
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《電路基礎原理與分析方法》 圖書簡介 本書旨在係統性地介紹電路的基本原理、分析方法及其在工程實踐中的應用。全書內容涵蓋直流電路、交流電路、瞬態響應以及部分高級電路概念，力求為讀者構建紮實的電路理論基礎，培養嚴謹的工程思維。本書適閤高等院校電子信息類、自動化類、計算機類等專業本科生學習，也可作為相關領域工程技術人員的參考書籍。 第一章 直流電路基礎 本章我們將深入探討直流電路的核心概念。首先，對電荷、電流、電壓和電阻等基本物理量進行明確的定義和量綱分析，並引入歐姆定律，闡述其在電阻電路中的普適性。隨後，我們將詳細介紹功率和能量的概念，以及它們在直流電路中的計算和損耗分析。 為瞭分析更復雜的直流電路，本章將係統講解基爾霍夫定律，包括電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）。我們將通過具體的實例，演示如何運用這兩個基本定律來構建電路方程，並求解電路中的未知量。 之後，本章將引入電路分析的兩種重要方法：節點電壓法和網孔電流法。節點電壓法以節點電壓為基本未知量，通過列寫節點電流方程來求解電路。網孔電流法則以網孔電流為基本未知量，通過列寫網孔電壓方程來求解電路。我們將詳細解析這兩種方法的建立步驟、求解過程及其適用範圍。 為瞭簡化復雜電路的分析，本章還將介紹等效變換的概念，包括串聯電阻、並聯電阻的等效計算。在此基礎上，我們將引入戴維寜定理和諾頓定理。戴維寜定理允許我們將一個復雜的綫性雙端網絡等效為一個簡單的電壓源與一個串聯電阻的組閤；諾頓定理則允許我們將其等效為一個簡單的電流源與一個並聯電阻的組閤。這兩種定理在電路簡化和分析中具有極其重要的應用價值。 最後，本章將討論實際電源模型，包括理想電壓源、理想電流源以及實際電源的內阻模型，並分析實際電源對電路性能的影響。 第二章 交流電路基礎 本章將重點研究周期性變化的交流電路。首先，我們將引入正弦交流電的基本概念，包括周期、頻率、角頻率、幅值、初相位等重要參數，並解釋它們之間的相互關係。我們將介紹正弦量的相量錶示法，這是一種將時域中的正弦量轉化為頻域中的復數錶示的強大工具，極大地簡化瞭交流電路的計算。 電阻、電感和電容是構成交流電路的三要素。本章將詳細分析它們在正弦交流電路中的伏安特性，並重點介紹電抗的概念，包括感抗和容抗，以及它們與頻率的關係。 在交流電路的分析中，阻抗和導納是至關重要的概念。本章將定義阻抗為電壓與電流的復數比值，並推導其計算公式。導納作為阻抗的倒數，也將進行詳細的介紹。通過阻抗的計算，我們可以方便地求解交流電路中的電壓和電流。 為瞭分析交流電路，本章將引入交流電路的功率概念，包括瞬時功率、平均功率（有功功率）、無功功率和視在功率。我們將深入探討功率因數的概念及其對電路性能的影響，並介紹提高功率因數的常用方法。 相量法是交流電路分析的核心方法。本章將係統講解如何利用相量法分析串聯、並聯以及串並聯組閤的交流電路。我們將通過大量實例，演示如何運用歐姆定律、基爾霍夫定律以及阻抗的概念來求解交流電路中的未知量。 此外，本章還將介紹三相交流電路的基本概念，包括三相電壓的産生、相電壓與綫電壓、相電流與綫電流的關係，以及各種接法（星形和三角形）的特點，並簡要介紹三相功率的計算。 第三章 暫態分析 本章將深入探討包含電感和電容元件的電路在開關接通或斷開等擾動下的瞬態行為。暫態響應是電路在從一個穩態過渡到另一個穩態過程中所錶現齣的響應。 首先，本章將介紹電路的零輸入響應和零狀態響應。零輸入響應是指在電路沒有外加激勵（輸入信號為零）時，由初始儲能（電容電壓或電感電流）引起的響應。零狀態響應是指當電路初始狀態為零（電容電壓和電感電流均為零）時，由外加激勵引起的響應。 RL電路和RC電路是最基本的一階暫態電路。本章將詳細分析RL串聯電路和RC串聯電路在直流信號作用下的暫態過程。我們將推導一階微分方程，並求解其穩態和暫態響應，引入時間常數 $ au$ 的概念，解釋它如何錶徵暫態過程的衰減速度。 對於含有兩個或更多儲能元件的二階電路，例如RLC串聯或並聯電路，其暫態響應將更加復雜。本章將建立二階微分方程，並根據阻尼係數和固有頻率的係數關係，分析過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種不同的暫態響應形式，並解釋其物理意義。 拉普拉斯變換是一種強大的數學工具，能夠將時域的微分方程轉化為頻域的代數方程，從而簡化暫態電路的分析。本章將介紹拉普拉斯變換的基本性質，以及如何利用拉普拉斯變換來求解一階和二階電路的暫態響應，這為分析更復雜的電路提供瞭高效的方法。 第四章 調幅與調頻電路 本章將聚焦於通信係統中至關重要的幅度調製（AM）和頻率調製（FM）技術。 幅度調製是一種將信息信號的幅度變化映射到載波信號的幅度變化上的過程。本章將詳細介紹雙邊帶調幅（DSB-SC）、抑製載波雙邊帶調幅（DSB）以及單邊帶調幅（SSB）等多種AM調製方式的原理，分析其頻譜特性以及優缺點。我們將討論各種AM調製器和解調器的電路實現，以及它們在實際應用中的考量。 頻率調製則是將信息信號的頻率變化映射到載波信號的頻率變化上。本章將深入探討FM的原理，包括寬帶FM和窄帶FM。我們將分析FM信號的頻譜特性，以及其相對於AM的一些優勢，例如更好的抗噪聲性能。本章還將介紹FM調製器和解調器的基本工作原理，如壓控振蕩器（VCO）和鑒頻器等。 在介紹AM和FM的同時，本章還將簡要介紹脈衝調製的一些基本概念，例如脈衝幅度調製（PAM）、脈衝寬度調製（PWM）和脈衝位置調製（PPM），為讀者提供更廣闊的通信技術視野。 第五章 濾波器 濾波器是用於選擇性地允許特定頻率範圍內的信號通過，而衰減或阻止其他頻率範圍內信號的電路。本章將係統介紹濾波器的基本類型、設計原則及其在信號處理中的重要作用。 我們將從最基本的低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器開始，詳細介紹它們的頻率響應特性，包括通帶、阻帶、截止頻率和中心頻率等關鍵參數。 接著，本章將介紹濾波器的實現方式，包括無源濾波器（僅由電阻、電容、電感等無源元件構成）和有源濾波器（包含有源器件如運放等）。我們將分析不同濾波器類型的電路結構，例如RC濾波器、RLC濾波器以及基於運放的有源濾波器。 對於濾波器的設計，本章將介紹幾種經典的濾波器設計方法，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和貝塞爾（Bessel）濾波器。我們將解釋這些濾波器在通帶平坦度、阻帶衰減、相位響應等方麵的特性差異，以及如何根據實際應用需求選擇閤適的濾波器類型。 最後，本章還將簡要介紹數字濾波器的一些基本概念，包括FIR（有限衝激響應）和IIR（無限衝激響應）數字濾波器，為讀者瞭解現代信號處理技術打下基礎。 第六章 振蕩器 振蕩器是一種能夠産生周期性電信號（通常是正弦波或方波）的電路，在無綫通信、時鍾生成、儀器儀錶等領域具有廣泛應用。本章將深入探討振蕩器的工作原理、分類以及設計方法。 振蕩器的核心在於正反饋。本章將詳細解釋正反饋的條件，即“幅度再生”和“相位再生”。隻有滿足這兩個條件，電路纔能産生穩定的自激振蕩。 我們將介紹多種經典的振蕩器電路，包括： LC振蕩器： 如哈特萊（Hartley）振蕩器、科勒皮茲（Colpitts）振蕩器和哈特萊（Hartley）振蕩器，它們利用LC諧振電路來確定振蕩頻率，通常用於産生高頻正弦波。 RC振蕩器： 如維恩電橋（Wien Bridge）振蕩器和相移（Phase-Shift）振蕩器，它們利用RC電路來提供所需的相位移，通常用於産生音頻頻率的正弦波。 晶體振蕩器： 利用石英晶體的壓電效應和高Q值來實現高頻率穩定度和精確度的振蕩，是許多精密電子設備的關鍵組成部分。 此外，本章還將介紹方波振蕩器，如多諧振蕩器（Multivibrator）和施密特觸發器（Schmitt Trigger）等，它們是産生脈衝信號和時鍾信號的重要電路。 本章還將討論振蕩器的關鍵參數，如振蕩頻率、頻率穩定性、輸齣幅度以及失真度，並介紹影響這些參數的因素以及如何優化設計。 第七章 放大電路原理 放大電路是電子電路中最基本也是最重要的組成部分之一，其核心功能是將輸入信號的幅度進行有效的增強。本章將深入剖析放大電路的工作原理、類型和設計方法。 首先，我們將介紹放大電路的基本概念，包括放大作用、增益（電壓增益、電流增益、功率增益）以及失真。我們將區分綫性放大和非綫性放大，並強調在大多數應用中，我們追求的是綫性放大。 本章將詳細介紹不同類型的放大電路，主要基於其信號處理的級數以及所用的有源器件： 小信號放大器： 專注於放大幅度較小的信號，通常使用雙極型晶體管（BJT）或金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）構建。我們將分析共發射極、共集電極（射極跟隨器）和共基極三種基本BJT放大電路的特性。 功率放大器： 旨在提供較大的輸齣功率，能夠驅動負載。我們將介紹A類、B類、AB類以及C類功率放大器的基本原理、效率和各自的優缺點。 對於基於晶體管的放大器，偏置電路的設計至關重要，它決定瞭晶體管的工作點。本章將介紹各種偏置方法，如固定偏置、發射極偏置、分壓偏置和集電極-基極反饋偏置，並分析它們對放大器性能的影響。 此外，本章還將討論多級放大電路的設計，以及如何通過級聯來獲得更高的總增益。反饋在放大電路中的作用也是本章的重要內容，我們將介紹負反饋的原理，以及它如何改善放大器的穩定性、減小失真和擴展帶寬，盡管它會降低增益。 第八章 運算放大器及其應用 運算放大器（Operational Amplifier, Op-Amp）是集成電路技術中最具代錶性的器件之一，以其高增益、高輸入阻抗和低輸齣阻抗等特性，成為構成各種模擬電路功能模塊的核心。本章將係統介紹運算放大器的基本原理、特性以及在實際電路中的廣泛應用。 首先，本章將詳細闡述理想運算放大器的模型，包括虛短和虛斷這兩個核心概念，並在此基礎上分析運算放大器在開環和閉環狀態下的工作特性。 我們將重點介紹運算放大器的基本應用電路，這些電路的通用性和強大功能使其成為模擬信號處理領域的基石： 反相放大器： 輸入信號經過反相後放大，增益由外部電阻比決定。 同相放大器： 輸入信號不經反相直接放大，增益由外部電阻比決定。 電壓跟隨器： 增益為1，用於實現阻抗匹配和信號緩衝。 加法器和減法器： 利用運算放大器實現多個輸入信號的綫性組閤。 積分器和微分器： 利用電容和電阻與運算放大器配閤，實現對輸入信號的積分和微分運算。 本章還將介紹運算放大器在其他功能電路中的應用，例如： 比較器： 用於將兩個輸入信號進行比較，輸齣高電平或低電平。 有源濾波器： 利用運算放大器構建低通、高通、帶通和帶阻濾波器，剋服無源濾波器的局限性。 振蕩器： 構建基於運算放大器的振蕩電路，如 Wien Bridge 振蕩器。 最後，本章還將簡要介紹實際運算放大器的一些非理想特性，例如有限的開環增益、有限的輸入阻抗、非零的輸齣阻抗、輸入失調電壓、輸入偏置電流以及共模抑製比（CMRR）等，並分析這些非理想特性對電路性能的影響。 第九章 數字信號處理基礎 本章將初步介紹數字信號處理（DSP）的基本概念和方法。與模擬信號處理不同，數字信號處理是在離散時間域和幅度上對信號進行操作，它具有抗乾擾能力強、精度高、易於實現復雜功能等優點。 首先，我們將介紹模擬信號到數字信號的轉換過程，包括采樣和量化。采樣是將連續時間信號轉換為離散時間信號，量化是將連續幅度信號轉換為離散幅度信號。我們將解釋奈奎斯特采樣定理，這是數字信號處理的基礎。 接著，我們將介紹數字信號的基本錶示方式，包括離散時間信號和數字序列。我們將討論數字信號的常見運算，例如移位、相加、相乘等。 本章還將引入數字濾波器的一些基本概念，包括FIR（有限衝激響應）和IIR（無限衝激響應）數字濾波器。我們將解釋它們的工作原理，以及如何設計一個簡單的數字濾波器來實現特定的濾波功能。 此外，我們將簡要介紹離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）的基本原理，它們是分析數字信號頻譜特性的重要工具。 本章旨在為讀者提供數字信號處理的初步認識，為後續深入學習相關課程奠定基礎。 第十章 電力電子基礎 本章將介紹電力電子技術的基本概念和應用。電力電子是研究利用電力電子器件（如二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等）來控製和轉換電能的一門學科。 首先，我們將介紹電力電子器件的基本類型和工作原理，包括二極管的單嚮導電性，晶閘管的觸發導通特性，以及MOSFET和IGBT作為開關器件的優勢。 我們將介紹幾種基本的電力電子電路拓撲結構，例如： 整流電路： 將交流電轉換為直流電，包括半波整流、全波整流和橋式整流。 逆變電路： 將直流電轉換為交流電，是DC-AC轉換的關鍵。 斬波電路（DC-DC轉換器）： 將一個直流電壓轉換為另一個直流電壓，是DC-DC能量轉換的核心。 開關電源： 廣泛應用於各種電子設備，實現高效的電壓轉換。 本章還將討論電力電子電路中的一些關鍵技術，例如脈衝寬度調製（PWM）技術，它在控製輸齣電壓和功率方麵起著至關重要的作用。 最後，我們將簡要介紹電力電子技術在各個領域的應用，如電機的驅動與控製、電力傳輸、新能源發電（如太陽能、風能）以及電動汽車等。 本書通過以上章節的係統講解，希望能幫助讀者建立起堅實的電路理論基礎，並對一些重要的電子和電氣工程領域有一個初步的認識。理論與實踐相結閤，是掌握電子技術的不二法門，本書的例題和分析旨在引導讀者逐步理解並運用所學知識。