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基本信息

书名：数字电子技术基础简明教程

定价：27.60元

作者：余孟尝

出版社：高等教育出版社

出版日期：2005-06-01

ISBN：9787040074291

字数：

页码：352

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《数字电子技术基础简明教程》是根据教育部颁布的“电子技术基础课程教学基本要求”编写的，主要内容有：逻辑代数基础，门电路，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲产生整形电路及模数和数模转换电路。 本版和初版比较，将半导体器件一章移至与本书配套的《数字电子技术基础简明教程》书中，突出了综合能力的培养训练，基本删去了分立元件内容，压缩了集成电路电气特性和内部电路工作原理的分析。《数字电子技术基础简明教程》简明扼要，深入浅出，便于自学，可作为高等院校工科有关专业教材，也可供从事电子技术工作的工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电路设计与分析：原理、实践与创新》 引言 在现代科技飞速发展的浪潮中，电子技术始终扮演着驱动创新的核心角色。从智能手机的微型化集成，到高性能计算的强大算力，再到物联网的万物互联，无一不依赖于对电子电路的深刻理解与精妙设计。本书《电路设计与分析：原理、实践与创新》正是为了满足这一日益增长的需求而编写。它并非一本泛泛而谈的入门读物，而是一本旨在为读者提供扎实理论基础、丰富实践指导以及启发创新思维的深度指南。本书将带领读者深入探索电路的奥秘，掌握现代电路设计与分析的关键技术，并展望电子技术未来的发展方向。 第一部分：电路分析的基石——理论与方法 第一章：电路模型与基本定律 本章将从最基础的层面出发，构建对电路的认知框架。我们将探讨理想元件模型（电阻、电容、电感、受控源等）的物理意义和数学表示，理解其在不同电路状态下的行为特征。接着，我们将深入剖析电路分析的基石——基尔霍夫电压定律（KVL）和基尔霍夫电流定律（KCL），并演示如何利用它们构建电路方程。在此基础上，我们将介绍欧姆定律的普适性，以及功率和能量的概念，为后续的复杂电路分析奠定坚实的基础。此外，本章还会涉及一些初步的电路分析方法，如节点分析法和网孔分析法，让读者初步体验解决电路问题的过程。 第二章：线性电路的稳态分析 本章聚焦于线性电路在直流和交流稳态条件下的分析。对于直流电路，我们将系统地介绍戴维宁定理和诺顿定理，展示如何简化复杂电路，提取等效电源模型，从而大大简化分析过程。我们将通过大量的实例，演示这些定理的强大应用。对于交流电路，我们将引入相量（phasor）的概念，这是分析交流电路的必备工具。读者将学习如何将正弦电压和电流表示为复数，以及电感和电容在交流电路中的阻抗特性。我们将详细讲解交流电路的功率，包括瞬时功率、平均功率和无功功率，以及功率因数对电路性能的影响。本章还将涉及RLC串并联电路的谐振现象，以及如何利用谐振电路实现选频功能。 第三章：暂态分析与二阶电路 许多实际电路的性能不仅取决于稳态行为，更与其动态响应密切相关。本章将深入探讨电路的暂态分析。我们将从一阶电路（RC和RL电路）的响应入手，分析其在直流和交流信号作用下的充电和放电过程，理解时间常数的概念及其对响应速度的影响。在此基础上，我们将扩展到二阶电路（RLC电路），分析其在不同激励下的响应类型：过阻尼、临界阻尼和欠阻尼。我们将详细讲解这些响应的物理意义，以及如何通过调整电路参数来获得期望的阻尼特性。本章还将引入拉普拉斯变换在暂态分析中的应用，这是一种更为强大的分析工具，能够统一处理各种激励下的电路响应，并为后续的系统稳定性分析打下基础。 第四章：非线性电路与基本半导体器件 本章将视角从线性电路拓展到非线性电路，这是现代电子技术的重要组成部分。我们将重点介绍几种关键的非线性元件，如理想二极管、实际二极管及其伏安特性。我们将深入分析二极管的整流、限幅、钳位等应用电路，理解它们在信号处理中的作用。接着，我们将探讨BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）这两种最基本的半导体器件。我们将详细讲解它们的结构、工作原理、输出特性曲线和输入特性曲线，以及如何在放大电路和开关电路中应用它们。通过本章的学习，读者将初步掌握分析和设计包含基本半导体器件的非线性电路的能力。 第二部分：现代电子系统设计——实践与应用 第五章：放大电路设计与分析 放大器是电子系统的核心功能模块之一，其性能直接影响着整个系统的信号处理能力。本章将系统地介绍不同类型的放大电路。我们将从单级放大器入手，分析共射、共集和共基三种基本组态的特性，包括电压增益、电流增益、输入阻抗和输出阻抗。在此基础上，我们将讲解多级放大器，以及如何通过级联来获得更高的增益和更好的性能。本章还将深入探讨差动放大器，理解其共模抑制比（CMRR）等关键参数，以及它在集成电路中的重要地位。我们还将讨论反馈放大器的概念，包括电压并联、电流串联等反馈组态，以及反馈对放大器增益、带宽、失真和稳定性的影响。 第六章：振荡电路与信号发生器 振荡电路是产生周期性电信号的关键。本章将探讨不同类型的振荡电路，包括RC振荡电路（如相移振荡器、韦恩桥振荡器）和LC振荡电路（如哈特莱振荡器、科勒皮兹振荡器）。我们将详细分析这些振荡电路的起振条件，如巴克豪森准则，以及它们的工作原理。在此基础上，我们将介绍晶体振荡器，理解晶体作为谐振元件的优势，以及它在稳定频率振荡中的应用。本章还将讨论实际的信号发生器，包括函数发生器和任意波形发生器，介绍它们的功能和设计要点。 第七章：滤波器设计与应用 滤波器在信号处理和通信系统中扮演着至关重要的角色，用于选择特定频率范围的信号，抑制其他频率的信号。本章将系统介绍各种滤波器类型，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。我们将从最简单的无源滤波器（RLC滤波器）入手，讲解其基本特性。接着，我们将重点介绍有源滤波器，尤其是基于运算放大器的滤波器，如Sallen-Key滤波器和多路反馈滤波器。我们将详细讲解滤波器的阶数、截止频率、通带和阻带等关键参数，以及如何根据应用需求设计特定性能的滤波器。本章还将探讨数字滤波器（如FIR和IIR滤波器）的基本概念，并简要介绍其在现代信号处理中的应用。 第八章：数字逻辑电路基础与组合逻辑设计 本章将转向数字电子技术的范畴，为读者构建数字系统的基础认知。我们将介绍二进制数、逻辑门（AND、OR、NOT、XOR等）及其逻辑功能，以及布尔代数的基本定理和公式。在此基础上，我们将讲解组合逻辑电路的设计方法，包括最小项展开、卡诺图化简以及Quine-McCluskey方法。我们将分析常见的组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器和数据分配器，并探讨它们在数字系统中的应用。本章还将介绍逻辑门的实现方式，包括TTL和CMOS技术的基本原理。 第九章：时序逻辑电路与状态机设计 时序逻辑电路是构成现代数字系统的核心，其输出不仅取决于当前输入，还与电路的历史状态有关。本章将深入介绍时序逻辑电路的基本单元——触发器（RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器），理解它们的翻转特性和时钟控制。我们将在此基础上讲解寄存器和计数器等常见的时序逻辑模块，分析它们的结构和功能。本章的重点将是状态机（Finite State Machine, FSM）的设计，我们将介绍米里（Mealy）型和摩尔（Moore）型状态机的区别，以及如何利用状态图和状态表进行设计。我们将通过实例，演示状态机在序列检测、控制逻辑等方面的强大应用。 第三部分：高级主题与未来展望 第十章：运算放大器及其高级应用 运算放大器（Op-amp）是电子系统中用途最广泛的集成电路之一。本章将深入研究运算放大器的内部结构和工作原理，重点关注其理想模型及其局限性。我们将详细分析运算放大器的各种基本应用电路，如反相比例器、同相比例器、加法器、减法器、积分器和微分器。在此基础上，我们将探讨运算放大器的更高级应用，如有源滤波器、比较器、电压跟随器以及波形发生器。本章还将介绍运算放大器的频率响应特性，以及如何通过补偿技术来提高其稳定性。 第十一章：模数转换与数模转换 在模拟世界与数字世界之间进行信息交互，模数转换（ADC）和数模转换（DAC）是必不可少的桥梁。本章将详细介绍不同类型的ADC，包括逐次逼近型ADC、双积分型ADC和Σ-Δ型ADC，分析它们的转换原理、速度和精度。我们将讨论量化误差、采样率等关键参数。类似地，我们将探讨DAC的几种主要类型，如权电阻型DAC、倒T型DAC和电阻串型DAC，分析它们的结构和工作方式。本章还将简要介绍ADC和DAC在数据采集系统、数字音频和视频处理等领域的应用。 第十二章：开关电源与功率电子基础 随着对能源效率要求的不断提高，开关电源已成为现代电子设备中不可或缺的一部分。本章将介绍开关电源的基本工作原理，包括DC-DC转换器（如降压、升压、升降压变换器）和AC-DC转换器（整流器和逆变器）。我们将重点分析开关模式的优势，以及PWM（脉冲宽度调制）技术在控制开关电源中的核心作用。本章还将简要介绍功率电子器件，如MOSFET和IGBT，及其在高效能量转换中的应用。 第十三章：现代电子技术的发展趋势与创新方向 在本书的最后，我们将放眼未来，探讨电子技术领域激动人心的发展趋势和创新方向。我们将讨论集成电路技术的进一步发展，如摩尔定律的延续与挑战，以及先进封装技术的重要性。我们将深入探讨物联网（IoT）的兴起，以及它对传感器技术、无线通信和嵌入式系统提出的新要求。此外，我们将关注人工智能（AI）与电子技术的融合，探讨AI芯片、边缘计算和智能硬件的发展。最后，我们将展望新兴的电子技术领域，如量子计算、生物电子学和可持续电子技术，激发读者对未来电子创新的思考。 结语 《电路设计与分析：原理、实践与创新》旨在为读者构建一个全面而深入的电子电路知识体系。本书不仅强调理论的严谨性，更注重实践的可操作性，并鼓励读者在掌握基础的同时，不断探索和创新。希望通过本书的学习，读者能够自信地驾驭复杂的电路系统，为未来的电子技术发展贡献自己的力量。