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基本信息

书名:数字系统设计

：33.50元

售价：22.8元,便宜10.7元,折扣68

作者:邹彦

出版社：航空工业出版社

出版日期：2007-02-01

ISBN：9787801839183

字数：478000

页码：294

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.459kg

编辑推荐

内容提要

本书主要阐述了数字系统设计方法和可编程逻辑器件的应用，较系统地介绍了PLD器件、HDL设计语言、流行的EDA设计软件和数字系统设计方法等内容，力求涵盖数字系统开发设计所涉及到的主要方面，并在内容上进行了精心编排，以着眼于综合开发能力的提高。
全书共分为五个部分：部分详细地阐述了数字系统设计，包括数字系统的组成、描述方法、设计方法；第二部分介绍了可编程逻辑器件的基本结构和工作原理；第三部分较详细地介绍了ABEL-HDL硬件设计语言，并配有大量的设计实例；第四部分主要介绍了EDA设计的开发软件，包括Lattice公司的ispDesignEXPERT开发软件和Ahera公司的MAX—PlusⅡ开发软件，这两种软件是开发PLD广泛使用的开发工具；第五部分介绍了基于EDA技术的现代数字系统设计方法，并列举了设计实例和设计选题。
本书取材广泛、内容新颖、重点突出，并着眼于实用性，提供了丰富的实例，所有的实例均经过仿真和验证。
本书可作为高等院校电子信息、通信工程、自动化和计算机应用等信息工程类及相近专业的本专科教学用书，或课程设计用书，也可作为从事电子设计工程技术人员的参考书。

目录

作者介绍

文摘

序言

《模拟世界的脉动：晶体管的艺术与电子学的奥秘》 在这个信息爆炸的时代，我们身边的各种设备——从掌中的智能手机到浩瀚的宇宙探测器，无不依赖于一种无形却至关重要的力量：电子。而电子之所以能被驾驭，离不开那些微小却强大的开关——晶体管。本书将带您踏上一场穿越模拟世界的奇妙旅程，深入探索电子学的核心奥秘，揭示晶体管如何成为现代科技的基石，以及它们如何编织出我们所依赖的数字生活的宏伟图景。 第一章：电流的低语——电子学基础探秘 在展开激动人心的晶体管之旅前，我们需要先倾听电流的低语。本章将从最基础的电学概念入手，为读者构建一个坚实的知识框架。我们将探讨电荷的本质，理解电压、电流和电阻之间的基本关系，就像理解语言中的基本单元一样。欧姆定律将不再是枯燥的公式，而是描述电路行为的优雅法则。我们将通过生动的类比，例如水流和管道，让抽象的电学概念变得触手可及。 电荷与静电： 物质是由原子构成的，原子又包含带正电的质子和带负电的电子。正是这些带电粒子的存在，构成了电的基础。我们将追溯电荷的起源，理解静电现象，例如摩擦起电，以及电荷如何在物体之间转移。 电压、电流与电阻： 电压是驱动电荷流动的“压力”，电流则是电荷流动的“速率”，而电阻则是阻碍电荷流动的“阻力”。我们将深入理解这三者之间的定量关系，并学习如何使用万用表等基本工具来测量它们。 电路的基本组成： 任何一个完整的电路都需要电源、导体和负载。我们将学习简单的串联和并联电路，理解电流在电路中的路径，以及不同元件的接入方式对电路整体行为的影响。 交流与直流电： 我们将区分两种主要的电流形式——直流电（DC）和交流电（AC），理解它们的特性和应用场景。从电池提供的直流电到家庭供电的交流电，它们共同支撑着我们的现代生活。 功率与能量： 电力是现代工业的血液，而功率和能量则是衡量电力消耗与输出的重要指标。本章将介绍电功率的计算方法，以及能量的储存和转化，为理解更复杂的电子设备奠定基础。 第二章：半导体奇迹——晶体管的诞生与原理 晶体管，这个看似微小的元件，却是20世纪最伟大的发明之一，它彻底改变了电子学的面貌，开启了信息时代的序幕。本章将聚焦于晶体管的诞生，深入剖析其内部的奥秘，理解它是如何通过控制电子流来实现信号的放大和开关功能的。 从真空管到晶体管的飞跃： 在晶体管出现之前，真空管是电子设备的核心。我们将回顾真空管的辉煌历史，并分析其存在的局限性，例如体积庞大、功耗高、易损坏等，从而突显晶体管的革命性意义。 半导体的神奇世界： 晶体管并非凭空出现，它的诞生离不开半导体材料的发现和应用。本章将介绍硅（Si）和锗（Ge）等半导体材料的特性，以及掺杂（Doping）这一关键工艺如何改变半导体的导电性能，创造出N型半导体和P型半导体。 PN结的秘密： PN结是半导体器件的核心结构。我们将深入理解P型半导体和N型半导体结合形成的PN结，学习其在正向偏置和反向偏置下的特性，以及二极管的整流原理。 BJT：电流的放大器： 双极结型晶体管（BJT）是最早出现的晶体管之一。我们将详细解析BJT的结构，理解其三个电极——基极（Base）、集电极（Collector）和发射极（Emitter）的功能。我们将学习BJT的电流放大原理，理解为什么微小的基极电流能够控制较大的集电极电流，并探讨BJT在放大电路中的应用。 FET：电压的控制器： 场效应晶体管（FET）是另一种重要的晶体管类型，它以电压控制电流，具有输入阻抗高等优点。本章将介绍JFET（结型场效应晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的结构和工作原理，理解栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）的功能，以及它们在不同应用中的优势。 晶体管的开关特性： 晶体管不仅仅是信号的放大器，更是理想的电子开关。我们将学习如何利用晶体管的开关特性，实现数字信号的“通”与“断”，为构建数字逻辑电路打下基础。 第三章：逻辑的基石——二极管与晶体管在逻辑门中的应用 数字世界由0和1组成，而0和1的运算则依赖于逻辑门。本章将揭示二极管和晶体管如何巧妙地组合，构建出最基本的逻辑门，从而构筑起整个数字系统的基础。 布尔代数：逻辑的语言： 在深入了解逻辑门之前，我们需要学习布尔代数，这是一种特殊的数学系统，用于描述和分析逻辑关系。我们将学习布尔代数的基本运算，如“与”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT），以及它们在数字逻辑中的意义。 二极管逻辑（DL）与晶体管逻辑（TL）： 我们将探索如何利用二极管构建简单的逻辑门，并分析其局限性。随后，我们将重点关注晶体管逻辑，学习如何使用晶体管来实现AND、OR、NOT等基本逻辑门的功能。 AND门： 只有当所有输入都为真（1）时，输出才为真（1）。我们将通过晶体管的连接方式，直观理解AND门的实现。 OR门： 只要有任何一个输入为真（1），输出就为真（1）。我们将学习OR门的晶体管实现方式。 NOT门（反相器）： 输入为真（1）时，输出为假（0）；输入为假（0）时，输出为真（1）。NOT门是实现逻辑反转的关键。 NAND门与NOR门： NAND门（非与）和NOR门（非或）是另外两种重要的基本逻辑门，它们具有“万能”的特性，意味着仅用NAND门或NOR门就可以构建出所有其他逻辑门。我们将学习它们的实现原理，并理解它们在数字系统设计中的重要性。 组合逻辑电路： 将多个逻辑门组合在一起，就可以形成功能更加复杂的组合逻辑电路，例如加法器、译码器等。我们将初步了解组合逻辑电路的设计思想。 第四章：信息的流动与存储——组合逻辑与时序逻辑的初步探索 数字系统不仅仅是进行逻辑运算，还需要能够处理和存储信息。本章将进一步深入，探讨组合逻辑电路和时序逻辑电路，理解信息如何在系统中流动和被保留。 组合逻辑电路的深入： 我们将复习组合逻辑电路的定义，即输出仅取决于当前输入，不受历史状态影响。我们将学习更复杂的组合逻辑电路，例如多路选择器（Multiplexer）和译码器（Decoder），理解它们在数据选择和信号解码中的作用。 算术逻辑单元（ALU）： ALU是计算机中央处理器（CPU）的核心部件，负责执行各种算术和逻辑运算。我们将学习如何利用逻辑门构建一个简单的加法器，并展望ALU的复杂设计。 时序逻辑的引入： 与组合逻辑不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路的“状态”（即历史信息）有关。这使得时序逻辑电路能够实现信息的存储和状态的演变。 触发器（Flip-Flop）： 触发器是时序逻辑电路中最基本的存储单元，能够存储一位二进制信息（0或1）。我们将介绍RS触发器、D触发器、JK触发器等不同类型的触发器，理解它们的工作原理和状态转换。 寄存器（Register）： 寄存器是由多个触发器组成的电路，可以存储一组二进制数据。我们将理解寄存器在临时存储数据、数据暂存等方面的作用。 计数器（Counter）： 计数器是一种能够按照预设顺序计数的时序逻辑电路。我们将学习不同类型的计数器，例如异步计数器和同步计数器，以及它们在频率分频、数字控制等方面的应用。 状态机的概念： 状态机是一种用于描述和设计时序逻辑电路的数学模型，它能够清晰地表示电路在不同输入下的状态转移和输出。我们将初步了解状态机的基本概念。 第五章：信号的转换与传递——模拟与数字世界的桥梁 现实世界是模拟的，而数字系统则运行在0和1的世界里。本章将关注如何在模拟世界和数字世界之间建立起联系，介绍模数转换（ADC）和数模转换（DAC）等关键技术。 模拟信号的特点： 我们将回顾模拟信号的连续性和变化性，例如声音、温度等，并理解它们与数字信号的本质区别。 采样、量化与编码： 将模拟信号转换为数字信号需要经过采样（Sample）、量化（Quantize）和编码（Encode）三个过程。我们将详细解释每个过程的原理和作用。 模数转换器（ADC）： ADC是将模拟信号转换为数字信号的电路。我们将介绍不同类型的ADC，例如逐次逼近型ADC、Σ-Δ型ADC等，理解它们的转换速度、分辨率和精度。 数模转换器（DAC）： DAC是将数字信号转换为模拟信号的电路，它在音频输出、信号发生器等领域扮演着重要角色。我们将介绍不同类型的DAC，例如二进制加权型DAC、R-2R梯形DAC等。 信号滤波与调理： 在进行模数转换之前，通常需要对模拟信号进行滤波和调理，以去除噪声，增强信号的有用成分。我们将简要介绍滤波器（Filter）和信号放大器（Amplifier）的作用。 应用场景： 我们将通过实例，例如数字音频设备、传感器接口、通信系统等，展示ADC和DAC在实际生活中的广泛应用。 结语：不止于“数字”——电子学的无限可能 《模拟世界的脉动：晶体管的艺术与电子学的奥秘》不仅仅是对数字系统设计基础知识的介绍，更是一次对电子学奇妙世界的探索。从电流的低语，到晶体管的精密控制，再到逻辑门的组合运算，我们一步步揭开了现代科技的面纱。本书旨在激发读者对电子学更深层次的兴趣，理解这些基础原理如何支撑起从微处理器到人工智能的宏大工程。电子学领域仍然在不断发展，每一次微小的突破都可能带来巨大的变革，而掌握了这些基本原理，您就拥有了理解和参与这场变革的钥匙。无论您是初学者还是有一定基础的爱好者，本书都希望为您点亮通往电子世界的大门，感受那份来自微观世界的澎湃脉动。