可编程逻辑器件实验

可编程逻辑器件实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:江国强
出品人:
页数:194
译者:
出版时间:2005-9
价格:19.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787121017100
丛书系列:
图书标签:
  • PLD
  • FPGA
  • 可编程逻辑器件
  • PLD
  • FPGA
  • 数字逻辑
  • 实验教学
  • VHDL
  • Verilog
  • Quartus
  • ISE
  • 数字电路
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具体描述

本书分为3章,包括EDA6000/EDA2000实验开发系统、基本实验和综合实验。另外在附录中还介绍了XILINX开发环境的使用方法。全书安排了用原理图编辑输入法和VHDL、Verilog HDL文本编辑输入法实现的各类数字电路和系统设计实验。每个实验都附有思考题,供读者独立完成相关的实验。

与本书配套的EDA6000/EDA2000实验开发系统软件和每个实验设计的源文件、目标芯片的引脚锁定文件、实验模式文件可登录华信教育资源网获得。

模拟电路与信号处理导论 本书聚焦于现代电子系统的基石——模拟电路的设计、分析与实际应用,并深入探讨了信号在不同介质中传输与处理的理论与实践。 本书旨在为电子工程、通信工程、自动化以及相关理工科专业的学生和工程师提供一套系统、深入且贴近工程实际的知识体系。 第一部分:基础电子器件与线性电路分析 本书首先从半导体物理的基础概念入手,详细阐述了PN结的形成、特性以及由此衍生出的关键器件——二极管和晶体管的工作原理。我们摒弃了过于深奥的量子力学描述,而是侧重于工程应用层面的物理模型和I-V特性曲线的精确解读。 重点内容包括: 1. 半导体基础与二极管模型: 详细讲解了理想二极管模型、一阶、二阶(如肖特基二极管)模型的建立与应用,特别强调了在整流、钳位和限幅电路中的具体设计考量。 2. BJT与MOSFET基础: 深入剖析了双极性结型晶体管(BJT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在不同工作区域(截止、放大、饱和)的精确数学模型。对小信号模型($r_e$模型和$pi$模型)的推导与参数提取进行了详尽的步骤说明。 3. 基本放大电路结构: 系统梳理了共源、共基、共集(发射极/源极跟随器)以及共共基(共集共基)等基本放大组态的电压增益、输入阻抗和输出阻抗的计算方法。针对实际电路中存在的反馈效应,提供了优化增益和稳定性的工程设计思路。 4. 多级放大器设计: 探讨了直接耦合、阻容耦合和变压器耦合放大器的级联技术。重点分析了中频、高频和低频响应对整体系统性能的影响,并引入了波特图分析法,用于直观判断电路的频率特性。 第二部分:反馈、振荡与功率放大 本部分将视角从基本单元扩展到更复杂的系统功能实现,如引入负反馈以提高性能的稳定性,以及设计产生特定频率信号的振荡器。 1. 负反馈理论的深度解析: 全面解析了反馈的四种基本拓扑结构(串联电压、并联电压、串联电流、并联电流)。推导了反馈对系统增益、带宽、输入/输出阻抗以及失真度的影响。书中提供了使用波德图判断负反馈电路稳定性的具体操作指南,包括增益裕度和相位裕度的计算。 2. 振荡器设计: 详细介绍了正弦波振荡器的核心原理——正弦振荡条件(Barkhausen准则)。涵盖了经典设计如RC相移振荡器、文氏电桥振荡器、哈特莱振荡器和科勒普兹振荡器的具体电路实现、元件选择和频率稳定性分析。 3. 功率放大器: 区分了A类、B类、AB类和C类功率放大器的效率、线性度和散热要求。重点讲解了推挽电路(Class B/AB)的设计,包括交叉失真(Crossover Distortion)的产生机理和消除方法,并提供了热设计(Thermal Design)的工程规范。 第三部分:运算放大器(Op-Amp)的深入应用与非理想特性 运算放大器被视为模拟集成电路的“万能积木”。本书不仅关注其理想模型,更深入探讨了在实际应用中必须考虑的非理想特性及其对系统性能的制约。 1. 理想化模型与核心应用: 重温了理想运放的“虚短”、“虚地”原则,并以此为基础讲解了反相放大器、同相放大器、差分放大器、积分器、微分器以及有源滤波器的设计。 2. 非理想特性分析: 详尽分析了输入偏置电流、输入失调电压、共模抑制比(CMRR)、开环增益带宽积(GBWP)等关键参数对电路精度的影响。书中通过具体的数值实例演示了如何根据规格书(Datasheet)选择合适的运放型号。 3. 高级模拟模块设计: 涵盖了比较器、施密特触发器(用于去抖动和信号整形)、精确整流电路(Precision Rectifier)以及乘法器/除法器的电路实现原理和误差分析。 第四部分:信号调理与滤波器设计 信号的采集、调理和滤波是所有测量和通信系统的核心环节。本部分侧重于如何有效地处理模拟信号,以满足后续数字处理或传输的要求。 1. 数据采集前端: 详细介绍了信号调理链中的关键环节:仪表放大器(Instrumentation Amplifier)的原理与共模抑制能力、桥式电路的线性化处理、以及隔离放大器的设计。 2. 有源滤波器理论与实践: 系统介绍了巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)和贝塞尔(Bessel)三种经典滤波器类型的幅频特性、相频特性和阶跃响应的权衡取舍。本书提供了从低通、高通、带通到带阻滤波器的Sallen-Key拓扑和多路反馈(MFB)拓扑的具体设计步骤和元件值查找表。 3. 开关电容(Switched-Capacitor)电路: 引入了利用开关电容实现高精度积分和滤波的技术,特别是在低功耗和集成化设计中的重要性。 第五部分:数据转换器与系统接口 模拟世界与数字世界的桥梁是数据转换器。本书对模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)进行了深入的剖析。 1. 数模转换器(DAC): 分析了电流型(如电阻加权型)和电压型DAC的工作原理。重点讨论了毛刺(Glitch)现象及其抑制方法,以及分辨率与转换时间的工程权衡。 2. 模数转换器(ADC): 详尽对比了不同架构ADC的优缺点,包括双积分型、逐次逼近型(SAR)、流水线型(Pipelined)和$Sigma$-$Delta$型。着重分析了量化噪声、有效位数(ENOB)和建立时间(Settling Time)对系统采样率和精度的影响。 3. 系统级噪声分析: 讨论了电路中各种噪声源(热噪声、散弹噪声、闪烁噪声)的统计特性,并提供了降低系统整体信噪比(SNR)的工程优化策略,包括屏蔽、接地技术和低噪声电源的设计。 本书的特点在于理论与工程实践的紧密结合,通过大量的工程实例、电路仿真结果和实际测量数据的对比分析,帮助读者建立起从器件层面到系统架构的完整模拟设计思维。 它不是对现有知识的简单罗列,而是侧重于“为什么”这样设计,以及“如何”在实际非理想条件下解决工程难题的指导手册。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书对我来说,是一次“扫盲”式的学习体验。我一直认为自己对数字电路有一定的了解,但当我接触到可编程逻辑器件,尤其是FPGA的时候,我才发现自己之前的认知是多么的片面。这本书从最基础的逻辑单元开始,一步步地讲解了如何利用FPGA来实现各种复杂的数字逻辑功能。我印象最深的是书中关于“时钟域”的概念讲解。我之前在学习微控制器的时候,对时钟的概念有一定的理解,但书中通过详细的实验,让我深刻认识到在多时钟域系统中进行数据传输时,需要特别注意同步和异步的问题,以及如何利用FIFO(先进先出)队列来解决跨时钟域的数据传递。这本书的实验设计非常精妙,它不仅仅是让你输入代码,然后看到一个结果,而是让你在实验过程中,主动去思考“为什么会这样”,以及“如何才能做得更好”。比如,在讲解亚稳态的时候,书中提供了一个非常直观的实验,让我们看到亚稳态的发生条件和后果,并且教会我们如何去避免它。我甚至在调试自己的项目时,发现了一些潜在的亚稳态问题,并且能够运用书中提供的方法去解决。这本书让我对数字系统的设计有了更深层次的理解,让我能够从一个“使用者”变成一个“创造者”。

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这本书真是让我大开眼界!我一直对数字逻辑和电路设计有着浓厚的兴趣,但总觉得理论知识有些抽象,缺乏实际操作的体验。当我拿到这本《可编程逻辑器件实验》时,我欣喜若狂。我之前也翻阅过一些关于FPGA的书籍,但很多都过于理论化,要么就是只关注某个特定的软件工具,让人望而却步。这本书的出现,则恰恰填补了我的这一空白。它不仅仅是讲解了可编程逻辑器件(PLD)的基本原理,更重要的是,它提供了大量精心设计的实验,让我能够亲手实践。从最基础的逻辑门电路实现,到复杂的时序逻辑设计,再到信号处理和通信接口的应用,每一个实验都循序渐进,深入浅出。我特别喜欢其中关于状态机设计的部分,书中的讲解清晰明了,配合实验,我能够非常直观地理解状态转移的过程,并且能够自己设计和调试复杂的有限状态机,这在以前是我想都不敢想的。而且,书中使用的实验平台也很普遍,这使得我能够方便地在自己的设备上进行操作,不必担心兼容性问题。我甚至尝试着将书中的一些实验思路拓展到我自己的项目中,比如在做一个简单的嵌入式系统时,就借鉴了书中关于ADC接口的驱动设计,极大地提高了我的开发效率。总的来说,这本书是我的数字逻辑学习之旅中的一本得力助手,它不仅让我掌握了理论知识,更重要的是让我拥有了实际动手的能力,让我能够将脑海中的想法变成现实。我强烈推荐给所有对数字逻辑和硬件设计感兴趣的朋友,无论是初学者还是有一定基础的工程师,都能从中获益匪浅。

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我是一名嵌入式系统开发者,经常需要与各种硬件打交道。虽然我熟悉微控制器,但对于FPGA等可编程逻辑器件,我一直觉得它们是“高大上”且难以驾驭的。直到我看到了这本《可编程逻辑器件实验》,我才发现,学习FPGA并没有我想象的那么困难。书中以一种非常友好的方式,从零开始介绍可编程逻辑器件的概念,以及如何使用硬件描述语言(HDL)进行设计。我最喜欢的部分是书中关于I/O接口设计的部分。很多时候,在嵌入式系统中,我们需要自己设计一些特殊的接口,比如驱动一些不太常见的传感器,或者实现一些特殊的通信协议。这本书提供了大量的I/O接口实验,涵盖了数字信号的输入输出、电平转换、甚至是一些简单的模拟信号接口的设计。我曾经在项目中遇到一个棘手的问题,需要驱动一个特殊的ADC芯片,市面上的资料很少,而且说明书也很晦涩。当我翻阅这本书时,我发现了一个非常相似的实验,关于如何设计一个简单的SPI接口来驱动ADC。通过参考书中的代码和实验思路,我最终成功地实现了ADC的驱动,并且大大缩短了开发周期。这本书让我看到了FPGA在嵌入式系统中的巨大潜力,它能够帮助我们实现微控制器无法完成的那些高性能、低延迟的任务。

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这本书的语言风格非常“接地气”,它没有使用太多晦涩难懂的专业术语,而是用通俗易懂的方式来解释复杂的概念。我一直认为,学习一门新技术,最重要的是找到一个好的入门引导,而这本书恰好就是这样一个完美的引导者。我之前对数字信号处理(DSP)的一些概念很感兴趣,但苦于找不到合适的入门书籍。这本书中的一些实验,比如数字滤波器的设计和实现,让我能够非常直观地理解DSP的基本原理。我甚至尝试着将书中关于FFT(快速傅里叶变换)的实验代码移植到我正在进行的音频处理项目中,用于频谱分析。虽然我还没有完全掌握其中的所有细节,但这个实验为我打开了一扇新的大门,让我看到了将理论知识转化为实际产品的可能性。这本书让我意识到,FPGA不仅仅是用于逻辑控制,它在高性能计算和信号处理领域也拥有巨大的潜力。我特别喜欢书中关于“软核处理器”的章节,它让我看到了如何将一个完整的CPU集成到FPGA中,从而实现更强大的嵌入式系统。这本书让我觉得,学习FPGA是一件充满乐趣和挑战的事情,它能够帮助我实现我脑海中各种奇思妙想。

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这本书的写作风格让我耳目一新,它不像很多技术书籍那样枯燥乏味,而是充满了“生活气息”,仿佛作者就在我身边,手把手地教我学习。我一直对硬件编程很感兴趣,但总是被各种繁琐的理论和概念吓退。这本书的出现,彻底改变了我的看法。作者在讲解每一个实验时,都会先用生动形象的比喻来解释抽象的概念,然后再给出具体的代码实现和实验步骤。我记得有一个关于“时钟分频”的实验,作者用“时钟信号就像是心跳,我们有时候需要让心跳变慢”来比喻,然后一步步地讲解如何通过计数器来实现时钟分频。这个比喻让我一下子就明白了其中的原理,而且在后面的实验中,我也能够灵活运用这个知识点。这本书的实验设计也非常贴近实际,它不仅仅是让你实现一些简单的逻辑功能,而是让你去解决一些实际问题。比如,书中有一个实验是设计一个“电子密码锁”,这让我能够将学到的逻辑组合和状态机知识运用到一个有趣的实践中。我甚至和我的朋友一起,根据书中的例子,设计了一个更复杂的密码锁,加入了声音和灯光提示,玩得不亦乐乎。这本书让我觉得学习技术是一件充满乐趣的事情,它不仅仅是知识的积累,更是创造力的释放。

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我一直觉得,学习编程最重要的一点是“调试”能力。很多时候,我们写出来的代码并不像我们想象的那样工作,而能否快速有效地找到问题所在,并加以解决,是衡量一个程序员水平的重要标准。这本书在这方面做得非常出色。在每一个实验的讲解中,作者都会预设一些常见的错误,并且给出详细的排查思路和解决方法。我记得有一个关于“握手信号”的实验,作者在讲解时,就强调了在设计握手协议时,需要注意信号的建立时间和保持时间,并且给出了当这些时间不足时,可能会出现的各种问题,以及如何通过逻辑分析仪等工具来定位这些问题。通过学习这些内容,我学会了如何使用逻辑分析仪来观察信号的时序,如何判断信号是否符合预期,以及如何通过修改代码来解决时序问题。这本书让我不仅仅学会了如何“写代码”,更重要的是学会了如何“调试代码”,如何让我的代码在FPGA上“跑起来”,并且稳定地工作。我曾经在做另一个项目时,遇到了一个非常棘手的时序问题,当时我束手无策,但当我回想起这本书中的调试技巧,我很快就找到了问题的原因,并且成功地解决了它。这本书让我成为了一个更自信、更高效的开发者。

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这本书的出现,让我对“集成度”有了全新的认识。我之前对集成电路的了解,更多的是停留在“黑盒子”的层面,不知道里面到底是怎么工作的。而这本书,通过大量的实验,让我得以窥探到FPGA内部的“奥秘”。书中从最基础的查找表(LUT)和触发器开始,一步步地讲解了FPGA是如何构建一个复杂的数字逻辑系统的。我印象最深刻的是关于“布线”和“时序约束”的部分。我之前总以为,只要代码写对了,FPGA就能自动实现所有功能,但这本书让我明白,布线和时序约束是FPGA设计中非常关键的环节,它们直接影响到设计的性能和稳定性。书中通过一些实验,让我们体会到不同的布线策略对信号延迟的影响,以及如何通过设置时序约束来优化设计。我甚至尝试着去修改书中实验的布线策略,来观察其对设计性能的影响。这种“探究式”的学习方式,让我对FPGA的内部工作原理有了更深刻的理解,也让我能够更好地进行FPGA的设计和优化。这本书让我明白,FPGA不仅仅是一个“编程”的工具,更是一个“硬件设计”的平台,它能够让我们用更灵活、更高效的方式来实现各种复杂的电子功能。

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这本书是一本“干货满满”的书籍,它没有那些冗余的、不必要的理论讲解,而是直接将精力放在了实验的实现和原理的剖析上。我一直认为,学习编程,尤其是硬件编程,最重要的就是“动手实践”。而这本书,正是将“动手实践”放在了首位。书中的每一个实验,都设计得非常精心,它不仅提供了详细的代码实现,更重要的是,它讲解了代码背后的原理,以及这些代码是如何在FPGA上运行的。我印象最深刻的是,书中关于“时序分析”的讲解。我之前在做嵌入式项目时,经常会遇到一些难以排查的时序问题,而这本书让我明白了时序分析的重要性,以及如何通过逻辑分析仪等工具来观察和分析信号的时序。我甚至在调试自己的项目时,能够运用书中提供的方法,快速地定位和解决时序问题。这本书让我成为了一个更“懂行”的工程师,让我能够更好地理解FPGA的工作原理,并且能够更高效地进行FPGA的设计和优化。我强烈推荐给所有对FPGA感兴趣的朋友,这本书一定会让你受益匪浅。

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这本书的价值远超乎我的想象,它不仅仅是一本“实验手册”,更像是一本“思维启蒙书”。我一直认为,学习编程和学习电子技术最大的区别在于,电子技术需要的是一种“动手”和“直觉”,而这本书恰好培养了我的这种能力。在阅读的过程中,我发现作者非常注重实验的“为什么”和“怎么做”,而不是仅仅给出一个枯燥的步骤。比如,在讲解组合逻辑和时序逻辑的区别时,作者通过几个小实验,让我们亲身体验到时序逻辑的“记忆”能力,以及它在构建复杂系统中的核心作用。我记得有一个实验,是设计一个简单的交通灯控制器,作者在讲解时,先分析了现实生活中交通灯的工作流程,然后将这个流程抽象成状态,再一步步地引导我们使用Verilog(或者VHDL,具体取决于书中使用的语言)来描述这些状态和状态之间的转移。这个过程让我深刻理解了什么是“状态机”,以及它如何能够用简洁的代码实现复杂的控制逻辑。更令我惊喜的是,书中对于一些常见问题的排查和调试技巧也进行了详细的介绍,这对于我们这些初学者来说简直是雪中送炭。我常常在实验中遇到各种各样的问题,比如信号时序错误、逻辑冲突等等,书中提供的排查思路和方法,让我能够更快速地定位问题,并找到解决方案,而不是原地打转。这本书让我体会到了“学以致用”的乐趣,让我能够将抽象的硬件描述语言真正地“写活”,让它们在FPGA芯片上“跳动”起来。

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我最近在学习数字信号处理(DSP)相关的内容,对实时信号的处理和分析非常感兴趣。在寻找相关资料的过程中,我偶然发现了这本《可编程逻辑器件实验》。起初,我以为它会是一本纯粹的硬件设计书籍,但当我翻阅之后,我才意识到它的潜力远不止于此。书中关于采样、量化、数字滤波等基本DSP概念的引入,虽然篇幅不多,但却非常精炼,并且巧妙地将这些概念与FPGA的实现结合起来。我特别喜欢其中关于FIR(有限脉冲响应)和IIR(无限脉冲响应)滤波器在FPGA上的实现实验。通过这些实验,我能够直观地看到不同滤波器参数对信号频谱的影响,并且能够自己动手修改参数,观察实时变化。这种“所见即所得”的学习方式,比单纯阅读理论书籍要高效得多。更重要的是,书中通过一些实际的应用案例,比如音频信号的简单处理,让我看到了DSP和FPGA结合的强大能力。我甚至尝试着将书中关于FFT(快速傅里叶变换)的实验代码移植到我正在开发的无线通信项目中,用于频谱分析。虽然我还没有完全掌握其中的所有细节,但这个实验为我打开了一扇新的大门,让我看到了将理论知识转化为实际产品的可能性。这本书让我意识到,FPGA不仅仅是用于逻辑控制,它在高性能计算和信号处理领域也拥有巨大的潜力。

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