数字电路与逻辑设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:曹庆生 编

出品人:

页数:158

译者:

出版时间:2006-2

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787030161291

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统设计
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 电子工程

《信号与系统：理解世界运作的数学语言》 本书旨在为读者提供一个全面深入的信号与系统理论基础，帮助理解和分析各种工程、科学领域中普遍存在的信号和动态系统。我们将从最基础的概念出发，逐步构建起一套严谨而实用的分析工具，让读者能够透彻地理解信号的本质、系统的特性以及它们之间的相互作用。 第一部分：信号的数学描述与分析 本部分将聚焦于信号本身的数学特性。我们将首先介绍信号的分类，包括连续时间信号与离散时间信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号等，并为每种信号类型提供清晰的定义和丰富的实例。随后，我们将深入探讨信号的运算，如加法、乘法、时移、尺度变换、翻转等，这些基本运算是理解复杂信号行为的关键。 线性时不变（LTI）系统是信号与系统理论的核心，本部分将为此奠定基础。我们将详细阐述LTI系统的定义和重要性质，包括叠加性和时移不变性。通过引入卷积积分（对于连续时间信号）和卷积和（对于离散时间信号），我们将展示如何利用系统的冲激响应来完全描述和预测LTI系统的输出。读者将学习到如何计算和解释卷积结果，从而理解系统对输入信号的“记忆”和“响应”机制。 傅里叶分析是信号分析的重中之重。我们将从傅里叶级数开始，探索如何将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量的叠加。接着，我们将引入傅里叶变换，将其推广到非周期信号，从而揭示信号在频域中的信息。读者将掌握傅里叶变换的性质，如线性性、时移性、频移性、卷积性质等，并学会如何分析信号的频谱，理解不同频率分量在信号中的作用。此外，我们将探讨傅里叶变换在信号滤波、调制解调等实际应用中的重要性。 拉普拉斯变换和Z变换是傅里叶分析的有力补充，尤其适用于处理非周期信号和离散时间信号。本部分将详细介绍拉普拉斯变换及其逆变换，并阐述它在分析连续时间LTI系统中的优势，如利用复频率域的极点和零点来理解系统的稳定性、频率响应和瞬态响应。对于离散时间系统，我们将介绍Z变换及其逆变换，并展示其在分析离散时间LTI系统，如数字滤波器设计和采样系统分析中的应用。 第二部分：系统的建模与分析 在掌握了信号的分析方法后，本部分将转向对系统的深入建模和分析。我们将从系统框图的表示法入手，学会如何将实际系统抽象为数学模型。对于LTI系统，我们将进一步探讨其在时域和频域的表示方法，包括微分方程（对于连续时间系统）和差分方程（对于离散时间系统）的建立与求解。 状态空间方法是另一种强大的系统分析工具，尤其适用于多输入多输出（MIMO）系统和非线性系统的分析。本部分将介绍状态空间方程的建立，并阐述如何通过状态变量来描述系统的内部动态。我们将探讨状态向量的意义，以及如何利用状态转移矩阵来预测系统在任意时刻的状态。此外，还将介绍能控性和能观性等重要概念，它们对于系统设计和控制至关重要。 第三部分：特殊信号与系统及其应用 为了拓宽读者的视野，本部分将介绍一些特殊但应用广泛的信号和系统。我们将探讨随机信号的特性，介绍随机过程的基本概念，如均值、自相关函数、功率谱密度等，并介绍如何在随机信号存在的情况下分析LTI系统。 此外，本部分还将涵盖采样理论，深入讲解奈奎斯特-香农采样定理，阐述如何从连续时间信号中获取离散时间信号，以及在采样过程中可能出现的混叠现象及其避免方法。这对于理解数字信号处理的基础至关重要。 最后，我们将简要介绍一些实际应用场景，例如通信系统中的信号传输与处理、控制系统中系统的稳定性与设计、以及图像和音频信号的数字处理等，展示信号与系统理论在工程技术中的强大生命力。 本书的编写风格力求严谨而不失生动，理论阐述清晰，并辅以大量的例题和练习题，帮助读者巩固所学知识，培养解决实际问题的能力。无论您是电子工程、通信工程、计算机科学、自动化还是其他相关领域的学生、研究人员或工程师，本书都将是您深入理解和掌握信号与系统理论的宝贵资源。

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这本书的封面设计非常直观，采用了蓝白相间的配色方案，给人一种严谨而又现代的感觉。当我第一次翻开它时，就被其中清晰的章节结构所吸引。作者在绪论部分就为我们勾勒出了数字电路领域的宏大图景，从最基础的数制转换讲起，循序渐进地引导读者进入复杂的逻辑世界。书中对布尔代数的讲解细致入微，每一个定理的推导都辅以清晰的文字说明和丰富的实例，即便是初学者也能迅速掌握其精髓。特别是对于卡诺图的化简过程，作者不仅给出了标准的解法，还深入探讨了不同化简方法的优劣，这在其他教材中是比较少见的。我尤其欣赏它在理论与实践之间的平衡，每一章后面都有大量的习题，涵盖了从基础概念到综合设计能力的考察，这无疑为我们巩固知识提供了坚实的基础。翻阅这些内容，我仿佛能听到那些古老的逻辑门在电路板上发出有节奏的“嘀嗒”声，预示着信息时代的浪潮正扑面而来。这本书无疑为我们理解现代电子设备的心脏——数字系统，打开了一扇坚实的大门。

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我必须提及这本书在涉及存储器和可编程逻辑器件（PLD）那一章的深度。对于一个试图从理论走向工程实践的读者来说，这一部分至关重要。作者对于SRAM和DRAM的内部结构对比分析，非常透彻，直击存储单元的本质区别，这对于理解计算机内存的性能瓶颈很有帮助。更让人眼前一亮的是，书中对有限状态机（FSM）的讲解，特别是Mealy型和Moore型状态机的设计与转换，被处理得如同解谜游戏一般引人入胜。每一个状态转移图和真值表的构建过程，都伴随着细致的注释，确保读者不会在复杂的逻辑跳转中迷失方向。我个人认为，这本书的编排极大地降低了学习复杂数字系统设计的门槛，它没有回避那些晦涩的专业术语，而是将它们拆解成易于理解的模块，然后像搭积木一样，引导我们构建起功能强大的数字控制器。阅读它，就像是获得了一份来自资深专家的“数字电路设计备忘录”。

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真正让我感到震撼的是，这本书对于微处理器接口和总线结构的基础性概述。虽然它主要聚焦于底层逻辑，但作者巧妙地将这些基础逻辑门的使用场景延伸到了更上层的系统架构。例如，在介绍译码器和驱动器的应用时，它间接展示了如何用这些基本组件去构建内存寻址的逻辑。书中对时序逻辑的反馈机制描述，让我对反馈回路在构建振荡器和定时器中的核心作用有了全新的认识。这种由基础单元向复杂功能模块的过渡，处理得极其自然流畅，没有突兀感。读完后，我不再觉得那些复杂的集成芯片是“黑箱”，而是可以清晰地想象出其内部由无数个逻辑门组成的精妙网络。这本书的价值不在于罗列最新的芯片型号，而在于构建一套坚不可摧的底层逻辑思维框架，这使得读者在面对未来任何新型数字技术时，都能迅速抓住其核心的逻辑本质。

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这本书的行文风格，说实话，带有一种老派工程师的严谨与务实，但绝不枯燥。它在讲解组合逻辑电路时，那种层层剥茧的叙事方式让人印象深刻。例如，在阐述全加器和多路选择器的设计原理时，作者没有停留在简单的功能描述上，而是深入挖掘了其背后的逻辑优化思路，比如如何利用冗余性来实现更紧凑的电路结构。书中大量的图示和仿真案例，极大地弥补了纯文字描述的不足，那些由基本逻辑门构筑起来的复杂系统图，看起来就像是一幅精心绘制的电子乐谱，每一个门电路都是一个音符，共同演奏着数据的运算与控制。我花了大量时间在学习时序逻辑部分，特别是对触发器类型的区分和应用场景的辨析，作者的处理方式非常到位，让你清晰地认识到D触发器和JK触发器在实际电路中的角色差异。这本书的价值在于，它不仅教你“怎么做”，更让你明白“为什么这么做”，培养的是一种面向硬件实现的系统思维。

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这本书的排版和印刷质量给我留下了深刻的印象，这对于一本需要频繁查阅的专业技术书籍来说至关重要。纸张的厚度和光洁度适中，长时间阅读下来眼睛的疲劳感相对较轻。尤其值得称赞的是，公式和符号的渲染非常清晰，避免了因印刷模糊而导致的阅读障碍。在讨论竞争与冒险现象时，书中配有的时序波形图，清晰地展示了信号延迟对电路稳定性的影响，这种对“时间”这一维度在数字系统中的强调，体现了作者对电路可靠性问题的深刻洞察。我发现，它在讲解竞争消除技术时，并没有陷入过于繁琐的数学推导，而是聚焦于实际电路中的解决方法，比如引入毛刺滤波器或者调整逻辑门的速度匹配，这些“工程智慧”比纯粹的理论公式更有指导意义。这本书更像是一个经验丰富的导师，在你进行电路调试时，会适时地提醒你那些“陷阱”所在。

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