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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:John F. Wakerly

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1976-01-01

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471917052

丛书系列:

图书标签:

• Logic Design
• Digital Logic
• Integrated Circuits
• Electronics
• Projects
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• 7400 Series

现代电子系统设计与实现：从理论基石到前沿应用 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的学生和专业人士提供一套全面、深入且具有高度实践指导意义的教材，涵盖现代数字与模拟电子系统设计、分析与实现的核心原理和先进技术。 本书将理论基础与前沿应用紧密结合，旨在培养读者独立解决复杂电子工程问题的能力。 --- 第一部分：数字电子系统的基础与结构（The Bedrock of Digital Systems） 本部分着重于构建读者对数字逻辑和系统架构的坚实理解，这是所有现代电子设备运作的基石。 第一章：半导体器件与基本逻辑门（Semiconductor Devices and Fundamental Logic Gates） 本章从半导体物理学的基本概念入手，介绍PN结、晶体管（BJT和MOSFET）的工作原理，重点阐释它们如何作为开关应用于数字电路。随后，详细分析和比较各种基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的特性、扇入/扇出、传播延迟以及功耗。讨论不同逻辑家族（如TTL, CMOS, ECL）的电气特性、优势与局限性，并强调CMOS技术在现代低功耗设计中的主导地位。 第二章：布尔代数与组合逻辑优化（Boolean Algebra and Combinational Logic Optimization） 深入探讨布尔代数在数字电路设计中的应用。本章系统性地介绍卡诺图（Karnaugh Maps）的应用，包括三变量到五变量的简化方法，以及Don't Care条件的处理。接着，详细讲解使用Quine-McCluskey方法进行大规模逻辑函数的最小化，确保设计出最经济、最高效的组合电路。最后，讲解逻辑函数的标准形式（SOP和POS）及其在实际电路实现中的转换。 第三章：时序逻辑电路分析与设计（Sequential Logic Circuit Analysis and Design） 本章是数字系统动态行为的核心。详细分析基本存储单元——锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops，包括SR, D, JK, T型）的工作机制，重点解析时钟沿和建立/保持时间对系统稳定性的影响。在此基础上，构建有限状态机（FSM）的设计流程，包括状态图的绘制、状态编码（如格雷码、独热码）的选择，以及使用Mealy和Moore模型设计同步和异步时序电路，如计数器、移位寄存器和状态机控制器。 第四章：逻辑器件与硬件描述语言（Logic Devices and Hardware Description Languages） 本章聚焦于现代数字逻辑的实现载体。首先介绍可编程逻辑器件（PLDs）的演变，包括PAL, PLA, CPLD，并深入探讨现场可编程门阵列（FPGA）的内部结构（LUTs, CLBs, 路由资源）。随后，全面引入硬件描述语言（HDL），重点讲解Verilog或VHDL（根据读者侧重选择其一或并重），教授结构级、数据流级和行为级的建模方法，强调如何使用HDL进行功能仿真和综合。 --- 第二部分：中等规模集成电路与数据通路（Medium-Scale Integration and Data Paths） 本部分将基础逻辑门提升到构建实用功能模块的层面，涵盖了数据处理和传输的关键组件。 第五章：算术逻辑单元设计（Arithmetic Logic Unit Design） 深入探讨数字计算的核心。本章从全加器、半加器的设计开始，逐步构建串行加法器和并行加法器（如先行携带加法器）。随后，系统介绍乘法器（如Booth's算法）和除法器的实现原理。更进一步，讲解如何设计一个功能完备的算术逻辑单元（ALU），包括逻辑运算、移位操作和符号数的表示（补码系统）。 第六章：数据传输、存储与多路复用（Data Transfer, Storage, and Multiplexing） 聚焦于系统内数据的路由和临时存储。详细分析多路选择器（MUX）、译码器（Decoder）、数据分配器（Demultiplexer）的应用。重点讲解各种类型的寄存器（并行加载、加载-保持）和缓冲器。随后，阐述SRAM和DRAM的工作原理，以及如何设计简单的存储器接口。 第七章：总线结构与系统互连（Bus Structures and System Interconnection） 本章探讨如何将多个功能模块高效地连接起来。分析不同类型的系统总线（如单主、三态总线），理解总线仲裁（如链式、计数器、独立请求）的机制。讲解同步和异步数据传输协议，并结合实际案例（如简单的微处理器与外设通信）来演示总线控制逻辑的设计。 --- 第三部分：模拟电路基础与接口技术（Analog Fundamentals and Interface Technology） 本部分将数字世界的严谨性与模拟世界的连续性相结合，探讨实际系统中不可或缺的模拟组件及其与数字的交互。 第八章：基本有源器件与放大电路（Basic Active Devices and Amplification Circuits） 从理想运放模型开始，回顾其在积分、微分、加法等运算中的应用。随后，转向晶体管级联放大器的设计，包括共源极、共集电极和共基极配置的增益、输入阻抗和输出阻抗分析。重点分析双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的偏置技术，确保放大电路工作在线性区。 第九章：信号调理与滤波技术（Signal Conditioning and Filtering Techniques） 介绍信号从物理世界进入数字域所需的预处理。详细分析RC滤波器（一阶、二阶）的幅频特性和相频特性。讲解有源滤波器的设计，包括巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）滤波器的规范选择与实现。此外，探讨钳位、削波电路在保护输入级的应用。 第十章：模数与数模转换器（Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters） 这是连接连续世界和离散世界的关键。详细阐述数模转换器（DAC）的原理，包括加权电阻型和R-2R梯形网络。重点剖析模数转换器（ADC）的几种主要架构：计数器型、逐次逼近型（SAR）和双积分型，并对比它们的转换速度、分辨率和成本。讨论量化误差、有效位数（ENOB）和采样定理。 --- 第四部分：现代设计方法与高级主题（Modern Design Methodologies and Advanced Topics） 本部分面向更复杂的系统集成和设计实践，引入现代工程所需的分析工具和方法。 第十一章：时序分析与系统同步（Timing Analysis and System Synchronization） 深入探讨时序违规的根源。引入更严格的时序分析模型，包括建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）的裕度计算。分析系统时钟域交叉（Clock Domain Crossing, CDC）带来的问题，并介绍使用握手协议、异步FIFO等方法安全地进行跨域数据传输。 第十二章：可测试性设计与故障诊断（Design for Testability and Fault Diagnosis） 在集成度日益增高的今天，可测试性至关重要。介绍几种常见的故障模型（如单点故障、桥接故障）。重点讲解扫描链（Scan Chain）的实现原理，以及内建自测试（BIST）的基本概念，使读者理解如何设计易于制造和验证的电路。 第十三章：系统级功耗管理（System-Level Power Management） 随着移动和便携式设备的普及，功耗成为设计的首要约束之一。分析静态功耗和动态功耗的来源。介绍时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）技术，以及如何通过电压/频率调节（DVFS）来优化系统整体能效。 第十四章：微处理器接口与片上系统基础（Microprocessor Interfacing and SoC Basics） 将前述所有模块整合起来。通过分析一个简化的微处理器架构（如RISC模型），演示如何使用前面学到的数据通路和控制逻辑来构建一个基本的中央处理单元。讨论内存映射、中断处理的基本流程，并简要介绍现代SoC（System on Chip）的设计趋势和设计流程中的高级验证技术。 --- 本书特点： 实践导向性强： 理论推导后紧跟实际应用案例，侧重于工程实现中的权衡取舍。 覆盖广度与深度并重： 既涵盖了基础的逻辑设计，也涉及了现代接口和系统级功耗管理。 注重设计流程： 强调从规格定义到最终实现（包括仿真和时序验证）的完整工程方法论。 读者对象： 本书适合作为大学三年级或四年级电子工程、微电子学、计算机工程专业学生的教材，也可作为从事嵌入式系统、ASIC/FPGA设计、或固件开发工程师的进阶参考资料。掌握基础电路分析和C语言编程基础者阅读效果更佳。

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这本书的书名《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》光听起来就让人跃跃欲试。作为一名对数字电路设计充满热情，尤其是对那些“老派”但依然强大无比的标准集成电路（ICs）着迷的爱好者，我一直在寻找一本能够将理论知识转化为实际操作的优秀教材。市面上关于逻辑设计和数字系统设计的书籍琳琅满目，但很多要么过于理论化，要么过于专注于最新的FPGA或ASIC技术，忽略了那些构成现代电子学基石的、依然活跃在许多经典设计中的标准逻辑器件。这本《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》似乎正是填补了这一空白。我期待它能提供一系列引人入胜的实际项目，这些项目能够引导我深入理解各种基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）如何通过组合和时序逻辑构建出复杂的功能模块。不仅仅是讲解如何连接这些芯片，更重要的是，我希望它能详细阐述每个项目背后的设计思路、原理以及如何进行调试和优化。例如，一个关于多路选择器（Multiplexer）或译码器（Decoder）应用的实用项目，是否会涉及到如何利用它们来实现数据路由或状态显示？一个更复杂的计数器项目，是否会引导我了解异步计数器和同步计数器之间的区别，以及如何在实际电路中实现它们，并解决潜在的时序问题？我尤其关注书中是否会探讨如何利用标准的74系列逻辑芯片来构建存储器（如触发器、锁存器）以及简单的算术逻辑单元（ALU），甚至是小型状态机。能否提供实际的电路图、元件列表以及详细的实验步骤，这将是衡量这本书实用性的关键。此外，对于初学者而言，理解不同逻辑系列（如TTL和CMOS）的特性和兼容性也是至关重要的，我希望书中能在这方面有所涉猎，并提供一些实际应用中的注意事项。总而言之，这本书的潜力在于它能够提供一个坚实的实践平台，让我能够亲手搭建，亲身体验，从而更深刻地理解逻辑设计的精髓，并为我日后接触更先进的设计技术打下坚实的基础。

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我一直觉得，在纷繁复杂的电子技术浪潮中，那些经典、基础的逻辑门器件，就像是建筑物的砖石，虽然不起眼，却是支撑起一切的基石。这本书的题目《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》一下子就抓住了我。我是一名电子工程专业的学生，即将进入一个需要大量动手实践的阶段，而我对于仅仅停留在书本上的理论知识总是有种不满足感。我更渴望的是那种能够亲手搭建电路，看到理论在现实中“活”起来的体验。这本书承诺的就是这一点——通过标准集成电路来完成实际的逻辑设计项目。这让我非常期待。我设想书中会包含一些从小规模到中等规模的有趣项目，例如，如何利用基本的逻辑门和触发器构建一个简单的数字时钟？或者，如何设计一个交通灯控制器，需要用到状态机和时序逻辑？甚至，是否会涉及一些基础的算术逻辑单元（ALU）的实现，比如加法器或减法器？我特别希望书中能够详细讲解每一个项目的原理，包括设计过程中需要考虑的各种因素，比如功耗、速度、噪声容限等等，并且提供清晰的、易于理解的电路图和原理图。更重要的是，我希望这本书能提供实际的元器件选择建议，并指导我如何进行硬件搭建，甚至是在遇到问题时如何进行故障排除。能够学习到如何利用那些在实验室中随处可见的74系列芯片来完成具有实际意义的设计，这对我来说将是巨大的收获。我希望这本书不会只停留在“知其然”的层面，而是能够让我“知其所以然”，理解为什么这样做，以及是否有其他的实现方式。这种深入的探索，正是吸引我的地方。

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我对于《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这本书的期待，源于我对基础电子元件的深深着迷。在如今这个FPGA和ASIC技术飞速发展的时代，许多人似乎忽略了那些构成现代数字电子学基石的标准集成电路。它们虽然没有最新的技术光环，但其稳定、可靠、易于理解和廉价的特性，在许多经典的嵌入式系统和教育领域仍然扮演着至关重要的角色。我希望这本书能够为我提供一个绝佳的机会，通过实际项目来深入理解这些标准逻辑器件的强大之处。我设想书中会包含一系列精心设计的项目，这些项目能够覆盖从基本的逻辑功能实现，到更复杂的数字系统构建。例如，一个关于频率合成器的项目，是否会展示如何利用计数器和锁存器来生成不同的时钟信号？或者，一个关于简易数据采集系统的项目，是否会涉及如何利用ADC（如果能用标准逻辑实现接口的话）和存储器来记录和处理数据？我尤其关注书中对于项目设计思路的阐述，以及如何进行电路的优化和调试。能够学习到如何通过巧妙的组合和时序设计，用少量的标准逻辑芯片实现复杂的功能，这对我来说具有极大的吸引力。我希望书中能够提供清晰的电路图，详细的元件清单，以及易于理解的实验步骤，帮助我快速上手并完成项目。对于在实际搭建过程中可能遇到的问题，我希望书中能提供有效的指导和解决方案，让我能够独立思考并解决遇到的挑战。我渴望通过这本书，能够真正掌握利用标准集成电路进行逻辑设计的核心技能，并为我未来在电子工程领域的深入发展打下坚实的基础。

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《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这个书名，就像一道光，照亮了我对数字逻辑设计实践的渴望。作为一名对电子技术充满热情的学生，我始终认为，只有通过亲手搭建，才能真正理解理论知识的精髓。市面上关于数字电路设计的书籍确实不少，但很多要么过于抽象，要么过于偏重前沿技术，而忽略了那些构成了现代电子学基石的、经典而强大的标准集成电路。这本书恰好满足了我对实践性学习的需求。我期待书中能够提供一系列循序渐进、具有实际意义的项目，让我在学习过程中能够逐步掌握利用标准逻辑芯片构建复杂系统的能力。例如，一个关于如何设计一个简单的数字频率计的项目，是否会涉及计数、显示以及时钟管理等多个逻辑模块？或者，一个关于如何实现数据缓冲和传输的移位寄存器应用项目？我希望书中能够详细阐述每一个项目的原理，包括设计思路、元器件选择依据、电路图绘制以及潜在的优化方向。对于初学者而言，能够得到关于如何有效进行电路调试和故障排除的指导至关重要，我希望这本书能提供这方面的宝贵经验。此外，如果书中还能提及一些关于实际布线、电源去耦以及抗干扰等工程实践中的重要概念，那将是极大的增益。我渴望通过这本书，能够真正地将理论知识转化为实际的动手能力，并为我未来在电子工程领域更广阔的发展奠定坚实的基础。

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当我看到《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这个书名时，我的脑海中立刻浮现出许多充满挑战和趣味的项目。作为一名业余电子爱好者，我一直对数字电路的设计抱有浓厚的兴趣，尤其迷恋那些“古老”却依然强大的标准逻辑集成电路。它们虽然没有FPGA的灵活性，也没有ASIC的集成度，但在许多基础应用中，它们的稳定性和成本效益仍然是无可替代的。我非常期待这本书能够提供一系列精心设计的项目，这些项目能够引导我从零开始，逐步构建出功能性的数字系统。我希望书中能够涵盖从基础的组合逻辑（如编码器、译码器、加法器）到更复杂的时序逻辑（如触发器、计数器、移位寄存器）的应用。例如，一个关于串行通信（如UART）的项目，是否会详细讲解如何利用标准逻辑芯片来实现数据的串行传输和接收？或者，一个关于键盘扫描的项目，是否会涉及状态机的设计来管理扫描过程和按键检测？我更希望书中能提供关于如何优化设计以提高效率、降低功耗，以及如何处理潜在的时序问题的指导。对那些在实际操作中常常被忽略的细节，比如电源退耦、信号完整性以及不同逻辑系列的兼容性，我希望能得到深入的讲解和实际的建议。书中提供的电路图是否会足够详细，包含所有必要的连接和元件标识？是否会提供PCB布局的建议，或者至少说明如何有效地进行原型搭建？我希望这本书不仅仅是一个项目的集合，更是一本能够提升我的设计思维和动手能力的宝贵资源。

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《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这个书名，如同为我量身定做一般。作为一名在电子工程领域不断探索的学生，我深知理论知识的重要性，但同样明白，没有动手实践的理论是苍白的。市面上关于数字逻辑设计的书籍很多，但能够专注于那些“老派”但仍然极其重要的标准集成电路，并提供一系列精心设计的实践项目的，却寥寥无几。这本书的出现，恰好填补了这一关键的空白。我非常期待它能够带领我深入到标准逻辑器件的奇妙世界。我设想书中会包含一系列循序渐进的项目，从简单的逻辑门电路组合，到复杂的时序逻辑系统构建。例如，一个关于序列检测器的项目，是否会详细讲解如何利用状态机和触发器来识别特定的输入序列？或者，一个关于数据加密/解密的简单模块，是否会展示如何利用标准的逻辑芯片来实现基本的算法？我希望书中不仅仅提供“怎么做”，更要深入讲解“为什么这么做”，包括对每个项目背后的逻辑原理、设计权衡以及潜在的优化方向的详细阐述。对于实际操作，我尤其看重电路图的清晰度、元件选择的实用性以及调试方法的有效性。希望书中能提供具体的元器件型号建议，并且在遇到问题时，能够提供系统性的故障排除指南。此外，如果书中还能触及一些关于实际应用中需要考虑的信号完整性、电源设计等高级主题，那就更完美了。我渴望通过这本书，能够真正地将逻辑设计的理论知识转化为实际的技能，并为我日后更深入的学习和研究打下坚实的基础。

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对于《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这本书，我怀揣着极大的期待。它所承诺的“标准集成电路”和“项目实践”，正是我在学习数字逻辑设计过程中一直追寻的重点。许多教材往往过于强调FPGA等现代工具，而忽略了那些至今仍在许多电路中发挥着关键作用的74系列等标准逻辑芯片。这本书的出现，正好填补了这一关键领域。我希望书中能够提供一系列精心挑选的、具有代表性的项目，能够系统地展示标准集成电路在不同应用中的潜力。例如，我期待书中能有一个关于如何构建一个简单的可编程定时器的项目，这需要用到计数器、锁存器以及可能的时钟分频电路。又或者，一个关于实现基本加法器和减法器，进而构建一个简单算术逻辑单元（ALU）的项目，这将是理解数字计算核心的关键。我特别看重书中对于项目设计过程中所遇到的挑战的分析，以及如何通过巧妙的逻辑组合来解决这些挑战。清晰的电路图、详细的元件列表以及易于跟随的实验步骤，是必不可少的。我希望这本书能够提供这些，并且在调试过程中，能够给予我有效的指导，帮助我培养独立解决问题的能力。此外，如果书中还能包含一些关于如何评估不同逻辑系列的性能、功耗以及选择合适的芯片进行设计的建议，那将是极大的价值。我渴望通过这本书，能够真正地掌握利用标准集成电路进行逻辑设计的实用技能，并能够自信地将我的想法转化为实际的电子系统。

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《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这个书名，在我看来，就是一本能将抽象的逻辑理论转化为具体、可触摸的数字世界的指南。作为一名对电子工程充满热情的学生，我一直在寻找这样一本能够让我亲手搭建，亲身体验数字逻辑设计魅力的书籍。市面上虽然有很多关于数字电路设计的教材，但很多要么过于理论化，要么过于专注于最新的、需要昂贵工具和软件的先进技术。而这本书，恰恰抓住了那些经典、基础，但依然极其重要的标准集成电路，并承诺通过实际项目来教授设计。我非常期待书中能够提供一系列富有启发性的项目，这些项目能够引导我从最基础的逻辑门开始，逐步构建出更复杂的数字系统。例如，一个关于交通灯控制器的项目，是否会详细讲解如何利用时序逻辑和状态机来实现精确的信号切换？一个关于简易计算器的项目，是否会展示如何利用加法器、减法器以及逻辑门来实现基本的算术运算？我希望书中不仅提供电路图和连接指南，更重要的是，能够深入剖析每个项目背后的设计理念，包括如何进行功能分解，如何选择合适的集成电路，以及如何优化电路的性能和功耗。对初学者来说，能够获得关于如何有效进行调试和故障排除的指导至关重要，我希望书中能够在这方面给予充分的帮助。如果书中还能提供一些关于如何选择不同逻辑系列（如TTL与CMOS）的芯片，以及在实际应用中需要注意的注意事项，那将是极大的收获。我渴望通过这本书，能够真正地提升我的逻辑设计能力，并对数字电路的运作有更深刻的理解。

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《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这个书名本身就充满了吸引力，尤其对于那些和我一样，对数字逻辑设计怀有深厚兴趣，并喜欢动手实践的人来说。市面上充斥着大量关于FPGA和高级数字设计技术的书籍，但很少有书籍能够真正专注于那些最基础、最经典的集成电路，并提供切实可行的项目。我希望这本书能弥补这一空白，它不仅能教授理论知识，更能通过实际的项目，将这些理论知识具象化。我期待书中能够包含一系列从简单到复杂的项目，每一个项目都能够清晰地展示如何利用标准的逻辑芯片来实现特定的功能。例如，一个关于多路复用器（MUX）和数据选择器的项目，是否会详细介绍如何利用它们来构建数据分配网络，或者实现简单的存储功能？一个关于状态机的项目，例如一个简单的自动售货机控制器，是否会详细讲解状态转换图的绘制、状态编码以及如何使用触发器和逻辑门来实现这些状态？我尤其看重的是书中对于实际操作的指导，包括详细的电路图、元件列表、搭建步骤，以及最重要的——调试和故障排除的方法。在学习过程中，遇到问题是不可避免的，一本好的书籍应该能够帮助我们有效地解决这些问题。我希望这本书能够提供一些关于如何选择合适的标准逻辑系列（如74LS, 74HC等），以及如何处理不同系列之间的兼容性问题的建议。如果书中还能包含一些关于如何设计简洁、高效、可靠的电路的通用原则，那将是锦上添花。我渴望通过这本书，能够真正地掌握利用标准集成电路进行逻辑设计的能力，并能够自信地将我的想法转化为实际的电路。

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我一看到《Logic Design Projects Using Standard Integrated Circuits》这个书名，就感觉像发现了一个宝藏。作为一个对数字逻辑设计充满热情的学习者，我一直在寻找一本能够将理论知识转化为动手实践的优秀教材，特别是专注于那些经典、基础的集成电路。市面上充斥着许多关于FPGA和高级设计工具的书籍，但它们往往忽略了那些构成了现代电子学基石的、依然广泛应用的“标准”逻辑芯片。这本书承诺的正是这种实践性的学习体验，通过实际项目来深入理解逻辑设计。我非常期待书中能够提供一系列引人入胜的、具有实际意义的项目，这些项目能够涵盖从基础的组合逻辑（如编码器、解码器）到复杂的时序逻辑（如计数器、移位寄存器）的应用。例如，我特别希望书中能有一个关于如何设计一个简单的数字示波器（尽管是基础版的）的项目，或者一个能够进行二进制加减运算的算术逻辑单元（ALU）的实现。我希望书中的项目不仅仅是功能的堆砌，而是能够引导我理解背后的设计原理，包括如何进行状态转移、如何处理时序信号、如何优化电路的性能。对初学者来说，清晰的电路图、详细的元件列表以及易于遵循的实验步骤至关重要。我希望这本书能提供这些，并且在调试方面给予我足够的指导，让我能够独立解决在实际搭建过程中遇到的问题。如果书中还能涉及一些关于如何选择不同逻辑系列（如TTL和CMOS）的芯片，以及如何在设计中考虑功耗和速度等因素的建议，那将是极大的加分项。我渴望通过这本书，能够获得扎实的逻辑设计能力，并能自信地将我的想法转化为运行良好的电路。

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