具体描述
本书汲取了近几年各院校在教学过程中以及探索培养应用人才方面取得的成功经验，减少了繁琐的理论推导，注重结论与实践的应用，以培养能力为主、注重实际应用为原则，更好地贴近岗位需要。本书共分9章，首先阐述电路分析基础知识，然后分别介绍半导体二极管及其应用电路、半导体三极管及其基本放大电路、放大电路基础、负反馈放大电路、低频功率放大器、集成运算放大器、波形发生电路和直流稳压电源。为方便教学，各章均有小结和练习题。书后有部分习题供学生与自学者参考。 本书可作为高等院校计算机、电气、电子、自动化、通信信息、汽车电器和机电一体化等专业技术基础课教材，也可以作为职工大学、业余大学等同类专业基础课教材，还可供有关技术人员自学与参考。
《数字系统设计与实现》 图书简介 本书深入浅出地探讨了现代数字电子系统的设计、分析与实现过程，旨在为读者构建一个扎实而全面的数字逻辑基础，并逐步引导至复杂系统的构建能力。全书内容紧密围绕数字电路的核心原理与先进的设计方法论展开，理论深度与工程实践紧密结合，力求让读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。 第一部分：数字逻辑基础与基本元件 本书伊始，我们从最底层的概念入手，全面梳理了数字信息的表示与编码方式。重点讲解了二进制、格雷码、BCD码等在数据处理中的应用，以及它们之间的相互转换。随后，深入探究了布尔代数的基本公理、定理及其在逻辑化简中的强大威力。卡诺图（Karnaugh Map）和Quine-McCluskey方法作为主要的组合逻辑化简工具，被详细阐述，强调了如何通过图形化和代数方法最小化逻辑表达式，从而优化硬件资源和电路性能。 在理论基础之上，本书详细介绍了实现这些逻辑功能的物理基础——标准逻辑门电路。我们不仅分析了TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）等主流逻辑家族的静态和动态特性，如噪声容限、功耗、传播延迟等关键参数，更重要的是，讲解了如何根据具体应用场景（例如高速、低功耗或高驱动能力要求）选择合适的逻辑系列。这部分内容为后续的系统设计奠定了坚实的器件级理解。 第二部分：组合逻辑电路的构建与应用 组合逻辑是数字系统的骨架。本部分系统地介绍了实现复杂逻辑功能的关键模块。从最基本的加法器、减法器（包括串行、并行、进位预判等多种结构）的原理与设计，到乘法器和除法器的实现算法，无不细致入微。特别关注了算术逻辑单元（ALU）的设计，展示了如何集成加减、逻辑运算、移位等功能于一体。 数据选择器（Multiplexer, MUX）和数据分配器（Demultiplexer, DEMUX）作为数据路径选择的核心组件，被赋予了专门的章节进行深入剖析。我们展示了如何利用这些基本组件构建更复杂的逻辑功能，甚至可以用来实现任意的组合逻辑功能，体现了自下而上的设计哲学。译码器（Decoder）和编码器（Encoder）的应用场景，尤其是在存储器地址解码和输入/输出接口中的作用，也得到了充分的论述。 此外，本书还涵盖了大规模组合逻辑电路的实现技术，如可编程逻辑阵列（PLA）和可编程阵列逻辑（PAL）器件的基本结构和编程思想，这是向可编程硬件设计过渡的重要桥梁。 第三部分：时序逻辑电路的原理与分析 时序逻辑是数字系统实现“记忆”和“状态控制”能力的关键。本部分首先从最基本的锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop，包括SR, JK, D, T型）的结构、工作特性（如主从结构、边沿触发）及其对时序信号的响应开始讲解。 随后，重点深入分析了寄存器（Register）的设计及其在数据暂存和数据传输中的作用。计数器作为最常见的时序电路之一，被进行了详尽的分析，包括异步计数器和同步计数器的设计方法，以及如何实现特定模数的计数器，并探讨了在实际应用中需要考虑的去竞争毛刺问题。 至关重要的状态机理论在本书中占据核心地位。我们详细阐述了有限状态机（FSM）的设计方法，特别是Mealy状态机和Moore状态机的区别、优缺点及其状态图、状态表的设计流程。如何从系统需求抽象出状态转换图，并将其转化为具体的触发器和组合逻辑电路，是本部分教学的重中之重。书中通过多个实际案例，如交通灯控制器、序列检测器等，演示了完整的FSM设计与验证过程。 第四部分：存储器与可编程逻辑器件 现代数字系统离不开存储单元。本书系统地介绍了静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的基本单元结构、读写时序和阵列组织方式。我们探讨了存储器芯片的接口标准、地址空间映射以及如何通过设计存储体控制器来构建大容量存储系统。 对于可编程逻辑器件（PLD），本书聚焦于复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）的基本架构。详细解析了逻辑单元（LUT）、布线资源、I/O模块等核心组成部分。虽然不深入到具体的硬件描述语言（HDL）编程细节，但本书为读者理解基于HDL的综合与映射过程提供了必要的硬件知识背景，使读者能更有效地利用这些强大的工具进行系统级设计。 第五部分：同步与异步系统中的时序问题 在复杂的同步系统中，时序约束是确保正确运行的生命线。本书专门开辟章节讨论了时钟、时序路径和时序分析。系统介绍了时钟域的概念、时钟抖动（Jitter）的影响，以及如何通过时钟树设计来保证时钟信号的低偏斜。 对于跨时钟域（CDC）通信，这是现代多时钟系统中最容易出错的环节，本书对其进行了深入剖析。重点讲解了握手协议、异步FIFO（先进先出）的设计原理，以及亚稳态（Metastability）的产生机理和同步器（如双触发器同步器）的去毛刺机制。这些内容对于设计高可靠性的SoC和SoPC至关重要。 全书特色 本书的编写注重逻辑的严谨性和工程的实用性。每一章都配有丰富的例题和详细的解析，旨在培养读者解决实际问题的能力。通过对理论模型的深入挖掘，以及对主流器件特性的关注，读者不仅能掌握经典数字电路的分析方法，更能理解当前数字系统设计面临的挑战与发展趋势。最终目标是使读者能够独立完成从需求分析到硬件实现的完整数字系统设计流程。
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