逻辑设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:马科维奇

出品人:

页数:470

译者:殷洪玺

出版时间:2010-3

价格:59.00元

装帧:

isbn号码:9787302216025

丛书系列:世界著名计算机教材精选

图书标签:

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好的，这是一本名为《电子系统中的信号处理与控制》的图书简介，全书约1500字，旨在深入探讨现代电子系统中信号的获取、处理、分析及其对系统控制策略的影响，内容详实，完全不涉及《逻辑设计基础》中的任何主题。 --- 《电子系统中的信号处理与控制》图书简介 引言：迈向智能化的电子系统核心 在当代电子工程领域，任何复杂系统的稳定运行和功能实现，都离不开对物理世界信号的精确感知、高效处理和实时响应。从消费电子到航空航天，从医疗影像到工业自动化，信号是连接硬件与智能决策的桥梁。《电子系统中的信号处理与控制》正是这样一部专注于解析这一核心机制的专著。本书旨在为电子工程、通信工程、自动化以及相关交叉学科的读者提供一套全面、系统且深入的理论框架和实践方法论，以应对现代电子系统中日益严峻的信号复杂性和控制精度要求。 本书的视角独特，它不满足于对单一环节的讨论，而是将信号处理（信息的提取与优化）与系统控制（基于处理结果的有效干预）紧密地结合起来，构建了一个完整的闭环分析体系。全书结构严谨，从基础的信号建模与采集开始，逐步深入到高级的数字滤波、变换域分析，最终落脚于现代控制理论在电子系统中的应用。 第一部分：信号的获取、表示与基础分析 本书的第一部分着重于电子系统中的“输入端”——如何准确、无失真地获取来自物理世界的模拟信号，并将其转化为可供数字系统处理的形式。 第一章：模拟信号的物理起源与数学建模 本章详细考察了现实世界中常见的模拟信号类型，如噪声、周期信号、随机过程等。重点阐述了信号的连续时间表示（微积分描述）及其与物理量（电压、电流、能量）的对应关系。我们引入了重要的随机过程理论，特别是平稳过程和遍历性，这是后续噪声处理和统计分析的基础。对于电子系统中的实际噪声源（热噪声、散粒噪声等），我们提供了精确的功率谱密度（PSD）分析模型。 第二章：采样、量化与模数转换技术 数字化是现代电子系统的基石。本章深入探讨了从模拟到数字转换过程中的关键环节：采样和量化。详细解释了奈奎斯特-香农采样定理的严格条件、欠采样和过采样技术的应用场景，以及时域混叠的后果与消除方法。在量化部分，本书不仅讨论了均匀量化，还详细分析了非均匀量化（如 $mu$-律和A律）在语音和音频处理中的重要性。最后，本章对主流的模数转换器（ADC）架构，如流水线式、逐次逼近寄存器（SAR）和Sigma-Delta（$Sigma-Delta$）转换器的工作原理、性能指标（ENOB、SFDR）及其在不同精度要求系统中的选型提供了工程指南。 第三章：离散时间信号分析与Z变换 在信号被数字化后，其分析工具必须从傅里叶变换转向离散时间系统分析。本章系统介绍了离散时间信号的基本概念、序列表示法及其卷积运算。核心内容是Z变换。本书将Z变换视为离散时间系统的“拉普拉斯变换”，详细推导了收敛域（ROC）的确定方法，并演示了Z变换在求解差分方程、分析系统因果性和稳定性方面的强大能力。傅里叶分析在离散系统中的体现——离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）的联系与区别，也被清晰地阐述。 第二部分：数字信号处理的核心技术 第二部分将焦点转向信号的“处理”阶段，介绍如何通过数字滤波器和变换域工具来优化信号质量、提取有用信息或压缩数据。 第四章：数字滤波器设计——IIR与FIR 滤波器是信号处理的“手术刀”。本章分为两大部分：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。对于IIR滤波器，本书从模拟巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器的设计出发，通过双线性变换等映射方法，详细推导了数字IIR滤波器的设计步骤、频率响应特性及其在非线性相位应用中的局限性。对于FIR滤波器，重点分析了窗函数法（如汉宁窗、汉明窗、凯泽窗）的设计原理、移位不变性以及线性相位特性。最后，对两种滤波器在计算复杂度、相位失真和实现难度上的优劣进行了深入的工程对比。 第五章：变换域信号处理——DFT的应用 DFT是实现快速谱分析和高效卷积运算的关键工具。本章聚焦于快速傅里叶变换（FFT）算法的结构和实现，包括基-2分解和更通用的混合基算法。本书详细讨论了FFT在频谱分析（频率分辨率、栅栏效应）、周期估计、以及高效卷积（Overlap-Add和Overlap-Save）中的实际应用。针对实际采集信号中存在的直流偏置和泄漏问题，本章还提供了预处理技术，如加窗技术在频域中的作用。 第六章：自适应滤波与谱估计 本章将信号处理提升到动态和未知环境适应性的层面。自适应滤波器（如LMS、RLS算法）被引入，用于解决系统参数随时间变化的难题，广泛应用于回声消除、信道均衡和噪声抑制。在谱估计方面，本书超越了传统的基于DFT的周期图法，系统介绍了高分辨率谱估计技术，包括子空间法（如MUSIC和ESPRIT），这些方法在雷达、声纳等需要精确识别信号频率的应用中至关重要。 第三部分：电子系统中的控制理论集成 本书的第三部分是其核心特色，它探讨了如何利用前述处理后的精确信号信息来构建鲁棒且高效的反馈控制系统。 第七章：离散系统建模与状态空间表示 控制系统的基础在于精确的数学模型。本章首先将连续时间系统（如PID控制器、二阶系统）通过零阶保持器（ZOH）或一阶保持器转化为离散时间状态空间模型。详细阐述了状态变量的选取、能控性和能观测性的分析，这些是设计现代控制器的前提。 第八章：基于现代控制理论的控制器设计 本章聚焦于基于状态反馈的现代控制方法。核心内容包括极点配置（Pole Placement）技术，用以确定状态反馈增益矩阵，实现期望的瞬态响应。此外，本书详细介绍了观测器设计，如卡尔曼滤波器的基础形式（作为状态估计器），用于在噪声环境下对不可测状态量进行最优估计，从而实现完全状态反馈（状态反馈+观测器=闭环控制）。 第九章：面向电子硬件的数字控制实现与稳定性分析 控制算法的最终归宿是数字硬件。本章讨论了数字PID控制器在微控制器或FPGA上的具体实现，包括积分饱和、微分项的噪声敏感性处理。在稳定性分析方面，本书侧重于离散时间的稳定性判据，如Jury判据，并结合根轨迹法分析系统在离散化后对系统性能的影响。最后，本书探讨了时间延迟对反馈系统稳定性的影响，以及如何通过引入超前/滞后补偿器来优化性能和鲁棒性。 结语：交叉学科的融合与展望 《电子系统中的信号处理与控制》不仅仅是两门学科的简单堆砌，而是展现了两者间深刻的相互依赖性。没有精确的信号处理，控制系统将接收到错误或过载的信息；没有可靠的控制理论指导，信号处理的结果也无法有效地转化为对物理系统的精准干预。本书为读者搭建了一座坚实的桥梁，使其能够从信号源头到系统反馈的完整闭环链条上进行深入思考和创新设计。它不仅是理论学习的有力工具，更是面向下一代高精度、高实时性电子系统工程实践的必备参考手册。

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坦白说，这本书的深度远超出了我的预期，它更像是一本面向资深开发人员的“进阶指南”，而非入门读物。其中关于亚稳态（metastability）的处理章节，简直是教科书级别的分析。作者没有满足于给出标准解决方案，而是深入剖析了引发亚稳态的根本原因——时钟域交叉时的同步问题，并详细对比了多套同步机制的优劣及其在不同工艺节点下的适用性。我尤其欣赏作者对“设计意图”和“实现结果”之间差异的敏感捕捉。书中提到，很多设计缺陷并非源于错误的逻辑表达式，而是源于对信号传播延迟的误判或对竞争冒险（hazards）的疏忽。它不仅教授了如何搭建电路，更重要的是教会了如何像一个真正懂得电路特性的工程师那样去思考。对于那些对FPGA或ASIC设计有志向的人来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种宝贵的思维训练，它教会我们如何审视每一个设计决策背后的成本与风险。

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这本书的语言风格非常活泼，读起来完全没有传统理工科书籍的沉闷感，更像是在听一位博学的教授在讲座。作者非常善于运用日常生活中的例子来阐释抽象的逻辑概念。比如，在解释有限状态机（FSM）时，他将状态转移比作日常的交通信号灯切换流程，生动形象，让人过目不忘。此外，书中对不同设计范式的比较也非常到位，例如，它对比了结构化描述与行为化描述在综合工具下的不同表现，并详细分析了哪种风格更易于调试和维护。这种以实践为导向的教学方法，极大地增强了学习的趣味性。我发现自己不仅是在学习技术，更是在欣赏作者对逻辑世界那种近乎艺术的表达能力。书中附带的那些小插图和幽默的批注，虽然看似随意，实则精准地指出了新手常犯的错误，让人会心一笑的同时，也牢牢记住了教训。这本书的整体节奏把握得很好，不会让人感到信息过载。

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这本书的叙述风格简直是独树一帜，它带着一种近乎于哲学思辨的严谨性，但又不失深入浅出的洞察力。我注意到作者在探讨逻辑门的基本运算时，花费了大量的篇幅去追溯这些基础概念在不同历史时期的演变，以及它们如何受到当时技术限制的影响而形成最终的形态。这种“历史的厚重感”让原本枯燥的布尔代数焕发出了新的生命力。阅读过程中，我时常会停下来思考，作者提出的那个关于“最小化冗余表达”的观点，在更宏观的系统架构设计中是否也同样适用？书中对于组合逻辑和时序逻辑的界限划分，也处理得极为微妙，它没有采取那种生硬的二分法，而是通过大量的跨界案例展示了二者在实际电路中的相互渗透与转化。这种处理方式，迫使读者必须跳出传统的思维定势，去构建一个更加立体和动态的逻辑世界观。全书的逻辑链条非常紧密，前一个章节的结论往往是下一个章节分析的基础，读起来有种层层递进、抽丝剥茧的快感，让人不愿放下。

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这本书的封面设计实在是太引人注目了，那种深邃的蓝色调配上简洁的字体，立刻就给人一种专业而严谨的感觉。我当时在书店里随便翻阅了一下，就被吸引住了。内容上，它似乎非常侧重于工程实践和实际应用的案例分析，而不是那种高高在上的理论阐述。比如，书中对某个具体电路模块的优化过程描述得极其细致，从最初的概念设计到最终的仿真验证，每一步都有详实的图表和数据支撑。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时所使用的类比方式，非常接地气，让人能快速抓住问题的核心。读完前几章，我已经感觉自己对数字系统底层的工作原理有了更深一层的理解，这对于我之前那种“知其然不知其所以然”的状态有了极大的改善。感觉这本书更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地带你入门，而不是一本枯燥的教科书。它不仅仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么会是这样”，以及“如何才能做得更好”。这本书的排版也做得很好，注释清晰，索引详尽，即便是需要快速查阅某个特定公式或设计规范时，也能迅速定位，极大地提高了阅读和学习的效率。

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这本书的结构组织体现了极高的匠心，它似乎采用了“螺旋上升”的学习模型，每一次回顾都会带来新的感悟。初期章节奠定了坚实的开关理论基础后，后续内容便开始不断地将这些基础概念引入到更复杂的系统设计中去。比如，在介绍寄存器传输级（RTL）设计时，它并没有急于展示VHDL或Verilog代码，而是先通过硬件描述语言（HDL）无关的方式，让我们专注于逻辑功能的正确实现。随后，当代码出现时，我们已经对“它应该做什么”有了清晰的认识，从而能更批判性地审视代码的写法。我特别喜欢其中关于时序约束（Timing Constraints）的那一部分，作者将时序分析的重要性提升到了与功能正确性同等重要的地位，并详细拆解了建立时间（setup time）和保持时间（hold time）违例可能导致的严重后果，配图清晰地展示了数据沿和时钟沿之间的微妙关系。这本书的广度也令人称赞，它触及了从基础门电路到现代片上系统（SoC）部分设计模块的多个层面，为读者构建了一个完整且相互关联的知识体系。

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组合系统， 卡诺图， 函数的最简化算法， 时序图的分析与设计

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相当不错的书，图片还是我传的。比较典型的外国教材。

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