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出版者:

作者:Fichte, Dennis

出品人:

页数:207

译者:

出版时间:2009-9

价格:$ 55.37

装帧:

isbn号码:9781891121869

丛书系列:

图书标签:

• 模拟电路设计
• 电路分析
• 模拟集成电路
• 射频电路
• 滤波器设计
• 运算放大器
• 电源管理
• 电子工程
• 电路理论
• 信号处理

《精通数字逻辑设计：从理论到实践》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字逻辑设计学习体验，涵盖从基础概念到高级应用的各个方面。我们相信，扎实的理论基础是实现高效、可靠数字电路设计的基石。因此，本书在介绍关键概念时，力求清晰透彻，并辅以大量的图示和实例，帮助读者构建直观的理解。 第一部分：数字电路基础 我们将从最基本的数字逻辑门开始，深入剖析它们的行为原理、真值表以及在电路中的应用。读者将学习如何运用布尔代数简化逻辑表达式，理解组合逻辑电路的设计流程，并掌握多种常用的组合逻辑模块，如译码器、编码器、多路选择器和加法器等。我们将通过实际的电路图和详细的分析，展示这些模块如何构建更复杂的系统。 第二部分：时序逻辑电路与状态机 数字系统不仅仅是组合逻辑，时序逻辑同样至关重要。本部分将详细介绍触发器（D触发器、JK触发器、SR触发器、T触发器）的工作原理，以及它们如何构成存储单元。在此基础上，我们将深入探讨时序逻辑电路的设计，包括同步和异步时序电路的区别。重点内容将围绕有限状态机（FSM）的理论和设计方法展开，读者将学习如何使用状态图和状态表来描述和实现状态机，并理解其在控制器设计中的核心作用。我们还将讨论时序分析，包括建立时间和保持时间的概念，以及如何避免时序违例。 第三部分：半导体器件与基本电路模型 要真正理解数字电路的底层运行机制，熟悉构成电路的基本半导体器件是必不可少的。本书将介绍二极管和三极管（BJT）的基本特性，包括PN结原理、伏安特性曲线以及它们在简单电路中的应用。随后，我们将重点讲解MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理，包括其不同工作区（截止区、线性区、饱和区）的特性。读者将了解MOSFET作为开关和放大器的基本应用，以及CMOS（互补金属氧化物半导体）技术的优势和基本门电路的实现。 第四部分：集成电路基础与逻辑系列 现代数字电路设计高度依赖于集成电路（IC）。本部分将介绍集成电路的基本概念，包括其制造过程的概述（无需深入技术细节，但需要建立基本认知）。我们将探讨不同类型的数字逻辑系列，例如TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS逻辑，分析它们的特性、功耗、速度和驱动能力上的差异，以及在不同应用场景下的选择考量。读者将了解如何阅读和理解标准逻辑IC的数据手册，并学习如何在设计中使用这些现成的构建块。 第五部分：系统设计与实践 理论知识最终需要通过实践来巩固和应用。本部分将引导读者将所学知识应用于更复杂的系统设计。我们将介绍如何将组合逻辑和时序逻辑相结合，设计更高级的模块，例如寄存器、计数器、移位寄存器等。在此基础上，我们将深入探讨微处理器和微控制器等数字系统的基本架构和工作原理，理解 CPU、内存和 I/O 接口之间的交互。 第六部分：设计工具与仿真 现代数字电路设计离不开强大的EDA（电子设计自动化）工具。本书将介绍常用的数字逻辑设计流程，并简要提及一些主流的EDA软件（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime等）。我们将重点讲解逻辑仿真在验证设计正确性中的作用，读者将学习如何编写简单的仿真测试平台，以及如何分析仿真波形来调试电路。此外，我们还将介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，作为描述和实现数字电路的一种高效方式，并展示如何使用HDL进行逻辑设计和综合。 第七部分：高级概念与应用方向 为了进一步拓展读者的视野，本部分将触及一些高级概念和前沿应用。我们将讨论可编程逻辑器件（PLD），如CPLD和FPGA，及其在原型设计和快速产品开发中的巨大优势。此外，我们还将简要介绍数字信号处理（DSP）的基础，以及数字电路在通信、嵌入式系统、计算机硬件等领域的广泛应用，为读者指明进一步深入学习的方向。 学习目标 完成本书的学习后，您将能够： 熟练掌握布尔代数和逻辑门电路的设计。 理解并设计各种组合逻辑和时序逻辑电路。 熟悉半导体器件的基本工作原理。 理解集成电路的基本概念和逻辑系列特性。 能够独立完成简单的数字逻辑系统设计。 掌握逻辑仿真在电路验证中的应用。 对硬件描述语言和可编程逻辑器件有初步认识。 对数字电路在现代科技中的应用有更深刻的理解。 本书不仅适合电子工程、计算机科学等相关专业的学生，也适合希望系统学习数字逻辑设计原理的工程师和爱好者。我们相信，通过本书的学习，读者将能够建立起坚实的数字逻辑设计基础，为未来更复杂的电子系统设计打下坚实的基础。

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这本关于数字逻辑设计的书，篇幅适中，内容覆盖了从最基础的布尔代数到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路的构建与分析。作者的讲解清晰流畅，特别是在解释卡诺图化简和状态机设计时，使用了大量贴合实际的例子，让抽象的概念变得易于理解。我尤其欣赏它在介绍不同类型的触发器（如D触发器、JK触发器）时，不仅给出了真值表和逻辑图，还深入剖析了它们在实际应用中的优缺点和潜藏的时序问题。书中对于CMOS反相器和基本逻辑门电路的晶体管级实现部分，虽然不是重点，但提供了足够的背景知识，帮助读者理解数字电路的物理基础。不过，对于更高级的主题，例如FPGA的设计流程或者VHDL/Verilog语言的深度应用，感觉略有不足，更侧重于理论基础的打磨，对于想直接上手硬件描述语言编程的读者来说，可能需要额外的参考资料来补充实践经验。整体而言，这是一本非常扎实的数字电路入门教材，对于工程专业的学生建立牢固的数字系统思维大有裨益。

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这本书集中探讨了微处理器系统中的内存管理和缓存一致性协议。开篇即对虚拟内存、分页机制进行了深入的阐述，特别是对TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理和性能影响的分析，令人印象深刻。作者非常擅长将复杂的硬件规范转化为易于消化的流程图和时序图。关于多核处理器中的缓存一致性，书中详细对比了MESI、MOESI等协议的优劣，并用几个精心设计的并发场景来演示这些协议如何解决读写冲突和数据不一致问题。我个人觉得，书中在介绍具体微处理器架构（如x86或ARM）的缓存层次结构时，如果能加入更多针对特定芯片的实例分析，而不是停留在通用协议的描述上，效果会更佳。目前的结构使得本书更适合作为操作系统内核开发者或系统架构师的参考读物，而不是初次接触计算机底层原理的入门者。语言风格严谨，几乎没有冗余的描述，信息密度极高。

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我对这本关于半导体器件物理学的专著的评价是：深度令人敬畏，但实用性有待商榷。作者对PN结的形成、漂移扩散电流、以及MOSFET中的载流子输运机制的阐述，达到了教科书级别的严谨性，每一个物理公式的推导都基于第一性原理，并且对温度、掺杂浓度等参数的依赖关系进行了深入的探究。书中对于少子寿命、复合机制以及隧道效应的讨论，展现了作者深厚的学术功底。然而，本书的阅读门槛极高，如果读者不具备扎实的固体物理和微积分基础，很容易在公式的海洋中迷失方向。它几乎完全没有涉及任何与电路设计、工艺流程或器件参数提取相关的实用内容，比如如何利用这些物理模型来设计一个特定跨导的晶体管，或者如何应对工艺变差（Process Variation）带来的影响。因此，它更像是一本供研究生或研究人员深入理解器件内在机理的案头参考书，而非面向设计工程师的快速查找手册。

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我对这本侧重于信号处理算法的书籍的整体印象是“理论扎实，但工程实践略显保守”。书中对傅里叶变换、Z变换以及滤波器设计（IIR和FIR）的数学推导非常详尽，每一步公式的演变都清晰可见，这对于理解变换的本质非常有帮助。作者在介绍离散时间系统时，对稳定性、因果性以及频率响应的分析非常到位，图表绘制得精良，直观地展示了不同参数对系统特性的影响。然而，在讨论实际的数字信号处理器（DSP）实现细节时，笔墨明显减少。例如，在涉及定点运算误差、溢出处理，以及如何优化算法以适应特定硬件架构（如流水线优化）时，讨论得较为笼统。这使得本书更像是一本偏向于信号处理理论的教科书，而不是一本教人如何将理论高效转化为可执行代码的工程手册。对于希望在学术研究领域深耕，或者对通信系统底层原理感兴趣的读者，这本书是极好的理论基石。

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这本关于电源电子和电力变换的教材，其最大的亮点在于对开关电源拓扑结构分类的系统性。从最基础的Buck、Boost到更复杂的SEPIC和Flyback，作者都给出了详尽的建模和分析过程，特别是对开关器件损耗的计算模型，考虑了多种实际工作条件下的因素。书中的波形图非常丰富，几乎涵盖了所有关键节点上的电压和电流变化，这对于诊断电路工作状态至关重要。然而，在讨论控制环路设计时，笔者似乎过于依赖标准的PID控制，对于现代电源管理中常用的无传感器电流控制、滞环控制或基于模型预测的控制方法，介绍得较为肤浅。此外，EMI/EMC（电磁干扰/兼容性）的章节篇幅偏短，仅仅停留在滤波器的基础层面，这在如今对功率密度和系统集成度要求极高的应用领域中，算是一个明显的不足。这本书是电力电子专业学生学习基础拓扑的优秀参考，但若要深入到先进的电源设计领域，还需要配合其他更侧重控制和EMC的书籍。

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