最新数位逻辑电路设计(第三版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书主要是将整个数位逻辑的设计理念及其发展趋向做循序渐进、有系统且深入浅出的讨论，以帮助读者建立一个完整的数位逻辑设计基础。内容共分六章：第一章的目的在于介绍电脑内部时常用到的各种数目资料、数码等，第二章重点在讨论使用电脑硬体部份的各种逻辑闸之特性及互换等，第三章重点在介绍如何从事组合逻辑电路的设计，第四章在讨论各式各样正反器的内部结构、真值表、激励表等，第五章在介绍Moore与MealyMachine的不同点，第六章则在告诉读者，随着产品多元化，电路已经由传统的GateLevel提升到以软体方式来规划现成VLSI元件的PLD时代，与传统的电路设计中间的关系如何？！

深入理解现代电子系统的基石：非《最新数位逻辑电路设计（第三版）》的电子系统设计范畴概述 本书旨在为读者提供一个独立于特定数位逻辑设计教材的、更宏观且深入的电子系统设计视角。我们将探索构成当代电子设备功能核心的各个关键领域，这些领域共同构成了信息处理与控制的基石，但其侧重点与传统的数位逻辑门电路设计、布尔代数优化等内容有所区别或补充。 第一部分：模拟电路基础与信号调理 在任何复杂的电子系统中，数位处理之前或之后，对真实世界信号的精确捕获与转换是不可或缺的。本部分将聚焦于模拟信号处理的精妙之处。 1.1 运算放大器（Op-Amp）的高级应用与非理想特性分析 我们不会将运算放大器视为简单的理想增益元件。重点将放在其非理想特性对系统性能的影响上，例如：有限带宽、输入偏置电流、失调电压和共模抑制比（CMRR）。深入探讨如何利用运算放大器构建高精度有源滤波器（如Sallen-Key、Butterworth、Chebyshev拓扑），并分析噪声分析在前端信号调理中的重要性。讨论如何设计跨阻放大器（TIA）来处理光电二极管信号，以及在数据采集系统（DAQ）中，缓冲器和隔离器的设计准则。 1.2 传感器接口与数据采集（DAQ）链的构建 本章将详细解析传感器信号的特性（如电阻式、电容式、电感式、热电偶等）与采集电路的匹配问题。重点阐述Σ-Δ（Sigma-Delta）转换器和逐次逼近寄存器（SAR）ADC的内部工作原理、量化噪声的控制，以及多通道数据采集系统中通道间串扰的抑制技术。此外，还将涵盖如何利用锁相环（PLL）为高精度ADC提供低抖动时钟源。 1.3 电源管理与系统稳定性 电子系统的可靠性很大程度上取决于其供电的质量。本节将跳出简单的线性稳压器（LDO）范畴，深入研究开关模式电源（SMPS）的拓扑结构（如Buck、Boost、Flyback），分析其环路稳定性、瞬态响应和电磁兼容性（EMC）问题。重点讨论如何通过控制回路设计来确保系统在负载变化时仍能维持稳定的电压轨，并介绍低压差（LDO）技术在噪声敏感应用中的应用。 第二部分：嵌入式系统架构与微控制器（MCU）深度解析 当代电子系统高度依赖于集成度极高的微处理器和微控制器。本部分将聚焦于这些“大脑”的设计哲学和应用实践，而非底层逻辑门的组合。 2.1 处理器架构的演进与选择 我们将对比分析冯·诺依曼（Von Neumann）与哈佛（Harvard）架构的优劣，并深入讲解现代高性能处理器中采用的流水线技术、分支预测机制和缓存层次结构（L1/L2/L3）。讨论如何根据应用需求（如实时性、功耗、吞吐量）选择合适的CISC（复杂指令集）与RISC（精简指令集）核心，例如ARM Cortex-M系列与RISC-V内核的适用场景。 2.2 实时操作系统（RTOS）的调度机制 对于需要确定性行为的系统（如工业控制、医疗设备），RTOS是核心。本章将详述内核态与用户态的概念，对比优先级继承协议（PIP）、优先级天花板协议（PCP）等实时任务同步机制，以及理解时间片轮转（Round-Robin）与抢占式调度（Preemptive Scheduling）的工作原理，确保系统响应时间的可预测性。 2.3 片上外设的高效编程与硬件抽象层（HAL） 关注如何直接操作复杂的片上资源，如DMA（直接内存存取）控制器以实现数据的高效传输，避免CPU干预；通用异步收发器（UART）、SPI、I2C等总线接口的高速配置；以及定时器/计数器模块在脉冲宽度调制（PWM）和输入捕获中的高级应用。探讨如何构建或使用HAL来提高代码的可移植性和维护性。 第三部分：通信协议与接口工程 电子系统很少独立工作，它们必须与其他设备交换信息。本部分侧重于这些“语言”的标准和物理实现。 3.1 差分信号传输与高速串行接口 区别于简单的单端信号传输，高速数据交换依赖于差分信号。详细分析阻抗匹配、串扰（Crosstalk）和反射对信号完整性（SI）的影响。深入探讨LVDS（低压差分信号）、USB、PCIe等协议的物理层（PHY）设计要求，包括时钟数据恢复（CDR）技术和均衡技术。 3.2 网络协议栈的层次化理解 从硬件层面开始，解析以太网的MAC层和PHY层的工作流程，理解如何通过硬件加速器处理数据帧的封装与解封装。在更高层，对比TCP/IP协议栈中可靠性（TCP）与低延迟（UDP）的应用场景，以及如何在资源受限的嵌入式设备上实现这些协议栈。 3.3 无线通信的基础物理层 探讨现代无线通信（如Wi-Fi、蓝牙LE）的基础概念，包括调制解调技术（如QPSK, QAM）、扩频技术和信道编码。理解如何在物理层面上处理多径效应和衰落，为上层协议的可靠运行打下基础。 第四部分：系统级可靠性与验证方法 电子设计不仅是实现功能，更是要确保其在环境压力下的长期可靠运行。 4.1 散热设计与热管理 分析半导体器件的功耗模型，计算芯片在不同工作状态下的结温（Junction Temperature）。介绍热阻的概念，并探讨主动（风扇、热管）和被动（散热片、导热垫）散热解决方案的设计流程，确保系统不因过热降频或失效。 4.2 故障注入与容错机制 本节关注系统如何应对突发性错误。探讨CRC（循环冗余校验）在数据传输中的应用，以及在关键任务系统中如何利用三模冗余（TMR）或双核锁定步进（Lockstep）架构来实现对单粒子翻转（SEU）等随机错误的检测与纠正。 4.3 设计验证与仿真工具链 强调从系统级到模块级的验证流程。介绍硬件描述语言（HDL）（如VHDL或Verilog）的结构化设计范式，以及如何利用系统级建模语言（如MATLAB/Simulink）在早期阶段对控制算法进行仿真，并与最终的硬件实现进行交叉验证（Co-simulation）。 通过上述四个部分，本书提供了一个横跨模拟、数字、系统集成和可靠性工程的广阔视角，为读者构建全面且深入的现代电子系统设计知识体系，远超单一数位逻辑电路设计课程的范畴。

1二进制系统与各种数码
1-1　　为什么是二进制
1-21-2　　各种数目系统
1-4二进制数目系统
1-5八进制数目系统
1-5十进制数目系统
1-6十六进制数目系统
1-6R进制数目系统
1-71-3　　数目系统互换
1-8R进制转换成十进制
1-8十进制转换成R进制
1-10R进制转换成R进制
1-13二、八、十六进制互换
1-131-4　　二进制的算术运算
1-161-5　　数值资料表示法
1-17不带符号Unsigned
1-18带符号Signed
1-18绝对值表示法
1-19基数补数表示法
1-20基数减一补数表示法
1-211-6　　加减运算
1-24补数表示法的讨论
1-251的补数
1-252的补数
1-271-7　　溢位与进位
1-291-8　　常见的数码
1-33二进码BinaryCode
1-33BCD码
1-33加三码Excess-3
1-33格雷码GrayCode
1-34二进码转换成格雷码
1-36格雷码转换成二进码
1-361-9　　美国标准资讯交换码ASCII
1-38控制码
1-39数字0 ~ 9
1-40英文大写A ~ Z
1-41英文小写a ~ z
1-421-10　IBMPC的数码与EBCDIC码
1-441-11　同位侦错
1-47偶同位EvenParity
1-48奇同位OddParity
1-491-12　汉明码HammingCode
1-52汉明码的编码
1-52汉明码的侦错与校正
1-57习　题
1-612基本逻辑闸与布林代数

2-1　基本逻辑闸
2-2缓冲器Buffer(1个输入)
2-3反相器NotGate(1个输入)
2-3或闸ORGate(两个输入)
2-4及闸ANDGate(两个输入)
2-5反或闸NORGate(两个输入)
2-6反及闸NANDGate(两个输入)
2-7互斥或闸XORGate(两个输入)
2-8反互斥或闸EX-NORGate(两个输入)
2-9史密特逻辑闸SchmittTriggerGate
2-14开集极逻辑闸OpenCollectorGate
2-14三态输出TRI-State
2-152-2　逻辑闸互换与正负逻辑
2-17通用闸UniversalGate
2-18正、负逻辑
2-192-3　逻辑运算与第摩根定理
2-20NOTGate
2-21ORGate2-21ANDGate
2-21XORGate
2-22第摩根定理Demorgan''sLaw
2-23对偶性定律
2-252-4　布林代数函数式
2-28积项ProductTerm
2-29和项SumTerm
2-29最小项Minterm
2-29最大项Maxterm
2-30标准型式StandardForm
2-30积项之和SumofProduct
2-31和项之积ProductofSum
2-31标准的积项之和StandardSumofProduct
2-31标准的和项之积StandardProductofSum
2-31正规型式CanonicalForm
2-32互补函数
2-352-5　化简Simplification
2-36布林代数的化简
2-37卡诺图KarnaughMap
2-40一个输入变数21＝2
2-41二个变数22＝4
2-41三个变数23＝8
2-42四个变数24＝16
2-43五个变数25＝32
2-45不完全指定函数
2-49隐含项、质隐项、必要质隐项
2-51隐含项ImplicantTerm
2-52质隐项PrimeImplicantTerm
2-53必要质隐项EssentialPrimeImplicantTerm
2-53卡诺图化简
2-562-6　列表法QuineMccluskey
2-682-7　Petrick方法
2-79习　题
2-883组合逻辑组合逻辑电路

3-2序向逻辑电路
3-23-1　布林代数与逻辑电路
3-33-2　组合逻辑电路的设计
3-12表决器
3-123-3　算术运算电路
3-15半加器HalfAdder
3-15全加器FullAdder
3-16多位元并加器
3-19多位元串加器
3-223-4　二进制加∕减器
3-221的补数加∕减器
3-222的补数加∕减器
3-243-5　十进制BCD加法器
3-259的补数产生器
3-31十进制BCD加减器
3-343-6　涟波进位与前瞻进位
3-353-7　比较器(Comparactor)
3-39比较器的扩展
3-493-8　解码器(Decoder)
3-49高态动作2对4解码器
3-50低态动作2对4解码器
3-51带有Enable2对4解码器SN74139
3-52BCD码对十进制解码器SN7442
3-54加三码对十进码解码器SN7443
3-56BCD码对七段显示解码器
3-57解码器的扩接
3-65利用解码器设计组合逻辑电路
3-663-9　多工器Multiplexer
3-70带有致能Enable的多工器
3-742组对1组(每组4BIT)的多工器SN74157
3-75多工器的扩接3-78利用多工器设计组合逻辑电路
3-793-10　解多工器(Demultiplexer)
3-88解码器与解多工器
3-93解多工器的扩接
3-94利用解多工器来设计组合逻辑
3-953-11　编码器(Encoder)
3-97编码器的扩接
3-1043-12　同位产生校正器
3-1052BIT偶同位产生器
3-1063BIT偶同位产生器
3-1073BIT奇同位产生器
3-110同位产生器与校正器
3-114习　题
3-1164序向电路

4-1　各种正反器
4-2R-S栓锁Latch
4-3弹跳及反弹跳电路
4-6週期、频率、责任週期、方波
4-8带有CLOCK的R-S正反器
4-9CLOCK的种类与符号
4-11高态动作(触发)ActiveHigh
4-12低态动作(触发)ActiveLow
4-12正缘动作(触发)PositiveTrigger
4-12负缘动作(触发)NegativeTrigger
4-13高态动作D型正反器
4-13JK正反器
4-15正缘触发J-K正反器
4-18主仆式JK正反器
4-20T型正反器
4-21具有清除与预置的正反器
4-224-2　正反器的特征方程与激励表
4-24JK正反器
4-24R-S正反器
4-29D型正反器
4-30T型正反器
4-314-3　序向电路
4-32同步电路
4-33非同步电路
4-344-4　同步计数器(SynchronousCounter)
4-36有规则计数器
4-36上数计数器UPCounter
4-36下数计数器DownCounter
4-51上、下数计数器UpDownCounter
4-58没有规则计数器
4-614-5　非同步计数器(AsynchronousCounter)
4-72非同步上数计数器
4-72非同步下数计数器
4-76非同步上、下数计数器
4-80非同步0 ~ N－1的计数器
4-82同步、非同步混合电路
4-834-6　移位记录器(ShiftRegister)
4-87强生计数器JohnsonCounter
4-87环形计数器RingCounter
4-89向左旋转记录器
4-92左、右旋转记录器
4-93旋转与移位记录器
4-95可预置、暂停、向左、向右移位记录器
4-964-7　常用的移位暂存器
4-101串列输入∕串列输出SISO
4-101串列输入∕并列输出SIPO
4-102并列输入∕串列输出PISO
4-105并列输入∕并列输出PIPO
4-108习　题4-1125Moore与MealyMachine

5-1　MooreMachine
5-25-2　MealyMachine
5-275-3　去除多余的状态
5-595-4　使用ImplicationTable找寻等效状态
5-635-5　使用K-partition去除多余状态
5-735-6　状态电位的指定
5-83习　题
5-1066可程式化逻辑电路设计

6-1　唯读记忆体ROM6-2MASKROM
6-4PROM
6-6EPROM
6-8EEPROM与FlashROM6-10
6-2　使用ROM设计组合逻辑电路6-10
6-3　可程式化逻辑装置PLD
6-13PROMProgrammableROM
6-16PLAProgrammableLogicArray
6-18PALProgrammableArrayLogic
6-19PEELProgrammableElectricallyErasableArray
6-20
6-4　FPGAFieldProgrammableGateArray
6-32电路图设计方式
6-35有限状态机器FSM
6-36讯号波形输入方式Waveform
6-37硬体描述语言
6-376-5　结　论
6-51

评分☆☆☆☆☆

對於《最新數位邏輯電路設計(第三版)》這本書，我只能說，它完全顛覆了我對「教科書」的想像。以往我接觸到的教科書，不是太理論，就是太過簡化，而這本卻恰好找到了絕佳的平衡點。書中的每一頁都充滿了作者的用心，從清晰的結構安排，到豐富的插圖和表格，都讓學習過程變得順暢許多。我尤其欣賞它對於進階主題的講解，例如FPGA（Field-Programmable Gate Array）的應用，那部分真的是讓我大開眼界。以前總覺得FPGA是很遙不可及的高科技，但書裡用實例的方式，一步步地引導我們如何從規格定義到實際的硬體實現，真的讓我感受到數位電路設計的無限可能性。而且，它不只停留在理論，還會探討實際的設計流程，包括測試、除錯等等，這些都是學校課堂上比較少深入探討的部分。我記得書裡有一個章節在講狀態機的測試向量產生，那部分雖然有點燒腦，但它教我們的方法非常系統化，學會後應用在專題製作上，省了我不少麻煩。這本書的排版也很好，不會讓人覺得眼花撩亂，重點都很突出，真的很適合拿來當作一本工具書，隨時翻閱。

评分☆☆☆☆☆

我對《最新數位邏輯電路設計(第三版)》的評價，絕對是正面且充滿讚賞。這本書最讓我印象深刻的是，它在理論與實務之間架起了一座堅實的橋樑。書中不只講解了二極體、電晶體等基本元件如何構成邏輯閘，更進一步探討了如何利用這些邏輯閘來建構更複雜的組合邏輯與序向邏輯電路。我特別欣賞書中對於特定功能電路設計的講解，例如多工器、解碼器、編碼器，以及加法器、減法器等。書中的步驟式說明，搭配清晰的圖表，讓我在理解這些電路的工作原理時，感到非常得心應手。此外，它對於如何使用硬體描述語言（HDL），例如Verilog或VHDL，進行電路描述和模擬，也提供了相當程度的介紹，這在現代的數位電路設計中是不可或缺的技能。我記得書中有一個關於時序邏輯設計的範例，作者詳細解釋了時脈訊號（clock signal）如何影響電路的狀態轉移，以及如何避免競態（race condition）等問題，這些都是在實際電路設計中需要特別注意的細節。這本書為我打下了紮實的基礎，讓我對數位電路設計充滿信心。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本《最新數位邏輯電路設計(第三版)》真的是我大學時期最難忘的課本之一！當時為了準備期中考，常常在圖書館熬夜，翻遍了這本書。最讓我印象深刻的是，作者把一些原本看起來很枯燥的邏輯閘、布林代數，用非常生動的比喻和圖示來解釋，像是把電路想像成一個個小機關，按照特定的規則在運作。我記得有個章節在講狀態機（state machine）的設計，一開始真的覺得頭昏腦漲，但老師加上課堂上的實際操作，再對照書裡的範例，尤其是那些循序漸進的步驟分解，我才慢慢抓到感覺。書裡面的習題也是一大挑戰，有時候一道題目就要花上半天甚至一天去推導，但當終於解出來的時候，那種成就感真的無與倫比！很多設計方法，像是卡諾圖（Karnaugh map）的化簡，雖然現在有軟體輔助，但了解其原理真的有助於理解數位電路的核心。而且，它不只教你怎麼畫電路圖，更強調了設計的考量，像是速度、功耗、面積，這些都是進入業界後非常重要的知識。即使畢業幾年了，有時候遇到一些系統上的問題，腦中還是會不自覺地浮現書中講到的某些概念，可見這本書的紮實程度。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，《最新數位邏輯電路設計(第三版)》這本書，絕對是我在大學時期最常翻閱的幾本書之一。它之所以如此吸引我，很大一部分原因在於其內容的廣泛性與深入性。書中涵蓋了從最基礎的邏輯運算，到更為複雜的狀態機、演算法狀態機（ASM Chart）的設計，以及嵌入式系統中常見的匯流排（Bus）架構等等。我特別喜歡書中關於進階邏輯元件的介紹，例如各種加法器、減法器、乘法器的設計原理，以及它們在實際應用中的優勢和劣勢。還有，它對於序向邏輯電路（Sequential Logic Circuit）的闡述，像是各種計數器、移位暫存器，以及它們如何構成更複雜的系統，都讓我對數位電路的動態行為有了更深的理解。書裡面的圖示非常豐富，而且很精緻，讓人一看就懂。我還記得有個章節在介紹狀態機的優化技巧，例如合併狀態、簡化轉移條件，這些都是在實際專案中非常關鍵的技能，能夠有效降低電路的複雜度，提升效能。總之，這本書讓我感覺像是擁有一位經驗豐富的導師，隨時可以指引我方向。

评分☆☆☆☆☆

這本《最新數位邏輯電路設計(第三版)》在我求學的過程中扮演了關鍵角色，我至今仍常常回顧其中的內容。它最讓我感到驚喜的是，作者並沒有將數位邏輯電路設計死板地呈現在紙上，而是巧妙地將其與現實世界的應用緊密結合。像是書中探討的微處理器架構，雖然不深，但已經足以讓我理解CPU的運作原理，以及各種指令是如何被執行的。還有在講到記憶體單元設計時，從基本的RS正反器到更複雜的DRAM、SRAM，書中詳細的圖解和說明，讓我在腦海中建構出一個清晰的電路圖像。我特別記得有一個關於時序分析的章節，那部分真的花了我不少時間去理解，但一旦弄懂了，對於設計穩定且高效的數位系統非常有幫助。它不僅教你如何「做」出一個電路，更讓你思考「為什麼」要這樣做，以及這樣做會帶來什麼樣的影響。書中的案例分析也非常實用，像是針對某個特定功能的設計，作者會從需求分析、架構設計、邏輯實現到最後的優化，提供一個完整的思路。這本書讓我不再只是機械地記憶公式和圖表，而是真正理解了數位電路設計背後的邏輯和思考模式。