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• 逻辑门
• 触发器
• 编码与译码
• 组合逻辑电路
• 时序逻辑电路

　　依据95年教育部公佈之职业学校电机电子群课程暂行纲要编辑而成。

　　採轻松活泼方式，配合大量的图案，以提升学生之学习效率。

作者简介

张义和

　　现任大安高工 电机科 教师

电子电路设计与实现：从理论到实践的全面指南 本书是为电子工程、通信工程、计算机科学以及相关专业学生和工程师量身打造的一本深入探索现代电子电路设计与实现的权威参考书。它系统地梳理了电子电路领域的核心概念、设计方法和前沿技术，旨在帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握将理论转化为实际可行电路的能力。 第一部分：基础理论与器件特性 本书的开篇部分聚焦于电子电路的基石——半导体物理与器件基础。我们详细阐述了半导体材料的能带理论、载流子输运机制，以及PN结的形成与工作原理。这为理解后续的晶体管工作特性奠定了必要的物理基础。 随后，重点深入讲解了双极性结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的结构、工作区划分、小信号模型与大信号模型。我们不仅分析了这些有源器件的静态和动态特性，还探讨了它们在不同工作条件下的非理想效应，例如沟道长度调制、米勒效应以及高频下的寄生参数影响。 在讲解完有源器件后，本书转向了无源元件的深入分析，包括电阻、电容和电感在实际电路中的行为。特别关注了元件的寄生效应（如电阻的自感、电容的等效串联电阻ESR），这些在高频和精密电路设计中至关重要。我们还引入了集总元件模型到分布元件模型的过渡，为后续的射频电路和高速电路打下铺垫。 第二部分：模拟电路设计核心 模拟电路部分是本书的重点，它构成了所有电子系统的信号调理和处理基础。 放大器设计：我们从最基本的共源、共集和共基极组态开始，详细分析了其电压增益、电流增益、输入输出阻抗和频率响应。接着，本书转向多级放大器设计，包括级联、达林顿结构、以及使用反馈理论来精确控制放大器性能（增益、带宽、稳定性和线性度）。反馈理论的讨论涵盖了负反馈的稳定性和补偿技术，如史密斯图法和伯德图分析，确保电路在各种条件下都能稳定工作。 运算放大器（Op-Amp）的深入研究：本书不仅介绍了理想运放的特性，更侧重于实际集成运放的设计与应用。详细分析了内部结构，如输入级（双极型与MOS型）、偏置电路、以及高增益输出级。重点讨论了失调电压、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）等关键参数的成因和优化方法。基于运放，本书系统地构建了滤波器设计模块，包括巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器的理论推导和有源RC实现（如Sallen-Key拓扑、状态变量滤波器）。 电流镜与偏置技术：精确的偏置是模拟电路稳定的前提。本书对各种电流镜拓扑进行了详尽的比较和分析，从简单的两管镜到高精度、高输出阻抗的改进型电流源，并探讨了它们在实现恒流源和有源负载中的应用。 振荡器与波形发生器：涵盖了LC振荡器（如科勒皮兹振荡器、哈特莱振荡器）和RC振荡器（如文氏桥振荡器），并深入探讨了它们的相位噪声和频率稳定性。同时，详细介绍了使用专用集成电路和基于运放的锯齿波、三角波、方波发生器的设计与调试。 第三部分：电源管理与线性调节 本部分专注于为电子系统提供稳定、可靠的电源。 线性稳压器（LDO）：详细分析了LDO的内部结构，包括误差放大器、参考源和调整管的设计。重点在于如何优化其瞬态响应、压降（Dropout Voltage）和输出噪声。 开关模式电源（SMPS）：这是现代高效率电源设计的核心。本书全面覆盖了DC-DC转换器的基本拓扑结构，包括降压（Buck）、升压（Boost）、降压-升压（Buck-Boost）以及反相拓扑。对每个拓扑，我们深入分析了其工作周期（Duty Cycle）的计算、输出电压的纹波分析、以及关键的磁性元件（电感和变压器）的设计准则。此外，还引入了电流控制模式与电压控制模式的调制技术，并讨论了开关电源的环路稳定性分析与补偿设计。 第四部分：混合信号接口与数据转换 现代系统中模拟世界与数字世界的桥梁在于数据转换器。 数模转换器（DAC）：重点讲解了电阻梯形（R-2R）结构、电流舵（Current-Steering）结构，并分析了失真（DNL, INL）和建立时间。 模数转换器（ADC）：详尽介绍了不同架构的优缺点，包括双积分型、逐次逼近寄存器（SAR）型、流水线（Pipeline）型和Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 型。特别针对高精度和高速度应用，对Sigma-Delta调制器的工作原理、噪声整形技术进行了深入探讨。 第五部分：高级主题与系统集成 在掌握了基本模块的设计后，本书进入了更贴近实际工程挑战的高级主题。 噪声分析与抑制：全面覆盖了电路中的各种噪声源——热噪声、散弹噪声、闪烁噪声（1/f噪声）。讲解了如何使用噪声因子（Noise Figure）量化放大器的噪声性能，以及通过电路布局和滤波技术在系统级别上抑制噪声的有效策略。 射频（RF）电路导论：虽然不是专门的射频教材，但本书为读者提供了高频电路设计的初步视角。探讨了传输线效应、阻抗匹配（史密斯圆图的应用）、以及低噪声放大器（LNA）和混频器的基本结构和设计考量。 系统级仿真与验证：强调了现代电子设计流程中仿真工具（如Spice及其变体）的重要性。本书提供了如何利用仿真来验证电路功能、进行参数扫描、分析蒙特卡洛失真，以及进行版图后参数提取（Parasitic Extraction）的实践指导。 结论 本书最终的目标是培养工程师的系统性思维。通过对每个独立模块的深入解析，并引导读者思考这些模块如何协同工作以完成一个复杂的电子系统功能，确保读者不仅能设计出工作的小电路，更能构建出健壮、高效的电子产品。理论的严谨性与实践的可操作性并重，是本书贯穿始终的设计哲学。

评分☆☆☆☆☆

这本《数位逻辑》真的让我大开眼界！我一直觉得数位世界离我们很遥远，什么逻辑门、真值表听起来就头昏，但这本书的开头就用了一个很贴切的生活化例子，讲怎么用几个简单的开关控制一个灯泡亮灭，然后慢慢引申到各种逻辑门的设计原理。我最喜欢的地方是，作者没有一股脑地丢出公式和符号，而是用了很多生动的比喻，像是把一个逻辑门比作一个“决策者”，根据输入信号的不同，做出不同的“决定”，这样解释下来，抽象的概念就变得容易理解多了。而且，书中有很多从基础到进阶的案例分析，从最简单的加法器，到后来复杂的编码器、解码器，都一步步带你拆解，让你不仅知道“是什么”，更知道“为什么”。我一直很怕那种枯燥的教科书，但这本书的叙述方式很流畅，就像一位经验丰富的老师在循循善诱，让你在不知不觉中就掌握了这些数位逻辑的精髓。读完之后，我感觉我对电脑、手机等数位产品的工作原理有了更深的理解，不再是只看到表面的操作，而是能想象到背后那些精密的逻辑运算在进行。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我拿到《数位逻辑》这本书的时候，抱着试试看的心态，毕竟我对这类硬核的电子工程内容一直有点距离感。没想到，这本书的排版和视觉设计就很有吸引力，不是那种密密麻麻的文字堆砌，而是有很多图表、流程图，甚至是一些小小的插画，让阅读过程不至于太疲劳。更重要的是，它把本来很枯燥的理论，通过一个又一个实际的应用场景给串联了起来。我尤其印象深刻的是关于时序逻辑的部分，作者用了一个非常巧妙的例子，说明了如何设计一个简单的计数器，以及这个计数器在实际生活中的应用，比如电梯的楼层显示、数字时钟等等。他不仅讲了理论，还解释了为什么这样做，这样做的优缺点是什么，这种深入浅出的讲解方式，让我这个初学者也感觉豁然开朗。以前我总觉得很多电子产品的“智能”是魔法，现在我明白了，原来都是这些数位逻辑在背后默默工作，通过各种组合和运算，实现了我们看到的各种功能。这本书真的让我体会到了“少即是多”的智慧，通过简单的基本逻辑单元，就能构建出如此复杂而强大的系统。

评分☆☆☆☆☆

当初买《数位逻辑》这本，纯粹是因为工作上偶尔会接触到一些相关的资料，想说补点基础知识。没想到这本书的叙述方式完全颠覆了我对教科书的刻板印象。它没有一开始就抛出一堆抽象的概念，而是从一个看似简单的“问题”出发，然后层层剥茧，逐步引入数位逻辑的核心概念。我尤其赞赏作者在讲解“逻辑门”的部分，他没有直接给出图示和真值表，而是先用文字描述了“与”、“或”、“非”等基本逻辑关系的含义，再用生活中的例子来对应，比如“下雨”并且“带伞”才会“出门”（与），“天晴”或者“不下雨”都可以“出门”（或），这种方式让我在脑海里建立了直观的图像，然后再去学习具体的逻辑门电路，就显得格外轻松。书中的一些章节还涉及到一些简单的数位电路由哪些基本逻辑门组成，然后如何实现某种特定的功能，这部分让我感觉像是解谜一样，很有成就感。总的来说，这是一本能够真正帮助读者理解数位逻辑“为什么”的书，而不是仅仅记住“是什么”。

评分☆☆☆☆☆

我一直对半导体和集成电路很感兴趣，但总是觉得门槛太高，《数位逻辑》这本书算是为我打开了一扇新的大门。虽然书名听起来很专业，但作者的写作风格非常亲民，就像在跟朋友聊天一样，用很生活化的语言来解释那些复杂的数位电路概念。我特别喜欢书中对于“组合逻辑”和“时序逻辑”的区分，他没有直接定义，而是通过一个一个的实际例子，比如判断一个简单的电路是否工作正常（组合逻辑），以及记忆和处理序列信号的电路（时序逻辑），让我慢慢体会到它们之间的区别和联系。而且，书中还穿插了一些历史发展的脉络，讲了数位逻辑是如何一步步发展起来的，这让我感觉在学习知识的同时，也了解了这段科技史。最让我惊喜的是，它还提到了数位逻辑在现代的一些前沿应用，比如人工智能和机器学习的基础，虽然只是点到为止，但已经让我对未来的发展充满了好奇。这本书的优点在于，它既有扎实的理论基础，又有广阔的应用视野，是一本非常值得细细品读的书。

评分☆☆☆☆☆

对于《数位逻辑》这本书，我最深的感受是它的“循序渐进”和“触类旁通”。我一直对电子学很有兴趣，但数位逻辑这块总是感觉有点吃力，尤其是在一些逻辑电路的设计和分析上，经常会卡住。这本书的独特之处在于，它不会在你还没完全理解基本概念的时候就抛出复杂的电路图。而是先从最基础的二进制表示法开始，然后慢慢讲解布尔代数，接着是基本的逻辑门，最后才开始组合和分析更复杂的逻辑电路。作者在讲解过程中，非常注重理论和实践的结合，每个概念的提出，都会附带一个或者多个具体的例子，并且很多例子都贴近实际应用，比如如何用数位逻辑设计一个简单的电子游戏中的得分系统，或者如何实现一个交通信号灯的控制逻辑。这让我感觉自己不只是在学习枯燥的理论，而是在学习如何解决实际问题。而且，书中还会适时地补充一些相关的背景知识，比如一些数位电路设计工具的使用方法，或者一些常用的数位集成电路芯片的介绍，这些都让我觉得这本书的内容非常充实且实用。