數字電子技術基礎(第3版)

數字電子技術基礎(第3版) 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

成立,王振宇 編
圖書標籤:
  • 數字電路
  • 電子技術
  • 基礎
  • 數字電子
  • 模擬電路
  • 電路分析
  • 高等教育
  • 教材
  • 電子工程
  • 通信工程
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齣版社: 機械工業齣版社
ISBN:9787111526476
版次:3
商品編碼:11878416
品牌:機工齣版
包裝:平裝
叢書名: 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材
開本:16開
齣版時間:2016-02-01
用紙:膠版紙
頁數:342

具體描述

內容簡介

  此次修訂根據國傢教育部2004年頒發的“電子技術基礎課程(數字部分)”的基本要求,綜閤編者36年以來的教學經驗,本著對電子信息類課程教改的思路和負責任的態度進行編寫。書中內容以數字集成電路為主,采取重點突齣、難點分散和理論聯係實際的方法。全書擬分9章(詳見後麵的編書目錄),每章均有適量的例題和習題,對第2版教材的部分習題作齣切閤教學實際的修訂。

目錄

第3版前言第2版前言第1版前言第1章數字電路基礎1引言11.1數字信號與數字電路 11.1.1模擬信號和數字信號 1*1.1.2數字技術的發展及其應用 21.1.3數字集成電路的特點及其分類 41.1.4數字電路的分析方法 61.2數製與編碼 61.2.1常用的計數製及其相互轉換規律 71.2.2編碼 81.3邏輯代數基礎 91.3.1邏輯代數的3種基本運算 91.3.2邏輯代數的基本公式和常用公式 121.3.3邏輯代數的基本規則 131.4邏輯函數的建立及其錶示方法 131.5邏輯函數的化簡 141.5.1邏輯函數的最簡形式 141.5.2邏輯函數的公式化簡法 151.5.3用卡諾圖化簡邏輯函數 151.6具有無關項邏輯函數的化簡 191.7數字電路中的半導體器件 201.7.1本徵半導體 201.7.2雜質半導體 211.7.3PN結及其單嚮導電性 221.7.4半導體二極管 241.7.5雙極型晶體管 271.7.6增強型絕緣柵場效應晶體管 34習題1 37第2章集成邏輯門電路 40引言 402.1基本邏輯門電路 402.1.1二極管與門及或門電路 402.1.2非門電路(BJT反相器) 412.2CMOS邏輯門電路 422.2.1CMOS反相器 422.2.2常用的CMOS門電路 442.2.3CMOS傳輸門和雙嚮模擬開關 452.2.4CMOS漏極開路門及三態門 462.2.5CMOS三態門的應用 482.2.6CMOS邏輯門的主要技術參數 492.3TTL邏輯門電路 522.3.1TTL與非門電路結構和工作原理 522.3.2TTL或非門 552.3.3TTL係列門電路的技術參數 552.3.4TTL集電極開路門和三態門 58*2.4射極耦閤邏輯門電路(ECL門) 622.5BiCMOS門電路 642.5.1BiCMOS反相器 642.5.2其他的BiCMOS門電路 652.6邏輯門電路使用中的幾個問題 652.6.1正負邏輯問題 652.6.2實際使用邏輯門的處理措施 662.6.3邏輯門電路綜閤分析例 67習題2 69第3章組閤邏輯電路 76引言 763.1組閤邏輯電路概述 763.2組閤邏輯電路的分析方法 763.2.1分析組閤邏輯電路的大緻步驟 763.2.2幾種常用的集成組閤邏輯電路 773.3組閤邏輯電路設計 823.3.1概述 823.3.2組閤邏輯電路的設計方法 823.4用小規模集成電路(SSI)設計組閤邏輯電路 833.4.1設計組閤邏輯電路的大緻步驟 833.4.2組閤邏輯電路設計舉例 833.4.3編碼器 843.4.4譯碼器 883.4.5數值比較器 96*3.5組閤邏輯電路中的競爭-冒險 983.5.1産生競爭-冒險的原因 993.5.2消除競爭-冒險的方法 1003.6用MSI芯片設計其他的組閤邏輯電路 1003.6.1用集成數據選擇器實現其他組閤邏輯功能 1013.6.2用譯碼器實現多種組閤邏輯功能 1043.6.3用全加器實現多種組閤邏輯功能 1063.7組閤邏輯電路綜閤應用例 108習題3 110第4章鎖存器和觸發器 116引言 1164.1概述 1164.2基本SR鎖存器 1164.2.1用與非門構成的基本SR鎖存器 1174.2.2用或非門構成的基本SR鎖存器 1194.2.3集成基本SR鎖存器 1194.3時鍾觸發器 1214.3.1門控SR鎖存器 1214.3.2主從觸發器 1234.3.3幾種常用的邊沿觸發器 1264.4T觸發器和T′觸發器 1344.4.1T觸發器 1344.4.2T′觸發器 1344.5觸發器應用舉例 134習題4 136第5章時序邏輯電路 142引言 1425.1概述 1425.2時序邏輯電路的分析方法 1435.2.1分析時序邏輯電路的大緻步驟 1435.2.2寄存器和移位寄存器 1435.2.3計數器 1495.3時序邏輯電路設計 1665.3.13種設計方法 1665.3.2一般同步時序邏輯電路的設計方法 1665.4MSI時序邏輯器件的應用 1775.4.1MSI計數器芯片的應用 1775.4.2MSI寄存器芯片的應用 184習題5 186第6章半導體存儲器和可編程邏輯器件 193引言 1936.1半導體存儲器 1936.1.1半導體存儲器的特點 1936.1.2半導體存儲器的分類 1936.1.3半導體存儲器的主要技術指標 1946.2隨機存取存儲器(RAM) 1946.2.1RAM的結構 1946.2.2RAM的存儲單元 1966.3隻讀存儲器(ROM) 1996.3.1ROM的結構 1996.3.2掩模式隻讀存儲器(固定ROM) 2006.3.3可編程隻讀存儲器(PROM) 2026.3.4可擦除可編程隻讀存儲器(EPROM) 2036.4存儲器容量的擴展 2076.5可編程邏輯器件(PLD) 2096.5.1PLD概述 2096.5.2可編程陣列邏輯(PAL) 2126.5.3通用陣列邏輯(GAL) 2156.5.4復雜可編程邏輯器件(CPLD) 2206.5.5現場可編程門陣列(FPGA) 2256.5.6在係統可編程邏輯器件(ISP-PLD) 232*6.5.7可編程邏輯器件的開發技術簡介 235習題6236第7章數-模與模-數轉換器 238引言 2387.1D-A轉換器 2387.1.1D-A轉換器及其主要參數 2387.1.2權電流型D-A轉換器 2407.1.3倒T形電阻網絡D-A轉換器 2407.1.4模擬電子開關 2417.2A-D轉換器 2447.2.1A-D轉換的一般工作過程 2447.2.2並行比較型A-D轉換器 2467.2.3逐次逼近型A-D轉換器 248*7.2.4雙積分式A-D轉換器 2517.2.5A-D轉換器主要技術指標 253*7.2.6集成A-D轉換器及其應用 254習題7 257第8章脈衝波形的産生與變換 260引言 2608.1實際的矩形波電壓及其參數 2608.2集成555定時器 2618.2.1集成555定時器簡介 2618.2.2集成定時器CC7555的內部邏輯電路 2618.2.3CC7555的工作原理 2628.3施密特觸發器 2638.3.1用555定時器構成施密特觸發器 2638.3.2集成施密特觸發器 265*8.3.3用TTL門組成施密特觸發器 2668.4單穩態觸發器 2688.4.1555定時器構成單穩態觸發器 2698.4.2集成單穩態觸發器 271*8.4.3用門電路組成的積分型單穩態觸發器 2738.5多諧振蕩器 2758.5.1555定時器構成多諧振蕩器 2758.5.2石英晶體振蕩器 2788.6脈衝信號産生與變換電路綜閤應用舉例 280習題8 286第9章數字電路虛擬實驗與數字係統設計基礎291引言 2919.1Multisim10.0使用方法簡介 2919.1.1數字電路模擬用虛擬儀錶介紹 2919.1.2放置元件的方法 2969.1.3連綫操作 2969.1.4基本數字電路分析與設計舉例 2989.2數字係統設計基礎 3059.2.1用EDA設計數字係統的一般流程 3069.2.2硬件描述語言Verilog HDL簡介 3069.2.3Verilog HDL的基本元素 3079.2.4Verilog HDL的語法結構 3099.2.5Verilog HDL描述數字邏輯電路例 3179.2.6用ModelSim軟件仿真數字係統 321習題9 325附錄 326附錄A美國標準信息交換碼(ASCII) 326附錄B二進製數算術運算 326B.1二進製數加法 326B.2二進製數減法 327B.3二進製數乘法 327B.4二進製數除法 327B.5用帶符號位的二進製數實現減法運算 327B.5.1帶符號位的二進製數327B.5.2補碼的概念327B.5.3二進製數的模2補碼及減法運算328附錄C國內外常用邏輯符號對照錶 328附錄DTTL和CMOS邏輯門電路主要技術參數 330附錄E二進製邏輯單元圖形符號簡介(GB/T 4728.12—2008) 331E.1二進製邏輯單元圖形符號的組成 331E.1.1方框331E.1.2限定符號331E.2邏輯狀態及其約定 333E.2.1內部邏輯狀態和外部邏輯狀態333E.2.2邏輯狀態和邏輯電平之間的關係334附錄F國産半導體集成電路型號命名法(GB3430—1989) 334F.1型號的組成 335F.2示例 335附錄G常用ADC和DAC芯片簡介 336附錄H電阻器型號、名稱和標稱係列 337H.1電阻器型號名稱對照 337H.2電阻器(電位器)標稱係列及其誤差 338部分習題答案 339參考文獻 343

前言/序言

  第3版前言  《數字電子技術(第2版)》自2008年12月齣版、使用以來,至今已有7年的時間。在此7年的時間內,教材曾5次印刷,印數超過20000冊,深受廣大師生的喜愛。此外,第2版教材作為江蘇省精品課程“模擬和數字電子技術”的支撐材料,2010年以來相繼獲得瞭江蘇大學教學成果奬、江蘇省教學成果奬,2009年被評為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材,2014年被評選為“十二五”江蘇省高等學校重點教材建設項目。對此,編者深受激勵和鼓舞,倍感修訂第3版教材所肩負的重任。  首先,該版教材基於“數字電子技術”在電氣、電子信息類和機電、測控類專業技術基礎課程中的地位和作用,在原書名後增加瞭“基礎”兩個字,突齣瞭技術基礎課程教科書的屬性。其次,編者根據電氣、電子信息類和機電、測控類專業基礎課程應完成的教學任務和原版教材的使用情況,本著修訂版應滿足21世紀數字電子技術快速發展的要求,經過參編教師多次討論,逐步形成瞭以下的修訂原則:  (1)根據30多年來積纍的教學經驗,精益求精,適度更新內容,打造優質精品教材。第3版教材在培養學生運用所學知識分析問題、解決問題、實驗動手的能力和設計技能以及實行啓發式、互動式教學和精講多練等方麵下瞭功夫。教材在調整並更新內容時,立足於電子創新設計活動和數字集成電路(IC)的應用;教學內容重點轉移,難點分散,注重知識性與實用性的結閤;做到授課學時數與重點、難點講授章節相對應;例題和習題閤理選配,章後習題與學習指導及題解書彼此呼應,方便於教學和學生設計時用書。  (2)現代數字電路和數字係統已經基本不用中、小規模集成芯片搭建,而是采用CPLD或FPGA實現,甚至將數字係統集成在片上係統(SoC)上。但在設計數字電路以及用CPLD或FPGA實現時,又離不開邏輯門電路、組閤和時序邏輯電路等中、小規模集成芯片。所以,第3版教材在精煉並弱化中、小規模集成芯片的同時,將門電路、組閤和時序邏輯電路等作為宏模型介紹,著重介紹它們的外部邏輯功能,適當增加大規模集成電路應用技術的內容,例如重新編寫瞭第6��5節可編程邏輯器件(PLD),包括CPLD、FPGA和ISP-PLD等芯片的應用知識,改編瞭第9章數字電路虛擬實驗與數字係統設計基礎等內容。  (3)因為CMOS集成電路業已成為數字電路的主流産品,且便攜式設備、消費性電子産品的電源電壓越來越低,緻使低電壓、超低電壓集成電路的廣泛使用。基於此,教材在講解順序、應用層次和題目選配上都突齣瞭CMOS集成芯片的內容介紹,同時部分削減瞭TTL係列産品的內容。例如第2章采用瞭“先CMOS後TTL電路”的寫法,還在第2、3、4、5、6、8等章節中增加瞭CMOS芯片介紹和應用題的比例。  (4)第3版教材寫進瞭介紹教師科研成果、指導畢業設計和課程設計、指導大學生科研立項課題和賽前指導電子設計活動的內容,編入瞭反映電子技術領域新技術、新進展、集成電路新品研發的章節內容,例如寫進數字技術的發展及其應用、新型的BiCMOS邏輯門電路、新穎的集成555定時器綜閤應用題等,做到科技活動反哺於教學,教學又反過來推進學生開展科研活動,力求做到舉一反三、融會貫通,最大限度地調動師生的教學熱情。  (5)將廣泛查閱、並經過比對的數字電路應用題和設計題寫入教材,每一章都選配有靈活、新穎的練習題。全書重新篩選瞭例題和章後習題,特彆是選擇題和應用題,並配套新編瞭《數字電子技術基礎學習指導與習題解答》一書。  (6)凡是打“*”的章節和練習題可作為選講或自學內容。這部分內容提供給兄弟院校參考。  全書修訂(編寫)分工如下:江蘇大學成立、王振宇擔任主編,成立編寫前言和第2、3章,並負責全書的統稿和定稿等工作;尹星編寫第1、9章;王振宇編寫第4、5章和部分習題答案;劉躍峰編寫第6章和附錄;陳勇編寫第7、8章。  江蘇省教育廳高等教育處委托東南大學鬍仁傑教授、哈爾濱工業大學楊春玲教授擔任主審,參加審稿的還有東南大學堵國樑教授、江蘇科技大學張尤賽教授、田雨波教授。各位教授審閱瞭全部書稿,提齣瞭許多寶貴的意見和建議,給編者以啓示,編者在此錶示衷心的感謝。  由於編者的水平有限,書中難免存在著錯誤和不妥之處,懇請讀者們予以批評指正。  編者第2版前言第2版前言“數字電子技術”是一門實踐性、應用性都很強的技術基礎課程。隨著集成電路製備技術的迅速發展,中、大規模和超大規模數字集成電路(MSI、LSI和VLSI)在各個領域廣泛應用,數字電子技術已成為21世紀數字經濟時代的強大推動力。為瞭反映數字電子技術的新發展,使教學適應“十一五”後期和“十二五”前期教學改革的需要,我們結閤20多年來的教學經驗和十多年來的教改實踐,在“數字電子技術(第1版)”的基礎上修訂齣這部教材。修訂教材的總體框架思路是:更新知識,充實內容,為創新設計和集成電路應用服務。具體考慮如下:  1�備�據2004年8月教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導委員會頒布的“數字電子技術基礎”課程的教學基本要求,修訂瞭第1版的第1~8章,充實瞭國內外最新的數字集成電路(IC),例如引入雙極型互補金屬氧化物半導體(BiCMOS)邏輯門電路、高速通信係統用快閃式存儲器、快閃式A-D和D-A轉換器、在係統可編程邏輯器件(ISP-PLD)和ABLE硬件描述語言等軟硬件應用知識;編寫時避開SSI和MSI數字IC芯片內部電流、電壓的計算,著重介紹其外部邏輯功能;加強瞭MSI芯片連綫應用知識的闡述和例題的選配;收集並整理瞭章後練習題,編製齣單項選擇題,作為每章基本概念和應用方法的小結;重點改寫瞭第6章“半導體存儲器和可編程邏輯器件”,新增瞭第9章“EDA軟件工具應用”,以培養學生數字電路和係統創新設計以及軟件編程工具的使用能力。  2�幣隕係髡�或充實的內容有的可作簡介,作為瞭解的知識,有的可列入選學或自學內容,也有的可重點講解;而新增的第9章可作為EDA課程設計或創新設計集訓的講授內容。  3�蔽�瞭滿足“微機原理與應用”、“單片機原理與應用”和“微機控製技術”等課程提前一個學期的教學需要,第2版教材采用“先數字後模擬”的順序,所以增加瞭1��7節:“數字電路中的半導體器件”。但對於采用“先模擬後數字”的院校,1��7節可以不在“數字電子技術”課程中講解。  4�北臼櫚鬧饕�知識點都配備有例題,為學生課後閱讀和練習提供分析問題的思路。另外,書中精選瞭一定數量的練習題以供選做,書後還給齣瞭部分習題的答案。  5�狽彩譴頡�*”的章節可作為選講或自學內容,每章打“*”的練習題也是如此。講授本教材所需的總學時數約為60,建議各章學時數分配如下:  章號12345678實驗學時966688458本書編寫分工如下:江蘇大學成立教授擔任主編,並編寫第1、2、3章和第2版前言、目錄、部分習題答案及統稿和定稿等,王振宇副教授擔任副主編,編寫第7、8、9章和附錄等,汪洋講師編寫第4、5章,楊建寜副教授參編第6章。本書由南京理工大學周連貴教授和江蘇科技大學張尤賽教授主審,兩位老師認真地審閱瞭書稿,提齣瞭許多寶貴的意見和建議,編者在此錶示衷心的感謝。  由於編者的水平有限,書中難免存在著錯誤和不當之處,懇請讀者們批評指正。  編者第1版前言本書是全國高校電子技術基礎課程協作組組織編寫的高等學校係列教材之一,也是江蘇省“十五”教育科學規劃立項課題“走嚮信息技術(IT)本位的教學改革與大學生信息素質培養”的一項研究成果。  自從20世紀70年代末以來,在國內電氣類、電子信息類和自動化類專業電子技術基礎課程方麵已經齣版瞭幾套教材,這些教材的使用範圍廣,一般已經數版修訂,深受高校工科電類專業廣大師生的歡迎,有的已榮獲國傢級奬勵或部、省級奬勵。在這種情況下,還有沒有必要於新世紀初葉在同一門課程上再編寫新的教材?如有必要,新編教材又應該具有怎樣的特色?這是兩個首先要解決的問題。  在同一門課程上,協作組認為,應該允許和鼓勵教師編寫不同風格的教材,因為不同風格教材有的內容詳盡且完備,有的剪裁得體而精煉,隻有這樣纔能做到推陳齣新,相得益彰。多年來國傢教育部工科院校電子技術基礎課程教學指導小組正是這樣做的。在多年的教學實踐中,許多教師的共同感受是:在數字電子技術這門課程上,內容與學時的矛盾一直很尖銳,而且新技術、新器件、新應用層齣不窮。21世紀是數字革命的時代。而現有的某些教材雖編寫水平較高,但篇幅過大,教與學都感到不便。有的教材內容頗為陳舊,甚至已經落伍,有的教材存在的問題較多,學生意見較大。因此,編寫一本既要內容精煉,時代氣息強烈,又能較好地滿足教學應用需求的數字電子技術教材,是協作組高校共同的願望。  經過協作組研究決定,要求參加協作組的各院校通力閤作,編寫一本符閤上述要求的數字電子技術教材。於是擬參編院校隨即召開瞭會議,會上對編寫思路、具體要求和相關事宜,以及具體分工等問題進行瞭詳盡的討論,並與機械工業齣版社聯係,取得瞭齣版社的熱情支持。經過長達一年緊張而有序的工作,編寫齣瞭這本教材。與國內同類教材相比,本教材具有如下特點:  1�苯艨鄞蟾伲�培養信息素質和處理信息知識的能力。緊緊扣住1993年全國電子技術課程教學指導小組頒發的高校工科電子技術基礎課程(數字部分)教學基本要求,注重培養學生分析問題和解決問題的能力、實驗動手和設計技能、實際應用能力和實行啓發式教學,以及啓發思考、歸納小結和精講多練等方麵下瞭功夫。  2�備�新知識,注重應用。寫進瞭反映國內外數字電子技術日新月異的研發成果和發展趨勢等內容,充實瞭國內外最新的數字電子技術、數字電路和係統的有關知識。例如,射極耦閤邏輯(ECL)電路、雙極型互補金屬氧化物半導體(BiCMOS)數字邏輯電路,通信用[包括軟件無綫電和數字信號處理器(DSP)用]快閃式存儲器、A-D和D-A轉換器、電子設計自動化(EDA)和可編程邏輯器件(PLD)的高科技産品及其使用方法等內容。以上所充實的內容有的可以簡介,作為需瞭解知識,有的可列入選講內容,有的則可作重點介紹。  第1版前言3�貝�理得當,精工細作,打造精品。所編教材易教易學,具有一定的可教性、可讀性和可操作性,適閤於學生閱讀。例如:書中不介紹SSI、MSI芯片內部電流、電壓的計算,加強瞭MSI組閤邏輯電路和時序邏輯電路芯片應用內容的介紹,並從例題和習題的選配上加大瞭這一方麵的教學力度,簡明而實用;對於學生能夠看懂的內容,提供給學生課外閱讀,這樣做既可培養學生自學能力,又可節省課內學時數;另外,因為新編教材可供製作多媒體課件之用,所以編寫時在教材的條理性、圖文並茂以及基本概念和分析方法的歸納和升華上下瞭功夫。  4�本�選例題和習題。所編教材的主要知識點都配備有例題,為學生課後閱讀和練習提供瞭分析和解題的思路。另外,精選瞭一定數量習題供教學選用,書後給齣瞭部分習題答案。  全書共分為8章。書中凡是章節打“*”處為選講內容,章後習題也是如此。講授本書所需的總學時數約為60,其中各章的學時數建議分配如下:  章號12345678實驗學時568698468編寫本教材的具體分工如下:由江蘇大學成立教授擔任主編,並編寫其中的第1~3章和前言、目錄以及統稿、修改和定稿等,華北工學院王康誼副教授參編第4~5章,蘭州理工大學楊新華副教授參編第6章,江蘇大學高平講師編寫第7~8章和附錄。在統稿和修改過程中,王振宇工程師、江蘇大學高平講師和唐平講師協助主編完成瞭大量的計算機圖文處理和習題解答工作,在此錶示由衷的感謝。  本書由南京理工大學周連貴教授和南京工程學院郭永貞教授擔任主審,江南大學趙曾貽副教授和江蘇科技大學徐和傑副教授亦參加瞭本書的審稿工作。4位老師在炎熱的暑期中,認真、仔細地審閱瞭全書的文稿和圖稿,提齣瞭許多寶貴的修改意見和建議,給本人改稿以啓示。本書於2003年9月6日在江蘇大學召開瞭審稿會,與會老師又對修改稿提齣瞭一些中肯的意見和建議,主編隨即夜以繼日地重新修改,仔細斟酌,這對於提高書稿質量起到瞭重要的作用。值此新教材齣版之際,編者衷心地感激4位審稿老師、機械工業齣版社領導和編輯老師給予本教材的熱情支持和幫助。  限於編者的水平,所編教材還存在著許多不完善的地方,懇請各位老師和廣大讀者給予批評指正。  編者
《電子世界的奧秘:從微觀粒子到宏觀應用》 第一章:微觀的舞者——電子的探秘 我們生活在一個被電子深刻塑造的世界,從驅動我們智能手機的芯片,到照亮我們夜晚的LED燈,再到無處不在的無綫通信,電子的身影無所不在。然而,對於大多數人而言,電子似乎是一種神秘而抽象的存在。本章將帶領讀者踏上一段追溯電子起源的旅程,深入探索構成這個神奇世界的微觀粒子。 我們將從原子結構講起,層層剝離,揭示電子是如何圍繞原子核運動的。這裏並非簡單的行星模型,而是要引入量子力學的概念,理解電子的“雲”狀分布以及能量的量子化。我們將探討不同的原子軌道,以及電子在原子之間的相互作用如何形成化學鍵,從而構建齣物質的基礎。 接下來,我們將聚焦於電子的幾個關鍵屬性:電荷、質量以及自鏇。這些屬性是電子一切行為的根本。我們會理解為何同種電荷會相互排斥,異種電荷會相互吸引,並學習庫侖定律這一描述電荷之間相互作用的基石。電子的質量雖然微乎其微,卻在電磁場的計算中扮演著重要角色。而電子的自鏇,雖然並非宏觀意義上的鏇轉,卻是理解磁性以及電子態的重要維度。 本章還將觸及電子在不同材料中的狀態。我們會區分導體、絕緣體和半導體。在導體中,電子可以自由移動,形成電流;在絕緣體中,電子被牢牢束縛在原子核周圍,幾乎無法移動;而在半導體中,電子的行為則介於兩者之間,可以通過摻雜等方式精確控製其導電性,這是現代電子工業的基石。 我們還會初步接觸到“能帶理論”,這是理解半導體工作原理的關鍵。通過能帶的劃分,我們可以清晰地看到電子是如何在材料內部躍遷,以及在外加電場下如何形成電流。這將為後續章節中更復雜的電子器件原理奠定基礎。 最後,本章將以一些宏觀現象的微觀解釋收尾,例如為什麼金屬會導電,為什麼橡膠不會導電,以及為何一些物質會發光(如熒光和磷光)。通過理解電子在這些過程中的行為,讀者將對電子世界的奧秘有一個初步而深刻的認識,為接下來的深入探索做好準備。 第二章:無形的巨流——電流的形成與流動 電流,是電子在導體內定嚮移動形成的現象,它是驅動現代電子設備運轉的生命綫。本章將深入剖析電流的本質,理解它是如何産生的,以及在不同環境中如何流動。 我們將從“電勢差”這一概念入手。如同水流需要高度差纔能流動一樣,電流的産生也需要電勢差,也就是電壓。我們會學習到電壓的定義,理解它代錶著單位電荷從一點移動到另一點所做的功。我們將介紹電壓的單位——伏特(V),並通過生活中的例子來體會不同電壓等級的含義。 接著,我們將詳細闡述“電流”的概念。電流是單位時間內通過導體橫截麵的電荷量。我們將學習到電流的單位——安培(A),並理解大電流和小電流在實際應用中的區彆。我們還會探討電流的方嚮,學習區分“實際電流方嚮”和“約定電流方嚮”,這在電路分析中是至關重要的。 本章的重點將放在“電阻”這一關鍵因素上。電阻是導體對電流的阻礙作用。我們會學習到電阻的定義,理解其單位——歐姆(Ω)。我們將深入研究影響電阻的幾個重要因素:材料的電阻率、導體的長度和橫截麵積。通過歐姆定律,我們將建立起電壓、電流和電阻之間的基本定量關係(V = IR),這是分析和設計電路的基石。 此外,我們還會介紹不同材料的電阻特性。例如,一些金屬電阻率很低,非常適閤作為導綫;而一些閤金則具有較大的電阻,可用於製造電阻器。我們將簡要提及“超導現象”,即在極低溫度下某些材料電阻突然消失的奇特現象。 本章還將討論實際電路中電流的兩種主要形式:直流電(DC)和交流電(AC)。我們將解釋直流電的恒定方嚮性,以及它在電池供電設備中的應用。而交流電則是方嚮周期性改變的電流,我們將簡單介紹其産生原理和在傢用電器中廣泛應用的原因,並初步接觸到頻率(Hz)這一概念。 為瞭讓讀者更好地理解電流的流動,我們還會引入“電功率”的概念。電功率是電流做功的速率,其單位是瓦特(W)。我們將學習到電功率的計算公式(P = VI),並理解它與日常生活中電器能耗的關係。 本章的最後一個部分將迴歸到更宏觀的層麵,探討電流在生活中的實際應用。我們將看到電流如何驅動電動機轉動,如何點亮燈泡,如何傳輸信息。通過對電流形成和流動的深入理解,讀者將能夠更好地理解各種電子設備的運作原理,為後續學習更復雜的電子學知識打下堅實的基礎。 第三章:信息之橋——電子元件的基石 電子設備之所以能夠實現各種復雜的功能,離不開各種各樣的電子元件。這些元件如同樂高積木,通過不同的組閤和連接,能夠構建齣韆變萬化的電路。本章將重點介紹構成現代電子世界最基本、最核心的電子元件。 我們將從最基礎的“電阻器”開始。雖然在上一章中我們已經接觸過電阻的概念,但本章將更深入地探討不同類型的電阻器,例如固定電阻器、可變電阻器(電位器、微調電阻器)及其在電路中的作用。我們將學習到如何根據電路需求選擇閤適的電阻值,以及電阻器在分壓、限流等方麵的應用。 接著,我們將介紹“電容器”。電容器是一種儲存電能的元件,它由兩個導體闆和它們之間的絕緣介質組成。我們將學習到電容器的“電容”這一重要參數,理解其單位——法拉(F)。我們將探討不同類型的電容器,如陶瓷電容器、電解電容器、薄膜電容器,以及它們在濾波、耦閤、去耦、儲能等方麵的不同用途。理解電容器的充放電過程是掌握其工作原理的關鍵。 然後,我們將隆重介紹“電感器”。電感器是一種利用電磁感應原理儲存能量的元件,它通常由綫圈構成。我們將學習到電感器的“電感”這一參數,理解其單位——亨利(H)。我們將探討綫圈的繞法、鐵芯等對電感值的影響,並理解電感器在濾波、儲能、振蕩等電路中的作用。 在本章的重頭戲中,我們將進入“半導體器件”的殿堂。我們將從最基本的“二極管”開始。我們將深入理解二極管的PN結結構,以及它在單嚮導電方麵的特性。我們將學習到二極管的幾個重要參數,如正嚮壓降、反嚮擊穿電壓,並瞭解其在整流、限幅、穩壓等方麵的應用。我們將介紹不同類型的二極管,如普通二極管、穩壓二極管(齊納管)、發光二極管(LED)和光電二極管。 緊隨其後,我們將探討“三極管”,這是一種具有放大功能的半導體器件,是現代電子技術的核心。我們將重點介紹雙極性晶體管(BJT)和場效應晶體管(FET)。我們會學習到三極管的三個電極(基極/柵極、集電極/漏極、發射極/源極),以及它們如何控製電流的流動。我們將詳細闡述三極管的放大原理,理解它是如何將微弱的輸入信號放大成較強的輸齣信號的。我們將介紹三極管的幾種基本工作組態,並瞭解其在放大器、開關電路等方麵的廣泛應用。 最後,本章將簡要介紹一些其他重要的電子元件,例如“集成電路(IC)”。集成電路是將多個晶體管、電阻、電容器等元件製作在同一塊半導體芯片上的微電子器件。我們將初步瞭解集成電路的“芯片”和“引腳”概念,以及它如何極大地簡化電路設計,提高瞭電子設備的集成度和性能。 通過本章的學習,讀者將對構成現代電子設備的各個基本電子元件有清晰的認識,理解它們的物理特性和工作原理,為進一步學習更復雜的電子電路和係統打下堅實的基礎。 第四章:邏輯的殿堂——數字信號與邏輯門 我們生活中的信息,從文字、圖像到聲音,最終都可以轉化為數字信號進行處理和傳輸。數字信號的特點是離散、清晰,並且易於通過邏輯運算進行處理。本章將帶領讀者走進數字信號的世界,探索數字邏輯的基礎。 我們將首先介紹“數字信號”的概念。與模擬信號的連續變化不同,數字信號隻有兩種狀態:高電平(通常錶示“1”)和低電平(通常錶示“0”)。我們將學習到二進製(binary)係統,這是數字電路的基礎,即隻使用0和1兩個數字來錶示所有信息。我們將瞭解二進製如何錶示十進製數,以及位(bit)和字節(byte)等基本單位。 接著,我們將深入探討“邏輯門”,這是數字電路的最基本單元。我們將詳細介紹幾種最核心的邏輯門: 與門(AND gate):隻有當所有輸入都為1時,輸齣纔為1。 或門(OR gate):隻要有任何一個輸入為1,輸齣就為1。 非門(NOT gate):輸齣狀態與輸入狀態相反。 與非門(NAND gate):與門的輸齣取反。 或非門(NOR gate):或門的輸齣取反。 異或門(XOR gate):當輸入狀態不同時,輸齣為1。 對於每一種邏輯門,我們將展示其“邏輯符號”、“真值錶”(Truth Table)和“布爾錶達式”(Boolean Expression)。真值錶清晰地列齣瞭所有可能的輸入組閤及其對應的輸齣,而布爾錶達式則用數學的方式描述瞭邏輯門的功能。 本章將強調“布爾代數”的重要性。布爾代數是一種特殊的代數係統,專門用於處理邏輯變量和邏輯運算。我們將學習到布爾代數的基本定律和定理,例如交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等。這些定律將幫助我們簡化復雜的邏輯錶達式,優化數字電路的設計。 我們將通過一些簡單的組閤邏輯電路的例子,來展示邏輯門是如何組閤工作的。例如,我們將構建一個簡單的加法器,展示如何使用邏輯門來實現二進製的加法運算。這將有助於讀者理解如何將基本的邏輯門構建成更復雜的數字電路。 此外,我們還將初步介紹“組閤邏輯電路”和“時序邏輯電路”的區彆。組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入,而時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入,還取決於過去的輸入狀態,這通常涉及到“觸發器”等存儲元件。 本章的目的是為讀者建立起數字信號處理的基本概念和邏輯思維能力。通過對邏輯門和布爾代數的理解,讀者將能夠分析簡單的數字電路,並為學習更高級的數字係統,如微處理器、存儲器等打下堅實的基礎。 第五章:信息處理的引擎——電路的搭建與分析 掌握瞭電子元件和數字邏輯的基礎後,本章將引導讀者將這些知識轉化為實際的應用,學習如何搭建和分析各種電子電路。我們將從基本的電路分析方法入手,逐步深入到更復雜的電路設計。 我們將從“電路圖”這一通用語言開始。電路圖是電子電路的藍圖,它使用標準化的符號來錶示元件和連接關係。我們將學習如何閱讀和繪製電路圖,理解不同元件符號的含義以及導綫連接的方式。 接著,我們將介紹基本的“電路分析方法”。我們將學習如何應用“基爾霍夫電壓定律”(KVL)和“基爾霍夫電流定律”(KCL)來分析電路中的電壓和電流分布。KVL指齣,在一個閉閤迴路中,所有電壓降之和等於總電壓升;KCL指齣,流入一個節點的電流之和等於流齣該節點的電流之和。 我們還將學習“戴維寜等效電路”和“諾頓等效電路”的概念。這些定理允許我們將一個復雜的綫性電路等效為一個簡單的電壓源(戴維寜)或電流源(諾頓)與一個電阻的串聯或並聯組閤,極大地簡化瞭對電路的分析。 本章將重點介紹幾種典型的電路類型及其分析: 直流電路分析:重點在於理解電阻、電壓和電流之間的關係,以及如何利用歐姆定律和基爾霍夫定律求解直流電路。 交流電路分析:我們將初步接觸到“阻抗”的概念,它是交流電路中對電流的綜閤阻礙作用,包含瞭電阻、電抗(電容和電感引起的阻礙)。我們將學習如何使用“相量”來錶示交流電壓和電流,並分析RLC串聯和並聯電路的特性。 放大電路分析:我們將深入探討如何利用三極管等放大元件構建放大電路,並分析放大電路的增益、輸入阻抗和輸齣阻抗。我們將介紹常見的放大電路組態,如共射放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路。 振蕩電路分析:我們將瞭解振蕩電路是如何産生周期性的交流信號的,並將介紹一些基本的振蕩器類型,如RC振蕩器和LC振蕩器。 濾波電路分析:我們將學習如何設計低通、高通、帶通和帶阻濾波器,以選擇性地通過或阻止特定頻率範圍的信號。 為瞭幫助讀者實踐,本章還將介紹一些常用的“電子實驗儀器”,如萬用錶(測量電壓、電流、電阻)、示波器(觀察信號波形)、信號發生器(産生各種信號)。這些儀器是驗證電路設計和排查故障的必備工具。 最後,本章將以一些實際的電路應用案例進行講解,例如簡單的電源電路(整流、濾波、穩壓)、音頻放大器、簡單的傳感器接口電路等。通過這些案例,讀者將能夠將所學的電路分析和設計方法應用於解決實際問題。 第六章:從原理到實踐——電子係統的構建與展望 在前幾章的學習基礎上,本章將帶領讀者將零散的電子知識融會貫通,理解電子係統是如何被構建起來的,並展望電子技術未來的發展方嚮。 我們將首先探討“電子係統的構成”。一個完整的電子係統通常包含“輸入單元”、“處理單元”、“存儲單元”和“輸齣單元”。我們將迴顧前麵章節介紹的各種電子元件和電路,理解它們在整個係統中的角色。例如,傳感器作為輸入單元,微處理器作為處理單元,存儲器作為存儲單元,顯示器或執行器作為輸齣單元。 我們將以一個具體的電子係統為例進行深入剖析,例如一個簡單的數字溫度計。我們將分解這個係統,理解其各個組成部分的功能:溫度傳感器如何采集溫度信息,模數轉換器(ADC)如何將模擬信號轉換為數字信號,微控製器如何處理數據並進行計算,以及數碼管或LCD顯示屏如何將結果呈現給用戶。 本章還將介紹“印刷電路闆(PCB)”的設計和製造過程。PCB是承載和連接電子元件的基闆,它是現代電子産品實現小型化、集成化和可靠性的關鍵。我們將瞭解PCB的基本結構、設計規則以及製造流程。 在迴顧瞭電子技術的發展曆程後,我們將把目光投嚮未來。我們將探討當前電子技術領域的熱點和前沿發展方嚮: 物聯網(IoT):設備之間的互聯互通,實現智能化感知和控製。 人工智能(AI):電子芯片如何支持和驅動復雜的AI算法。 5G/6G通信:新一代通信技術對電子元器件和係統提齣的挑戰和機遇。 可穿戴設備和生物電子學:電子技術在健康監測和醫療領域的應用。 新能源技術:電子技術在能源轉換、存儲和管理中的關鍵作用。 量子計算:下一代計算範式的潛力及其對電子學的影響。 最後,本章將強調“係統集成”和“跨學科閤作”的重要性。現代電子技術的發展已不再是單一學科的進步,而是需要電子工程、計算機科學、材料科學、物理學、數學等多個學科的緊密結閤。 通過本章的學習,讀者將能夠以更宏觀的視角審視電子技術,理解電子係統的工作原理,並對未來的發展趨勢有所認識。這不僅是對前麵知識的總結,更是對讀者未來學習和探索的啓迪。

用戶評價

評分

這次閱讀《數字電子技術基礎(第3版)》的經曆,可以說是顛覆瞭我對數字電子技術學習的刻闆印象。這本書的行文風格非常流暢,一點也不像傳統的教科書那樣闆正。作者似乎非常瞭解初學者的思維定勢,他會用非常生活化的語言來解釋那些聽起來很“高大上”的數字電路概念。比如,他在講解“編碼器”和“譯碼器”的時候,就用瞭“遙控器按鍵”和“電視信號”的比喻,一下子就把我們拉迴到瞭熟悉的場景,然後自然而然地引齣瞭編碼和譯碼的原理。我特彆贊賞書中的“電路仿真”部分,作者不僅給齣瞭仿真電路圖,還鼓勵讀者自己動手去搭建和驗證,這極大地增加瞭學習的趣味性和實踐性。通過實際操作,我能更深刻地理解那些理論知識是如何轉化為實際功能的。另外,書中對於“時序邏輯電路”的講解,也是我見過最清晰的。他沒有直接給齣復雜的時序圖,而是先從單穩態觸發器開始,逐步引入雙穩態觸發器(T觸發器、JK觸發器、D觸發器),再到多觸發器組成的寄存器和計數器,每一步都銜接得非常自然,讓我能夠一步一個腳印地掌握這些核心概念。

評分

我必須承認,在拿起《數字電子技術基礎(第3版)》之前,我對數字電子技術的認知非常模糊,感覺就像是在黑暗中摸索。但這本書就像一盞明燈,照亮瞭我前行的道路。作者的寫作風格非常務實,他沒有浪費太多筆墨在空洞的理論上,而是直接切入數字電路的核心。我最欣賞的是書中關於“邏輯運算”的講解,作者沒有僅僅停留在邏輯門符號的層麵,而是深入到MOSFET等基本器件是如何實現這些邏輯功能的,這讓我對數字電路有瞭更深層次的理解,不再是“黑箱操作”。而且,書中的“數字係統設計”章節,讓我看到瞭理論知識如何在實際工程中得到應用。作者通過一個具體的案例,詳細講解瞭如何從需求分析到功能設計,再到電路實現和測試的整個流程,讓我對數字係統的設計有瞭初步的認識。我尤其喜歡書裏關於“存儲器”的講解,從簡單的觸發器構成的鎖存器,到更復雜的SRAM和DRAM,作者都用非常清晰的圖解和簡潔的文字,將它們的結構和工作原理娓娓道來,讓我能夠理解數據是如何在數字係統中被存儲和讀取的。這本書的價值,不僅僅在於傳授知識,更在於激發我對數字電子技術的興趣和探索欲。

評分

這本《數字電子技術基礎(第3版)》真是讓我愛不釋手!當我第一次翻開它的時候,就被它那種深入淺齣的講解方式深深吸引住瞭。書中的概念解釋非常到位,不再是那種枯燥乏味的理論堆砌,而是通過大量的實例和生動的比喻,將復雜的數字電路原理變得通俗易懂。舉個例子,當我學習到邏輯門的部分時,作者並沒有簡單地列齣真值錶,而是花瞭很大的篇幅去解釋這些邏輯門在實際生活中的應用,比如如何用它們來構建簡單的開關電路,或者在電子遊戲中實現某些控製功能。這種“知其然,更知其所以然”的學習方式,讓我不僅記住瞭知識點,更理解瞭這些知識點背後的設計思想。而且,書中的插圖也做得非常精美,清晰直觀,完全避免瞭傳統教材中那種模糊不清的電路圖,這對我這種視覺型學習者來說,簡直是福音。我特彆喜歡書裏那些“課後習題解析”,不是簡單的給齣答案,而是詳細地分析瞭解題思路和易錯點,讓我能夠舉一反三,真正掌握解題技巧。總而言之,如果你對數字電子技術感興趣,或者正在為學習這門課程而感到睏惑,那麼這本《數字電子技術基礎(第3版)》絕對是你不容錯過的首選!它就像一位循循善誘的良師益友,引導你一步步走進奇妙的數字世界。

評分

坦白說,在拿到這本《數字電子技術基礎(第3版)》之前,我對數字電子的印象一直停留在“枯燥”、“抽象”的層麵,總覺得那些邏輯門、時序電路之類的東西離我的生活很遙遠。但這本書徹底顛覆瞭我的認知。作者的語言風格非常親切,就像一個經驗豐富的老工程師在跟你聊天,娓娓道來。他沒有上來就拋齣一堆公式和定義,而是先從宏觀的角度介紹數字電子技術的應用領域,比如我們日常生活中無處不在的電子産品,從手機、電腦到智能傢電,背後都離不開數字電路的支撐。這種“總-分”的結構設計,讓我在學習過程中始終能保持一個清晰的全局觀,知道自己正在學習的知識在整個數字電子技術體係中扮演著什麼樣的角色。更難得的是,書中對於一些關鍵概念的闡述,都非常注重與實際電路實現的聯係,他會詳細介紹如何用晶體管等基本元件來搭建一個邏輯門,或者如何通過串聯、並聯等方式組閤邏輯門來實現更復雜的功能。這種從底層原理到實際應用的講解,讓我對數字電路的理解更加深刻,也更加有成就感。我個人尤其喜歡書裏關於“組閤邏輯電路”和“時序邏輯電路”的章節,作者通過非常形象的類比,比如用“水龍頭和水桶”來解釋觸發器的工作原理,一下子就把那些抽象的概念具象化瞭。

評分

我可以說,《數字電子技術基礎(第3版)》是我近年來讀過最令人印象深刻的技術類書籍之一。它的邏輯結構非常嚴謹,但又不會讓人覺得生硬。從最基礎的二進製數、邏輯代數開始,循序漸進地引導讀者進入數字電路的世界。讓我感到驚喜的是,書中並沒有過分強調數學的理論推導,而是將重點放在瞭概念的理解和實際應用上。比如在講解布爾代數時,作者花瞭很多篇幅來介紹如何利用卡諾圖進行邏輯函數化簡,並且詳細講解瞭各種化簡規則背後的邏輯意義,而不是簡單地給齣公式。這對於我這種數學基礎相對薄弱的學習者來說,簡直是救星!而且,書中的實例分析做得非常到位,每個章節後麵都配有大量的例題,從簡單的電路分析到復雜的設計問題,應有盡有。更重要的是,作者在講解例題時,總是會引導我們思考不同的解題方法,比較它們的優劣,這極大地提升瞭我解決實際問題的能力。我特彆喜歡書裏關於“時序邏輯電路”的講解,作者用非常清晰的圖示和文字,一步步地展示瞭觸發器、寄存器、計數器的工作原理,並結閤瞭實際的應用場景,比如數字鍾、分頻器等,讓我能夠直觀地感受到這些基本單元的強大功能。

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