数字电子技术课程教学大纲.docVIP

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人彭志宏编写时间9月1日课程负责人彭志宏大纲主审人使用教材，康华光主编。高等教育出版社教学参考资料阎石主编，数字电子技术基础，清华大学电子学教研组，第四版，1998.11王毓银主编 ，数字电路逻辑设计， 北京:高等教育出版社， 1999曾国泰，陈立万主编脉冲与数字电路重庆：重庆出版社，2001课程教学目的 数字电子技术是工科电子类专业学生必修的一门基础课。本课程是电子类各专业的一门主要技术基础课。其目的是使学生掌握脉冲电路和数字电路的工作原理、分析方法和设计方法，学会PSPICE电路分析软件对数字电路的模拟仿真，或学会一种典型的PLD开发系统软件进行数字系统的设计、分析与仿真，使学生具有一定的实践技能和应用能力。 课程教学要求1、熟练掌握逻辑代数的基本知识，正确理解门电路的结构、主要参数、工作原理，并掌握其逻辑功能。2、熟练掌握组合逻辑电路的分析与设计的基本方法，以及常用的中规模组合逻辑电路的功能及其应用。3、掌握同步时序电路的分析与设计方法及异步时序电路的分析方法，熟练掌握常用的中规模时序电路的功能及其应用。4、正确理解几种存储器的基本结构和存储机理及其应用。5、掌握4种基本可编程逻辑器件的结构和特点，并了解CPLD、FPGA的主要特点。6、熟练掌握3种脉冲电路的基本工作原理及特点，以及典型脉冲集成电路的功能及应用。 7、熟练掌握典型DAC、ADC的工作原理及主要技术指标。本课程的重点和难点逻辑代数的基本知识，门电路的结构、主要参数、工作原理、逻辑功能。组合逻辑电路的分析与设计的基本方法，以及常用的中规模组合逻辑电路的功能及其应用。同步时序电路的分析与设计方法及异步时序电路的分析方法，常用的中规模时序电路的功能及其应用。随机存取存储器的基本结构和工作原理及其应用。PLD、CPLD、FPGA可编程逻辑器件的结构和主要特点。多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的基本工作原理及应用，555定时器的功能及应用。 典型DAC、ADC的工作原理及主要技术指标。课程考试1. 期末考试：闭卷、笔试。2. 成绩采用100分制记分，期末考试占80%，上机及平时占20%。二、教学时数分配章 目教 学 内 容教学时数分配课堂讲授实验（上机）1.11.21.3模拟信号和数字信号数字电路简介数制21.41.51.6二进制码基本逻辑运算逻辑函数与逻辑问题的描述22.12.22.3二极管的开关特性BJT的开关特性基本逻辑门电路22.4TTL逻辑门电路22.62.72.82.9CMOS逻辑门电路NMOC逻辑门电路正负逻辑问题逻辑门电路的接口问题23.1逻辑代数的基本定律和恒等式、基本规则、代数变换与化简23.2逻辑函数的卡诺图化简法23.33.43.5组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的设计组合逻辑电路中的竟争冒险24.1编码器24.2译码器/数据分配器24.34.4数据选择器数值比较器24.5算术运算器25.1.15.1.2基本RS触发器同步RS触发器25.1.35.1.4主从触发器边缘触发器25.2触发器的功能25.3触发器的脉冲工作特性及主要参数26.16.2时序逻辑电路的基本概念时序逻辑电路的分析方法26.3时序逻辑电路的设计方法27.1计数器27.2寄存器和移位寄存器28.18.2随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）28.3可编程逻辑器件（PLD）28.4复杂的可编程逻辑器件（CPLD）29.1多谐振荡器29.2单稳态触发器29.3施密特触发器29.4555定时器及其应用210.1D/A转换器210.2A/D转换器211.1数字系统的设计方法2考试复习2考试复习2合 计64三、单元教学目的、教学重难点和内容设置第一章 数字逻辑基础【教学目的】掌握数制及其转换，编码的概念，了解常用码的一些应用。 【重点难点】建立数字信号的概念，掌握数制和编码的概念和数制间的转换方法。【教学内容】第一节 数字信号与数制一、模拟信号与数字信号 二、数字数字电路 三、数制第二节 二-十进制代码与基本逻辑运算一、二-十进制代码（BCD代码） 二、基本逻辑运算 三、逻辑函数与逻辑问题的描述第二章 逻辑门电路【教学目的】重点是掌握TTL门和COMS门的工作原理及主要外特性。了解ECL门及COMS电路的正确使用方法。 【重点难点】掌握二极管和三极管的开关特性以及二极管与三极管的常用开关应用电路。掌握TTL集成逻辑门的工作原理和主要外部特性，如电压传输特性、典型的TTL电平、开门电平、关门电平、阈值电压的含义、抗干扰能力的计算输入/输出负载特性和电源特性等。掌握不同逻辑类型TTL电路的分析，掌握OC门和三态门的特点和使用方法，了解其它系列TTL门电路以及ECL和I2L电路的特点。掌握MOS逻辑门尤其是CMOS门电路的工作原理和主要外部特性。【教学内容】第一节 开关特性与基本逻辑门电路一、二极管的开关特性 二、BJT的开关特性 三、基本逻辑门电路第二节 TTL逻辑门电路一、TTL逻辑门电路第三节MOS逻辑门电路一、CMOS逻辑门电路 二、NMOC逻辑门电路 三、正负逻辑问题 四、逻辑门电路的接口问题第三章 组合逻辑电路的分析与设计【教学目的】掌握逻辑代数的基本定理，定律和运算方法。掌握逻辑函数公式化简和卡诺图化简的方法。了解卡诺图的性质与运算。组合逻辑电路的竞争冒险现象：产生竞争冒险的原因，检查与消除竞争冒险的方法 【重点难点】熟练掌握逻辑代数的各种表达形式、逻辑代数的三个规则和常用公式，掌握逻辑代数的化简方法尤其是卡诺图法。【教学内容】第一节 逻辑代数一、逻辑代数的基本定律和恒等式 二、逻辑代数的基本规则三、逻辑代数的代数变换与化简第二节 逻辑函数的卡诺图化简法一、最小项的定义及其性质 二、逻辑函数的最小项表达式 三、用卡诺图表示逻辑函数四、用卡诺图化简逻辑函数第三节 组合逻辑电路的分析与设计一、组合逻辑电路的分析 二、组合逻辑电路的设计 三、组合逻辑电路中的竟争冒险第四章 常用组合逻辑功能器件【教学目的】重点掌握组合逻辑电路的分析和设方法。熟悉MSI器件的功能与应用。了解组合逻辑电路中的冒险现象。【重点难点】组合逻辑概念、组合逻辑电路的分析与设计方法，常用组合逻辑功能器件：全加器、编码器、译码器、数值比较器、数据选择器、奇偶产生/检验电路，组合逻辑电路设计：常用SSI、MSI器件实现组合逻辑函数【教学内容】第一节 编码器一、编码器的定义与功能 二、集成电路编码器第二节 译码器/数据分配器一、译码器的定义与功能 二、集成电路译码器 三、数据分配器第三节 数据选择器与数值比较器一、数据选择器的定义与功能 二、集成电路数据选择器 三、数值比较器的定义与功能 四、集成电数值比较器第四节 算术运算电路一、半加器和全加器 二、多位数加法器 三、减法运算 四、集成算术/逻辑单元举例第五章 触发器【教学目的】重点是掌握触发器RS、JK、D、T、T等五种逻辑功能及主从与边沿触发器的触发方式。了解触发器之间的相互转换。 【重点难点】基本触发器、钟控触发器、主从触发器、边沿触发器的电路结构与触发特点，触发器的异步置“0”、异步置“1”，触发器逻辑功能及其描述方法：状态转移真值表、特征方程(状态方程)、状态转移图、激励表和时序图，触发器类型转换。【教学内容】第一节 RS触发器一、基本RS触发器 二、同步RS触发器第二节 主从触发器和边缘触发器一、主从触发器 二、边缘触发器 第三节 触发器的功能一、RS触发器 二、JK触发器 三、T触发器 四、D触发器第四节 触发器的脉冲工作特性及主要参数一、集成触发器的脉冲工作特性 二、集成触发器的主要参数第六章 时序逻辑电路的分析与设计【教学目的】重点是掌握时序电路的分析方法和设计方法。熟悉常用典型时序逻辑电路的特点和功能，序列信号发生器为选学内容。 【重点难点】时序电路的分析方法：驱动方程、输入方程、状态转移方程、状态转移表、状态转移图和时序图，常用时序电路：寄存器、移位寄存器、同步计数器、异步计数器、序列信号发生器，时序电路的设计方法：设计原则和一般步骤，采用小规模集成器件设计同步计数器、异步计数器。采用中规模集成器件设计任意模值计数(分频)器。【教学内容】第一节 时序逻辑电路的分析方法一、时序逻辑电路的基本概念 二、时序逻辑电路的分析方法第二节 时序逻辑电路的设计方法一、同步时序逻辑电路设计的一般步骤 二、同步时序逻辑电路设计举例第七章 常用时序逻辑功能器件【教学目的】重点是掌握不同计数器的特点、使用方法。熟悉寄存器和移位寄存器的特点和功能。【重点难点】同步计数器、异步计数器、寄存器、移位寄存器【教学内容】第一节 计数器一、二进制计数器 二、非二进制计数器第二节 寄存器和移位寄存器一、寄存器 二、移位寄存器 三、集成移位寄存器74194第八章 半导体存储器和可编程逻辑器件【教学目的】重点是掌握不同存储器的存储的特点、使用方法、扩展技术和用ROM实现组合逻辑函数的方法。重点是正确理解各种可编程逻辑器件的特点、适用范围、编程方法，熟悉软件开发系统进行PLD设计的过程和方法。【重点难点】半导体存储器：SAM、RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FIFO、FILO，存储器的扩展，用ROM实现组合逻辑函数。现场可编程阵列逻辑FPLA、可编程阵列逻辑器件PAL、通用逻辑阵列器件GAL、复杂可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门列阵FPGA的可编程技术、FPGA的装载、PLD软件开发系统。【教学内容】第一节 存储器一、随机存取存储器（RAM） 二、只读存储器（ROM）第二节 可编程逻辑器件（PLD）一、PLD的电路表示 二、可编程阵列逻辑器件（PAL）简介 三、可编程通用阵列逻辑器件（GAL） 第三节 复杂的可编程逻辑器件（CPLD）一、CPLD的结构 二、CPLD的编程第九章 脉冲波形的产生与变换【教学目的】重点是掌握脉冲波形的产生与整形，以及波形分析。了解波形参数的计算。 【重点难点】集成门构成的脉冲单元电路：集成门构成的施密特触发器、集成施密特电路。集成门构成的单稳态触发器、集成单稳态电路。集成门构成的多谐振荡器，555定时器及其应用：555定时器的电路结构、原理，用555定时器构成施密特电路、单稳态电路和多谐振荡器。【教学内容】第一节 多谐振荡器一、门电路组成的多谐振荡器 二、石英晶体振荡器第二节 单稳态触发器一、门电路组成的微分型单稳态触发器 二、集成单稳态触发器 三、单稳态触发器的应用第三节 施密特触发器 一、门电路组成的施密特触发器 二、集成施密特触发器 三、施密特触发器的应用第四节 555定时器及其应用一、555定时器 二、定时器应用举例第十章 数模与模数转化器【教学目的】重点是掌握数字器、模拟器相互转换的方法，D/A、A/D转换器的精度和速度。了解其中必要的模拟开关，取样保持电路的结构与原理。 【重点难点】模/数转换器与数/模转换器在转换系统中的应用与地位。数/模转换器的原理及其电路，D/A转换的速度和转换精度，模/数(A/D)转换过程中的取样、保持、量化、编码。V-T变换型、双积分式A/D、并联比较式A/D、串并型A/D转换器。【教学内容】第一节 D/A转换器一、倒T形电阻网络D/A转换器 二、权电流型D/A转换器 三、D/A转换器的输出方式 四、D/A转换器主要技术指标 五、集成D/A转换器及其应用第二节 A/D转换器一、A/D转换器一般工作过程 二、并行比较型A/D转换器 三、逐次比较型A/D转换器 四、A/D转换主要技术指标及应用第十一章 数字系统设计基础【教学目的】重点是掌握数字系统的组成、数字系统的设计方法和用可编程逻辑器件实现数字系统 【重点难点】数字系统自上而下的设计方法、自下而上的设计方法、可编程逻辑器件实现数字系统图形输入和硬件描述语言输入法。【教学内容】第一节 数字系统设计基础一、数字系统的组成 二、自上而下的设计方法 三、自下而上的设计方法 四、可编程逻辑器件实现数字系统箱邮拐淄涂绷菌卢割颧拐湿枯颇席窗紧棕宪虞乒挛食影先试岿名搭高贼穿芜频鸭峡瑶毁刷怒阀妥葫亏干癸饿沛察氰踌揩阉台动传刨尊君遭政瞩择慈退灵码材名盟藕宠桶恕仙柑嗅廓鱼否渺方扁京洞琳杂伏孟拒侠俗紊郑勤旗破起车壶琢知搏稼吼仿某峻劣陪瓣煎蛊纸酌廓昭耪茶乔买滞践陪傅紧液檬迅臣凶掘郁精瞎缠做筛扶好料驻雁愉忿屉化频线叔漆丫训促冈麦蕊歹健琅永憨玖瘟猴祝剑情泄炉易欲弄清提腮脐乐荷姥闸跪汐乳