数字集成电路课程教学指引-陇东学院信息工程学院网络教学平台

数字集成电路课程教学指南说明一、课程的性质、目的、任务计算机科学技术是当前最活跃、渗透力最强的“第一生产力”，它的发展将促进一个国家经济和科技的发展。随着改革、开放的进一步深入，计算机科学与技术专业将有较大的发展空间，社会急需大量的计算机专业人才，特别是大专层次的计算机应用人才。数字集成电路是高等学校计算机科学与技术专业的一门重要的专业基础课程，也是一门理论性、实践性较强的专业基础课。通过本课程的学习，为学习专业课程和从事专业技术工作奠定坚实的基础。本课程的任务是使学生熟悉数字集成电路的基本理论、基础知识和基本技能，熟悉数字集成电路的工作原理、外特性和功能，掌握逻辑电路的分析方法和设计方法，具备正确运用数字集成电路的能力。本课程总学时为90学时。其中讲授72学时，实验18学时，其中带“”号为选讲内容。具体学时分配如下各章安排。二、本课程的基本要求1、掌握常用半导体元、器件的结构、工作原理、特性曲线、开关特性和主要参数。2、熟悉数字集成电路的基本单元电路，掌握其电路组成、工作原理、性能指标、逻辑功能。3、初步了解常见的中、小规模数字集成电路的外特性及其应用。4、初步掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析和设计。5、电子设计自动化（EDA）的初步入门训练。三、本课程的能力要求1、分析能力对各种组合逻辑电路和时序逻辑电路，应具有分析电路的功能、电路中存在的问题、电路输入/输出波形等方面的能力。2、设计能力对各种组合问题和时序问题，应具有根据问题的要求设计原理电路的能力，并具有使用可编程器件设计电路的能力。3、自学能力具有自学和阅读电子技术参考书、查阅电子器件手册的能力。4、表达能力作业要求清晰、整洁、严谨，电路设计图要求准确。四、本课程的方法要求通过本课程的学习，要求学生处理好基础知识、基本技能、基本理论与众多新电路、新技术之间关系。尽量做到以下几点1、打好基础从各种典型的单元电路、功能部件入手，抓住与分析应用数字电路有关的基本概念、理论和方法。掌握了基础内容后，就为应用各种新电路、新技术打下了坚实的基础。2、重视方法要以数字逻辑电路的分析方法和设计方法为主，只有这样，才能抓住各种数字电路的共性。同时只有学会了方法，具备了分析、综合问题的能力，就能做到举一反三。3、加强应用对于计算机科学教育、计算机应用与维护专业，在学习中要以应用为目的，把注意力集中在数字电路的外特性、逻辑功能和典型应用的分析上。对集成电路内部的工作状态、参数计算及工艺设计则不必去了解。4、更新知识目前微电子技术迅猛发展，中大规模集成电路被大量生产与应用，因此在学习中应当以集成电路为起点，尽可能多地掌握微型机中常用的小、中规模集成电路。五、本课程的实验要求1、本课程安排有18个学时、6个必做实验，要求12人一组。另外安排了5个选做实验，虽然没有安排学时，可根据具体情况灵活处理。2、实验前要认真预习实验讲义，实验中严格按照实验内容进行，实验结束时切实整理好所有仪器设备，并认真总结、完成实验报告。3、在条件允许的情况下，上机练习EWB软件的使用，并利用该软件画电子电路原理图、印刷电路板图、电子电路的模拟仿真，简单电子电路设计等。4、了解PROTEL、PSPICE、ORCAD等EDA软件的使用。六、本课程的实践要求1、加强实践环节，培养科学实践方法，在理论指导下，大胆实验、积极思考、勇于创新。2、部分内容采用多媒体数学手段，典型内容引入计算机辅助教学，有目的、有重点的介绍相关数学参考书，使学生充分利用自由时间、空间，发挥各自特长。3、尽可能多的采用高科技手段，引导学生掌握一个电子设计自动化软件并对典型电路能够进行仿真、设计，了解其它电子设计自动化软件。4、较多地接触周围的各种电子设备，并能够利用所学知识进行分析。七、本课程与相关课程的联系其先修课程为模拟电子技术，后续课程为计算机组成原理、接口技术，它们的硬件基础就是数字集成电路，学完本课程后便可直接进入专业课程的学习，因此它实际上是计算机课程的“基础篇”，除运算器、中央控制器等复杂部件外，计算机中常用的数字部件、本课程都将涉及到。有关原码、反码、补码、浮点数等内容，由于与本课程内容无多大联系，将在“计算机组成原理”中介绍，本课程不再赘述。八、几点说明1、本课程是一门技术基础课，课程的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论和基本知识，为后续课程的学习打好基础。在有限的学时之内，无法全面铺开，所以有些内容（如RAM）只作原理性的介绍，更详细的内容在相关专业课中讲授。2、本课程还是一门实践性很强的课程，应当大力提倡理论教学和实践性教学环节的有机结合，只有加强实践教学，才能巩固和深化所学的理论知识。3、考虑到当前可编程器件（PLD）应用的日益广泛，教学中从“可编程”角度出发将ROM（包括ROM、PROM、EPROM、EEPROM）、PLA、PAL和GAL等可编程器件的基本结构、原理及应用等内容专设一章介绍。4、本课程要求精讲多练，建议习题课、课程设计的课时不少于18个学时，并保证习题课、课程设计的质量、数量。九、推荐教材和主要参考书1、推荐教材1江晓安等模拟电子技术M西安西安电子科技大学出版社,2001第二版2江晓安等数字电子技术M西安西安电子科技大学出版社,2002第二版3鬲淑芳等模拟电子技术基础M西安陕西师范大学出版社,2000第二版4鬲淑芳等数字电子技术基础M西安陕西师范大学出版社,2001第二版2、主要参考书1刘正岐电子技术基础实验指导Z陇东学院计算机科学系,20042刘正岐EWB应用基础教程Z陇东学院计算机科学系,20043江晓安等模拟电子技术学习指导与题解M西安西安电子科技大学出版社,20024江晓安等数字电子技术学习指导与题解M西安西安电子科技大学出版社,20035鬲淑芳等电子技术基础解题指导M西安陕西师范大学出版社,20006JACOKMILLMANANDARVINGRABELMICROELECTRONICSCIRCUIT,SECONDEDITIONNEWYORKMCGRAWHILLBOOKCOMPANY7GIDEONLANGHOLG,ABRAHAMKANDELANDJOELMOTTFOUNDATIONSOFDIGITALLOGICDESIGNWORLDSCIENTIFIC8美JOHNFWAKERLY（韦克利）数字设计原理与实践（DIGITALDESIGNPRINCIPLESANDPRACTICES）M北京高等教育出版社,HIGHEREDUCATIONPRESSANDPEARSONEDUCATIONNORTHASIALINITED,2001THIRDEDITION9华中工学院电子学教研室,康华光等电子技术基础（模拟部分）M北京高等教育出版社,1988第三版10华中工学院电子学教研室,康华光等电子技术基础（数字部分）M北京高等教育出版社,1988第三版11清华大学电子学教研室,阎石数字电子技术基础M北京高等教育出版社,1998第四版12皇甫正贤数字集成电路基础M南京南京大学出版社,1994第一版教学指南第一章数字电子技术概述一、考核知识点1数字信号2数字电路3半导体二极管的开关特性4半导体三极管的开关特性5管的开关特性MOS6数制7码制二、教学要求介绍了数字信号、数字电路的基本概念，在数字电路中工作的半导体器件的开关特性及数字计算机中常用的数制和码制。这些均是数字集成电路的基本概念和基本知识。要求理解数字信号的概念；了解什么是数字电路；深刻理解二极管、三极管、管的MOS开关特性；熟练掌握数制和码制。重点二极管、三极管、管的开关特性；数制和码制。MOS难点三极管和开关特性。三、考核要求1数字信号，要求达到“领会”层次。11熟知并会叙述数字信号的定义。12能区分模拟信号和数字信号。13熟知常用的脉冲波形及其主要参数（脉冲最大幅度、脉冲上升时间、脉冲下降时MVRT间，脉冲宽度、周期、频率、占空比）。FTPTTFD2数字电路要达到“识记”的层次。21知道数字电路的主要内容。22能说出数字电路与模拟电路相比较有哪些优点。23知道数字电路的三种分类方法。3二极管的开关特性，要求达到“简单应用”层次。31知道实际二极管的静态特性曲线。32理解在数字电路中二极管的简化特性及其“开”、“关”等效电路，能分析简单的二极管电路。知道GE管在正向导通时的“箝位电压”为03V，SI管在正向导通时的“箝位电压”为07V。33弄清二极管的开关特性及其主要参数。4三极管的开关特性，要求达到“简单应用”层次。41理解三极管的三种工作状态的条件和特点。知道硅三极管的饱和压降，锗三极管的饱和压降。42会判断静态输入条件下，三极管的工作状态。也就是说，能弄清三极管工作在截止、放大、饱和中那种状态。43理解三极管的截止状态下等效电路（关态），饱和状态下等效电路（开态）。43弄清三极管的动态特性，描述动态过程的参数及它们之间的相互关系。5管的开关运用特性，要求达到“简单应用”层次。MOS51理解管的开关作用和等效电路。52了解管的开关动态特性。6数制，要求达到“简单应用”层次。61理解十进制数是以基数的计数体制，逢十进一，借一当十，有09十个基本数10R字，任意十进制数可表示为可为09中任意一个数IIKN10IK62理解二进制数是以基数的计数体制，逢二进一，借一当二，有0、1二个基本数2字，任意正的二进制数可表示为可为0和1中任意一个数IK2IK63理解十六进制数是以基数的计数体制，逢十六进一，借一当十六，有16R09,A、B、C、D、E、F十六个基本数字，任意正的十六进制数可表示为可为0F中任意一个数IIKN16IK64能熟练地进行几种不同数制之间的转换。7码制，要求达到“简单应用”层次。71熟知8421BCD码、5421BCD码、余3BCD码的表示形式。72能写出各种形式的BCD码所对应的数字。73会熟练地进行十进制代码之间的转换。74熟知可靠编码中的GRAY码，奇偶校验码的表示形式。第二章逻辑代数基础一、考核知识点1“与”逻辑及“与”门2“或”逻辑及“或”门3“非”逻辑及“非”门4正逻辑和负逻辑5复合逻辑及其逻辑门电路6逻辑代数的基本定律7逻辑代数的基本规则8逻辑代数中的常用公式9逻辑函数的建立及其表示方法10逻辑函数化简的含义11逻辑函数的代数化简法12逻辑函数的卡诺图化简法13具有约束的逻辑函数的化简二、教学要求逻辑代数是数字逻辑电路的基本理论基础,也是组合逻辑、时序逻辑电路分析设计中要用到的基本工具，它贯于本课程的始终。要求理解“与”逻辑及“与”门，“或”逻辑及“或”门，“非”逻辑及“非”门；深刻理解正逻辑和负逻辑熟练掌握逻辑代数的基本定律,逻辑代数中的常用公式重点逻辑代数的基本定律，逻辑代数中的常用公式。难点正逻辑和负逻辑。（三）考核要求1“与”逻辑及“与”门，要求达到“领会”层次。11理解“与”逻辑的概念。12熟记“与”逻辑关系式及由推出“与”逻辑真值表。ABF13会分析简单“与”门电路。14熟记“与”门逻辑符号。2“或”逻辑及“或”门，要求达到“领会”层次。21理解“或”逻辑的概念。22熟记“或”逻辑关系式及由推出“或”逻辑真值表。BAF23会分析简单“或”门电路。24熟记“或”门逻辑符号。3“非”逻辑及“非”门，要求达到“领会”层次。31理解“非”逻辑的概念。32熟记“非”逻辑关系式及由推出“非”逻辑真值表。AF33会分析简单“非”门电路。34熟记“非”门逻辑符号。4正逻辑和负逻辑，要求达到“简单应用”层次。41理解正逻辑和负逻辑的概念。42熟练地进行正负逻辑变换。5复合逻辑及其逻辑门电路，要求达到“领会”层次。51理解“与非”、“或非”、“与或非”、“异或”、“同或”逻辑的概念。52熟记“与非”、“或非”、“与或非”、“异或”、“同或”逻辑关系式、真值表。53会分析简单“与非”、“或非”、“与或非”、“异或”、“同或”门电路。54熟记“与非”、“或非”、“与或非”、“异或”、“同或”门逻辑符号。6逻辑代数的基本定律，要求达到“综合应用”层次。61在理解的基础上巧记交换律、结合律、分配律、0,1律、互补律、重叠律、否定律、反演律这8个基本定律。重点要记住反演律（又称德摩根定律）的各种形式，因为在逻辑代数化简中应用得很广泛。BABA62能运用这八个基本定律，进行逻辑运算。7逻辑代数的基本规则，要求达到“综合应用”层次。71理解逻辑代数中的“代入规则”、“反演规则”、“对偶规则”的意义。72能运用逻辑代数中3个基本规则扩展逻辑等式的应用范围，求已知函数的反函数和对偶函数。73理解“对偶规则”在逻辑代数中的作用。8逻辑代数中的常用公式，要求达到“综合应用”层次。81理解并巧记逻辑代数中四个常用公式。公式1AB公式2公式3公式4C公式582能运用5个常用公式和基本定律灵活地进行逻辑函数的运算。第三章集成逻辑门电路一、考核知识点1集成逻辑门的分类2与非门TL3其它功能的4门电路的改进5其它双极型逻辑门电路6反相器及逻辑门NMOS7反相器及逻辑门P8反相器及逻辑门C二、教学要求集成逻辑门电路是组成数字逻辑电路的基本单元电路，运用各种功能的逻辑门电路可以组成各种组合逻辑电路；与另一类基本单元电路“触发器”相配合，可组成各种时序逻辑电路。要求了解集成逻辑门的分类；深刻理解与非门及其它功能的；理解反TLTLNMOS相器及逻辑门；理解反相器及逻辑门；深刻理解反相器及逻辑门。PMOSCMOS重点与非门及其它功能的；反相器及逻辑门及反相器及逻辑门。TLN难点与非门。三、考核要求1集成逻辑门的分类，要达到“领会”层次。11知道双极型门电路和单极型门电路的区别。12知道目前的几种双极型门电路（、）。TLECI213知道目前常用的几种单极型门电路（、）。NMOSPOS2与非门要求达到“简单应用”层次。TL21知道与非门由输入级、中间倒相级和推拉级组成。22能够进行与非门电路功能分析。23理解与非门的主要参数。3其他功能与非门，要求达到“简单应用”层次。TL31熟悉常用的其他功能门电路。32对常用的与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、同或门必须牢记它们的符号及其逻辑表达式。33熟悉两种特殊功能的门电路集电极开路与非门（OC门）和三态门（TS门），牢记它们的符号及其逻辑表达式。要能灵活应用它们。4门电路的改进形式，要求达到“领会”层次。TL5其他双极型逻辑门电路，要求达到“识记”层次。51知道逻辑门电路是速度最快的双极型门电路。它负载能力大，有“线或”功能，但EC功耗大，噪声容限低。52知道逻辑门电路是功耗延迟最小，便于大规模集成是双极型门电路，但工艺要求LI2高，噪声容限低。6反相器及逻辑门，要求达到“简单应用”层次。NMOS61熟悉增强型负载管反相器电路构成及逻辑功能分析。NS62熟悉反相器电压传输特性，牢记电路性能分析（抗干扰能力强；功耗NMOS低；负载能力强；速度慢）。63熟悉及掌握各种功能门电路构图特点，会熟练地分析各种功能门电路。O7反相器及逻辑门，要求达到“简单应用”层次。PS71弄清反相器及逻辑门与反相器及逻辑门之间的异同。MS72熟练掌握各种S门电路构图特点，会熟练地分析各种功能门电路。7熟练掌握单沟道电路中门控管和三态门的工作原理。8反相器及逻辑门，要求达到“简单应用”层次。COS81熟悉反相器电路形式和工作原理。82熟悉反相器电压传输特性。CMOS83熟练掌握各种功能电路的构图特点，会熟练地分析出它们的逻辑功能。84牢记传输门和模拟开关的电路形式及符号。85熟知电路的特点，及能进行各种类型门电路性能的横向比较。第四章逻辑函数及化简一、考核知识点1逻辑函数的建立及其表示方法。2逻辑函数化简的含义。3逻辑函数的代数化简法。4逻辑函数的卡诺图化简法。二、教学要求逻辑函数的建立和逻辑函数的化简是逻辑电路的分析基础，它的教学工具是逻辑代数，也是第二章内容。要求理解逻辑函数的建立及其表示方法；了解逻辑函数化简的含义；熟练掌握逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。重点逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。难点逻辑函数的代数化简法。三、考核要求1逻辑函数的建立及其表示方法，要求达到“综合应用”层次。11理解逻辑函数的建立过程。12熟知逻辑函数的四种表示方法（真值表、逻辑函数表达式、逻辑图及卡诺图）。2逻辑函数化简的含义，要求达到“领会”层次。21认知逻辑函数化简是指什么。22领悟为什么要进行逻辑函数化简。3逻辑函数的代数化简法，要求达到“综合应用”层次。31熟知和牢记代数化简中常用的5种方法。要知道在特殊情况下还可以使用配项法，其依据是逻辑代数互补律，只是要注意1A使用技巧。32能灵活运用上述方法，配合逻辑代数基本定律，将逻辑函数化简。4逻辑函数的卡诺图化简法，要求达到“综合应用”层次。41正确认识“最小项”的含义。42掌握最小项的3个重要性质（1）任一最小项，只有一组变量取值。能使它为“1”，其他任何变量取值组合时，此最小项为“0”。（2）任何两个不同最小项的乘积恒为“0”。（3）N个变量全体最小项的和恒为“1”。43牢记卡诺图构图的相邻原则，能熟练地画出一变量四变量卡诺图，正确地确定各最小项的位置，对五变量地画32个小方块的卡诺图则要求一般了解。44先将待化简的逻辑函数，应用反演律，分配律及互补律化成最小项与表达式（也就是每个与项均为最小项的与或表达式）。然后正确地填入相应变量的空卡诺图，得到能表示此逻辑函数的卡诺图。45根据互补律和相邻原则，正确运用化简方法（画包围圈遵循六条原则），求得最简与或表达式。46认识无关项的含义，正确并熟练地掌握包含无关项的逻辑函数化简方法。第五章组合逻辑电路一、考核知识点1组合逻辑电路分析方法2组合逻辑电路设计方法3组合逻辑电路中的竞争冒险4中规模数字集成电路的特点5半加器和全加器6译码器7编码器8数据选择器9数据分配器10数据比较器二、教学要求组合逻辑电路是数字电路中二大组成部分之一，电路任一时刻的输出仅决定于该时刻该电路的输入，与电路的过去输入状态无关。组合逻辑电路的分析方法和设计方法贯串于本章的始终。通过本章学习应掌握常用的组合逻辑电路数字部件，并能将它们扩展应用，尤其要注意中规模电路的特点，并能灵活应用。要求熟练掌握组合逻辑电路分析、组合逻辑电路设计方法了解组合逻辑电路中的竞争冒险；理解中规模数字集成电路的特点；理解译码器、编码器、数据选择器、数据比较器的概念和功能，掌握它们的分析、设计方法、并予以扩展应用。重点组合逻辑电路分析；组合逻辑电路设计；译码器；数据选择器。难点组合逻辑电路设计。三、考核要求1组合逻辑电路分析方法，要求达到“综合应用”层次。11领会组合电路分析的含义。12熟知组合逻辑电路分析的步骤。13灵活运用组合电路分析方法，分析实际电路。2组合电路设计方法，要求达到“综合应用”层次。21领会组合电路设计的含义。22熟知组合电路设计的步骤。23灵活运用组合电路设计方法，设计满足特定要求的组合逻辑电路。3组合逻辑电路中的竞争冒险，要求达到“识记”层次。31知道什么是组合逻辑电路中的竞争冒险现象。32知道竞争冒险产生的原因。33清除竞争冒险的措施。4中规模数字集成电路的特点，要求达到“领会”层次。41熟知中规模数字集成电路的特点，能在各种功能集成芯片中加深理解。42熟知用中规模数字集成电路构成的特点，重视中大规模数字集成电路的扩展应用。5半加器和全加器，要求达到“简单应用”层次。51熟知半加器的基本概念及电路组成。52熟知全加器的基本概念及电路组成。53掌握多位二进制数相加电路的分析和设计方法。6译码器，要求达到“综合应用”层次。61知道译码器的基本概念。62知道译码器的分类。63会分析和设计简单的译码器电路。64熟悉典型的中规模译码器，根据电路框图和功能真值表能进行扩展应用（能构成函数发生器和数据分配器等）。7编码器，要求达到“简单应用”层次。71熟知编码器的基本概念。72会分析一般的编码器电路。73正确认知优先编码器的概念，会加以分析应用。8数据选择器，要求达到“综合应用”层次。81熟知数据选择器的功能。82会分析一般的数据选择器电路。83熟悉典型的中规模数据选择器，根据电路框图及功能真值表能进行扩展应用（能构成函数发生器及进行数据传送等）。9数据分配器91熟知数据分配器的功能。82会分析一般的数据分配器电路。10数据比较器，要求达到“简单应用”层次。101熟知比较器的基本概念。102会分析和设计简单的比较器电路。第六章触发器一、考核知识点1触发器的性质与分类2触发器的功能3时钟触发器的结构和触发方式4触发器的时间参数二、教学要求触发器是组成数字逻辑电路的另一类基本单元电路。它具有记忆功能，与门电路相配合，可以组成各种类型的时序逻辑电路。要求深刻理解触发器的性质；熟练掌握触发器的功能；理解触发器的结构，熟练掌握其触发方式；了解触发器的时间参数。重点触发器的性质；时钟触发器的触发方式。难点时钟触发器的结构和触发方式。三、考核要求1触发器的性质与分类,要求达到“领会”层次。11牢记触发器的两个基本性质111有两个稳定的工作状态“0”状态和“1状态112在一定的外界信号作用下，触发器可以从一个稳定状态变到另一个稳定状态。由于触发器具有这二个基本性质，它可用作记忆二进制信号“0”和“1”的存储单元，这就是它的记忆作用。12熟知由两个与非门构成的基本触发器，掌握它的功能破例值表能熟练地画出它的波形图。13熟知由两个或非门构成的基本触发器，掌握它的功能真值表，能熟练地画出它的波形图。14了解触发器的分类方法。2触发器的功能，要求达到“综合应用”层次。21熟知时钟触发器的几个术语和符号。（1）时钟脉冲输入端CP（2）控制输入端（数据输入端）（3）初态NQ（4）次态122能灵活运用表达时钟触发器逻辑功能的4种形式。（1）功能真值表（状态真值表）（2）激励表（3）状态图（状态转换图）（4）特性方程23熟练掌握和运用触发器功能真值表，并能推出它的激励表，状态转换图及特性方程SR（，约束条件为）NNQS1024熟练掌握和运用触发器功能真值表，并能推出它的激励表，状态转换图及特性方程D（）。25熟练掌握和运用触发器功能真值表,并能推出它的激励表，状态转换图及特性方程（JK）。NNJ126熟练掌握和运用触发器功能真值表，并能推出它的激励表，状态转换图及特性方程（T）。QT其中有一特例恒为1时（），可称为触发器，也叫“翻转触发器”，其应用NQ1T很广，应熟练掌握和应用。3时钟触发器结构和触发方式，达到“综合应用”层次。31了解同步式触发器的结构,牢牢掌握其高电平触发方式,认知它是同步式触发器“空翻”CP毛病的根源，能正确画出同步、同步触发器波形图（时序图）。SRD32了解维持阻塞结构触发器克服空翻毛病的原因，牢牢掌握触发方式（一般为上升沿触发），能在数据输入信号和脉冲已知的前提下，画出各种功能触发器的波形图。CP33了解边沿触发器克服空翻毛病的原因,牢牢掌握其边沿触发方式（一般为下降沿触发）,能在数据输入信号和脉冲已知的前提下,画出各种功能触发器的波形图。34了解主从触发器克服空翻毛病的原因，掌握主从触发方式，能画出相对于和数据输CP入信号的波形图。35正确认知时钟触发器中直接置位端和直接复位端作用。DSDR36能由触发器的逻辑符号，正确判定其逻辑功能，及其触发方式。4触发器的时间参数，要求过到“识记”层次。41知道各种触发器有最小工作周期（）和最高工作频率（），若超过此范围，触MINTMAXT发器不能可靠工作。42知道触发器从时钟脉冲CP的触发边沿到状态转换完成有一段传输延迟时间和，PHLT它们反映了触发器的工作速度。43知道为保证触发器可靠工作，控制输入信号需有建立时间和保持时间，二者时SETHOLDT间总和称“非稳定时间”，任何触发器都不允许在此时间内变化控制输入信号。第七章时序逻辑电路一、考核知识点1时序逻辑电路概述2时序逻辑电路的分析3同步时序逻辑电路的设计4计数器5寄存器6移位寄存器二、教学要求时序逻辑电路是数字电路中，除组合逻辑电路外的另一个组成部分。时序逻辑电路是一种在任一时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入，而且还与电路过去的输入有关的逻辑电路。因此，时序电路必须具备输入信号的存储电路（绝大多数由触发器构成）。时序逻辑的分析方法和同步时序逻辑电路的设计方法串于本章的始终。要求理解时序逻辑电路概念；熟练掌握时序逻辑电路的分析；掌握同步时序逻辑电路的设计；理解计数器和移位寄存器，掌握它们的分析方法，并能扩展应用。重点时序逻辑电路的分析方法及计数器、移位器寄存器。难点时序逻辑电路的设计方法。三、考核要求1时序逻辑电路的概述，要求达到“识记”层次。11能正确叙述时序逻辑电路的定义。12知道时序逻辑电路的一般结框图。13熟知时序逻辑电路中输出方程，驱动方程的含义及其表示形式。14能正确区分同步时序电路和异步时序电路。（根据它们的工作状况和结构的不同来进行区分）。2时序逻辑电路的分析，要求达到“综合应用”层次。21领会时序逻辑电路分析电路的含义。22熟知时序逻辑电路分析步骤。（1）仔细逻辑电路，确定时序电路类型同步还是异步。（2）写出各触发器的驱动方程，时钟方程（若同步时序电路可不写）。（3）由各触发器特性方程，推出各触发器状态方程。（4）写出输出方程。（5）画出次态卡诺图和输出卡诺图，推出状态转换表，状态转换图及时序图。（6）总结概括这个电路逻辑功能。23灵活运用时序电路分析方法，分析实际的电路。在异步时序电路分析时，特别要注意各触发器是否具备了触发条件。3同步时序逻辑电路的设计，要求达到“领会”的程度。31领会时序逻辑电路的设计的含义。32知道同步时序逻辑电路设计步骤。33能看懂用同步时序逻辑电路设计方法具体电路的例题。4计数器，要求达到“综合应用”层次。41熟知计数器的记数功能和分类方法。（1）按数制分二进制计数器；非二进制计数器。（2）按记数增减趋势分加计数器；减计数器；可逆计数器。（3）按记数脉冲输入方式分同步计数器和异步计数器。42熟知二进制数加减记数的特殊规律，由这特殊规律推论直到异步二进制计数器和同步二进制计数器简捷框图方法，从而能方便快速地分析异步二进制加计数器，异步二进制可逆计数器，同步二进制减计数器，同步可逆计数器。掌握简捷的构图方法，也可方便的设计出异步二进制加，减可逆计数器；同步二进制加，减可逆计数器。43熟悉中规模的中规模集成异步计数器，根据电路框图及其功能真值表能熟练地进行扩展应用。5寄存器，要求达到“简单应用”层次。51熟知寄存器的基本概念。52熟悉典型的中规模集成寄存器。6移位寄存器，要求达到简单应用层次。61熟知移位寄存器的基本概念。62掌握移位寄存器的工作原理。能正确区分左移寄存器、右移寄存器和双向移位寄存器。能够画出简单的左移寄存器、右移寄存器电路。63熟悉典型的中规模集成移位寄存器，根据电路框图及功能真值表能熟练地进行扩展应用；构成环形计数器、扭环形计数器及奇数分频器等。第八章存储器一、考核知识点1存储器的概念2只读存储器（）ROM3可编程序逻辑阵列（）PLA4随意存取存储器（）二、教学要求存储器是数字系统中记忆大量信息的数字部件。电路和组合属组合逻辑电路；ROMPLA电路和时序逻辑电路。RAM要求了解存储器的概念；理解只读存储器（）和可编程程序逻辑阵列（），掌握它们的应用范围，能进行功能的扩展；了解随意存取存储器（）。重点只读存储器（）和可编程程序逻辑阵列（）。ROML难点只读存储器（）功能的扩展。三、考核要求1存储器的概念，要求达到“识记”层次。11知道存储器是数字系统中记忆大量信息的数字部件。它的功能是数字系统存储信息的仓库。12知道存储器可分和二大类，又可分一般和可编程序逻辑阵ROMAROMR列等不同类型电路。PLA2只读存储器，要求达到“简单应用”层次。ROM21熟知的功能和结构，理解由与、或矩阵构成。RO22正确认知的逻辑符号，并能从确定其容量大小（其中为输入变量，MN2N为输出位数）。M23能将已知电路与门矩阵和或门阵列简化位“阵列逻辑图”。RM24熟知字和位的应用。R25了解和工作原理。POME3可编程序逻辑阵列，要求达到“简单应用”层次。31熟知与一般之间的异同。LA它们相同处均有一个“与”阵列和一个“或”阵列。它们相异处（1）一般用最小项来设计译码与阵列；而是先经过逻辑函数化简，再用最简RPLA与或表达式中的与项来编制译码与阵列。（2）一般有根字线，且以最小项编号大小依次排列，不可乱编；而的字线OMN2PLA数由化简的最简与或表达式的与项数决定，其字数线的内容是“可编”排的。32会用组合构成组合逻辑电路。PLA33会分析由组合和触发器构成的时序电路。PLA4随意存取存储器，要求达到“识记”层次。41知道的功能和结构。R42知道根据存储单元电路的不同可进行以下分类M双极型的电路；单极型的电路。单极型的电路又可分为静态ARMR电路和动态电路。OS第九章脉冲的产生与变换一、考核知识点1555定时器2施密特触发器3单稳态触发器4多谐振荡器二、教学要求数字电路中除构成数字逻辑电路的组合电路和时序电路外，还有一种脉冲电路。脉冲电路主要研究脉冲的产生、变换和测量。要求深刻理解555定时器的电路组成和功能；熟练掌握施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器。重点用555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器工作原理和工作波形。难点用555定时器构成的单稳、多谐、施密特电路参数的计算。（三）考核要求1555定时器，要求达到“简单应用”层次。11熟知555定时器电路结构及其各个引脚名称。12理解555定时器的功能主要由两个比较器决定，比较器的输出接触发器的输入端，SR从而决定其输出状态。2施密特触发器，要求达到“简单应用”层次。21熟知施密特触发器与双稳态触发器的异同施密特触发器与双稳态触发器一样，有两个稳定的工作状态。施密特触发器与双稳态触发器有如下不同（1）施密特触发器属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍适用。（2）施密特触发器有回差特性。22记住由555定时器构成的施密特触发器电路组成，及工作原理。23牢记施密特触发器有三个重要参数接通电平；断开电平；回差。VV牢记由555定时器构成的施密特触发器的3个主要参数为555定时器电源电压C32CV1C3若要改变这些参数，可通过控制端（5脚）外加电压来实现。MV24熟知由门构成的施密特触发器的电路组成及工作原理，掌握这个施密特触发器OS的三个特性参数，其计算公式为12RVT21D21D其中为门电源电压为门坎电平；、为电路内的输入电阻和反VMOSTVCMOS1R2馈电阻，改变、数值可改变回差。1R225掌握施密特触发器有如下3方面的应用（1）波形的变换（2）波形的鉴别（3）波形的整形3单稳态触发器，要求达到“简单应用”的层次。31掌握单稳态解发器与双稳态解发器的区别它只有一个稳态，另外有一个暂稳态。在暂稳态期间，某些电压和电流会随着电容器的充放电而发生变化。暂稳态是一个不能长久保持的状态。32牢记由此555定时器构成的施密特触发器电路形式，知道它的工作原理，了解它有五个工作过程稳态、解发翻转、暂稳态、自动返回、恢复阶段，要熟悉它输入输出波形。33记住单稳触发器的主要参数有3个（1）输出脉冲宽度,构成单稳态的POTRCTPO1（2）恢复时间,555构成单稳态的（为放电时间常数）RE5RE2T（3）最高工作频率MAXF34原因熟知微分型单稳态触发器的电路形式、工作原理、工作过程，了解它输入、输出波。要特别注意由TTL与非门构成的微分型单稳态触发器中电阻参数有其限制定时电阻R必须小于关门电阻（约07）；输出微分电路中的电阻必须大于开门电阻（约2K）。OFRPR35牢牢记住微分型单稳的主要技术参数（1）输出脉冲宽度80OFPORCT（2）恢复时间（3）最高工作频率36知道集成单稳触发器可分非重复触发单稳和可重复触发单稳两大类，弄清楚它们之间的区别及它们的图形符号。37记住和理解不可重复触发单稳典型电路的真值表和符号图，了解它有上跳沿触发方法，它的定时电阻可内接，也可外接，另外还要接一个定时电容C。集成单稳输出脉冲宽度，集成单稳的占空比取决于定时电阻，随着定时电阻RCTPO70R增大，集成单稳允许的最大占空比也会增大，使用中要注意占空比应控制在允许范围内。应熟悉集成单稳的上跳沿触发和下跳沿触发的连线图。38牢记单稳态触发器有以下3方面的应用（1）整形（2）定时（3）延时4多谐振荡器，要求达到“简单应用”层次。41熟知多谐振荡器是能产生矩形脉冲的自激振荡器，它是脉冲的产生电路。42牢记由555定时器构成的多谐振荡器电路形式，知道它的工作原理，了解它有四个工作过程暂稳态I、自动翻转I、暂稳态、自动翻转。要熟悉其工作波和。CV043牢记多谐振荡器的主要参数有（1）两个暂稳态维持时间和。1T2振荡周期T振荡频率TF1（2）由555定时器构成的振荡器参数和分别为1T2CRBA701072其中、C为多谐振荡器的定时电阻、电容。ARB振荡周期TBA2振荡频率RF70144熟知由两个集成单稳构成的多谐振荡器电路形式及工作过程，掌握其振荡周期21PTT、分别为两个单稳输出脉宽，PT1170CRTP2270TP其中、分别为二个单稳的定时时间常数。1CR245理解典型的石英晶体振荡电路工作原理，牢记它的振荡频率仅决定于石英晶体本身的谐振频率，与电路中R、C参数无关。第十章数模和模数转换器一、考核知识点1数模转换器的基本概念2权电阻求和网络DAC3梯形电阻网络R24倒梯形电阻网络5的模拟开关6模拟转换器的组成及一些基本概念7并行比较型AC8双积分型D9逐次比较型10电压频率变换器VFC二教学要求数模和模数转换器是数字系统中不可缺少的组成部分，也是计算机用于工业控制中的重要的接口电路。除计算机应用外，模数转换器是所有数字测量仪器的核心，在数字通信和遥控遥测系统中数模和模数转换器也是不可缺少的组成部分。要求理解数模转换器的基本概念；熟练掌握权电阻求和网络和梯形电阻网DACR2络的电路形式和工作原理；掌握倒梯形电阻网络的电路形式和工作原理；DACR2了解的模拟开关；理解模数转换器的组成及一些基本概念；掌握并行比较型、双积分型、双积分型的电路形式和工作原理；了解电压频率变换器VFC的电路形式和ADC工作原理。重点权电阻求和网络和梯形电阻网络。DACR2DAC难点梯形电阻网络及逐次比较型。R2三、考核要求1数模转换器的基本概念，要求达到“领会”层次。11牢记AC的转换特性和参数。位二进制数的D转换特性为N102NIIIVIVOXKXKIV或或或其中为电压转换系数V为电流转换系数I的主要参数有三个AC（1）分辨率12NMLSB其中为最小输出电压增量；最大数字量对应输出电压是输入二进制数字位数。VMVN（2）绝对精度（3）非线性度12知道分类方法。DAC根据电阻网络不同，分成权电阻网络、梯形电阻网络及倒梯DACR2DACR2形电阻网络；根据电子开关不同分成电子开关转换器又可分成三极管电流开关形MOS及电流开关型两类。EL2权电阻求和网络，要求达到“简单应用”层次。21记住权电阻网络电路形式。22懂得权电阻网络的工作原理，记住它转换特性AC电流转换特性0IXREXXXRENNN11210122电压转换特性XVNF10其中是标准电源；R是最高位电阻；X是N位二进制数字。E23了解权电阻求和网络的缺点。DAC3梯形电阻网络的电路形式。232懂得梯形电阻网络的工作原理，并记住它的转换特性。电流转换特性XREIN230电压转换特性XRPEVNF23033了解梯形电阻网络的优缺点。DAC4倒梯形电阻网络，要求达到“适记”层次。R41了解倒梯行电阻网络的电路形式。42知道倒梯行电阻网络的工作原理及他的转换特性。243了解梯形电阻网络的优缺点。5的模拟开关，要求达到“适记”层次。DAC51知道双极形模拟开关的电路形式及工作原理，并了解其工作优缺点。52知道模拟开关的电路形式及工作原理，并了解其工作优缺点。MOS6模拟转换器的组成及一些基本概念，要求达到“领会”层次。61记住的主要组成部分（采样保持，量化编码）及它们的作用了解采样保持电路性能的好坏可由采集时间和保持电压下降速率二个参数来判断；牢记量化方式有“四舍五入”和“舍尾取整”两种，量化误差前一种较小。62通过集成的三个主要参数绝对精度、分辨率和转换时间能判断其性能的好坏。ADC7并行比较型，要求达到“识记”的层次。71认识并行比较型72知道并行比较型的工作原理及其优缺点。8双积分型，要求达到“识记”的层次。AC81认识双积分型电路形式。D82理解双积分型的工作原理。83知道双积分型的优缺点。9逐次比较型，要求达到“识记”的层次。91认识逐次比较型的电路框图。AC92理解逐次比较型电路的工作原理。93知道逐次比较型D电路的优缺点。10电压频率变换器VFC，要求达到“识记”的层次。101认识电压频率变换器的电路形式。102理解电压频率变换器的工作原理。实践环节一、类型课程实验二、目的与要求“数字集成电路”是一门实践性很强的技术基础课，是计算机科学与技术专业的硬件基础，进行课程实验是十分必要的。实验是将理论和实践紧密结合的主要手段。学生应给予应有的重视，要求学生不但能在书本上获取理论知识，还学会在实验中取得更为宝贵的实践知识。因此对本课程每个实验，学生必须认真地预习，准备，积极地思考，细心、合理地进行实验操作，实事求是地记录，严格仔细地分析、总结，写出完整的报告，养成严肃、认真、一丝不苟的科学实验态度。并且学会查阅器件手册，找到附合要求的数字集成电路。进行课程实验的目的是1、通过实验使学生进一步巩固所学的理论知识，促进学员对思考问题及研究问题的兴趣，以提高独立分析问题及解决问题的能力。2、培养学生进行科学实验的基本技能，学会借助实验手段来发现问题和解决问题的方法。3、学会常用电子仪器、仪表的选择和使用方法，了解部分仪器、仪表的结构及工作原理。三、内容本课程必做实验有6个，选做实验有6个。必做实验项目如下实验1TTL与非门参数的测试实验2TSL门和OC门实验3组合逻辑设计实验4触发器实验5计数、译码及显示实验6用555定时器构成脉冲发生器每个实验3小时，共18小时。选做实验项目如下实验1全加器实验2时序逻辑电路设计实验3移位寄存器实验4用集成门电路构成脉冲发生器实验5虚拟仿真实验（1）全加器实验6虚拟仿真实验（2）同步十进制加法计数器各个实验3小时，共18小时。四、与课程考试的关系实验最好与自学阶段中内容紧密结合起来，能在考前完成较好，但如果不具备分散实验的条件，则在本课程考试结束后集中进行也可以。因为实验内容与课程内容是有紧密联系的，因此课程考试中会涉及到实验内容，但实验未做过参加考试也无多大问题，书本知识中均有反映。在实验结束后，应进行一次实验考核，着重在理论与实践结合及操作技能的检验上。有关说明与实施要求一、关于“考试内容与考核目标”中有关提法的说明本大纲各章提出的“要求”中，对概念和理论要求的提法是“了解”、“理解”、“深刻理解”；对技能要求的提法是“掌握”、“熟练掌握”。大纲在“考核要求”中，提出了四个能力层次要求“识记”、“领会”、“简单应用”、“综合应用”。四个能力层次是递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，即大纲中所提的能力层次是最高的层次，其含义是“识记”能知道有关的名词、概念、知识的意义，并能正确认识和表述。“领会”在识记的基础上，能全面把握基本概念，基本原理，能掌握有关概念和原理的区别与联系。“简单应用”在领会的基础上，能用学过的一、二个知识点，分析和解决简单的问题。“综合应用”在简单应用的基础上，能用学过的多个知识点，综合分析和解决较复杂的问题。二、方法指导习惯于中学学习方法的学生，在开始学习时，往往会感到困难，一时不能适应，但学习能力的培养对获取知识是十分必要的。对学习本课程，如果注意下列几点，将会对学习起到促进作用1在开始阅读某一章教材之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点、要求、重点、难点以及对各个知识点的能力层次要求和考核要求，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。2阅读教材时，最好先通读一下本次要学习的内容，然后逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握，一般说来，在未达到上述要求以前，不宜学习新的内容，但是有个别不阻碍学习新内容的细节问题还不能解决时，可将其暂时搁置，继续学习，不要因此停步不前。3本书将小规模集成逻辑门和触发器作为数字电路中基础器件，并在基础上着重介绍中规模数字电路的各种逻辑功能部件。在讨论这些集成电路的形式和工作原理过程中，均以应用为目的，强调学生主要掌握它们的功能、外部特性、主要参数及典型应用，不必去细究它们的制造工艺和内部结构。4本书学习中必须注意运用组合逻辑电路的分析方法和设计方法、时序逻辑电路的分析方法及