数字电路教案

1、电子技术基础教案电子电器组 陈军英电子技术基础教案-数字电路-第八章 逻辑门电路8-1数字电路特点及分析方法教学目的：1、让学生对该科产生浓厚的兴趣2、培养学生的学习个性，建立起学生的发展方向3、指导好该科目的学习重点与学习方法教学重点：如何去学习数字电路及二极管的开关特性教学难点：让学生产生学习兴趣教学方法：讲授法，讨论法教学课时： 一课时教学过程：一、 数字电路的特点及分析方法1、 数字信号的特点：数字信号在时间上和数值上均是离散的，即在数值上是不连续的，它不随时间连续变化，即为离散的电信号。常用数字0和1表示。这里的0和1代表的是逻辑0和逻辑1，而不是十进制数中的数字。而模拟信号在时间上

2、是连续的，数值也是连续的。它具有无穷多的数值，其数值表达式也较复杂，例如正弦函数、指数函数等。2、 数字电路的特点：数字电路的基本工作信号是二进制的数字信号，而二进制数只有0和1两个基本数字，对应在电路上只需要在两种不同状态下工作，即低电平和高电平两种工作状态。所以电路简单，易于集成化，数字电路多采用集成电路数字通信系统：抗干扰能力强，保密性好，容量大； （例如手机）数字化测量： 精度高，功能完备，具有数控测试功能：（例如数字示波器） 数字设备：精度高、功能完备、智能化。 （扩展讲数字电视和数码照相机）计算机： 最具代表性的数字系统，具有极强的信息处理和控制能力。 3、 数字电路的分析方法：

3、数字电路主要是研究电路的输出信号与输入信号之间的状态关系，即所谓的逻辑关系。通常数字电路用逻辑代数、真值表、逻辑电路图、卡诺图、波形图等方法进行分析。数字电路和模拟电路是电子电路的两个分支，在实际中，两者常配合应用。 4、数字电路学习资料来源 （以提高学生的学习兴趣，扩宽知识面）（1）、电子技术基础不同版本教材 （例如康华光主编）（2）、555集成电路应用手册（3）、电子报5、网络资料 （部分参考网址） 数字电路及其应用于（1.htm可以改为2.htm或者改为3.htm）共有22种数字电路基础知识自测是非判断题及其他内容数字集成电路四个基本引脚识图方法（也就是上一个网址的上一个主题）山东大学网

4、络教育学院数字电路基础模拟题电子技术信息网8-2 晶体管的开关特性（一）教学目的：让学生掌握二极管开关特性的应用之一-串联限幅电路的工作原理教学重点：串联限幅电路的工作原理的分析教学难点：会画限幅电路的工作波形教学方法：讲授法教学课时：一课时教学过程：一、 复习提问：1、数字信号有什么特点？数字电路有何优越性？二、新授：（一） 二极管的开关特性1、 二极管导通时，其正向电阻小，相当于开关接通；当二极管反向截止时，其反向电阻很大，相当于开关断开。二极管相当于一个开关。二极管的开关特性（二） 二极管开关特性的应用：1、限幅电路（又叫削波电路）限幅电路又叫削波电路。削波的含义就是将输入波形中不需要的

5、部分去掉。限幅电路通常由二极管和电阻组成。为便于分析，我们把二极管当作理想开关。对应教材内容，由于学生对模拟电路较为熟悉，不按书本内容来讲，只点明核心内容。就是二极管的单向导电性的一种提法。（教法：先让学生自己看5分钟，让他们自己产生一种熟悉的印象，对学生自己思考出的答案要有效得多。）0t-（1） 串联型限幅电路：RVDRL+-+-0t-图(a) 串联型上限幅电路 图(c) 工作过程如下： 0 VD 截止 = 00 VD 导通 = 工作波形如图(b)、 图(c)所示从工作波形可知，该电路是限幅电平为零的串联上限幅电路若将图(a)中的二极管方向调换一下，如 图(d)所示，经分析可知为限幅电平为零

6、的串联下限幅电路。工作波形如图(e) 所示0t-RVDRL+-+- 图(d) 串联型下限幅电路 图(e)小结：在串联型限幅电路中，是利用二极管的反向截止限幅。改变二极管的方向，就可以改变限幅的性质。8-2 晶体管的开关特性（二）教学目的：让学生掌握二极管开关特性的应用之一-串联限幅电路的工作原理教学重点：限幅电平为VG串联限幅电路的工作原理的分析教学难点：会画限幅电平为VG限幅电路的工作波形教学方法：讲授法教学课时：一课时教学过程：一、 复习提问：1、限幅电路作用是什么？串联限幅电路是利用什么限幅？二、新授：限幅电平为VG的串联限幅电路RRL+-+（1） 限幅电平为VG的串联型上限幅电路： 图

7、 工作过程分析： VD 截止 = VD 导通 = 工作波形如图(b)、 图(c)所示0t0t-图（b)图（c)RRL+-+(2) 限幅电平为VG的串联型下限幅电路 工作过程分析： VD导通 = VD 截止 = 工作波形如图(e)、 图(f)所示0-t0t-图（e)图（f)思考：若将换成- ，则输出波形如何变化？ RRL+ 现举例说明： 如图： 图（g)其工作波形如图(h)、 图(i)所示0-t0t-图（h)图（i) 由此可见，只要改变二极管的方向，就可改变限幅的极性；只要改变与负载电阻串联的电源，就可改变限幅电平8-2 晶体管的开关特性（二）教学目的：让学生掌握二极管开关特性的应用之二-并联限

8、幅电路的工作原理教学重点：并联限幅电路的工作原理的分析教学难点：会画限幅电路的工作波形教学方法：讲授法教学课时：一课时教学过程：一、 复习提问：1、串联限幅电路是怎样工作的？是利用二极管的什么限幅？0-t0-t图（b)图（c)二、新授：并联型限幅电路：（1）并联型下限幅电路：RVDVG+-+- 图（a)并联型限幅与串联限幅分析思路相似，首先让学生自己先看书再讨论，然后再讲解，来达到较好的学习目的。 工作过程如下： VG VD 截止 =VT时，输出为低电平；VI VTN + (VTN为正值，VTP为负值) +VDDS2S1D1D2G1G2V2V12、工作原理： 先回顾两种MOS管的正常导通条件，

9、然后再分析工作原理当VI= VIL时， V1截止；VGS2 =- VDD， V2饱和， S2与D2极间相当于短路，所以VOVDD当VI= VIH = VDD时， V1饱和；VGS2 =0， V2截止， S2与D2极间相当于开路，因V1饱和，S2与D2极间相当于短路，所以VO= VOL=0V由上可知，当输入低电平时，输出为高电平；当输入高电平时，输出为低电平。实现了逻辑反相的功能。 CMOS反相器也可以理解为一个单刀双掷开关，如下图所示：+VDDV2V1输入1电平输入0电平截止导通+VDDV2V1输入0电平输出1电平截止导通小结：CMOS电路的工作原理，并与晶体管反相器进行对照第五节CMOS集成

10、逻辑门（二）教学目的：让学生了解CMOS与非门、或非门的构成、工作原理教学重点：CMOS与非门、或非门的构成教学难点： CMOS与非门、或非门的工作原理教学方法：讲授法， 教学过程： 一、复习提问： CMOS反相器有什么功能？二、新授：（一）、CMOS与非门V3A+VDDV4V2V1YB 1、电路结构：2、工作原理：当A、B端有一端或两端为低电平时， V1、 V2中总有一个或两个管子截止，而V3、 V4中总有一个或两个管子饱和导通。所以，输出为高电平VO= VOH = VDD当A、B端全为高电平时， V1、 V2均饱和导通，而V3、 V4均截止，故输出为低电平VO= VOL= 0V3、真值表：

11、输入输出ABY001011101110由表可知，电路满足“有0出1，全1出0”的逻辑关系，故为与非门（二）、CMOS或非门 1、电路结构：V3A+VDDV4V2V1YB2、工作原理：当输入端有高电平VDD时， V1、 V2中总有一个或两个管子饱和导通，而V3、 V4中总有一个或两个管子截止。所以，输出为低电平VO= VOL= 0V当A、B端全为低电平时， V1、 V2均截止，而V3、 V4均饱和导通，故输出为高电平VO= VOH = VDD3、真值表：输入输出ABY001010100110由表可知，电路满足“有1出0，全0出1”的逻辑关系，故为或非门小结：两种电路的工作原理，并与TTL的同类门

12、进行对照练习：P168 8-12第五节CMOS集成逻辑门（三）教学目的：让学生了解CMOS传输门的构成、工作原理教学重点：CMOS传输门的工作原理教学难点： CMOS传输门的工作原理教学方法：讲授法， 教学过程： 一、复习提问： CMOS与非门、CMOS或非门的功能与TTL对应的电路的功能相同吗？它们各自分别有什么特点？二、新授：（一）、CMOS传输门SVi / VoVo / Vi CVDDSSV1V2二、 电路结构：2、工作原理： 设控制信号高电平VOH = VDD，低电平VOL = 0V(1)、当控制端C加高电平，VC = VDD，(=0V)时，若输入信号VI在0VDD之间变化，则V1和V

13、2中至少有一个管子是导通的，即传输门的输入与输出之间呈低阻状态，传输门导通，相当于开关接通。此时，Vo =Vi (2)、当控制端C加低电平时，VC = 0V，(=VDD)时，只要VI在0VDD之间变化， V1和V2均截止，相当于开关断开。 据上分析可见，CMOS传输门是一种传输信号的可控开关电路，由于MOS管结构对称，其源极与漏极可以对调使用，因此，传输门具有双向性，也称为双向开关。（二）、CMOS电路使用注意事项（1） 输入端不能悬空。多余的输入端根据逻辑功能或接高电平（如与门，与非门）或接低电平（如或门，或非门） （2） 电源不能接反，也不能超压。VSS一般也就是接地，在特殊场所可以接负电

14、源。CMOS与TTL集成逻辑电路的区别在功能上没有，主要是功耗上，现在广泛采用CMOS系列，也就是40系列。而TTL系列也常称为74系列。讨论：对比模拟电路的应该，哪一个简单？（三）、习题讲解8-2：图a和图c能发光 8-4： Y分别等于1（异或门）、0（或非门）、0（与或非门）8-5： 全0出1，有1出0（与非门）根据这个逻辑功能画图即可。8-6： Y=A 8-7： Ya= ABCD Yb=(A+B)C Yc= (A+B)C Yd=AB+C8-13：图a 非门 图b或门 图c与门（注意步骤和规范）小结：该堂课的重点在练习的讲解上，在练习过程中，一定要让学生先做好练习，只有学生自己做了练习才能

15、在讲解过程中对已有知识作一新的定位认识，才会找到自己的不足，也才可能找到自信点。对于集成逻辑电路的讲解主要侧重于应用，但在课堂上当场应用的可能性又不大，只有想办法激发学生在课外的动手热情，在课外多些时间辅导学生的制作过程。本章总结：第八章的数字门电路通过八课时的学习，同学们应该要形成一个初步的印象，养成一个良好的习惯，在学习中要注意做好每一个细节，因为是刚入门的内容，虽然较浅但是却很重要，对一些电路的习惯画法要养成。同学们一定要在课余做好复习练习，并尽可能的完成电路的制作。作业：1、 P169 T8-132、 P168 T8-7课后练习：1、 复习第八章的数字门电路的相关知识。2、 预习第九章

16、第一节数制3、 整理好第八章习题的答案4、 利用课余时间做出P161的图8-24的电路。第九章 数字逻辑基础9-1 数制（一）教学目的：让学生掌握十进制数和二进制数教学重点：二进制数的特点教学难点：二进制数的特点教学方法：讲授法 教学过程： 9.1 数制一、概述：数制：就是数的进位制。按照进位方法的不同，就有不同的计数体制。如有“ 逢十进一” 的十进制计数，还有“ 逢八进一” 的八进制计数，还有“ 逢十六进一” 的十六进制计数，还有“ 逢二进一” 的二进制计数（一）、十进制数十进制数的特点如下：1、采用十个基本数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、92、按“ 逢十进一” 的原则计数，即9+

17、1=10在十进制数里，同一数码在不同的位置上所表示的数值是不同的。例如：666 = 6+6+6对于十进制数的任一正整数M，可以写成以10为底的幂求和的展开形式，即 M=上式中，n是十进制数的位数（n=1，2，3，）、.、是各位数的位权、是各位数的数码，由具体的数字决定。由上可见，十进制数是由数码的值和位权来表示的。例如：1996=1+ 9+ 9+ 6 在数字电路中，广泛采用的是二进制数二、二进制数二进制数的特点如下：1、采用二个基本数码：0、12、按“ 逢二进一” 的原则计数，即（1+1）2 =（10）2（读作壹零）任何一个二进制数都可以写成： 上式中，n是十进制数的位数（n=1，2，3，）、

18、.、是各位数的位权、是各位数的数码例如：二进制数（10101）2的展开式可写成（10101）2 =+ =1+0+1+0+1（n=5）练习：把下列十进制数和二进制数按权展开（25678）10 （4632）10（11011）2 （1110101）2 小结：二进制数的特点及展开特点 第九章 数字逻辑基础9-1 数制（二）教学目的：让学生掌握二进制数的四则运算及二进制数与十进制数的互化规则教学重点：二进制数的四则运算及二进制数与十进制数的互化规则教学难点：十进制数转化为二进制数的方法教学方法：讲授法 教学过程： 一、 复习提问：二进制数是如何转化为十进制数的？如（10111）2 =（ ）10二、新授：（一）、二进制的四则运算1、加法运算运算规则：逢二进一例9-1 求（1