数字电子技术教学大纲

教学大纲温州大学优秀课程《数字电子技术》教学大纲一、课程说明【课程性质】数字电子技术是电子技术的一个重要组成部分，《数字电子技术》是电子信息专业本科学生一门重要的专业技术基础课程，数字电子技术是今后电子技术发展的主要方向，本门课程的开设是为培养电子信息科学与技术、电子信息工程、通信工程专业学生分析、设计数字电子电路，进而全面提高学生对电子电路应用能力，本门课程还为后续课程的学习提供专业基础。【目的任务】掌握数字电子技术的基本槪念、基本原理和基本的分析、设计方法。熟悉典型基本单元电路及数字系统读图。【学习本课程的前设知识】学习本课程前，学生应具备一定的电子电路知识和初步的电路分析能力。【总体目标与要求】《数字电子技术》是一门重要技术基础必修课程，通过本课程学习和实验训练,使学生掌握数字电子技术的基本理论，熟悉其基本概念、基本原理和基本分析和设计方法，能进行简单的数字电路的安装和调试，并具备进一步学习电子技术及其专业课的能力。【教材与教学参考书】教材：《电子技术基础》（数字部分）（第四版）高等教育出版社康华光主编《电子技术基础实验》高等教育出版社陈大钦主编参考书：《数字电子技术基础》高等教育出版社阎石主编《数字电路》西安电子科技大学出版社江晓安主编《数字系统与设计》清华大学出版社韩宝琴主编【课程总学时】理论课：72学时；实验课：24学时；总学时：96学时。二、学时分配章节标题课时数理论实验总课时第一章数字逻辑基础44第二章逻辑门电路639第三章组合逻辑电路的分析和设计10313第四章常用的组合逻辑功能器件8311第五章触发器8311第六章时序逻辑电路分析和设计10313第七章常用的时序逻辑功能器件8311第八章半导体存储器和可编程逻辑器件66第九章脉冲波形的产生和整形639第十章数-模和模-数转换437第十一章数字系统设计基础22合计722496教学大纲温州大学优秀课程三、教学内容和教学要求理论部分：第一章数字逻辑基础[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生了解模拟信号与数字信号、模拟电路与数字电路的区别与联系，掌握数字量、数制的概念及不同数制的互化，掌握基本逻辑运算、逻辑函数的概念及逻辑问题的描述。[教学内容]引言1．１模拟信号与数字信号1.1.1模拟信号1.1.2数字信号1.1.2.1二值数字逻辑与逻辑电平1.1.2.2数字波形1.1.2.3模拟量的数字表示1．２数字电路1.2.1数字电路的发展与分类1.2.2数字电路的分析方法与测试技术1．３数制1.3.1十进制1.3.2二进制1.3.3二－十进制之间的转换1.3.4十六进制和八进制1．４二进制码1．５基本逻辑运算1．６逻辑函数与逻辑问题描述[教学建议]基本逻辑运算、逻辑函数的概念及逻辑问题的描述是本章重点，尤其是逻辑函数的不同表示方法及其互相转换，应通过实例详细介绍。[作业]2次第二章门电路[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握TTL门电路和CMOS门电路的逻辑功能及其电气特性，特别是输入特性和输出特性。[教学内容]引言2．1二极管的开关特性2．2ＢＪＴ的开关特性2.2.1BJT的开关作用2.2.2BJT的开关时间教学大纲温州大学优秀课程2．3基本逻辑门电路2.3.1二极管与门及或门电路2.3.2非门电路——BJT反相器2．4TTL逻辑门电路2.4.1基本的BJT反相器的动态性能2.4.2TTL反相器的基本电路2.4.3TTL反相器的的传输特性2.4.4TTL与非门电路2.4.5TTL与非门的技术参数2.4.6TTL或非门、集电极开路门和三态门电路2.4.7改进型TTL门电路——抗饱和TTL与非门电路*2．５射极耦合逻辑门电路2．６CMOS逻辑门电路2.6.1CMOS反相器2.6.2CMOS门电路2.6.3BiCMOS门电路2.6.4CMOS传输门2.6.5CMOS逻辑门电路的技术参数2．７NMOS逻辑门电路2．８正负逻辑问题2．９逻辑门电路使用中的几个实际问题2.9.1各种门电路之间的接口问题2.9.2门电路带负载时的接口问题2.9.3抗干扰措施[教学建议]讲授门电路的电气特性时，重点放在门电路的外特性上，特别是输入和输出特性。[作业]3次第三章组合逻辑电路[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握逻辑代数的基本公式和原理、逻辑函数的化简方法，掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法，了解组合逻辑电路的竟争——冒险现象及其产生的原因。[教学内容]引言3．1逻辑代数3.1.1逻辑代数的基本定律和恒等式3.1.2逻辑代数的基本规则3.1.3逻辑函数的代数变换及化简法3．2逻辑函数的卡诺图化简法3.2.1最小项的定义及其性质3.2.2逻辑函数的最小项表达式3.2.3用卡诺图表示逻辑函数3.2.4用卡诺图化简逻辑函数教学大纲温州大学优秀课程3．3组合逻辑电路的分析3．4组合逻辑电路的设计3．5组合逻辑电路中的竞争冒险3.5.1产生竞争冒险的原因3.5.2消除竞争冒险的方法[教学建议]逻辑函数的化简方法是本章重点，包括公式化简法和卡诺图化简法。组合逻辑电路的分析与设计是本章的另一重点，通过实例详细介绍组合逻辑电路的特点及其分析方法和设计方法。[作业]5次第四章常用组合逻辑功能器件[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生熟悉常用组合逻辑电路的工作原理，掌握用中规模的组合功能元件设计组合逻辑电路的方法。[教学内容]引言4．1编码器4.1.1编码器的定义与功能4.1.2集成电路编码器4．2译码器／数据分配器4.2.1译码器的定义及功能4.2.2集成电路译码器4.2.3数据分配器4．3数据选择器4.3.1数据选择器的定义及功能4.3.2集成电路数据选择器4．4数值比较器4.4.1数值比较器的定义及功能4.4.2集成电路数值比较器4．5算术运算电路4.5.1半加器和全加器4.5.2多位数加法器4.5.3减法运算4.5.4集成算术／逻辑单元举例[教学建议]重点在于介绍组合逻辑功能器件的功能及用组合逻辑功能器件设计组合逻辑电路的方法。[作业]4次教学大纲温州大学优秀课程第五章触发器[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握时序逻辑电路的基本单元——触发器的逻辑功能及其工作原理，熟悉各种触法器的工作特点及其转换原理和方法。[教学内容]引言5．1触发器的电路结构与工作原理5.1.1基本RS触法器5.1.2同步RS触法器5.1.3主从触发器5.1.4边沿触发器5．2触发器的功能5.2.1RS触发器5.2.2JK触发器5.2.3T触发器5.2.4D触发器5．3触发器的脉冲工作特性及主要参数5.3.1集成触发器的脉冲工作特性5.3.2集成触发器的主要参数[教学建议]重点分析不同电路结构所带来的不同动作特点，讲清电路结构形式和逻辑功能这两个不同的概念。[作业]4次第六章时序逻辑电路的分析与设计[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握时序逻辑电路的特点、典型电路的工作原理和用法，以及分析和设计时序逻辑电路的一般方法。[教学内容]引言6．1时序逻辑电路的基本概念6.1.1时序逻辑电路的基本结构及特点6.1.2时序逻辑电路的分类6.1.3时序逻辑电路功能的描述方法6．2时序逻辑电路的分析方法6.2.1分析时序逻辑电路的一般步骤6.2.2同步时序逻辑电路的分析举例6.2.3异步时序逻辑电路的分析举例6．3时序逻辑电路的设计方法6.3.1同步时序逻辑电路设计的一般步骤6.3.2同步时序逻辑电路设计举例[教学建议]重点是时序逻辑电路的描述方法，以及时序逻辑电路的分析和设计步骤。[作业]5次教学大纲温州大学优秀课程第七章常用时序逻辑功能器件[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生熟悉常用时序逻辑电路的工作原理，掌握用中规模的组合功能元件设计组合逻辑电路的方法。[教学内容]引言7．1计数器7.1.1二进制计数器7.1.2非二进制计数器7.1.3集成计数器7．2寄存器和移位寄存器7.2.1寄存器7.2.2移位寄存器7.2.3集成移位寄存器74194[教学建议]重点在于介绍时序逻辑功能器件的功能及用时序逻辑功能器件设计时序逻辑电路的方法。[作业]4次第八章半导体存储器和可编程逻辑器件[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握大规模集成电路的结构特点和工作原理，熟悉各类存储器及可编程逻辑器件的结构、工作原理和使用方法。[教学内容]引言8．1随机存取存储器（RAM）8.1.1RAM的结构及其工作原理8.1.2RAM存储容量的扩展8.1.3RAM举例8．2只读存储器（ROM）8．3可编程逻辑器件（PLD）8.3.1PLD的电路表示法8.3.2可编程逻辑阵列器件(PAL)简介8.3.3可编程通用阵列逻辑器件(GAL)8．4复杂的可编程逻辑器件（CPLD）8.4.1CPLD的结构8.4.2CPLD的编程8．5现场可编程门阵列（FPGA）8.5.1FPGA中编程实现逻辑功能的基本原理8.5.2现场可编程门阵列结构8.5.3编程实现原理简介[教学建议]重点介绍各类存储器及可编程逻辑器件的结构、功能和使用方法。[作业]3次教学大纲温州大学优秀课程第九章脉冲波形的产生和整形[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握脉冲波形的产生和整形电路的工作原理，熟悉几种典型电路。[教学内容]引言9．1多谐振荡器9.1.1用门电路组成的多谐振荡器9.1.2石英晶体多谐振荡器9．2单稳态触法器9.2.1用门电路组成的微分型单稳态触发器9.2.2集成单稳态触发器9.2.3单稳态触发器的应用9．3施密特触法器9.3.1用门电路组成的施密特触法器9.3.2集成施密特触法器9.3.3施密特触法器应用9．4555定时器及其应用9.4.1555定时器9.4.2555定时器应用举例[教学建议]重点是波形分析方法，正确理解电路的工作原理，掌握波形分析方法和步骤。[作业]3次第十章数模与模数转换器[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握数——模和模——数转换的基本原理和常见的典型电路。[教学内容]引言10．1D/A转换器10.1.1倒T型电阻网络D/A转换器10.1.2权电流型D/A转换器10.1.3D/A转换器的输出方式10.1.4D/A转换器的主要性能指标10.1.5集成D/A转换器及其应用10．2A/D转换器10.2.1A/D转换的一般工作过程10.2.2并行比较型A/D转换器10.2.3逐行比较型A/D转换器10.2.4双积分式A/D转换器10.2.5A/D转换器的主要性能指标10.2.6集成A/D转换器及其应用[教学建议]掌握转换器的工作参数，重点是转换精度与转换速度。[作业]2次教学大纲温州大学优秀课程*第十一章数字系统设计基础[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握数字系统设计的一般方法和步骤。[教学内容]引言11．1数字系统的设计方法11.1.1数字系统的组成11.1.2数字系统的设计方法11.1.3现代数字系统的实现11．2算法状态机11.2.1ASM图符号11.2.2数字系统的ASM图法设计举例11．3寄存器传输语言11.3.1寄存器传输语言的几种操作11.3.2运用寄存器传输语言设计举例11．4用可编程逻辑器件实现数字系统11.4.1交通灯控制系统的实现11.4.2数字密码锁的实现[教学建议]重点是通过实例讲述数字系统设计的一般方法和步骤。教学大纲温州大学优秀课程实验部分：实验十五与非门的测试(必做)[实验目的和要求]（1）熟悉双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱、信号发生器在数字电路实验中的使用；（2）掌握TTL和CMOS逻辑门电路主要参数的测试方法；（3）掌握TTL与非门电压传输特性的测试方法。[实验内容]（1）测量74LS00在带负载和开路情况下的输出高电平VOH和输出低电平VOL。（2）测量TTL与非门74LS00的输入短路电流IIS。（3）测量TTL与非门74LS00的扇出系数N。（4）测量TTL与非门74LS00的电压传输特性曲线。（5）TTL与非门的真值表逐项验证74LS00逻辑功能。（6）CC4011在开路情况下的输出高电平VOH和输出低电平VOL。[主要实验仪器与器材]双踪示波器、数字万用表、数字