数字电子技术基础A课程教学大纲.pdf

1/4 数字电子技术基础 A 课程教学大纲 课程名称：数字电子技术基础 A 课程编码：英文名称：学 时：80 学时 学 分：5 分 开课学期：第四或五学期 适用专业：电子科学与技术、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、光信息科学与技术、信息安全、生物医学工程 课程类别：必修 课程性质：技术基础课 先修课程：高等数学、普通物理、电路、模拟电子技术基础。教 材：数字电子技术基础（第四版）清华大学电子学教研组编 阎石主编 高等教育。一、课程的性质、目的与任务：本课程是电气信息类本科生的主要技术基础课。本课程的主要任务是使学生掌握数字电子技术的基本概念和基本理论，掌握数字电路的分析方法和设计方法。目的是为今后学习有关数字测量、数字传输与通信、数字控制等专业课，以及为解决工程实践中所遇到的数字系统问题打下坚实的基础。二、课程的主要内容 1、绪论 数字电子技术的研究对象、任务和方法。数字量与模拟量。算术运算和逻辑运算。2、逻辑代数基础 三种基本运算，三项基本定理，基本公式和常用公式。逻辑函数及其表示方法。逻辑函数的公式化简法与图形化简法。无关项及其在逻辑函数化简中的应用。3、门电路 定义及分类。二极管及三极管的开关特性。最简单的与、或、非门电路。TTL 门：TTL 反相器的工作原理，传输特性，输入特性，输出特性，输入负载特性，动态特性，TTL 与非门、或非门、与或非门、异或门及 TTL 门的改进系列，OC 门、三态门。CMOS 门：CMOS 反相器的静态特性，电压传输特性，电流传输特性，输入特性，输出特性，输入端噪声容限。CMOS 反相器的动态特性。其它 CMOS 门，与非门、或非门、OD 门、TG 门、模拟开关、三态门。改进的 S 门。4、组合逻辑电路 组合逻辑的定义。组合电路的分析方法和设计方法。常用组合逻辑电路：编码器、译码器、数据选择器与分配器、全加器、加法器、数值2/4 比较器。组合电路中的竞争冒险。5、触发器 基本 RS 触发器、同步 RS 触发器、主从触发器、边沿触发器的结构及工作原理。逻辑功能及描述方法。逻辑功能与结构的关系。6、时序逻辑电路 时序逻辑的定义。时序电路的描述与分析方法、分析步骤、分析工具（状态表、状态图、时序图）。寄存器和计数器。同步时序电路的设计。7、脉冲波形的产生和整形电路 各波形参数的定义。施密特触发器，单稳态触发器，多谐振荡器。555 定时器的构成及功能表。由 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。8、半导体存储器 只读存储器：固定 ROM、PROM、EPROM、E2ROM、快闪存储器。随机存储器 RAM。存储器的容量扩展。10、数/模和模/数转换 A/D 和 D/A 在数字系统中的作用与分类。D/A 转换器：权电阻网络 DAC，倒 T 型电阻网络 DAC，权电流型 DAC，具有双极型输出的 DAC。DAC 的转换精度与速度。A/D 转换器：基本原理，转换步骤，取样定理，取样保持电路，直接 ADC，间接ADC。ADC 的转换精度与速度。三、课程的教学要求：1、绪论 了解数字量与模拟量的特点，数字电路的特点、应用。了解二进制的算术运算与逻辑运算的不同之处。2、逻辑代数基础 掌握逻辑代数的三种基本运算、三项基本定理、基本公式和常用公式。掌握逻辑函数的四种表示方法（真值表法、逻辑式法、卡诺图法及逻辑图法）及其相互之间的转换。掌握逻辑函数的公式化简法和图形化简法。了解最小项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。3、门电路 了解门电路的定义及分类方法。二极管、三极管的开关特性，及分立元件组成的与、或、非门的工作原理。掌握 TTL 反相器的工作原理，输入、输出、电压传输特性及输入端负载特性，了解动态特性。了解其它 TTL 门（与非门、或非门、异或门、三态门，OC 门）的工作原理及 TTL 门的改进系列。掌握 CMOS 反相器的工作原理及静态特性。了解 CMOS 反向器的动特性。其他 CMOS门的工作原理。3/4 4、组合逻辑电路 掌握组合逻辑电路的设计与分析方法。掌握常用组合逻辑电路，即编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用。了解组合电路中的竞争与冒险现象、产生原因及消除方法。5、触发器 掌握触发器的定义以及基本RS 触发器、同步 RS 触发器、主从触发器、边沿触发器的逻辑功能、描述方法与动作特点。掌握触发器逻辑功能与电路结构的区别。6、时序逻辑电路 掌握时序逻辑电路的定义及同步时序电路的分析与设计方法。深刻理解时序电路各方程组（输出方程组、驱动方程组、状态方程组），状态转换表、状态转换图及时序图在分析和设计时序电路中的重要作用。了解常用时序电路，尤其是计数器、移位寄存器组成及工作原理，简单介绍异步时序电路的概念。7、脉冲波形的产生和整形 了解脉冲产生及整形电路的分类及脉冲波形参数的定义。掌握一种施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理，脉宽及周期的计算方法。重点掌握由 555 定时器组成三种脉冲电路（施密特触发器，单稳触发器和多谐振荡器）的工作原理，及波形参数与电路参数之间的关系。8、半导体存储器 了解半导体存储器的功能及分类，了解它们在数字系统中的作用。了解只读存储器 ROM、随机存储器 RAM 的组成及工作原理，掌握存储容量的扩展方法。9、数/模和模/数转换器 了解 ADC、DAC 在数字系统中的作用及分类方法。掌握权电阻网络 DAC，倒 T 型电阻网络 DAC 的工作原理及 DAC 的转换精度与速度。对具有双极型输出的 DAC 及权电流网络 DAC 只做简单介绍。掌握 ADC 的转换步骤、取样定理，重点掌握逐次逼近型 ADC 与双重积分型 ADC 的工组原理及性能指标。四、课程学时分配 教学内容 学时分配 一、逻辑代数 8 二、门电路 14 三、组合电路 10 四、触发器 6 五、时序电路 11 六、脉冲电路 7 七、半导体存储器 4 九、D/A 与 A/D 转换 6 总复习 2 合计 68 注：有关可编程逻辑器件内容，在 EDA 课程设计中介绍。4/4 五、课程习题的要求：对习题的基本要求是：巩固对基本概念、基本理论的理解，并增强对数字系统中出现的工程实际问题的分析与设计能力，为今后学习专业课打下基础。习题内容能覆盖课程中的重点及部分难点。习题课占自学时间的三分之一。六、实验内容及要求 实验内容：序号 实验项目 实验学时 实验类别 实验类型 1 仪器使用及门电路 2 技术基础 验证 2 组合电路实验一 2 技术基础 设计 3 组合电路实验二 2 技术基础 设计 4 时序电路实验 2 技术基础 设计 5 综合实验 4 技术基础 设计 实验目的：验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识，培养学生使用仪器的能力和电路设计、调试和参数测试能力。实验要求：充分预习实验讲义。认真学习使用各种仪器。观测现象，验证理论。锻炼动手、操作能力。通过对实验结果的分析，培养独立思考、解决实际问题的能力。训练撰写实验报告的能力。在实验中要严肃认真，周密细致。完成实验要求的内容。七、课程主要参考书 康华光数字电子技术基础（第四版）高等教育；制定人：韩佩富 审定人：常丹华 批准人：毕卫红 二五年三月二十日