数字电子技术基础教案修订版.pdf

数字电子技术基础教案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】第 1 讲 授课时间 第 1 周 一 第 1-2 节 课次 1 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第一章 -数制、码制及常用编码 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1.掌握数字信号与模拟信号的区别；2.几种进制之间的转换；3.熟悉几种常用的编码.教学重点及难点：1.进制之间的转换;2.8421 码、余三码、格雷码的特点.教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计【引入新课】回忆计算机基础中所讲的二进制，引出本次课内容。第一章 数字电路基础 概述 模拟量：时间上、数量变化上都是连续的物理量；表示模拟量的信号叫做模拟信号；工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。数字量：时间上、数量变化上都是离散的物理量；表示数字量的信号叫做数字信号；工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。举例(图示)数字电路的分类 微电子技术的迅猛发展导致了数字电路的飞速发展。（1）按电路类型分类 1）组合逻辑电路 输出只与当时的输入有关，如：多媒体教学（5 分钟）板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解与多媒体教学相结合（10 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合，例题讲解（10 分钟）多媒体教学（10 分钟）教学互动（5 分钟）编码器、加减法器、比较器、数据选择器。2）时序逻辑电路 输出不仅与当时的输入有关，还与电路原来的状态有关。如：触发器、计数器、寄存器（2）按集成度分类 SSI MSILISVLSI （3）按半导体的导电类型分类 1）双极型电路 2）单极型电路 数字电路的优点(1)易集成化。两个状态“0”和“1”，对元件精度要求低(2)抗干扰能力强，可靠性高。信号易辨别不易受噪声干扰。(3)便于长期存贮。软盘、硬盘、光盘。(4)通用性强，成本低，系列多。(5)保密性好。容易进行加密处理。几种常用的数制 数制：是指多位数码中每一位的构成方法及低位向相邻高位的进 位规则。一、十进制 1、表示法 2、特点 与同学讨论二、八、十六进制的表示方法及特点 二、二进制 1、表示法 2、特点 三、八进制和十六进制 1八进制 逢八进一；系数 07；基数 8；权 8 n。2十六进制 逢十六进一；系数：09、A、B、C、D、E、F；基数 16；权 16n。不同数制间的转换 一、各种数制转换成十进制 二进制、八进制、十六进制转换成十进制时，只要将它们按权展开，求出各加权系数的和，便得到相应进制数对应的十进制数。例题：二、十进制转换为二进制 将十进制数整数部分转换为二进制数采用“除2 取法”；将十进制小数部分转换为二进制数采用“乘2 取整法”。例题 三、二进制与八进制、十六进制间相互转换 1二进制和八进制间的相互转换（1）二进制数转换成八进制数。二进制数转换为八进制数的方法是：整数部分从低位开始，每三位二进制数为一组，最后不足三位的，则在高位加 0 补足三位为止；小数点后的二进制数则从高位开始，每三位二进制数为一组，最后不足三位的，则在低位加 0 补足三位，然后用对应的八进制数来代替，再按顺序排列写出对应的八进制数。例 1.1.2 （2）八进制数转换成二进制数。将每位八进制数用三位二进制数来代替，再按原来的顺序排列起来，便得到了相应的二进制数。例 1.1.3 将八进制数 8 转换成二进制数。2二进制和十六进制间的相互转换（1）二进制数转换成十六进制数。二进制数转换为十六进制数的方法是：整数部分从低位开始，每四位二进制数为一组，最后不足四位的，则在 高位加 0 补足四位为止；小数部分从高位开始，每四位二进制数为一组，最后不足四位的，在低位加 0 补足四位，然后用对应的十六进制数来代替，再按顺序写出对应的十六进制数。例 1.1.4 十六进制数。（2）十六进制数转换成二进制数。将每位十六进制数用四位二进制数来代替，再按原来的顺序排列起来便得到了相应的二进制数。二进制数的运算 二进制数码可表示 数值大小 数值运算 例 1010（即算术运算）0110 10000 不同的逻辑状态 逻辑运算（按某种因果关系）几个概念：原码：二进制数码的最高位增加符号位的数码 反码：二进制数码按位取反得到的数码 补码：正数的补码与原码相同；负数的补码等于它的反码加 1。几种常用的编码：码制：为了便于记忆和查找，在编制代码时所遵循的规则。二-十进制编码：用四位二进制数中的任意十种组合来表示一位十进制数，又称 BCD 码。常用的 BCD 码有：8421 码、余 3 码、循环码、余 3 循环码、2421 码、5421 码和 5211 码等等，如表 1-1 所示 讨论：码的作用；BCD 码。课后小结：回顾本节课主要内容，重点掌握几种进制之间的转换 方法。作业、习题、思考题、辅导等：17 页，；18 页，板书设计：第一章 数制和码制 概述 模拟量 数字量 几种常用的数制（1）数制（2）几种常见的数制：十进制、二进制、八进制、十六进制 不同数制间的转换 十进制转换成二进制 十进制转换成八进制 十进制转换成十六进制 二进制转化成十进制 八进制转化成十进制 十六进制转化成十进制 二进制转换成八进制 八进制转化成二进制 二进制转化成十六进制 十六进制转换成二进制 二进制数运算 二进制数可以表示数制大小和逻辑状态 几个概念：原码、反码及补码 几种常用的编码 码制 二-十进制编码（BCD 码）参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 2 讲 授课时间 第 1 周 一 第 1-2 节 课次 2 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第二章 -逻辑代数的基本运算、基本公式和基本定理 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1.熟练掌握基本逻辑运算和几种常用复合导出逻辑运算；2.熟练运用真值表、逻辑式、逻辑图来表示逻辑函数。教学重点及难点：1.三种基本逻辑运算和几种导出逻辑运算；2.真值表、逻辑式、逻辑图之间的相互转换；3.将真值表转换为逻辑式。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计 第 2 章 逻辑代数基础 概述 布尔：英国数学家，1941 年提出变量“0”和“1”代表不同状态。本章主要介绍逻辑代数的基本运算、基本定律和基本运算规则，然后介绍逻辑函数的表示方法及逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。逻辑代数有其自身独立的规律和运算法则，而不同于普通代数。逻辑函数及其表示法 2.2.1 基本逻辑函数及运算 1、与运算 所有条例都具备事件才发生 多媒体教学（5 分钟）板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解与多媒体教学相结合（10 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合，例题讲解（10 分钟 多媒体教学（10 分钟）教学互动（5 分钟）开关：“1”闭合，“0”断开 灯：“1”亮，“0”灭 真值表：把输入所有可能的组合与输出取值对应列成表。逻辑表达式：L=K1*K2(逻辑乘)逻辑符号：原有符号：讨论与逻辑运算的逻辑口诀 逻辑功能口决：有“0”出“0”，全“1”出“1”。2、或运算 至少有一个条件具备，事件就会发生。逻辑表达式：L=K1+K2（逻辑加）逻辑符号：讨论或逻辑运算的逻辑口诀 逻辑功能口决：有“1”出“1”全“0”出“0”3、非运算：结果与条件相反 逻辑表达式：逻辑符号：讨论非逻辑运算的逻辑口诀 2.2.2 几种导出的逻辑运算 一、与非运算、或非运算、与或非运算 二、异或运算和同或运算 逻辑表达式：相同为“1”，不同为“0”逻辑函数及其表示法 一、逻辑函数的建立 举例子说明建立（抽象）逻辑函数的方法，加深对逻辑函数概念的理解。例 2.2.1 两个单刀双掷开关 A和 B 分别安装在楼上和楼下。上楼之前，在楼下开灯，上楼后关灯；反之下楼之前，在楼上开灯，下楼后关灯。试建立其逻辑式。表 2.2.6 例 2.2.2 比较 A、B 两个数的大小 二、逻辑函数的表示方法 1真值表 2逻辑函数式 写标准与-或逻辑式的方法是：（l）把任意一组变量取值中的 1 代以原变量，0 代以反变量，由此得到一组变量的与组合，如 A、B、C 三个变量的取值为 110 时，则代换后得到的变量与组合为 A B。（2）把逻辑函数值为 1 所对应的各变量的与组合相加，便得到标准的与-或逻辑式。3逻辑图 逻辑图是用基本逻辑门和复合逻辑门的逻辑符号组成的对应于某一逻辑功能的电路图。逻辑代数的基本定律和规则 逻辑代数的基本公式 一、逻辑常量运算公式 表 逻辑常量运算公式 变量 A 的取值只能为 0 或为 1，分别代入验证。讨论：与、或、非；与非、或非、同或、异或逻辑的运算口诀、逻辑符号。课后小结：与、或、非；与非、或非、同或、异或逻辑的运算口诀、逻辑符号。作业、习题、思考题、辅导等：59 页；61 页 ；板书设计：第 2 章 逻辑代数基础 概述 逻辑函数及其表示法 基本逻辑函数及运算 一、与逻辑 二、或逻辑 三、逻辑非 几种导出的逻辑运算 一、与非运算、或非运算、与或非运算 二、异或运算和同或运算 逻辑函数及其表示法 一、逻辑函数的建立 二、逻辑函数的表示方法 1真值表 2逻辑函数式 3逻辑图 参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 3 讲 授课时间 第 2 周 一 第 1-2 节 课次 3 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第二章 -逻辑代数基础 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握逻辑函数的表示方法和公式法化简。教学重点及难点：1.三种基本逻辑运算和几种导出逻辑运算；2.真值表、逻辑式、逻辑图之间的相互转换；3.将真值表转换为逻辑式。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计【复习提问】1.逻辑代数的基本定律 2.逻辑代数的基本规则【引入新课】逻辑代数的基本定律 一、代入规则 对于任一个含有变量 A 的逻辑等式，可以将等式两边的所有变量 A 用同一个逻辑函数替代，替代后等式仍然成立。这个规则称为代入规则。代入规则的正确性是由逻辑变量和逻辑函数值的二值性保证的。板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）教学互动（5 分钟）若两函数相等，其对偶式也相等。（可用于变换推导公式）。讨论三个规则的正确性。逻辑函数及其表达方法 逻辑函数：当输入变量取值确定之后，输出变量取值便随之而定。因此，输出变量和输入变量之间是一种函数关系。逻辑函数的表示方法：逻辑真值表、逻辑函数式、逻辑图、波形图、卡诺图和硬件描述语言。逻辑函数的表示方法（1）逻辑真值表：由输出变量取值与对应的输入变量取值所构成的表 格。列写方法是：a)找出输入、输出变量，并用相应的字母表示；b)逻辑赋值。c)列真值表。（2）逻辑函数式 逻辑函数式：是将逻辑函数中输出变量与输入变量之间的逻 辑关系用与、或、非等逻辑运算符号连接起来的式子，又 称函数式或逻辑式。（3）逻辑图 逻辑图：是将逻辑函数中输出变量与输入变量之间的逻辑关 系用与、或、非等逻辑符号表示出来的图形。逻辑函数表示方法之间的相互转换（1）真值表转换为函数式 a)找出真值表中使函数值为 1 的输入变量取值；b）每个输入变量取值都对应一个乘积项，变量取值为1，用 原变量表示，变量取值为 0，用反变量表示。c)将这些乘积项相加即可。（2）函数式转换为 真值表 首先在表格左侧将个不同输入变量取值依次按递增顺序列出 来，然后将每组输入变量取值代入函数式，并将得到的函数 值对应地填在表格右侧即可。（3）函数式转换为逻辑图 将函数式转换成逻辑图的方法：从输入到输出分别用相应的 逻辑符号取代函数式中的逻辑运算符号即可。（4）逻辑图转换为函数式 将逻辑图转换成函数式的方法：从输入到输出分别用相应的 逻辑运算符号取代逻辑图中的逻辑符号即可。逻辑函数的两种标准形式（1）最小项和的形式 最小项：设 m 为包含 n 个因子的乘积项，且这 n 个因子以原变量形式或者 反变量形式在 m 中出现且只出现一次，称 m 为 n 变量的一个最小项。最小项的编号规则：使最小项 m 值为 1 的输入变量取值所对应的十进制数即为该最小项的编号。课后小结：回顾本节课主要内容，根据逻辑问题归纳出来的逻辑函数式往往不是最简逻辑函数式，对逻辑函数进行化简和变换，可以得到最简的逻辑函数式和所需要的形式，设计出最简洁的逻辑电路。这对于节省元器件，优化生产工艺，降低成本和提高系统的可靠性，提高产品在市场的竞争力是非常重要的。作业、习题、思考题、辅导等：62页 ；板书设计：2.4 逻辑代数的基本定理 2.4.1 代入定理 2.4.2 反演定理 2.4.3 对偶定理 2.5 逻辑函数及其表示方式 2.5.1 逻辑函数的表示方法 2.5.2 逻辑函数表示方法之间的相互转换 2.5.3 逻辑函数的两种标准形式 参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 4 讲 授课时间 第 2 周 三 第 1-2 节 课次 4 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第二章 -逻辑函数的化简方法 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1.掌握最小项的卡诺图表示；2.熟练运用卡诺图化简逻辑函数。教学重点及难点：1.用卡诺图表示逻辑函数；2.用卡诺图化简逻辑函数；3.具有无关项的逻辑函数的化简。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计 逻辑函数的化简方法 公式化简法 熟练运用所学基本公式和常用公式，将一个函数式化成最简形式。与或式最简形式的标准是：该与或式中包含的乘积项的个数不能再减少，且每个乘积项所包含的因子数也不能再减少。常用公式化简法：并项法、吸收法、消因子法、消项法、配项法。逻辑函数的卡诺图化简法 相邻最小项 两个最小项中只有一个变量互为反变量，其余变量均相同，称为相邻最小项，简称相邻项。相邻最小项重要特点：两个相邻最小项相加可合并为一项，消去互反变量，化简为相同变量相与。1.认识卡诺图 卡诺图：是最小项按一定规律排列的方格图，每个最小项占有一个小方格。逻辑相邻：两个最小项,只有一个变量的形式不同,其余的都相同。逻辑相邻的最小项可以合并。2.逻辑函数的卡诺图表示 板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）教学互动（15 分钟）3.逻辑函数的卡诺图化简 讨论：用卡诺图化简逻辑函数以及具有无关项的逻辑函数的化简。课后小结：回顾本节课主要内容，逻辑函数的几种表示方法的相互转换。作业、习题、思考题、辅导等：62 页(2)(4)；63 页 (1)(3)(5)(6),(a)(c)；64 页 (1)(4),(1)(3)板书设计：逻辑函数的卡诺图化简法 逻辑函数的化简方法 公式化简法 逻辑函数的卡诺图化简法 1.认识卡诺图 2.逻辑函数的卡诺图表示 3.逻辑函数的卡诺图化简 参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 5 讲 授课时间 第 3 周 一 第 1-2 节 课次 5 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第三章 -门电路 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1.熟悉二、三极管的开关特性，掌握三极管导通、截止条件；2.了解分立元件与门、或门、非门及与非门、或非门的工作原理和逻辑功能。教学重点及难点：重点：二、三极管的开关特性和开关等效电路。难点：分立元件门电路的工作原理。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计 第 3 章 门电路 本章主要讲述数字电路的基本逻辑单元门电路，有TTL 逻辑门、MOS 逻辑门。在讨论半导体二极管和三极管及场效应管的开关特性基础上，讲解它们的电路结构、工作原理、逻辑功能、电器特性等等，为以后的学习及实际使用打下必要基础。本章重点讨论TTL 门电路和 CMOS 门电路。概述 1.门电路 实现基本逻辑运算和复合运算的单元电路称为门电路，常用的门电路有非门、与非门、或非门、异或门、与或非门等。2.正负逻辑系统(1)正逻辑 在二值逻辑中，如果用高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑“0”，在这种规定下的逻辑关系称为正逻辑。(2)负逻辑：在二值逻辑中，如果用高电平表示逻辑“0”，低电平表示逻辑“1”，在这种规定下的逻辑关系称为负逻辑，正负逻辑式互为对偶式，即若给出一个正逻辑的逻辑式，则对偶式即为负逻辑的逻辑式，如正逻辑为或门，即 Y=A+B，对偶式为 YDAB。3.高低电平的实现 板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）教学互动（5 分钟）在数字电路中，输入输出都是二值逻辑，其高低电平用“0”和“1”表示。其高低电平的获得是通过开关电路来实现，如二极管或三极管电路组成。其原理为：当开关 S 断开时，输出电压voVcc，为高电平“1”；当开关 S 闭合时，输出电压vo0，为低电平“0”；若开关由三极管构成，则控制三级管工作在截止和饱和状态，就相当开关 S 的断开和闭合。半导体二极管门电路 1.稳态开关特性 2.二极管动态特性 当电路处于动态状态，即二极管两端电压突然反向时，半导体二极管所呈现的开关特性称为动态开关特性（简称动态特性）。这是由于在输入电压转换状态的瞬间，二极管由反向截止到正向导通时，内电场的建立需要一定的时间，所以二极管电流的上升是缓慢的；当二极管由正向导通到反向截止时，二极管的电流迅速衰减并趋向饱和电流也需要一定的时间。由于时间很短，在示波器是无法看到的。3.2.2 二极管与门 当A、B中有一个是低电平 0V 时，至少有一个二极管导通，使得输出Y的电压为，为低电平；只有A、B中都加高电平 3V 时，两个二极管同时导通，使得输出Y为，为高电平。3.2.3 二极管或门 二极管或门电路如图，当A、B中有一个是高电平 3V时，至少有一个二极管导通，使得输出Y的电压为，为高电平；只有A、B中都加低电平 0V 时，两个二极管同时截止，使得输出Y为 0V，为低电平。3.3.1 MOS 管(绝缘栅）的开关特性 一、MOS 管的类型和符号 a.增强型 NMOS b.增强型 PMOS GDSB(a)标准符号GDS(b)简化符号图3.3.1 增强型NMOS管的符号 c.耗尽型 NMOS d.耗尽型 PMOS 讨论：二、三极管的开关特性和开关等效电路。课后小结：回顾本节课主要内容，重点掌握二、三极管的开关特性，掌握三极管导通、截止条件。作业、习题、思考题、辅导等：151页；152页；153页；板书设计：概述 1.门电路 2.正负逻辑系统(1)正逻辑(2)负逻辑：半导体二极管门电路 1.稳态开关特性 2.二极管动态特性 3.3.2 MOS 管(绝缘栅）的开关特性 二、MOS 管的类型和符号 a.增强型 NMOS b.增强型 PMOS c.耗尽型 NMOS d.耗尽型 PMOS 参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 6 讲 授课时间 第 3 周 三 第 1-2 节 课次 6 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第三章 -门电路 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握 TTL 集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性。教学重点及难点：重点：熟悉 TTL 集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性。；难点：TTL 集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计 CMOS 门电路 利用 PMOS 管和 NMOS 管两者特性能相互补充的特点而做成 的互补对称 MOS 反相器，简称 CMOS 反相器。一、工作原理 二、CMOS 反相器的主要特性 静态功耗极低；抗干扰能力强；电源利用率高，且有较大的允许范围；输入阻抗高，带负载能力强；电压传输特性接近理想开关。其他类型的 CMOS 逻辑门电路 一、CMOS 与非门、或非门 1.与非门 板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）多媒体教学（10 分钟）教学互动（5 分钟）2 或非门 二、CMOS 传输门 三、CMOS 三态门 四、漏极开路输出门电路（OD 门）CMOS 电路的正确使用 一、输入端的静电保护 在存贮和运输 CMOS 器件时不要使用易产生静电高压的化工材料和化纤织物包装，最耗采用金属屏蔽层作包装材料；组装调试时，应使电烙铁和其他工具、仪表、工作台面等良好接地。必要时带防静电手镯；不用的输入端不应悬空。二、输入端加过流保护 输入端接低内阻信号源时，应在输入端与信号源之间串进保护电阻；输入端接有大电容时，应在输入端与电容之间接入保护电阻；输入端接长线时，应在门电路的输入端接入保护电阻。/因长线上不可避免地伴有分布电容、分布电感，信号突变时可能产生正、负振荡的脉冲。根据经验：RP=VDD/1mA，且当长度大于 10 米后，每增加 10 米，RP的值应增加 1K。集成逻辑门多余输入端的处理:一般不让多余的输入端悬空，以防引入干扰信号，尤其对 CMOS 器件输入端悬空可能因栅极感应静电电压而将管子击穿损坏。所以在带载能力允许的情况下，一般均可把多余的输入端和该电路的输入信号并接使用，以增加逻辑可靠性。CMOS 数字集成电路的各种系列 已生产的标准化、系列化产品：4000 系列 HC/HCT 系列：为高速 CMOS 系列 AHC/AHCT：为改进的高速 CMOS 系列 VHC/VHCT LVC：为低压 CMOS 系列 ALVC：为改进的低压 CMOS 系列 TTL 门电路 一、TTL 与非门的工作原理 1.TTL 与非门的典型电路 2.工作原理 当输入端A、B、C中，只要有一个输入信号为低电平时，则相对的发射结导通，使 T1 管的基极电位被箝制到1V，T2 管截止，故 T4 也截止。T3、D4 管导通，输出高电平。即输入端A、B、C中至少有一个为低电平时，输出端F为高电平。当输入端A、B、C全为高电平，T1 管的基极电位升高，T1 管的集电结、T2 和 T4 管的发射结正向偏置而导通，致使 T3 管微导通，D4 管截止。即输入端全为高电平时，输出端为低电平。所以该门是一个与非门。二、TTL 与非门的电压传输特性及抗干扰能力 1.电压传输特性 电压传输特性分为四个区段：截止区、线性区、转折区和饱和区。2.抗干扰能力 TTL 与非门在实际应用时，输入端有时会出现干扰电压叠加在输入信号上。当干扰电压 VN超过一定数值时就会破坏与非门输出的逻辑状态。通常把不会破坏与非门输出逻辑状态所允许的干扰电压值叫做抗干扰能力。干扰电压亦称噪声，抗干扰能力也称噪声容限。三、TTL 与非门的电气性能 四、TTL 与非门动态特性 其它类型的 TTL 门电路 1TTL 或非门 2TTL 异或门 3.OC 门的应用 讨论：TTL 集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性。课后小结：回顾本节课主要内容，重点掌握 TTL 集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性。作业、习题、思考题、辅导等：151 页,(a)(c)(d),152 页；板书设计：CMOS 门电路 COM 反相器的工作原理 一、工作原理 二、CMOS 反相器的主要特性 其他类型的 CMOS 逻辑门电路 一、CMOS 与非门、或非门 二、CMOS 传输门 三、CMOS 三态门 四、漏极开路输出门电路（OD 门）CMOS 电路的正确使用 CMOS 数字集成电路的各种系列 3.4 TTL 门电路 一、TTL 与非门的工作原理 1.TTL 与非门的典型电路 2.工作原理 二、TTL 与非门的电压传输特性及抗干扰能力 1.电压传输特性 2.抗干扰能力 三、TTL 与非门的电气性能 四、TTL 与非门动态特性 其它类型的 TTL 门电路 1TTL 或非门 2TTL 异或门 3.OC 门的应用 参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 7 讲 授课时间 第 四 周 一 第 1-2 节 课次 7 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第四章 -组合逻辑电路 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握组合电路的分析方法和设计方法 教学重点及难点：组合电路的分析方法。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计 概述 组合逻辑电路：在任何时刻的输出状态只取决于这一时刻的输入状态，而与电路的原来状态无关的电路。生活中组合电路的实例（电子密码锁，银行取款机等）板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）多媒体教学（10 分钟）电路结构：由逻辑门电路组成。电路特点：没有记忆单元，没有从输出反馈到输入的回路。组合逻辑电路的分析方法 一、基本分析方法 分析：给定逻辑电路逻辑功能。步骤：1给定逻辑电路输出逻辑函数式 一般从输入端向输出端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电路的输出对输入变量的逻辑函数式。必要时，可进行化简，求出最简输出逻辑函数式。2列真值表 将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入输出逻辑函数式，求出相应的输出状态，并填入表中，即得真值表。3分析逻辑功能 通常通过分析真值表的特点来说明电路的逻辑功能。二、分析举例 例 分析图所示逻辑电路的功能。解：分析步骤（1）输出逻辑函数表达式（逐级写，并且变成便于写真值表的形式）（2）列真值表。将 A、B、C 各种取值组合代入式中，可列出真值表。教学互动（5 分钟）（3）逻辑功能分析。由真值表可看出：在输入 A、B、C 三个变量中，有奇数个1 时，输出 Y 为 1，否则 Y 为 0，因此，图所示电路为三位判奇电路，又称为奇校验电路。归纳总结：1 各步骤间不一定每步都要，如：省略化简（本已经成为最简）由表达式直接概述功能，不一定列真值表。2 不是每个电路均可用简炼的文字来描述其功能。如Y=AB+CD 4.组合逻辑电路的设计方法 一、基本设计方法 设计：设计要求逻辑图。步骤（与分析相反）:1分析设计要求列真值表 根据题意设输入变量和输出函数并逻辑赋值，确定它们相互间的关系，然后将输入变量以自然二进制数顺序的各种取值组合排列，列出真值表。2根据真值表写出输出逻辑函数表达式 3对输出逻辑函数进行化简 代数法或卡诺图法 4根据最简输出逻辑函数式画逻辑图。最简与一或表达式、与非表达式、或非表达式、与或非表达式、其它表达式 二、设计举例 1单输出组合逻辑电路的设计 例 设计一个 A、B、C 三人表决电路。当表决某个提案时，多数人同意，提案通过，同时 A 具有否决权。用与非门实现。解：设计步骤（1）真值表 设 A、B、C 三个人，表决同意用 1 表示，不同意时用 0 表示；Y 为表决结果，提案通过用 1 表示，通不过用 0 表示，同时还应考虑 A 具有否决权。（3）画逻辑图 2多输出组合逻辑电路的设计 例 设计一个将余 3 码变换为 8421BCD 码的组合逻辑电路。解：设计步骤（1）真值表（2）化简（3）画逻辑图 讨论：组合电路的分析方法和设计方法。课后小结：回顾本节课主要内容，重点掌握组合电路的分析方法和设计方法。作业、习题、思考题、辅导等：231 页 ；板书设计：概述 组合逻辑电路的分析方法 一、基本分析方法 二、分析举例 4.组合逻辑电路的设计方法 一、基本设计方法 二、设计举例 1单输出组合逻辑电路的设计 2多输出组合逻辑电路的设计（1）真值表（2）化简（3）画逻辑图 参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 8 讲 授课时间 第 四 周 三 第 1-2 节 课次 8 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第三章 -逻辑代数基础 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解编码器、译码器的工作原理，掌握其应用。教学重点及难点：重点：CMOS 集成逻辑门电路的结构及原理。难点：MOS 集成逻辑门电路的原理。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计 二进制编码器 一、二进制编码器：用 n 位二进制代码对个信号进行编码的电路。二、电路图：所下图所示为 3 位二进制编码器。输入：I0I7 为 8 个需要编码的信号 输出：Y2、Y1、Y0 为三位二进制代码 由于该编码器有 8 个输入端，3 个输出端，故称 8 线一 3线编码器。三、输出逻辑函数 提问：为什么I0 未画在图中，且未出现在表达式中 或者：一般编码器输入的编码信号为什么是相互排斥的 编码器在任何时刻只能对一个输入信号进行编码，不允许有两个或两个以上的输入信号同时请求编码，否则输出编码会发生混乱。这就是说，I0、I1 I7 这 8 个编码信号是相互排斥的。在 I1I7 为 0 时，输出就是 的编板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）多媒体教学（10 分钟）教学互动（10 分钟）码，故 未画。四、真值表。五、分析 输入信号为高电平有效（有效：表示有编码请求）输出代码编为原码（对应自然二进制数）译码器 课堂讨论：日常生活中什么地方用到了译码器 译码是编码的逆过程。译码：将表示特定意义信息的二进制代码翻译出来。译码器：实现译码功能的电路。二进制译码原则：用 n 位二进制代码可以表示个信号 则，对 n 位代码译码时，应由 来确定译码信号位数 N。提问：8 位电话号码能供多少用户使用（电话号码为十进制）一、二进制译码器：将输入二进制代码译成相应输出信号的电路。二、MSI 译码器 CT74LS138 由于它有 3 个输入端、8 个输出端，因此，又称 3 线一 8线译码器。1逻辑图。输入端：A2、A1、A0，为二进制代码；输出端：，低电平有效；使能端：STA（高电平有效）、（低电平有效）和（低电平有效），且。2真值表。表 3 线一 8 译码器 CT74LS138 的真值表 现代教学方法与手段：用 DLCCAI演示MSI 器件74LS138的功能。（5 分钟）3逻辑功能：（1）当 STA0，或+=1 时，EN0，译码器禁止译码，输出都为高电平 1。（2）当 STA1 且+=1 时，EN1，译码器工作，输出低电平 0 有效。这时，译码器输出由输入二进制代码决定 输出逻辑函数式为 4全译码器：二进制译码器的输出将输入二进制代码的各种状态都译出来了。因此，二进制译码器又称全译码器，它的输出提供了输入变量的全部最小项。5功能扩展：用两片 CT74LS138 组成 4 线一 16 线译码器。（利用使能端）CT74LS138（1）为低位片，CT74LS138（2）为高位片。并将高位片的 STA 和低位片的相连作 A3，同时将低位片的和高位片、相连作使能端 E，便组成了4 线一 16 线译码器。工作情况如下。当 E1 时，两个译码器都不工作，输出都为高电平 1。当 E1 时，译码器工作。（1）当 A30 时，低位片 CT74LS138(1)工作，这时，输出由输入二进制代码 A2A1A0 决定。由于高位片 CT74LS138（2）的 STAA30 而不能工作，输出 都为高电平 1。（2）当 A31 时，低位片 CT74LS138（l）的=A3=1不工作，输出都为高电平 1。高位片 CT74LS138（2）的 STAA31，=0，处于工作状态，输出由输入二进制 A2A1A0 决定。五、二十进制译码器 提问：若要对8421BCD码进行译码，输出信号应有多少个 一、二一十进制译码器：将 4 位 BCD 码的十组代码翻译成09 十个对应输出信号的电路。由于它有 4 个输入端，十个输出端，所以，又称 4 线一10 线译码器。二、4 线一 10 线译码器 CT74LS42 输入端：A3、A2、A1、A0，为 4 位 8421BCD 码 输出端：，低电平有效。2真值表（代码 10101111 没有使用，称作伪码。）3逻辑函数式 由式可知，当输入伪码 10101111 时，输出都为高电平 1，不会出现低电平 0。因此，译码器不会产生错误译码。4功能变化：CT74LS42 可作 3 线8 线译码器：输出不用，并将 作使能端使用。6.4.4 用译码器实现组合逻辑函数 一、实现原理：提问：逻辑函数的标准最小项之和式 译码器CT74LS138的输出逻辑函数式 由于二进制译码器的输出为输入变量的全部最小项，即每一个输出对应一个最小项 Yi=mi（译码器输出高电平）（译码器输出低电平）而任何一个 n 位变量的逻辑函数都可变换为最小项之和的标准式，的取值为 0 或 1，因此，用译码器和门电路可实现任何单输出或多输出的组合逻辑函数。当译码器输出低电平时，多选用与非门；当输出为高电平时，多选用或门。讨论：编码器、译码器的应用。课后小结：回顾本节课主要内容，重点了解编码器、译码器的工作原理，掌握其应用。作业、习题、思考题、辅导等：210 页,；板书设计：一、普通编码器 二、优先编码器 译码器 一、二进制译码器 1逻辑图。2真值表。3逻辑功能：4全译码器：5功能扩展 三、二十进制译码器 参考教材和文献资料 数字电子技术基础_阎石编着 第 9 讲 授课时间 第 五 周 三 第 1-2 节 课次 9 授课方式 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）：第四章 -组合逻辑电路 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1掌握四选一、八选一的逻辑功能，对应 MSI 器件的使用；2掌握用数据选择器实现组合函数的方法；3.掌握半加器，全加器的逻辑功能、逻辑符号。教学重点及难点：数据选择器的逻辑功能及其实现组合函数的方法。教 学 基 本 内 容 教学方法、教学手段 及时间设计 数据选择器 一、数据选择器的工作原理 数据选择其就是在数字信号的传输过程中，从一组数据中选出某一个来送到输出端，也叫多路开关。二、用数据选择器设计组合逻辑电路 加法器 板书讲授与多媒体教学相结合（15 分钟）板书讲解、推导与多媒体教学相结合,例题讲解及引导学生做题（35分钟）多媒体教学（10 分钟）教学互动（5 分钟）一、1 位加法器 1.半加器 1只考虑两个一位二进制数的相加，而不考虑来自低位进位数的运算电路，称为半加器。如在第i 位的两个加数Ai和Bi相加，它除产生本位和数Si之外，还有一个向高位的进位数 。因此，输入信号：加数 Ai，被加数 Bi 输出信号：本位和 Si，向高位的进位 Ci 2真值表 根据二进制加法原则（逢二进一），得以下真值表。4逻辑电路：由一个异或门和一个与门组成。如图6.6.1（a）所示。5逻辑符号 2.全加器 不仅考虑两个一位二进制数相加，而且还考虑来自低位进位数相加的运算电路，称为全加器。如在第i 位二进制数相加时，被加数、加数和来自低位的进位数分别为Ai、Bi、Ci-1，输出本位和及向相邻高位的进位数为Si、Ci。因此，输入信号：加数 Ai、被加数 Bi、来自低位的进位Ci-1 输出信号：本位和 Si，向高位的进位 Ci 真值表 Si 和 Ci 的卡诺图，如图 6.6.2 所示。逻辑函数表达式 逻辑图，如图 6.6.3（a）所示。逻辑符号 二、多位加法器 1含义：实现多位加法运算的电路，称为加法器。2进位方法：串行进位 图6.6.4所示为由4 个全加器组成的4 位串行进位的加法器。低位全加器输出的进位信号依次加到相邻高位全加器的进位输入端CI。最低位的进位输入端 CI接地。显然，每一位的相加结果必须等到低一位的进位信号产生后才能建立起来。主要缺点：运算速度比较慢。优点：电路比较简单。超前进位加法器 主要优点：运算速度较高。讨论：多位加法器实现进位的两种方法。课后小结：回顾本节课主要内容，重点掌握半加器，全加器的逻辑功能、逻