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1、1电子技术基础（数字部分） 课程理论教学大纲（四号黑体）一、课程编码及课程名称（五号黑体）课程编码：（五号宋体）课程名称：（中英文对照，五号宋体）二、学时、学分及适用专业总学时数： 学分：4。适用专业：电子信息工程（本科） 、通信工程（本科） 、教育技术学（本科）三、课程教学目标本课程通过对常用电子器件、数字电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习数字电子技术及其在专业中的应用打下基础。四、课程的性质和任务“数字电子技术基础”课程是电气、电子信息类和部分非电类专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课，具有自身的体系和很强的实践性。
2、本课程通过对常用电子器件、数字电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习数字电子技术及其在专业中的应用打下基础。五、课程教学的基本要求(一)理论教学部分1数制和码制1）掌握二进制、十六进制数及其与十进制数之间的互相转换。2）掌握8421编码，了解其它常用码。2.逻辑代数基础1）掌握逻辑代数中的基本定律和定理。2）掌握逻辑关系的描述方法及其相互转换。3）掌握逻辑函数的化简方法。3门电路1)了解半导体二极管、晶体管和MOS管的开关特性。2)了解TTL、CMOS门电路的组成和工作原理。3)掌握典型ITL、CMOS门电路的逻辑功能、特性、主要参
3、数和使用方法4) 了解ECL等其他逻辑门电路的特点。4。组合逻辑电路21)掌握组合电路的特点、分析方法和设计方法。2）掌握编码器、译码器、加法器、数据选择器和数据比较器等常用组合逻辑电路的逻辑功能及使用方法。3) 了解组合电路的竞争冒险现象及其消除方法。5触发器1)掌握触发器逻辑功能的描述方法。2）理解基本RS触发器的电路结构、工作原理动态特性。3)了解典型时钟触发器的电路结构及触发方式。6时序逻辑电路1)掌握时序电路的特点、描述方法和分析方法。2)掌握计数器、寄存器等常用时序电路的工作原理、逻辑功能及使用方法。3)掌握同步时序电路的设计方法。7脉冲的产生和整形电路1)了解脉冲信号参数的定义。
4、2)理解施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理、主要参数的分析方法及应用。3)了解555定时器的工作原理及应用o8半导体存储器1)理解ROM、RAM的电路结构、工作原理和扩展存储容量的方法。2)理解用ROM实现组合逻辑函数的方法。9可编程逻辑器件1)理解可编程逻辑器件的基本特征及编程原理。2)了解PAL、GAL、FPGA和CPLD的特点及电路结构。10数模转换器和模数转换器1)了解DA、AD转换器的功能及主要参数。2)理解常见的DA、AD转换器的电路组成、工作原理、特点及应用。11EDA工具应用1)了解一种硬件描述语言。2)了解一种EDA软件的使用方法。3六、课程教学内容第一章数字逻
5、辑概论（共8学时）（一）本章教学基本要求本章首先介绍数字技术的发展及应用、数字集成电路的分类及特点、模拟信号与数字信号以及数字信号的描述方法。然后讨论数制、二进制数的算术运算、二进制码和数字逻辑的基本运算。本章教学基本要求理解数字集成电路的分类及特点、模拟信号与数字信号以及数字信号的描述方法，掌握二进制数的算术运算、二进制码和数字逻辑的基本运算。1.1 数字电路与数字信号1.1.1数字技术的发展及其应用；1.1.2数字集成电路的分类及特点；1.1.3模拟信号和数字信号；1.1.4数字信号的描述方法。1.2 数制1.2.1十进制数。1.2.2二进数。1.2.3十二进制数之间的转换。1.2.4十六
6、进制和八进制。1.3二进数的算术运算1.3.1无符号二进制数的算术运算。1.3.2带符号二进制数的减法运算。1.4二进制代码1.4.1二十进制码。1.4.2格雷码。1.4.3 ASCII码。1.5二值逻辑变量与基本逻辑运算1.6逻辑函数及其表示方式。（二）重点与难点重点：数制、二进制代码、二值逻辑变量与基本逻辑运算、逻辑函数及其表示方式。难点：带符号二进制数的减法运算、（三）小结由于模拟信息具有连续性，实用上难于存储、分析和传输，应用二值数字逻辑构成的数字电路或数字系统较易克服这些困难。其实质是利用0和1来表示信息。用0和1组成的二进制数的大小，也可以表示对立的二种逻辑状态。数字系统中常用二进
7、制数来表示数值。所谓二进制数是以2为基数的计数体制。十六进制是二进制的简写， 它是以16为基数的计数体制， 常用于数字电子技术、微处理器、计算机和数据通信中。任意一种格式的数可以在十六进制、二进制和十进制之间相互转换。与十立进制类似，二进制数也有加减乘除四种运算，加法是各种运算的基础。二进数4可以用原码、反码和补码表示。在数字系或计算机中采用二进制补码表示有符号数，并进行有关运算。 特殊二进制码常用来表示十进制数。例如8421码、2421码、5421码余3码、余3循环码、格雷码等。也有用7位二进制数来表示符号数字混合码，如ASII码。与或非是逻辑运算中的三种基本运算，其它的逻辑运算可以由这三种
8、基本运算构成。数字逻辑是计算机的基础。逻辑函数的描述方法有真值表、函数式、逻辑图、波形图和卡诺言图。第二章 逻辑代数与硬件描述语言基础（共8学时）（一）本章教学基本要求本章将首先介绍分析和设计数字电路的数学工具逻辑代数，从逻辑变量、基本定律和定理、逻辑函数及其化简方法逐步加以讨论。然后介绍在数字电路仿真和设计中使用的一种硬件描述语言VedogHDL的基础知识。掌握该软件使用方法并会进行简单的电路设计和分析。2.1逻辑代数211 逻辑代数的基本定律和恒等式 212 逻辑代数的基本规则。2.13 逻辑函数的代数化简法。 22 逻辑函数的卡诺图化简法。 221 最小项的定义及其性质。 22。2 逻辑
9、函数的最小项表达式。 223 用卡诺图表示逻辑函数。2.24 用卡诺图化简逻辑函数。2.2硬件描述语言VerilogHDL基础231 Verilog的基本语法规则 232 变量的数据类型。 23.3 Verilog程序的基本结构。2.3.4 逻辑功能的仿真与测试。（二）重点与难点重点：逻辑代数的基本定律和恒等式。逻辑代数的基本规则。逻辑函数的代数化简法。难点：逻辑函数的代数化简法。逻辑函数的卡诺图化简法。（三）小结：逻辑代数是分析和设计逻辑电路的数学工具，一个逻辑问题可用逻辑函数来描述，逻辑函数可用真值表、逻辑表达式、卡诺图的逻辑图表示，这四种表达方式各具有特点，可根据需要选用。HDL是一种以
10、文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示更复杂的数字逻辑系统所完成的逻辑功能(即行为)。计算机对HDl的处理包抱两个方面：逻辑仿真和逻辑综合。用HDI设计数字系统是当今的一种趋势。第三章逻辑门电路（共8学时）5（一）本章教学基本要求本章将讨论几种通用的集成逻辑门电路，例 如金属 氧化物半导体互补逻辑门电路(CMOS)、BJT逻辑门电路(TTL)和射极耦合逻辑门电路(ECL)等的基本原理及特性。在分析门电路时，着重它们的逻辑功能和外特性，对其内部电路，只作一般介绍。本章教学基本要求掌握几种通用的集成逻辑门电路，例 如金属氧化物半导体互补逻辑门电
11、路(CMOS)、BJT逻辑门电路(TTL)和射极耦合逻辑门电路(ECL)等的基本原理及特性。3，1 MOS逻辑门电路311 数字集成电路简介。3，12 逻辑电路的一般特性。 3，13 MOS开关及其等效电路。314 CMOS反相器 。315 CMOS逻辑门电路 。 316 CMOS漏极开路门和三态输出门电路。3.17 CMOS传输门 。3 18 CMOS逻辑门电路的技术参数 。3.1.9 NMOS门电路 。32 TTL逻辑门电路321 BJT的开关特性.3 。22 基本BJT反相器的动态性能。 323 TTL反相器的基本电路。324 TTL逻辑门电路。325 集电极开路门和三态门电路。32。6
12、 BiCMOS门电路 。327 改进型TTL门电路抗饱和TTL电路。33 射极耦合逻辑门电路3.4 砷化镓逻辑门电路35 逻辑描述中的几个问题3，51 正负逻辑问题。5，2 基本逻辑门电路白的等效符号及其应用。3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题3.61 各种门电路之间的接口问题。 3.62 门电路带负载时的接口电路。363 抗干扰措施。（二）重点与难点重点：MOS逻辑门电路。TTL逻辑门电路。逻辑描述中的几个问题。难点：MOS逻辑门电路。TTL逻辑门电路。基本BJT反相器的动态性能。集电极开路门和三态门电路。逻辑描述中的几个问题。（三）小结： 逻辑门电路的主要技术参数有输入和输出高、低电平
13、的最大值或最小值，噪声容限，传输延迟时间，功耗，延迟功耗积，扇入数和扇出数等。在数字电路中， 不论哪一种逻辑门电路， 其中的关键器件是MOS管或 BJT。它们均可以作为开关器件。影响它们开关速度的主要因素是器件内部各电极之间的结电容。 CMOS逻辑门电路是目前应用最广泛的逻辑门电路。其优点是集成度高，功耗低，扇出数大(指带同类门负载)， 噪声容限亦大， 开关速度较高。 CMOS逻辑门电路中， ，为了实现线与的逻辑功能， 可以采用漏极开路门和三态门。NMOS逻辑门电路结构简单， 易于集成化， 曾在大规模集成电路中应用较多。6TTL逻辑门电路是应用较广泛的门电路之一， 电路由若干 BJT和电阻组成
14、。TTL反相器的输入级由BJT构成，输出级采用推拉式结构，其目的是为提高开关速度和增强带负载的能力。 ，BiCMOS是取MOS和TTL两者的优势，其开关速度较高，功耗亦较低。利用肖特基二极管构成抗饱和TTL电路，可以提高开关速度oECI逻辑门电路是以差分放大电路为基础的， 它不工作在 BJT的饱和区，因而开关速度较高。其缺点是功耗较大，噪声容限低。第四章组合逻辑电路（共12学时）（一）本章教学基本要求本章首先介绍组合逻辑电路的定义、分析和设计，并阐述竞争冒险产生的原因及消除方法。然后讨论典型的中规模集成组合逻辑电路的功能及基本应用，它们包括编码器和译码器、数据选择器和数据分配器、数值比较器、算
15、术逻辑运算单元等。最后介绍组合逻辑电路的VerlogHDL描述以及用可编程逻辑器件PLD的实现方法。本章教学基本要求掌握逻辑电路的定义、分析和设计，并阐述竞争冒险产生的原因及消除方法,了解典型的中规模集成组合逻辑电路的功能及基本应用。41 组合逻辑电路的分析 42 组合逻辑电路的设计。4。3 组合逻辑电路中的竞争冒险。4.3.1产生竞争冒险的原因。4.3.2 消去竞争冒险的方法4.4 若干典型的组合逻辑集成电路 4.4.1编码器，442 译码器数据分配器。443 数据选择器 444 数值比较器。445 算术运算电路。 45 组合可编程逻辑器件。 451 PLD的结构、表示方法及分类。 452 组合逻辑电路的PLD实现。46 用VerilogHDL描述组合逻辑电路 461 组合逻辑电路的门级建模。462 组合逻辑电路的数据流建模。4，63 组合逻辑电路的行为级建模。（二）重点与难点重点：组合逻辑电路的分析、组合逻辑电路的设计。若干典型的组合逻辑集成电路的选用。难点：组合逻辑电路中的竞争冒险（三）小结：组合逻辑电路的输出状态只决定于同一时刻的输入状态， 它可由逻辑门电路以及可编程器件(PLD)等组成。分析组合逻辑电路的目的是确定已知电路的逻辑功能，其步骤大致是：写出各输出端的逻辑表达式刁化简和变换逻辑表达式+列出真值表+确定功能。7设计
