《数字电子技术基础》自学指导纲要.docx

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《数字电子技术基础》自学指导纲要

《数字电路与逻辑设计》自学纲要

一、课程编码及适用专业

总学时：

84

面授学时：

20

自学学时：

64

适用专业：

电类函大各专业（函授专科）

二、课程性质

《数字电子技术》是计算机应用、电气自动化、电子信息等专业学生的必修课程，是其它后续专业课的基础。

通过本课程的学习，获得数字电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电子技术的发展概况，为学习后续课程以及从事电子技术方面的工作打下好的基础。

三、本课程的地位和作用

《数字电子技术》是一门技术基础课程。

目前，电子技术应用极为广泛，可谓“无处不在，无所不用”，发展非常迅速，并且日益渗透到其他学科领域，进一步促进其发展，在社会的发展中占有重要的地位。

因此，《数字电子技术》是高等学校电类专业的一门重要课程。

作为技术基础课程，它具有基础性、应用性和先进性。

基础性是指基本理论、基本知识和基本技能。

数字电子技术是为后续专业课程打基础，是为学生毕业后从事有关电的工作打基础，也就是为自学、深造、拓宽和创新打基础。

它是研究和发展本专业的重要工具，同时注重培养学生解决实际问题的能力。

四、学习目的与要求

学生通过各个教学环节和实践，应达到下列总的要求：

1.了解二极管、三极管的开关特性。

2.掌握基本逻辑门的逻辑功能，逻辑代数的基本运算方法及基本触发器的逻辑功能。

3.了解逻辑部件及时序逻辑电路的原理，模/数转换器和数/模转换器的基本原理，了解数字电路的应用。

4.会用公式法和卡诺图化简和变换逻辑函数。

5.会用波形图法分析数字逻辑电路。

6.应用驱动方程、状态方程分析、设计时序逻辑电路。

7.具有分析逻辑电路的能力。

如从逻辑电路写出逻辑表达式，列出真值表，画出逻辑图等。

8.具有设计简单逻辑电路的能力。

9.能根逻辑电路的指标，确定某些集成组件（如555定时器）的外接元件参数。

10.能看懂简单数字装置的逻辑图。

11.会查阅常用电阻、电容、半导体二极管和三极管、集成器件等手册，并具有使用的基本知识。

12.通过习题、练习题，巩固和加深对理论的理解；培养学生分析和解决问题的能力，以及创新创造能力。

五、本课程的学习方法

为了学好本课程，首先要具有正确的学习目的和态度，应为我国社会主义现代化事业而学习。

在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、虚心求教、持之以恒。

在学习时要:

1抓基本概念；2抓基本单元电路；3抓基本方法；4抓典型电路

除学习规定教材外，应参阅相关的参考书。

通过各个学习环节，培养分析和解决问题的能力和创新精神。

解决问题不是仅仅照着书本上的例题作练习题，而是要求使用已有的知识对提出的要求和论据能理解和领悟，并能提出自己的思路和解决问题的方案，这是一个创新过程。

六、自学内容与指导

第一章绪论

（一）自学内容

模拟信号和数字信号;数制和码制;基本逻辑运算;逻辑函数与逻辑问题的描述。

（二）本章重点

1、数字电路的特点。

2、数制与码制的概念；常用BCD码。

3、常用进制及其转换。

（三）本章难点

1、常用BCD码

（四）本章考点

1、熟悉十进制、二进制、十六进制及其互相转换；

2、8421BCD码。

（五）学习指导

先学习N进制的展开式，着重学习二进制与八、十、十六进制间的转换关系。

用二进制码表示的十进制数，就称为BCD码。

它具有二进制的形式，还具有十进制的特点,它可作为人们与数字系统的联系的一种间表示。

BCD码分为有权和无权编码,有权BCD码是每一位十进制数符均用一组四位二进制码来表示，而且二进制码的每一

位都有固定权值.几种常见的编码如8421;5421等.

第二章逻辑代数和函数化简

（一）自学内容

理解基本逻辑运算与、或、非以及与非、或非运算概念；掌握逻辑函数及其真值表、表达式和逻辑图表示方法。

掌握逻辑代数常用公式、定理和规则；逻辑表达式的类型及其转换。

理解最小项的概念、特点；最简概念；逻辑函数的公式化简法，变量及函数的卡诺图；掌握卡诺图化简法

（二）本章重点

1、逻辑函数的公式化简法

2、卡诺图化简法。

（三）本章难点

1、公式化简法

2、卡诺图化简法

（四）本章考点

1、公式化简法

2、卡诺图化简法。

（五）学习指导

逻辑代数是分析和设计数字电路的基本数学工具。

本章主要介绍逻辑代数基本概念、公式和定理，逻辑函数的两种化简方法（公式法和图形法），并着重讲解了逻辑函数常用的几种表示方法（真值表、函数表达式、卡诺图、逻辑图、波形图）及其相互间的转换。

本章涉及的基本概念比较多，包括最小项、最简表达式、卡诺图、约束。

在对这些概念充分理解的基础上，才能很好的掌握化简逻辑函数的两种常用方法

卡诺图中最小项合并的规律:

  一般2N个几何相邻的最小项合并可消去N个变量。

卡诺图化简应注意：

      ⑴圈越大越好。

      ⑵每一个圈应至少包含一个新的最小项。

      ⑶必需把组成函数的全部最小项圈完。

      ⑷最后比较、检查，写出最简与或表达式。

约束条件在化简中的应用:

⑴公式法中，可以根据化简的需要加上或去掉约束条件。

⑵卡诺图法中，可根据化简的需要包含或去掉约束项。

注意:

凡有约束的逻辑函数的表达式中，应同时写出约束条件

第三章逻辑门电路

（一）自学内容

理解二极管的开关特性，二极管与门和或门门电路及其特点和应用；熟悉三极管的开关特性；三极管非门的逻辑功能及分析，熟悉TTL门电路的类型；各种逻辑功能（与非、或非等）的TTL电路、特点及应用；线与，OC门和三态门。

TTL与非门的特性及参数，了解MOS反相器的主要特点、应用；三态门、模拟开关及其应用、使用注意事项，了解编程逻辑器件（PLD）简介。

（二）本章重点

1、三极管的开关特性。

2、基本逻辑门电路的逻辑功能.

3、TTL与非门的特性及参数。

（三）本章难点

TTL与非门的特性及参数。

（四）本章考点

判断三极管的工作状态。

会写基本逻辑门电路的逻辑功能

（五）学习指导

数字电路中基本开关元件的半导体二极管、三极管和MOS管的静态特性、动态特性。

半导体二极管的特点是单向导电特性。

半导体三极管是一种用电流控制的具有放大特性的开关元件。

分立的二极管与门、或门电路以及由半导体三极管和MOS三极管所组成的非门（反相器）。

要求掌握这些基本的门电路的电路组成、符号和工作原理。

对于集成电路,本章以TTL与非门为典型介绍了它的逻辑特性（逻辑功能）、电气特性（包括静态特性和动态特性）。

在此基础上介绍了TTL与非门、TTL集电极开路门和TTL三态门的门电路。

其中这些门电路的符号、逻辑功能均要求掌握,、电路结构和工作原理只需了解.MOS逻辑门只需了解.

第四章组合逻辑电路

（一）自学内容

熟悉编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、加法器的逻辑功能并了解其

应用；了解组合逻辑竞争冒险的产生原因、判断及其消除。

掌握简单组合逻辑电路的分析与设计方法。

（二）本章重点

1、组合逻辑电路的分析与设计方法。

2、利用集成译码器和数据选择器设计组合逻辑电路

（三）本章难点

利用集成译码器和数据选择器设计组合逻辑电路

（四）本章考点

组合逻辑电路的分析与设计。

集成译码器和数据选择器设计组合逻辑电路

（五）学习指导

我们对组合逻辑电路的分析分以下几个步骤：

（1）有给定的逻辑电路图，写出输出端的逻辑表达式；

（2）列出真值表；

（3）通过真值表概括出逻辑功能

电路设计的任务就是根据功能设计电路，一般按如下的步骤进行：

（1）把逻辑命题换为真值表；这一步我们要从以下几个方面考虑

用英文字母代表输入或输出；

分清几个输入、输出；

分清输入和输出之间的对应关系。

（2）把逻辑函数进行化简，化简的形式则是根据所选用的逻辑门来决定；

 （3）根据化简结果和所选定的门电路，画出逻辑电路图。

用数据选择器和二进制译码器实现组合逻辑函数。

同学们可以通过书上的例子去体会用中规模集成电路实现组合逻辑电路的基本方法,由于在许多情况下，直接用中规模集成电路来实现组合逻辑电路有很好的效果。

第五章时序逻辑电路

（一）自学内容

了解双稳态触发器的基本结构及特点；掌握双稳态触发器R-S、J-K、D、T、T′触发器的逻辑功能、特性方程、符号，会画波形。

了解触发器功能间的相互转换；触发器的脉冲工作特性及主要参数。

掌握时序电路的分析方法和步骤，工作原理；计数器、移位型寄存器；掌握集成计数器的应用，掌握同步计数器的设计方法步骤、一般

时序逻辑的设计方法

（二）本章重点

1、双稳态触发器R-S、J-K、D、T、T′触发器的逻辑功能、特性方程、符号，会画波形。

2、时序电路的分析方法和步骤

3、同步计数器的设计方法和步骤

4、集成计数器的应用

（三）本章难点

1、时序电路的分析方法。

2、同步计数器的设计

3、集成计数器的应用

（四）本章考点

1、时序电路的分析。

2、同步计数器的设计。

3、集成计数器的应用。

（五）学习指导

本章首先按照基本触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器的顺序，就电路组成、工作原理、主要特点作了介绍。

中心问题是次态Qn+1与现态Qn及输入信号之间的逻辑联系。

随后对时钟触发器的逻辑功能表示方法及转换进行了说明，最后简单介绍了触发器的电气特性。

     触发器的逻辑功能和结构形式是两个不同的概念。

所谓逻辑功能，是指触发器的次态输出Qn+1和现态输出Qn及输入信号的逻辑关系。

根据逻辑功能的不同，我们把触发器分成RS、D、JK、T、T′等几种类型。

而基本触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器等是指电路的不同结构形式。

对同步时序电路的分析、异步时序电路的分析、同步时序电路的设计,要求能结合书上所举的例子掌握基本的分析与设计同步时序电路的方法，对异步时序电路的分析也要求掌握，对二进制同步与异步计数器、十进制同步与异步计数器、N进制同步与异步计数器,除了要理解各自的构成方法外，更重要的是要掌握它们之间的连接规律，特别是利用已有集成芯片上的异步清零端或同步置位端的方法构成N进制计数器的方法。

第六章半导体储存器

（一）自学内容

掌握存储器的类型；了解顺序存取存储器（SAM）的工作原理，理解随机存取存储器（RAM）的结构和工作原理，理解只读存储器（ROM）的类型及应用。

（二）本章重点

1、随机存取存储器（RAM）的结构和工作原理。

2、只读存储器（ROM）的应用。

（三）本章难点

只读存储器（ROM）的应用。

（四）本章考点

1、随机存取存储器（RAM）的结构和工作原理。

2、只读存储器（ROM）的应用。

（五）学习指导

存储器是数字系统和计算机中不可缺少的组成部分，用来存放数据、资料、程序等二值信息。

一个存储器能够存储的字节现在可以兆计算。

实际应用中常以字节数和位数的乘积来表示存储器的容量。

   存储容量和存取时间是衡量存储器的重要指标。

存储容量越大意味着存储的信息越多，系统的功能越强；存取时间的长短则反映了数字系统的速度。

   按存储器的存储功能可分为随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。

按电路可分为双极型（TTL）和MOS型两种。

目前所使用的RAM多是MOS型的，因为它具有集成度高，功耗低等优点。

通过本章内容的学习，要求理解可编程电路的基本单元、掌握只读存储器ROM和可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑PAL和通用阵列逻辑GAL、可擦除可编程逻辑器件EPLD、现场可编程门阵列、随机访问存储器RAM的应用。

第七章脉冲电路

（一）自学内容

了解脉冲波形与主要参数；掌握集成555定时器的功能及应用；理解集成555定

时器构成的施密特电路的组成、工作原理及应用。

掌握555构成的单稳态触发器组成、工作原理及应用；掌握555构成多谐振荡器的工作原理及应用。

（二）本章重点

1、555构成的施密特电路。

2、555构成的单稳态触发器

3、555构成的多谐振荡器。

（三）本章难点

集成555定时器的功能及应用。

（四）本章考点

1、认识555构成的单稳态触发器并会计算参数。

2、认识555构成的多谐振荡器并会计算参数

（五）学习指导

在数字系统中，常常要用到各种宽度、各种幅值并且边沿陡峭的脉冲信（如CP信号、生产控制过程中的定时信号等）。

这些脉冲信号的获取，通常有两种方法：

一种是利用脉冲振荡器直接产生，如多谐振荡器电路；另一种是对已有的信号进行整形，如施密特触发器和单稳态触发器，使之符合系统的要求。

本章在介绍555集成定时器的基础上，着重介绍了用555集成定时器构成的多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的典型电路的工作原理。

对石英晶体多谐振荡器、集成施密特触发器和单稳态触发器的电路特点及其各自的应用也作了简单的介绍.

多谐振荡器是一种自激振荡电路。

本章用555定时器构成的多谐振荡器的电路组成和工作原理作了比较详细的介绍，此外还简单介绍了石英多谐振荡器的工作特点以及多谐振荡器的应用。

施密特触发器常常用于脉冲的整形,由555定时器构成的施密特触发器的电路组成及工作原理要清楚,应会几种常用的集成施密特触发器以及施密特触发器的常见应用.掌握单稳态触发器的特点，由555定时器构成的单稳态触发器的电路组成及工作原理要掌握.

第八章A/D与D/A转换器

（一）自学内容

1、T型电阻D/A转换器的工作原理、精度分析。

2、倒T型电阻D/A转换器的工作原理、精度分析

3、A/D转换器的工作原理、特点及适用场合。

4、了解A/D和D/A的主要参数

（二）本章重点

各类A/D转换器的特点；D/A转换器的精度。

（三）本章难点

各类A/D转换器的工作原理；D/A精度分析。

（四）本章考点

D/A转换方式及各自特点

（五）学习指导

本章较系统地讲述了模数转换和数模转换的基本原理与几种常用典型电路。

在模数转换器中，主要介绍了倒T形数模转换电路。

在模数转换器中，先说明模数转换的一般步骤、取样定理和取样-保持电路，再介绍直接型、间接型模数转换电路。

了解几种典型转换电路的基本工作原理，记住输出量和输入量之间的定量关系、主要特点，以及转换精度和转换速度的概念与表示方法。

第九章逻辑编程器件和第10章数字系统设计只作为了解内容

七、自学进度及各章节学时安排

自学周数16周，每周保证4学时，总计64学时。

在自学过程中，除了保证时间外一定要做练习，独立完成布置的作业分两次寄回学校。

最好将各章后面的有关习题及所介绍参考书上的有关习题也做一下。

只有通过练习才能达到对所学内容理解、消化的目的，进而掌握它。

各章节学时安排如下（不包括作业学时）。

自学进度表

周次

自学内容

学习重点

作业

1

第1章绪论

1．1概述

1．2数制与代码

第2章逻辑代数和函数化简

2．1基本逻辑运算和复合逻辑运算

2．2逻辑函数及其描述

数字电路的特点；数制与码制的概念；常用进制及其转换；常用BCD码。

基本逻辑运算与、或、非以及与非、或非运算；逻辑函数及其真值表、表达式和逻辑图表示方法。

1．1；1．3

2．2；2．3

2

2．3逻辑代数的运算法则

２．4逻函表达式的形式及其变换

2．5逻辑函数标准形式

2．6逻辑函数的公式化简法

逻辑代数常用公式、定理和规则；逻辑表达式的类型及其转换。

最小项的概念、特点；最简概念；逻辑函数的公式化简法

2．4；2．7

2．9；2．10

3

2．7逻辑函数的卡诺图化简法

变量及函数的卡诺图；图形化简法

2．13；2．15

4

第3章逻辑门电路

3．1晶体管的开关特性

3．2基本逻辑门电路

3．3TTL逻辑门

3．4其他双极型电路

二极管、三极管的开关特性；二极管与门和或门；三极管非门的特性;TTL门电路的类型；TTL与非门的特性及参数

3．2；3．4

3．5；3．7

5

3．5MOS逻辑门

3．6编程逻辑器件（PLD）简介

第4章组合逻辑电路

4．1概述

4．2组合电路的分析与设计

MOS反相器的工作特性。

组合逻辑的特点；组合逻辑的分析与设计方法。

3．13；3．14

4．1；4．3

6

4．3.常用组合逻辑电路

编码器与译码器的类型、功能及应用

4．4；4．8

7

4．3常用组合逻辑电路（续）

数据选择器的逻辑功能及其应用

4．18；4．19

8

4．4用（PLD）实现组合电路

4．5组合逻辑电路的竞争与冒险

组合逻辑竞争冒险的产生原因、判断及其消除。

4．22

寄交第一次作业

9

第5章时序逻辑电路　　

5．1概述

5．2触发器　　

触发器的功能分类及触发特性，RS、JK、D触发器的功能及其特性方程;符号。

5．1；5．3

5．4

10

5．3时序电路的分析

时序电路的分析方法步骤

5．8

11

5．4常用时序逻辑电路

寄存器类型、工作原理；移位型的应用计数与分频；集成计数器的应用

5．9

5．11

5．13

12

5．5时序逻辑电路的设计

5．6用（PLD）实验时序逻辑电路

同步计数器的设计方法步骤。

异步计数器和一般时序逻辑的设计方法

5．18;　5．19

13

第6章半导体储存器

6.1概述

6.2顺序存取存储器（SAM）

6.3随机存取存储器（RAM）

6.4只读存储器（ROM）

存储器的类型；SAM的工作原理。

RAM、ROM的类型及应用

6．1

14

第7章脉冲电路

7.1概述

7.2集成555定时器

7.3施密特触发器

7.4单稳态触发器

7.5多谐振荡器

集成555定时器的功能；555构成的施密特电路。

55构成的单稳态触发器和多谐振荡器

7．4；7．5

15

第8章数/模与模/数转换

8.1概述

8.2D/A转换器

8.3A/D转换器

D/A转换器的类型、原理及指标A/D转换器的类型、原理及指标

8．1

16

第9章编程逻辑器件

第10章数字系统设计

了解内容

交第二次作业

八、参考资料

《数字电子技术基础》余孟尝主编高等教育出版社