数字电子技术是电子信息类与电气信息类各本科生专业必修的专业基础课,课程具有很强的实践性。对电子设计动手能力的提升具有最强有力的支撑。
主要研究对象是数字电路中输出信号的状态和输入信号之间的逻辑关系,即电路的逻辑功能。由于数字电路中的器件主要工作在开关状态,因而采用的分析工具主要是逻辑代数,用功能表、真值表、逻辑表达式、卡诺图、波形图、硬件描述语言、状态转移图等来描述电路的主要功能。
本课程的目的是使学生掌握各种脉冲与数字电路的工作原理、分析方法和设计方法,熟悉常用的组合电路和时序电路的中规模器件,掌握EDA工具软件Quartus II 的使用方法,并能熟练运用Quartus II的图形方式进行数字系统的设计、分析与仿真,使学生具备较强的实践技能和应用能力。熟悉EDA工具软件Proteus的使用,掌握运用Proteus进行脉冲电路和模数混合仿真的方法。本课程对学生实际动手能力进行全方位的训练,要求学生不仅具备利用各种通用SSI、MSI数字集成电路实现数字电路设计的能力,而且具备利用超大规模可编程逻辑器件FPGA实现完整数字系统的能力。
主要教材:数字电路逻辑设计(第三版)、ISBN: 9787040494013、王毓银、高等教育出版社、2018-2
课程教学内容:
1.绪论
掌握二进制数、十进制数、八进制数、十六进制数及其相互转换,掌握8421BCD码,了解其它常用BCD码。
2.逻辑函数及其简化
掌握逻辑代数的基本定律和定理,掌握逻辑问题的描述方法,掌握逻辑函数的常用公式及其化简方法。
3.集成逻辑门
了解晶体管、MOS管开关特性,掌握TTL和CMOS门逻辑功能、外部特性、主要参数和正确使用方法,掌握门电路标准推拉输出、开路输出、三态输出的特点和应用,理解TTL和CMOS门电路的工作原理。
4.组合逻辑电路
掌握组合逻辑电路的分析和设计方法,熟悉常用组合功能器件的逻辑功能及使用方法,理解常用组合功能器件的工作原理,了解组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。
5.集成触发器
掌握各类触发器的电路结构、逻辑功能和描述方法,掌握各类触发方式的特点和脉冲工作特性,了解触发器的工作原理。
6.时序逻辑电路
掌握时序逻辑电路的基本分析方法,掌握同步时序逻辑电路的设计方法,熟悉异步计数器的分析方法和常用时序功能部件逻辑功能及应用,了解异步计数器的设计方法。
7.半导体存储器
掌握SAM、RAM和ROM的功能和使用方法,掌握描述存储器的技术指标和用ROM实现组合逻辑电路的方法,了解动态CMOS反相器、CMOS移存单元和MOS静态及动态存储单元。
8.可编程逻辑器件
了解可编程逻辑器件的基本结构和特点,理解可编程逻辑器件的工作原理,熟练掌握运用EDA工具软件Quartus II进行数字电路的仿真、分析和设计方法。熟悉EDA工具软件Proteus的使用,掌握运用Proteus进行电路仿真的方法。
9.脉冲单元电路
掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及应用,掌握555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和主要参数计算,理解集成单稳态触发器和晶体多谐振荡器基本工作原理,了解用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构。
10.数-模转换器和模-数转换器
掌握数模和模数转换器的基本概念和主要性能指标,熟悉数模和模数转换器的工作原理,了解常用集成数模和模数转换芯片的使用方法。
教学目标:
本课程的教学目标旨在使学生掌握数字电子技术的基本理论、组合电路、时序电路和脉冲电路的分析与设计方法;掌握应用EDA工具软件对数字电路的分析、仿真、设计及调试的知识,为后续课程和深入学习电子技术系列课程的内容打好基础。