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
5、逻辑概论（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
6、六进制和八进制。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
7、进制数来表示数值。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
8、种基本运算构成。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
9、辑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
10、以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
11、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。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
12、。6 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
13、电平的最大值或最小值，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
14、组成。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
15、器、算术逻辑运算单元等。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。
16、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设计组合逻辑电路的目的是根据提出的实际问题，设
17、计出逻辑电路。设计步骤大致是：明确逻辑功能牛列出真值表口写出逻辑表达式)逻辑化简和变换叫画出逻辑图。典型的中规模组合逻辑器件包括编码器、译码器、数据选择器：数值比较器、加法器和算术逻辑运算单元等。这些组合逻辑器件除了具有其基本功能外，通常还具有输入使能、输出使能、输入扩展、输出扩展功能，使其功能更加灵活，便于构成较复杂的逻辑电路。应用组合逻辑器件进行逻辑电路设计时，所应用的原理和步骤与用门电路时其本一致，但也有其特殊之处。对逻辑表达式的变换与化简应尽可能与组合逻辑器件的形式一致，而不是尽量简化。设计时应考虑充分利用器件本身的功能。 同种类型的器件有不同的型号，在满足设计要求的前提下，尽量选用简
18、单的器件，器件数也尽可能少n如果只需一个组合器件就可以满足要求，则需要对有关使能、扩展或者多余输入端等作适当的处理。如果一个组合器件不能满足设计要求，则需要对组合器件进行扩展，直接将若干个器件组合或者由适当的逻辑门将若干个器件组合起来。可编程逻辑器件(PLD)由用户定义和设置逻辑功能， 可以实现各种组合逻辑电路。其特点是结构灵活、集成度高、速度快和可靠性高等。用Verilog对组合逻辑电路建模时有三种不同的描述风格，即门级建模、数据流建模和行为级建模。第五章 锁存器和触发器（共8学时）（一）本章教学基本要求大多数数字系统中，除了需要具有逻辑运算和算术运算功能的组合逻辑电路外，还需要具有存储功能
19、的电路，组合电路与存储电路相结合可构成时序逻辑电路，简称时序电路。本章将讨论实现存储功能的两种逻辑单元电路，即锁存器和触发器。着重讨论它们的电路结构与工作原理，以及所实现的不同逻辑功能。此外，本章还将讨论用Vemog HDL描述锁存器与触发器的方法。本章教学基本要求掌握实现存储功能的两种逻辑单元电路，即锁存器和触发器的电路结构与工作原理，以及所实现的不同逻辑功能。51 双稳态存储单元电路511 双稳态的概念、5.1. 2 双稳态存储单元电路52 锁存器 5.2. 1 SR锁存器。5，2，2 D锁存器。53 触发器的电路结构和工作原。 531 主从触发器。 532 维持阻塞触发器。533 利用传
20、输延迟的触发器。534 触发器的动态特性。5.4 触发器的逻辑功能。 541 D触发器。54 2 JK触发器。543 T触发器。544 SR触发器 。54，5 D触发器功能的转换85，5 用VerilogHDL描述锁存器和触发器。 551 时序电路建模基础。 552 锁存器和触发器的Verilog建模实例。（二）重点与难点重点：锁存器、SR锁存器、D锁存器、触发器的逻辑功能。难点：触发器的电路结构和工作原。主从触发器。维持阻塞触发器。触发器的逻辑功能。（三）小结：锁存器和触发器都是具有存储功能的逻辑电路，是构成时序电路的基本逻辑单元。每个锁存器或触发器都能存储1位二值信息，所以又称为存储单元或
21、记忆单元。锁存器是对脉冲电平敏感的电路， 它们在一定电平作用下改变状态。基本 S及锁存器由输入信号电平直接控制其状态，传输门控或逻辑门控锁存器在使能电平作用下由输入信号决定其状态o在使能信号作用期间，门控锁存器输出跟随输入信号变化而变化。触发器是对时钟脉冲边沿敏感的电路，根据不同的电路结构，它们在时钟脉冲的上升沿或下降沿作用下改变状态。 目前流行的触发器电路主要有主从、维持阻塞和利用传输延迟等几种结构，它们的工作原理各不相同。触发器按逻辑功能分类有D触发器、JK触发器、T(T)触发器和SR及触发器。它们的功能可用特性表、特性方程和状态图来描述。触发器的电路结构与逻辑功能没有必然联系。例如JK触
22、发器既有主从结构的，也有维持阻塞或利用传输延迟结构的。每一种逻辑功能的触发器都可以通过增加门电路和适当的外部连线转换为其他功能的触发器。用Vedlog对锁存器与触发器做行为级描述，是描述时序电路的基础模块。第六章 时序逻辑电路（共12学时）（一）本章教学基本要求本章将在组合逻辑电路和锁存器、触发器的基础上，讨论时序逻辑电路。在第4章所讨论的组合逻辑电路中，任一时刻的输出信号仅仅由该时刻的输入信号所决定，而时序电路在任一时刻的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且与电路原来的状态有关。也就是说， 时序电路中除具有逻辑运算功能，的组合电路外，还必须有能够记忆电路状态的存储单元或延迟单元，这些存储或
23、延迟逻辑单元主要由第5章所讨论的锁存器或触发器来实现。本章首先介绍时序逻辑电路的基本概念，然后重点讨论这种电路的分、析与设计方法，以及逻辑设计中常用的典型时序集成电路，最后通过实例简要介绍用Ve衄og描述时序电路鞠方法以及时序可编程逻辑器件。本章教学基本要求掌握时序逻辑电路的基本概念、这种电路的分、析与设计方法，以及逻辑设计中常用的典型时序集成电路6.1、时序逻辑电路， 6I 1 时序逻辑电路的模型与分类,6i2 时序电路逻辑功育邑的表达.962 同步时序逻辑电路的分析，621 分析同步时序逻辑电路的一般步骤，622 同步时序逻辑电路分析举例，63 同步时序逻辑电路的设计， 631 设计同步时
24、序逻辑电路的一般步骤，632 同步时序逻辑电路设计举例。64 异步时序逻辑电路的分析。65 若干典型的时序逻辑集成电路，651 寄存器和移位寄存器， 652 计数器。66 用VerilogHDL 描述时序逻辑电路， 661 移位寄存器的Verilog建模 ，662 计数器的Verilog建模 ，663 状态图的Verilog建模。（二）重点与难点重点：同步时序逻辑电路的分析，同步时序逻辑电路的设计， 。难点：同步时序逻辑电路的设计，异步时序逻辑电路的分析。（三）小结：时序逻辑电路一般由组合电路和存储电路两部分构成。它们在任一时刻的输出不仅是当前输入信号的函数， 而且还与电路原来的状态有关；时序
25、电路可分为同步和异步两大类。逻辑方程组、 状态表、 状态图和时序图从不同方面表达了时序电路的逻辑功能， 是分析和设计时序电路的主要依据和手段。时序电路的分析，首先按照给定电路列出各逻辑方程组、进而列出状态表、画出状态图和时序图，最后分析得到电路的逻辑功能。 同步时序电路的设计，首先根据逻辑功能的需求， 导出原始状态图或原始状态表，有必要时需进行状态化简，继而对状态进行编码，然后根据状态表导出激励方程组和输出方程组，最后画出逻辑图完成设计任务。时序电路的功能、结构和种类繁多。本章仅对寄存器和计数器等几种典型的时序集成电路进行了较详细的讨论。应用这些集成电路器件，能设计出各种不同功能的电子系统。
26、它们的内部电路结构可作为设计其他逻辑电路的范例， 也可作为初学者使用HDL以抽象方式描述时序电路时的实际映象。本章分别在66节介绍了用Verilog描述时序电路的方法和时序可编程逻辑器件，它们都是电子技术和计算机技术以及EDA技术高度发展的结果。第七章 存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列（共6学时）（一）本章教学基本要求半导体存储器几乎是当今数字系统中不可缺少的组成部分，它可用来存储大量的二值数据。按照集成度划分，半导体存储器属于大规模集成电路。前面有关章节已经介绍了简单的可编程逻辑器件(PLD)，与中、小规模逻辑集成器件相比， PLD在集成度、功耗和系统可靠性等方面有显著的优势。但是对
27、于更大规模、更复杂的数字系统，PLD仍然相形见绌。目前，集成度更高、功能更复杂的复杂可编程器件(CPLD)和现场可编程门阵列 (FPGA)，使得大型数字系统集成在一个芯片上成为现实。本章首先介绍半导体存储器分类方法、电路结构和工作原理，然后介绍CPLD和FPGA的基本结构和实现逻举功能的编程原理。本章教学基本要求掌握半导体存储器分类方法、电路结构和工作原理。1071 只读存储器，711 ROM的定义与基本结构， 71.2 二维译码，713 可编程ROM， 714 集成电路ROM ，715 ROM的读操作与定时图，716 ROM应用举例。7.2 随机存取存储器，721 静态随机存取存储器，72。
28、2 同步静态随机存取存储器，723 动态随机存取存储器，7.24 存储容量的扩展。（二）重点与难点重点：单稳态触发器，施密特触发器，多谐振荡器，555 定时器及其应用。难点：施密特触发器，多谐振荡器（三）小结：半导体存储器是现代数字系统特别是计算机中的重要组成部分，它可分为ROM和RAM两大类，属于MOS工艺制成的大规模集成电路。ROM是一种非易失性的存储器，它存储的是固定数据，一般只能被读出。根据数据写入方式的不同，ROM又可以分成固定ROM和可编程ROM。可编程ROM 又可以细分为PROM、EPROM、EPROM和闪烁存储器等。特别是EPROM和闪烁存储器可以进行电擦写，已兼有了RAM的特
29、性oRAM是一种时序逻辑电路，具有记忆功能。它存储的数据随电源断电而消失，因此是一种易失性的读写存储器。 它包含SRAM和DRAM两种类型，前者用触发器记忆数据，后者靠MOS管栅极电容存储数据。因此，在不停电的情兄下，SRAM的数据可以长久保持，而 DRAM则必须定期刷新。无论是SRAM还是DRAM，目前都有在时钟脉冲作用下工作的同步RAM (5SRAM和SDRAM)，而且同步RAM已成为主流存储器。在此基础上发展起来的DDR、 DDRII和QDR等RAM也已愈来愈多地应用于计算机内存、显存和通信设备中。第八章 脉冲波形的变换与产生（共8学时）（一）本章教学基本要求在数字电路中，常常需要各种脉
30、冲波形，例如时序电路中的时钟脉冲、控制过程中的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常有两种方法：一种是将已有的非脉冲波形通过波形变换电路获得； 另一种则是采用脉冲信号产生电路直接1 得到。本章主要介绍由单稳态触发器、施密特触发器组成的脉冲波形变换电路和多谐振荡器及定时器组成的波形产生电路。下面将在介绍上述电路原理的基础上，重点讨论它们的工作特点及其应用。本章教学基本要求掌握单稳态触发器、施密特触发器组成的脉冲波形变换电路和多谐振荡器及定时器组成的波形产生电路，理解它的工作特点及其应用。81 单稳态触发器，81。l 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器， 81。2 集成单稳态触发器，13 单稳
31、态触发器的应用，82 施密特触发器，8。21 用门电路组成的施密特触发器，822 集成施密特触发器，823 施密特触发器的应用。83 多谐振荡器，8.31用门电路组成的多谐振荡器,8.3.2 用施密特触发器构成11波形产生电路,8.3.3石英晶体振荡器.8.4 555定时器及其应用,841 555定时器，842 用555定时器组成的施密特触发器，843 用555定时器组成的单稳态触发器， 844 用555定时器组成的多谐振荡器。（二）重点与难点重点：单稳态触发器，施密特触发器，多谐振荡器，555 定时器及其应用。难点：施密特触发器，多谐振荡器。（三）小结：集成单稳态触发器分为非重复触发和可重复
32、触发两大类，在暂稳态期间，出现的触发信号对非重复触发单稳电路没有影响， 而对可重复触发单稳电路可起到连续触发作用。在数字电路中， 施密特触发器实质上是具有滞后特性的逻辑门，它有两个阈值电压。电路状态与输入电压有关， ，不具备记忆功能。除施密特反相器外还有施密特与非门、或非门等。在多谐振荡器中，电路从暂稳态过渡到另一个状态，其“触发”信号是由电路内部电容充(放)电提供的， 因此无需外部触发脉冲。暂稳态持续的时间是脉冲电路的主要参数，它与电路的阻容元件取值有关。电路中及 C 电路充、放电过程对相应门输入电平的影响是分析电路的关键。多谐振荡器无需外加输入信号就能在接通电源后自行产生矩形波输出。在频率
33、稳定性要求较高的场合通常采用石英晶体振荡器。定时器是一种应用广泛的集成器件， 多用于脉冲产生、整形及定时等。除 555 定时器外， 目前还有 556(双定时器)、558(四定时器)等。第九章 数模与模数转换器（共8学时）（一）本章教学基本要求随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测领域中，信号的处理无不广泛地采用了计算机技术。 自然界中的物理量，例如压力、温度、位移、液位等都是模拟量， 要对这些物理量进行控制、检测等，往往需要一种能在模拟信号与数字信号之间起转换作用的电路模数转换器和数模转换器。能把模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器(简称 ADCw 或 A
34、D 转换器)；反之， 能把数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器 (简称为 DAC或 DA 转换器)o AD 转换器和 DA 转换器已成为很多计算机系统中不可缺少的组成部分。AD 转换器与 DA 转换器的重要技术指标是转换精度与转换速度。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片混合集成型的 AD 转换器和 DA 转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。在设计数字系统时，应按实际情况合理选用器件。本章介绍几种常用 DA 转换器与 AD 转换器的电路结构、工作原理及其应用。本章教学基本要求掌握几种常用 DA 转换器与 AD 转换器的电路结构、工作原理及其应用。91 DA 转换器，91 1 D
35、A 转换器的基本原理， 91，2 倒 T 形电阻网络DA 转换器，913 权电流型 DA 转换器， 91，4 DA 转换器的输出方式，915 DA 转换器的主要技术指标，9，16 DA 转换器的应用。92 AD 转换器，92。1 AD 转换的一般工作过程，9.22 并行比较型 AD转换器，924 双积分型 AD 转换器 ，925 AD 转换器的主要技术指标，12926 集成 AD 转换器及其应用。（二）重点与难点重点：DA 转换器，AD 转换器。难点：倒 T 形电阻网络 DA 转换器， 权电流型 DA 转换器， DA 转换器的输出方式。并行比较型 AD 转换器，双积分型 AD 转换器。（三）小
36、结：AD 转换器和 DA 转换器是组成现代数字系统的重要部件，应用日益广泛。倒 T 形电阻网络 DA 转换器具有如下特点：电阻网络仅有 R 和 2R 两种阻值；各 2R 支路电流i 与相应 0i 数码状态无关，是一定值；由于支路电流流向运放反相端时不存在传输时间，因而具有较高的转换速度。在权电流型 DA 转换器中， 由于恒流源电路和高速模拟开关的运用使其具有精度高、转换速度快的优点，双极型单片集成 DA 转换器多采用此种类型电路 oDA 转换器有两种输出方式。双极型输出电路与输入编码有关。无论哪种输出方式，在使用时应注意进行零点和满量程调节。不同结构的 AD 转换器有各自的特点，在要求转换速度
37、高的场合，可选用并行 AD转换器；在要求精度高的情况， 可以采用双积分型 A D 转换器， 当然也可选用高分辨率的其他形式 AD 转换器，但成本会增加。由于逐次比较型 AD 转换器在一定程度上兼顾了以上两种转换器的优点，因此得到普遍应用 oAD 转换器和 DA 转换器的主要技术参数是转换精度和转换速度。目前，AD，与DA 转换器的发展趋势是高速度、高分辨率以及易于与微型计算机接口。七、本课程与其它课程的关系本课程是在开设高等数字、大学物理学、电路分析、模拟电路的基础上开设的，它的后续课程有：微机原理与接口技术、数字系统设计、数字信号处理等课程。八、教学时数分配电子技术基础（数字部分）课程教学时
38、数分配表总学时：116 学分： 章次 各章标题名称 讲授学时 实验学时 辅导学时 备注第一章 数字逻辑概论 8 4 1第二章 逻辑代数与硬件描述语 言基础 8 4 1第三章 逻辑门电路 8 4 1第四章 组合逻辑电路 12 6 1第五章 锁存器和触发器 8 4 1第六章 时序逻辑电路 12 6 1第七章存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列6 2 1第八章 脉冲波形的变换与产生 8 4 1第九章 数模与模数转换器 8 4 113九、实验内容与学时分配电子技术基础（数字部分）课程实验教学一览表序号 项目名称学时实验类型（验证、综合、设计） 是否为开放实验 备注1 二极管和三极管组成的逻辑门 电
39、路 2 验证 否2 门电路的逻辑功能测试 2 验证 否3 常用组合逻辑功能器件的测试 2 验证 否4 用数据选择器实现组合逻辑函 数 2 验证 否5 血型关系检测电路和表决电路 4 设计 否6 RS触发器的功能测试及其应用 2 验证 否7 三态触发器的应用 2 验证 否8 集成移位寄存器的功能测试及 其应用 2 验证 否9 计数、译码、显示电路实验 2 验证 否10 555时基电路及其应 2 验证 否11 智力竞赛抢答器逻辑电路的设 计 4 综合 否12 交通信号灯控制电路 4 综合 否13 A/D、D/A 转换电路 2 验证 否14 汽车尾灯控制电路 4 综合 否十、教材及参考书教材：电子技
40、术基础（数字部分），康华光主编，高等教育出版社，2006年1月。参考书：1 数字电子技术基础，阎石主编，高等教育出版社，1995年4月。2 模拟电子技术基础，童诗白主编，高等教育出版社，1998年3月。3 数字电子技术基础简明教程，清华大学电子学教研室编，高等教育出版社，1993年2月。4. Digital Electronics A Simplified Approach. Robert D. Thompson， Publishing House of Electronics Industry, Pearson Education。十、主要教学方法与教学条件要求本课主要以理论讲授和实验为主，
41、理论讲授最好用多媒体课件。对实验部分，要求用多功能电子综合实验台和多种集成芯片、及频带较宽的视波器、数字表等。十一、推荐的教学网站和相关专业文献网站网址：http:/ww 网址 http:/./programs/univ14十二、其他考核方式为考试课，考试占70%，实验与作业占30%。制订：电子信息工程系系 教研室：信息工程教研室 执笔人：李国朝 审订人： 2008 年 5 月电子技术基础（数字部分） 课程实验教学大纲一、课程编码及课程名称课程编码：课程名称：电子技术基础（数字部分二、学时、学分及适用专业总学时数：36 学分： 适用专业：电子信息工程（本科） 、通信工程（本科） 、教育技学（
42、本科）三、教学目标让学生独立完成题目要求，进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力，培养学生的综合设计及创新能力，为今后学习和实际工作打下良好的基础。四、性质和任务数字电子技术实验的是电子与通信类专业的基础实验课程。本课程与数字电子技术理论课程同步开设，是理论教学的深化和补充，可作为电子类、电气类、通信类及计算机类专业学生的必修课。五、实验课程教学的基本要求本课程的目的和任务是通过若干实验项目的学习，使学生掌握数字电子技术实验的基本方法和实验技能，培养独立分析问题和解决问题的能力。六、实验内容序号实验项目名称 基 本 内 容实验学时每组人数 实验要求实验类型1二极管和三极管组成的逻辑门电路由
43、二极管和三极管组成的逻辑门电路 2 2( 1 ) 了解数字实验台的使用方法。( 2 ) 掌握逻辑门电路的结构和原理。验证152 多谐振荡器 电路设计与测试 2 2( 1 ) 掌握电路的结构和原理。( 2 ) 掌握门电路的测试方法。3 门电路的逻辑功能测试掌握万用表及示波器的使用方法。掌握门电路的逻辑功能的测试方法。2 2( 1 ) 掌握万用表及示波器的使用方法。( 2 ) 掌握门电路的逻辑功能的测试方法。验证4常用组合逻辑功能器件的测试常用组合逻辑功能器件的测试 2 2掌握组合逻辑电路的特点及一般分析方法。（ 2 ） 掌握中规模集成编码器、译码器、数据选择器、比较器的逻辑功能及简单应用。验证5
44、用数据选择器实现组合逻辑函数用数据选择器实现组合逻辑函数。 2 2( 1 ) 了解数据选择器的应用。（ 2 ）了解并熟悉中规模集成电路设计逻辑电路的技巧。验证6血型关系检测电路和表决电路设计血型关系检测电路和表决电路。4 2( 1 ) 熟悉 74LS138 作为译码器的功能。（ 2 ）熟悉并掌握 74LS138作为数据分配器时的功能。设计7RS触发器的功能测试及其应用RS触发器的功能测试及其应用。 22( 1 ) 熟悉基本 RS、同步 RS触发器的电路结构。 （ 2 ） 掌握基本 RS、同步 RS 触发器的逻辑功能。验证8 三态触发器的应用三态触发器的应用，学会用三态触发器和锁存器构成功能电路
45、。2 2( 1 ) 掌握三态触发器和锁存器的功能及使用方法。( 2 ) 学会用三态触发器和锁存器构成功能电路。验证9集成移位寄存器的功能测试及其应用集成移位寄存器的功能测试及其应用2 2( 1 ) 掌握集成移位寄存器的工作原理及电路组成。（ 2 ）测试 74LS194四位双向集成移位寄存器的逻辑功能。验证10计数、译码、显示电路实验运用中规模集成电路组成计数、译码、显示电路。2 2( 1 ) 熟悉和测试7490、4511 等组件的逻辑功能。( 2 ) 运用中规模集成电路验证16组成计数、译码、显示电路。11 555时基电路及其应熟悉 555 定时器的组成及工作原理。掌握用定时器构成单稳态电路、
46、多谐振荡电路等。进一步学习用示波器对波形进行定量分析。2 2( 1 ) 熟悉 555 定时器的组成及工作原理。( 2 ) 掌握用定时器构成单稳态电路、多谐振荡电路等。（ 3 ）进一步学习用示波器对波形进行定量分析。验证12智力竞赛抢答器逻辑电路的设计设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。当有一个参赛者最先按下抢答开关时，相应的指示灯亮并有声响。此时抢答器不再接受其他的输入信号。4 2( 1 ) 设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。（ 2 ） 当有一个参赛者最先按下抢答开关时，相应的指示灯亮并有声响。此时抢答器不再接受其他的输入信号。综合13 交通信号灯 控制电路设计交通信号灯控制电路。进一步
47、了解实际应用中的逻辑电路的设计和调试方法。4 2 进一步了解实际应用中的逻辑电路的设计和调试方法。 综合14 A/D、D/A转换电路熟悉和使用DA7520ADC0809实现八位数-模模-数转换。掌握测试数-模模 -数转换精度的方法。2 2( 1 ) 熟悉和使用DA7520ADC0809 实现八位数-模模 -数转换。（ 2 ）掌握测试数-模模-数转换精度的方法。验证15 汽车尾灯控 制电路设计汽车尾灯控制电路，熟悉异步计数器和一般控制电路的设计方法。4 2 熟悉异步计数器和一般控制 电路的设计方法。 综合七、主要仪器设备多功能综合电子实验台、万用表、视波器。八、考核方法实验成绩根据考勤、实验态度
48、、动手能力、创新能力、实验报告来综合评定。九、主要参考资料171 数字电子技术基础，阎石主编，高等教育出版社，1995年4月。2 模拟电子技术基础，童诗白主编，高等教育出版社，1998年3月。3 数字电子技术基础简明教程，清华大学电子学教研室编，高等教育出版社，1993年2月。4. Digital Electronics A Simplified Approach. Robert D. Thompson， Publishing House of Electronics Industry, Pearson Education。十、实验教学建议1.本实验课程要求每小组实验人数不超过 2 人。2.实验成绩根据考勤、实验态度、动手能力、创新能力、实验报告来综合评定。实验成绩占该课程总成绩的 15%。制 订：电子信息工程系 教研室：信息工程教研室 执笔人：周原 审订人：李应生 有关问题的说明1、若课程教学是纯理论教学，则标题写为“课程教学大纲”；若课程教学既有理论又有实践教学，则理论和实验课分开作，且标题写分别为“课程理论教学大纲”及 “ 课程实验教学大纲” ；2、课程教学目标、教学任务等项的填
