电子电气计算机软件 - 话题

课程名称：数字逻辑电路

课程英文译名： Digital Logic Circuits
课内总学时： 66 学分： 4
开课学院：电子信息学院 开课教研室：教学部
课程编号： 课程类别：分院定必修
面向专业：电子信息

一、课程的任务和目的
目前，数字技术已经广泛地应用于通信、电子计算机、电视、雷达、自动控制、电子测量仪表等各个科学领域。这不仅是因为脉冲与数字逻辑电路相对于模拟电路有一系列优点（抗干扰能力强，保密性强），而且还能应用电子计算机进行信息处理和控制，形成以计算机为中心的自动交换通讯网，促进测量仪表和测量系统的自动化、智能化。因此，《数字逻辑电路》是电子工程、通信工程及计算机等专业的主要技术基础课。
本课程是一门实践性、工程性很强的技术基础课，要掌握课程内容，并能分析、设计数字系统，不仅要重视理论知识，而且还要注意实验技能，这样才能全面地培养解决脉冲与数字逻辑电路实际问题的能力，同时也为学习《微机原理及应用》、《数字系统设计》、《EDA》等后续课程奠定扎实基础。
二、课程内容与基本要求
（一）双极型和单极型晶体管开关特性
掌握半导体二极管及晶体三极管的大信号分区等效电路及实际应用——二极管限幅器和钳位器，以及晶体管反相器，理解二极管和三极管的大信号开关特性及其主要参数。掌握波形瞬态分析方法及其主要参数工程估算的方法。
（二）脉冲波形产生和整形电路
掌握几种典型脉冲电路的形式，理解电路的基本工作原理，熟悉工作波形分析，理解各种单稳触发器触发方式。了解电路的主要技术指标及简单应用。
熟悉典型中规模功能块（例如555定时器，74LS121集成单稳，CC40106施密特触发器）形成的脉冲电路。了解锯齿波形成的基本电路。
（三）数制与编码
理解BIN、DEC、BCD及Gray码的特点，掌握码制之间的相互转换的方法，熟悉原码、反码、补码的基本概念及表示方法，理解常用的BCD码的编码规律，了解ISO及ASCII码的编码规则。
（四）逻辑代数
掌握逻辑代数的基本定理和定律，常用公式及三大规则（代入、反演、对偶），熟悉逻辑代数的各种表示方法（真值表、表达式及逻辑图等），理解各种逻辑门的图形符号，理解最大项、最小项的基本概念及标准与或式，标准或与式的表示方法。掌握逻辑代数变换技巧及逻辑代数化简方法——代数法和卡诺图法，理解约束项的概念，理解正负逻辑体制，理解电平概念。
（五）逻辑门
了解典型TTL集成电路和MOS集成电路的基本工作原理，掌握典型TTL与非门主要外部特性（例如电压传输特性、输入特性、输出特性和电源特性等），熟悉一些主要参数，理解OC门和TS门的图形符号及逻辑功能，了解其正确应用及注意事项，掌握CMOS基本逻辑门的功能和主要外特性，了解ECL及其它MOS门的主要特点。
（六）组合逻辑电路
了解组合逻辑电路的特点，掌握组合逻辑电路的分析方法，掌握组合逻辑电路的设计方法。熟悉常用中规模组合功能块的基本概念，及它们的功能表及表达式（例如：编码器、变量译码器、显示译码器、数据选择器、数据分配器、加法器、减法器等运算电路、数值比较器和奇偶发生/检测器等），掌握各种功能块主要应用（例如：扩展、码组变换、实现组合函数等）。了解组合逻辑电路竞争和险象的产生原因及消除方法。
（七）触发器
了解触发器因具有记忆功能而成为存储数字信号的最基本的单元电路，掌握几种常用触发器的逻辑功能（例如：RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器）及描述逻辑功能的几种方法：特性表、特性方程、状态图、激励表及波形图等；掌握几种常用触发器的工作特性（例如：基本触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器的翻转特性），了解各种触发器之间的互相转换的方法。
（八）时序逻辑电路
了解时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别，了解同步时序电路和异步时序电路的区别；掌握时序逻辑电路的分析方法、掌握典型的同步时序逻辑电路的设计方法，了解异步时序逻辑电路的分析和设计方法。。熟悉常用计数器、寄存器、移位寄存器等中规模功能块74LS290、74LS161、74LS160、74LS194、74LS195等的功能表，掌握应用功能块来设计N进制计数器、环形及扭环计数器等。掌握序列信号发生器和序列信号检测器的分析和设计。
（九）半导体存储器及可编程逻辑器件PLD
了解存储器ROM、RAM、PROM的基本结构，基本工作模式及容量扩展方法，了解ROM、PLA、PAL及GAL的特性及它们之间区别，介绍专用集成电路ASIC的基本概念及它的分类（门阵列、标准单元及可编程逻辑器件PLD）。
掌握可编程逻辑器件的基本工作原理，掌握应用可编程逻辑器件实现组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本方法。了解数字系统设计。
了解硬件描述语言。了解数字电路中的边界扫描技术。了解JTAG标准电路。
（十）数模（D／A）及模数（A／D）转换
了解D／A、A／D转换的意义和作用，掌握D／A、A／D转换器的工作原理，熟悉几种典型A／D、D／A电路形式（倒T形D／A转换器、并行A／D转换器）；理解A／D转换的基本步骤，掌握取样定理的基本概念。
熟悉D／A、A／D转换主要指标（分辨率、分解度、转换速度等）。
三、实践环节及基本要求
与本课程有关的实验，由“数字逻辑电路实验”课承担。
四、与各课程的联系
先修课程：
电路分析、信号与线性系统、低频电子线路等。
后续课程：
计算机组成原理、微机原理，EDA技术、数字系统设计等。
五、对学生能力培养的要求
1.通过对组合逻辑电路、时序逻辑电路和脉冲波形的产生电路分析和研究，初步具有看
懂简单数字装置逻辑图的能力。
2.通过中规模功能块的功能表的学习和应用，具有查阅集成电路产品手册的能力。
3.能借助于集成电路手册，辨析集成器件性能（抗干扰能力、功耗特性、速度和负载能
力）优劣。
4.具有设计简单数字逻辑电路的能力。为数字系统设计作基础。
六、学时分配
总学时：66学时。（总学时：51学时）
（一）双极型和单极型晶体管开关特性 4学时（3学时）
（二）脉冲波形变换和脉冲波形产生电路 8学时（4学时）
（三）数制与编码 2学时（2学时）
（四）逻辑代数 6学时（5学时）
（五）逻辑门 6学时（5学时）
（六）组合逻辑电路 12学时（10学时）
（七）触发器 6学时（6学时）
（八）时序逻辑电路 12学时（10学时）
（九）大规模存储器 6学时（4学时）
（十）数模与模数转换 4学时（2学时）
七、教材与参考书
1.数字电路，龚之春，电子科技大学出版社，1999。
2.数字电子技术，[美]Thomas L.Floyd著 余璆改编，电子工业出版社，2006。
3.Verilog数字系统设计教程，夏宇闻，北京航空航天大学出版社，2003。
4.数字电路与系统，刘宝琴，清华大学出版社，1993。
5.脉冲与数字电路，王毓银，高等教育出版社，1999。
6.数学逻辑及数字集成电路，王尔乾等编，清华大学出版社，1994。
7.数字电子技术基础习题指南，唐竟新，清华大学出版社，1993。
8.数字系统导论，[美]J.帕尔默，D. 帕尔曼，科学出版社，2002。
9.数字原理，[美]R.L.托克海姆，科学出版社，2002。
10.数字电子技术基础简明教程，余孟尝，清华大学出版社，1999。
八、说明
1.本课程要求理论课内外学时比例1∶1，要求学生独立完成习题，加深理解基本概念，同时加强实验和动手能力训练，有条件可介绍一些有关的课外资料，使学生能提高综合分析问题能力。
2.本课程部分内容可以采用CAI教学，以提高课堂效率，增加信息量，开阔学生视野。
3.本大纲按66学时制订，对学时较少的专业，其内容可酌情减少（见学时分配括号内的学时安排）。
（执笔：任 兵 ） 2006/06/06

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