数字电子技术是电子信息类、电气工程类、自动控制类、机电类以及计算机类专业的一门专业基础课程。它是电类学生知识结构的重要组成部分,在人才培养中起着十分重要的作用。本课程是一门工程实践性很强的基础课,它的基本理论和实践技能是许多其他后续课程学习的基础。本课程主要讲授数字电子技术的基本概念、基本知识和基本技能,以及组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析方法和设计方法。其中每一个部分都以常见的中规模集成器件为例来讲授,培养学生解决实际问题的能力。
通过对常用的逻辑门电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法的学习,使学生获得数字电路方面的基本知识、基本理论和基本技能。同时要注重培养学生的设计理念和提高实践技能。
知识目标:
( 1 )掌握数字电路的基本知识基本原理,后续课程打下良好的基础。
( 2 )理解数字电路的分析方法和设计方法,并能灵活地加以运用。
( 3 )了解大规模及超大规模集成电路的基本原理及简单的应用。
( 4 )熟悉EDA平台设计简单的数字电路或较复杂的数字系统。
能力目标:
(1)使用逻辑代数解决逻辑问题
(2)正确使用数字集成电路
(3)分析与设计数字逻辑电路
(4)正确使用数字逻辑电路系统的辅助电路
价值观目标:(课程思政教学目标)
( 1 )在深刻理解逻辑电路的工作原理的基础上,学会使用辩证唯物主义思维和科学严谨的态度来分析问题、解决问题。
( 2 )在掌握常用逻辑器件的使用方法基础上,注重强化学生的工程伦理教育。
( 3 )在学习逻辑电路的设计与制作基础上,培养学生精益求精的大国工匠精神。
( 4 )在了解集成芯片的发展历程基础上,了解当前的“卡脖子”技术,培养学生科技报国的家国情怀,增强科技强国的使命担当。
( 5 )在掌握较复杂逻辑电路设计的基础上,培养学生以改革创新为核心的时代精神。
( 6 )数字电子技术发展迅速,扩充前沿知识,了解国际形势,正确认识我国集成电路现状和发展方向,培养学生的全球视野,扩大他们的思考问题的格局。
电路的基础知识,例如串联电路的分压原理、并联电路的分流原理,以及戴维南等效原理和诺顿定理等。模拟电子技术中半导体器件(二极管、晶体管和场效应管)的基本工作原理和外特性等。
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Q : TTL门和CMOS门的多余输入端应如何处理?
A : 常见的处理方法有两种:一是将它们与其他输入端并接在一起;二是根据逻辑要求,与门或者与非门的多余输入端通过1千欧到3千欧的电阻接正电源,多CMOS电路可以直接接电源,或门、或非门的多余输入端直接接地。
Q : 逻辑函数有哪两种标准表达式?
A : 最小项之和的形式和最大项之积的形式。
Q : 组合逻辑电路的特点是什么?
A : 组合逻辑电路任意时刻的输出仅仅取决于当时的输入,与电路过去的状态无关,其内部不含存储器件。
Q : 常用的组合逻辑器件有哪些?
A : 编码器、译码器、数据选择器、数据分配器和加法器等。
Q : 按触发方式分类,触发器可以分为哪几类?
A : 可分为三类:电平触发、脉冲触发和边沿触发。
Q : 在时序电路中,同步和异步有何不同之处?
A : 在同步时序电路中,所有的触发器都由同一个时钟脉冲CP控制。状态变化同时进行。而在异步时序电路中,各触发器没有统一的时钟脉冲信号,状态变化不是同时发生的。由此可知,同步时序电路的速度要高于异步时序电路。
Q : 时序逻辑电路的描述方法有哪几种?
A : 常见的描述方法有四种:逻辑表达式;状态转换表;状态转换图;时序图 。
Q : RAM和ROM的主要区别是什么?
A : RAM是指能够随时在任意指定地址读出数据或写入数据的读写存储器。RAM的突出优点是读写方便,使用灵活,缺点是不能长久保存信息,一旦掉电,所存信息就会丢失。只读存储器ROM,一旦写入数据后,即使切断电源以后,存储的信息也不会丢失,只能读出不能写入。
Q : A/D的转化过程包括哪些?
A : 一般包括采样、保持、量化和编码四个过程。
Q : 组合逻辑电路的设计步骤是什么?
A : 首先进行逻辑抽象,确定输入输出变量,对变量进行编码,根据设计内容列出真值表;写出逻辑表达式;选定器件类型;将逻辑函数化简或转换成适当的描述形式;画出电路图;最后进行设计验证。