华中科技大学

数字电子技术基础

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课程概述

数字电子技术基础是数字系统设计的入门课程,也是电气、电子信息类相关学科各专业的一门主要技术基础课程,有很强的实践性和工程应用背景。

本课程以康华光主编的《电子技术基础(数字部分 第六版)》为蓝本。采用“视频讲授+在线练习+习题课讲解”的教学模式,讲解过程充分发挥了视频技术优势,画面中教学内容和教师讲解有机结合,生动形象、直观明了,易于理解。

课程内容以逻辑分析与设计为主线,讲解逻辑分析和设计所必须的基础理论。为降低学习难度,内容安排采用先“逻辑”后“电路”次序。首先讲解数制、码制和逻辑代数等基础知识,接着重点讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法,同时还介绍了当今数字设计的新方法——采用硬件描述语言(Verilog HDL)来描述和仿真数字电路,然后讨论各种数字集成电路(含门电路、可编程逻辑器件和半导体存储器)的原理及使用方法,最后一部分讲解数模与模数转换器和脉冲波形的产生与变换电路。

华中科技大学电子技术基础课程2003被评为首批国家精品课程2016年获得首批国家级精品资源共享课称号。康华光教学团队编写的《电子技术基础》教材,曾先后获得国家优秀教材奖、特等奖、一等奖和国家科技进步二等奖等四次国家级大奖,也是九五十五十二五国家级规划教材,被国内众多高校采用。

授课目标
掌握数字逻辑电路的基本原理、基本分析和基本设计方法,掌握数字集成电路的基本使用方法,了解可编程逻辑器件原理,能够使用硬件描述语言设计、验证并实现数字电路。掌握半导体存储器、数模和模数转换电路的工作原理,为后续课程(如微机原理与接口技术、嵌入式系统、数字集成电路设计等)学习打下基础。
证书要求

成绩构成:单元测验占40%课堂讨论占10%期末考试占50%

60分≤成绩<85分者将获得合格证书,

成绩≥85分者将获得优秀证书。


预备知识

二极管、三极管(BJT、MOS)等电子器件的基础知识

授课大纲

第1章 数字逻辑概论

1.1  数字信号的描述方法

1.2  数制

1.3  二进制数的算术运算

1.4  二进制代码

第2章 逻辑代数

2.1  逻辑代数简介

2.2  逻辑运算和集成逻辑门简介

2.3  逻辑代数的基本定理和规则

2.4  逻辑函数及其表示方法

2.5  逻辑函数的代数化简法

2.6 逻辑函数的卡诺图化简法

2.7  逻辑门的等效符号及其应用

第3章 组合逻辑电路

3.1  组合逻辑电路的分析

3.2  组合逻辑电路的设计

3.3  组合逻辑电路中的竞争冒险

3.4  若干典型的组合逻辑电路

第4章 锁存器和触发器

4.1 基本双稳态电路

4.2  SR锁存器

4.3  D锁存器

4.4  触发器的电路结构和工作原理  198

4.5  触发器的逻辑功能

第5章  时序逻辑电路

5.1 时序逻辑电路的基本概念

5.2 同步时序逻辑电路的分析

5.3 同步时序逻辑电路的设计

5.4 异步时序逻辑电路的分析

5.5 若干典型的时序逻辑电路

第6章  硬件描述语言Verilog HDL  

6.1  Verilog HDL程序的基本结构

6.2  Verilog HDL基本语法规则

6.3  Verilog HDL结构级建模

6.4  Verilog HDL数据流建模

6.5  Verilog HDL行为级建模

6.6  分层次的电路设计方法

6.7  仿真测试文件的编写

第7章 辑门电路    

7.1  逻辑门电路简介

7.2  基本CMOS逻辑门电路

7.3  CMOS逻辑门电路的不同输出结构及参数

7.4  类NMOS和BiCMOS逻辑门电路

*7.5  TTL逻辑门电路

*7.6  ECL逻辑门电路

7.7  逻辑门电路使用中的几个实际问题

第8章  半导体存储器  

8.1  只读存储器

8.2  随机存取存储器

第9章  CPLD和FPGA

9.1  概述

9.2  简单可编程逻辑器件

9.3  复杂可编程逻辑器件(CPLD)

9.4  现场可编程门阵列(FPGA)

9.5  可编程逻辑器件开发过程简介

第10章  脉冲波形的变换与产生

10.1  单稳态触发器

10.2  施密特触发器

10.3  多谐振荡器

*10.4  555定时器及其应用

第11章  数模与模数转换器

11.1  D/A转换器

11.2  A/D转换器

参考资料

[1] 康华光主编,电子技术基础(数字部分)(第六版)北京:高等教育出版社,2014

[2] 罗杰,彭容修主编数字电子技术基础(第三版)北京:高等教育出版社,2014.

[3] 阎石主编,数字电子技术基础(第五版),北京:高等教育出版社,2006

[4] 国家精品资源共享课程华中科技大学《电子技术基础》网址: http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2550.html


常见问题

1)学习数字电子技术基础课程需要哪些预备知识?

答:主要是模拟电子技术课程中半导体器件的基础知识,如二极管、三极管(MOS、BJT)的结构、工作原理及特性。


2)数字电子技术和模拟电子技术之间有何区别?

答:在电子技术中,被传输、加工和处理的电信号通常分为两类:一类是模拟电信号,简称模拟信号或模拟量,其特点是它的电压或电流的幅值随时间连续变化。用于传输、加工和处理模拟信号的电子电路称为模拟电子技术,或简称模拟电路。

另一类是数字电信号,简称数字信号或数字量,其特点是它的电压或电流在幅值上和时间上都是离散的、不是连续的信号。表示数字量的信号称为数字信号。用于传输、加工和处理数字信号的电子电路称为数字电子技术,或简称数字电路。由于数字电路的各种功能是通过逻辑运算和逻辑判断来实现的,所以,又将数字电路称为数字逻辑电路。这两大类电路,都有着广泛的应用,其工程性和实践性很强。


(3)数字信号如何表示呢?

  可以用两个离散值(01来表示。

  可以用高、低电平来表示。

  还可以用波形图来表示。