数字电路设计是机电系统设计的入门课程,也是机电、电气、电子信息、智能制造等相关学科各专业的一门主要技术基础课程,是一门实践与应用背景很强的专业应用性课程。课程的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,引导学生把马克思主义立场、观点、方法与科学精神的培养结合起来,提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。强化学生工程伦理教育,培养学生精益求精的大国工匠精神,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。课程内容包含分析数字逻辑电路的基本理论——逻辑代数;数字集成电路的物理实现——MOS门;组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计;中、大规模数字集成电路和可编程逻辑器件的电路结构及使用;模数与数模转换电路等。 通过课程学习,使学生掌握常用数字电路的分析和设计方法,具备应用数字电子技术的基本能力,为学习后续课程和数字电子技术在专业中的应用打好基础。要求学生达到以下目标:
课程目标1:提高学生正确认识问题的能力,使学生掌握数字电子技术的基础知识、基本概念和基本方法,基本数字电子器件的特性、结构、功能作用及使用方法,能够运用马克思主义立场、观点、方法,辩证地看待问题,分析问题的主要矛盾。
课程目标2:掌握逻辑代数、逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析和设计方法。掌握电路的结构、各元件的作用及性能指标计算方法,能对给出电路进行模型化处理,分析计算电路的技术指标和参数,提高学生分析问题和解决问题的能力。
课程目标3:掌握逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析和设计方法、能够通过计算、仿真和实验等方法验证模型的正确性。
课程目标4:掌握逻辑思维的方法和具备逻辑分析和设计的能力,并能利用其解决实际问题。掌握常用的数字电路的结构、功能及电路元件的选用方法,并能根据系统要求合理选择电路方案,确定电路元件参数,分析电路技术指标。
课程目标5:能根据系统要求,设计一般数字电子系统,确定电路结构,选用电路元件,通过实验和模拟仿真等方法验证技术指标参数,能够正确使用常用电子仪器,如示波器、信号发生器、万用表、稳压电源等。掌握数字电子电路的基本测试技术,如脉冲信号主要参数的测试;数字电路逻辑功能的测试等。
课程里面安排了大量的例题和解决办法,可以作为学生期末复习和考研复习的参考。
课程目标1:提高学生正确认识问题的能力,使学生掌握数字电子技术的基础知识、基本概念和基本方法,基本数字电子器件的特性、结构、功能作用及使用方法,能够运用马克思主义立场、观点、方法,辩证地看待问题,分析问题的主要矛盾。
课程目标2:掌握逻辑代数、逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析和设计方法。掌握电路的结构、各元件的作用及性能指标计算方法,能对给出电路进行模型化处理,分析计算电路的技术指标和参数,提高学生分析问题和解决问题的能力。
课程目标3:掌握逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析和设计方法、能够通过计算、仿真和实验等方法验证模型的正确性。
课程目标4:掌握逻辑思维的方法和具备逻辑分析和设计的能力,并能利用其解决实际问题。掌握常用的数字电路的结构、功能及电路元件的选用方法,并能根据系统要求合理选择电路方案,确定电路元件参数,分析电路技术指标。
课程目标5:能根据系统要求,设计一般数字电子系统,确定电路结构,选用电路元件等。
二极管、三极管(BJT、MOS)等电子器件的基础知识
[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] [美]Thomas Floyd著,娄淑琴等译.数字电子技术基础系统方法.北京:机械工业出版社,2018
[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]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.
[5] 国家精品资源共享课程华中科技大学《电子技术基础》网址: https://www.icourses.cn/coursestatic/course_2550.html
[6]王素青,鲍宁宁主编.电子线路实验与课程设计.北京:国防工业出版社,2016
(1)何为数字电路?
答:数字电路是由许多的逻辑门组成的复杂电路,与模拟电路相比,它主要进行数字信号的处理(即信号以0与1两个状态表示),因此抗干扰能力较强。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能,所以又称数字逻辑电路。一个数字系统一般由控制部件和运算部件组成,在时脉的驱动下,控制部件控制运算部件完成所要执行的动作。通过模拟数字转换器、数字模拟转换器,数字电路可以和模拟电路互相连接。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二进制数据的数字电路。从整体上看,数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
(2)学习 “数字电路设计”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。