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。

本课程由华中科技大学电子技术基础课程教学团队提供。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。

课程以康华光主编的《电子技术基础(数字部分 第六版)》教材为蓝本,同时参考了其他教材的内容。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。

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,然后讨论各种数字集成电路的原理及使用方法,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。

本课程的主要任务是使学生掌握数字电子技术的基本理论、基本工作原理、分析设计数字系统的基本方法和基本的实验技能,为下一步学习综合电子系统设计和深入学习后续课程打下必要的基础。

本课程的主要特点是:

1) 知识理论系统性较强:学习本课程需要有一定的基础理论、知识作铺垫且又是学习有关后续专业课程的基础。

2) 基础理论成熟:虽然电子技术发展很快,新器件、新电路日新月异,但其基本理论己形成相对稳定的体系。有限的学时教学不可能包罗万象、面面俱到,课程学习的重点是学习和掌握基本概念、基本分析和设计方法。

3) 实践应用综合性较强:本课程是一门包含实践的专业基础课,课程的教学应加强实践环节和动手能力的培养。


证书要求

成绩构成:线上课程资源查看10%、线上课堂活动参与10%、纸质作业完成情况10%、线上测试20%、线上课堂考勤10%、期末考试卷面成绩40%。


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

大学书苑访谈康华光教授视频

康华光教授谈电子技术

第1章 数字逻辑概论

1.1 数字信号描述方法

1.2 数制

1.3 二进制数的算术运算

1.4 二进制代码

第1章 数字逻辑概论 测验题

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2章 逻辑代数 测验题

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 编码器

3.5 译码器

3.6 数据分配器与数据选择器

3.7 数值比较器与加法运算电路

第3章 组合逻辑电路 测验题

第6章 硬件描述语言Verilog HDL

6.1 Verilog HDL程序的基本结构(第1~3章学完后,可以先学习6.1~6.6)

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 组合逻辑电路的行为级建模

6.6 分层次的电路设计方法

6.7 D触发器与寄存器的行为级建模(第4~5章学完后,再学习6.7~6.11)

6.8 计数器与有限状态机的行为级建模

6.9 四位显示器的动态扫描控制电路设计

6.10 测试代码的编写与 ModelSim 功能仿真简介

6.11 常用的系统任务和系统函数

第6章 Verilog HDL 测验题

第4章  锁存器和触发器

4.1 概述

4.2 SR锁存器

4.3 D锁存器

4.4 主从D触发器

4.5 维持阻塞D触发器

4.6 触发器的逻辑功能

第4章  锁存器和触发器 测验题

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 寄存器和移位寄存器

5.6 计数器概念及异步二进制计数器

5.7 同步二进制计数器

5.8 集成计数器应用

5.9 其他计数器

第5章  时序逻辑电路 测验题

第7章 逻辑门电路

7.1 逻辑门电路简介

7.2 MOS管及其开关特性

7.3 基本CMOS逻辑门电路

7.4 CMOS逻辑门电路的不同输出结构

7.5 CMOS逻辑门的主要参数

7.6 类NMOS和BiCMOS逻辑门

*7.7 BJT开关电路(选学)

*7.8 TTL反相器(选学)

*7.9 其它TTL门电路(选学)

*7.10 抗饱和TTL门电路(选学)

7.11 逻辑使用中的几个实际问题

第7章 逻辑门电路 测验题

第8章 半导体存储器

8.1 半导体存储器概述和分类

8.2 ROM的结构和工作原理

8.3 可编程ROM简介

8.4 ROM应用举例

8.5 RAM的结构和工作原理

8.6 SRAM的读写操作定时图

8.7 同步SRAM、FIFO存储器及双口存储器简介

8.8 存储容量的扩展、RAM应用举例及本章小结

第8章 半导体存储器 测验题

第9章 可编程逻辑器件

9.1 可编程逻辑器件概述

9.2 可编程逻辑阵列PLA和可编程阵列逻辑PAL

9.3 通用阵列逻辑器件GAL

9.4 CPLD基本结构简介

9.5 现场可编程门阵列FPGA

9.6 可编程逻辑器件开发过程简介与本章小结

附1 基于Xilinx Vivado软件的FPGA开发过程

附2 基于IP核的计数器电路设计

第9章 可编程逻辑器件 测验题

第10章 脉冲波形的产生与变换

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(选学)

第10章 脉冲波形的产生与变换 测验题

第11章 数模与模数转换器

11.6 并行比较型A/D转换器

11.7 逐次比较型A/D转换器

11.8 双积分式A/D转换器

11.9 A/D转换器的主要技术指标

11.1 权电阻网络D/A转换器

11.2 倒T形电阻网络D/A转换器

11.3 D/A转换器的输出方式

11.4 D/A转换器的主要技术指标

11.5 A/D转换的一般工作过程

第11章 A/D 与 D/A 测验题

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] 罗杰主编.Verilog HDL与FPGA数字系统设计.北京:机械工业出版社,2015.

[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


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?

答: 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。