本课程将从数字信号的表示开始,讲述数字设计所需要的基础知识和各种设计方法,内容包括数制、码制、逻辑代数、组合逻辑电路、时序逻辑电路、硬件描述语言(Verilog HDL)、逻辑门电路、半导体存储器和可编程逻辑器件、脉冲波形的产生与变换电路、数模与模数转换电路等等。为便于大家学习,内容安排采用先“逻辑”、后“电路”的次序。
通过本课程的学习,使学生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和数字电路EDA设计概念,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,为后续专业课程(如微机原理与接口技术、嵌入式系统、大规模数字集成电路设计、数字信号处理等)的学习打下基础。
本课程的教学目的是使学生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和数字电路EDA设计概念,能够使用硬件描述语言设计、验证并实现数字电路。掌握存储器、数模和模数接口电路的工作原理,为后续专业课程的学习打下基础。通过课程学习,要求学生达到:
1、 熟练掌握逻辑代数的原理和逻辑函数化简方法。
2、 了解数字逻辑门电路的结构特点、分析方法;熟知CMOS门电路的特点、性能指标和应用中的接口问题。
3、 熟练掌握组合逻辑电路与时序逻辑电路的分析与设计方法;了解竞争冒险现象及其消除。
4、 掌握数字集成电路的功能分析与设计方法;掌握典型中规模组合逻辑和时序逻辑集成电路的基本应用与扩展使用。
5、 了解各类RAM、ROM的基本工作原理和结构特点;掌握RAM、ROM的基本使用和扩展使用。
6、 了解可编程器件(SPLD、CPLD、FPGA)的结构和工作原理;了解现代EDA设计方法;能够使用硬件描述语言设计、验证并实现数字电路。
7、 基本掌握各类A/D与D/A电路的工作原理;正确理解并掌握A/D和D/A的主要参数计算。
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。
起止日期 | 教学内容(讲课、习题课、 实验课、设计等) | 课内学时 | 课外学时 |
10.8 | 10.14 | 1、数字逻辑概论(4) 1.1 数字电路与数字信号 1.2 数制 1.3 二进制算术运算 1.4码制 | 0.5
1.5
2 | 12 |
10.15 | 10.21 | 2、逻辑代数(4) 2.1 逻辑代数基本公式和规则 2.2逻辑函数的代数化简法 2.3逻辑函数的卡诺图法化简法(1) |
2
| 12 |
10.22 | 10.28 | 2.3逻辑函数的卡诺图法化简法(2) 3、组合逻辑电路(7+1) 3.1概述 3.2组合逻辑电路的分析 3.3组合逻辑电路的设计 | 2
2
| 12 |
10.29 | 11.4 | 3.4 若干典型的组合逻辑集成电路 3.4.1 编码器 3.4.2 译码器 3.4.3 数据选择器3.4.4 加法器 |
2 2 | 12 |
11.5 | 11.11 | 3.5 组合电路的竞争冒险 4、锁存器和触发器(4) 4.1 SR锁存器 4.2 D锁存器 | 1
3 | 12 |
11.12 | 11.18 | 4.3 触发器(结构、功能与应用) 4.4触发器的动态特性 6、Verilog HDL(一)(4) 6.1 概述 6.2门级建模 |
2
2 | 12 |
11.19 | 11.25 | 6.3分层次的电路设计方法 6.4 数据流建模 5、时序逻辑电路(7) 5.1基本概念 5.2时序逻辑电路的分析; 5.3设计 |
2
2 | 12 |
11.26 | 12.2 | 5.4 寄存器和移位寄存器 5.5 计数器 | 2 2 | 12 |
12.3 | 12.9 | 6、Verilog HDL(二)(2) 6.5 行为级建模 6.6 仿真测试文件的编写 7、逻辑门电路(4) 7.1 MOS管及其开关特性 7.2 CMOS反相器 7.3与非门和或非门 |
2
2 | 12 |
12.10 | 12.16 | 7.4传输门、三态输出和漏极开路输出门 7.5 CMOS 门主要参数 8、存储器(4) 8.1 只读存储器 |
2
2 | 8 |
12.17 | 12.23 | 8.2 随机存取存储器 9、可编程逻辑器件(3) 9.1 概述 9.2 SPLD (简介) 9.3 CPLD | 2
2 | 8 |
12.24 | 12.30 | 9.4 FPGA 10、模数与数模转换器(3) 10.1 D/A模转换器 10.2 A/D模转换器(3种类型) | 1
3 | 12 |
12.31 | 1.6 | 11脉冲波形的变换与产生(3) 11.1施密特触发器11.2单稳态触发器 11.3多谐振荡器
|
2 | 6 |
1.7 | 1.13 | 自己复习,准备考试 |
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电路理论
模拟电子技术基础(可同学期开设,提前4~5周,并行开课)
【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,2013
【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】(加)Stephen Brown,Zvonko Vranesic著. 数字逻辑基础与Verilog设计(原书第3版),北京:机械工业出版社,清华大学出版社