SPOC学校专有课程
数字电子技术
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spContent=《数字电子技术》不仅仅是一门课程，更像一把解锁科技世界的钥匙。 想象一下，从基础的二进制语言开始，一步步构建起复杂的数字逻辑系统，就像是用简单的积木搭建出宏伟的城堡。在这里，你将学习如何运用逻辑代数这一强大的工具，将抽象的思维转化为具体的电路设计。不仅如此，你还将亲手操作，将理论知识转化为实践能力。从简单的门电路到复杂的数字逻辑系统，从基础的组合逻辑到高级的时序逻辑，每一次实践都是挑战和能力的提升。 数字电子技术课程连接着现实世界，从智能手机到智能家居，从云计算到人工智能，数字电子技术的身影无处不在。通过学习这门课程，你将能够洞察这些高科技产品的内部工作原理，甚至参与到它们的创新设计中去。 现在，就让我们一起踏上这场数字电子技术的探索之旅吧！
—— 课程团队
课程概述

本课程是一门电子技术方面入门性质的技术基础课程，是实践性很强的一门课程。其任务是通过对本课程的学习，使学生获得数字电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为进一步深入学习电子技术的某些领域以及电子技术在专业上的应用打好基础。

    课程共分8章，内容主要包括：数制和码制，基本逻辑运算与常用复合逻辑，逻辑代数基础，逻辑门电路，逻辑函数的表示及化简，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲波形的产生与整形，半导体存储器，模/数与数/模转换电路等。

    教学视频注重制作的艺术性和亲和力，配有简单动画，能够抓住学习要点，激发学生学习兴趣，使学生易于接受。

作为工学学科常见的一门学科平台课，本课程适用于高等学校电气、自动化、电子信息、通信工程、计算机、仪器仪表类等各专业，也可供其他理工科专业选用，以及有需要的工程技术人员和社会读者使用。


授课目标

本课程具有自身的体系和特点，既具有很强的理论性、系统性和完整性，又具有很强的工程性、实践性，在基础课和后续专业课之间起到了重要的承上启下的作用，它对于培养学员的工程实践能力、实际动手能力、科技创新能力，特别是应用电子技术思考、分析、解决实际工程问题的能力，具有非常重要的意义。现行的许多创新活动，如“电子科技苑”、“挑战杯”、“全国大学生电子设计竞赛”、“全国嵌入式系统竞赛”等赛事的培训均以本课程为基石。

知识和能力目标：

（1）通过理论教学、课程实验使学生获得数字电路方面的分析与设计基本理论知识；

（2）通过综合性实验、实训、小制作、综合设计环节，培养学生使用常规电子测量仪器的能力，分析解决实际数字电路中问题的能力。

过程与方法目标：

（1）养成使用仪器和设备的正确操作方法；

（2）知道常规电子测量仪器的工作原理。

情感、态度与价值观目标：

（1）培养学生学习数字电路的兴趣；

（2）培养学生团结合作的意识，培养学生自己查找资料能力。

成绩要求

成绩构成：

  （1）单元测试占30%，单元作业占20%，考试占40%，课堂讨论占10%。

  （2）在“老师答疑区”或“综合讨论区”等发帖、回复10个以上（不包括灌水贴哦）可得到讨论部分的满分。

  （3）对课程有贡献和优异表现的同学，可获得最高10分的奖励加分（课程总分100，如果加分后达到100以上，就算100分），具体表现包括：积极帮助其他同学，帮助课程改进，提出建设性意见和建议，积极参加答疑和讨论、讨论区发言质量优秀，帮助进行课程推广宣传等。


课程大纲
预备知识

本课程的先修课程是《高等数学》、《电路分析基础》、《模拟电子技术》等。在《模拟电子技术》中的晶体管及其放大电路和一阶RC电路的暂态分析等是本课程的基础。

参考资料

参考教材：

[1] 杨碧石 刘建兰 电子技术基础（数字部分）（第二版）.北京：化学工业出版社,2024.

[2] 杨碧石.电子技术基础（实验部分）.北京：化学工业出版社,2020.

常见问题

Q：同步电路和异步电路的区别：

A：同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路，其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享同一个时钟CLK，而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。比如Ｄ触发器，当上升延到来时，寄存器把D端的电平传到Q输出端；异步电路主要是组合逻辑电路，用于产生地址译码器、FIFO或RAM的读写控制信号脉冲，但它同时也用在时序电路中，此时它没有统一的时钟，状态变化的时刻是不稳定的，通常输入信号只在电路处于稳定状态时才发生变化。也就是说一个时刻允许一个输入发生变化，以避免输入信号之间造成的竞争冒险。

 

Q：什么是同步逻辑和异步逻辑？

A：同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。

 

Q：什么是"线与"逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？

A：线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上，要用oc门来实现（漏极或者集电极开路），由于不用oc门可能使灌电流过大，而烧坏逻辑门，同时在输出端口应加一个上拉电阻。

 

Q：Setup time and Holdup time

A：Setup time（建立时间）是指触发器的时钟信号上升沿到来之前，数据稳定不变的时间，输入信号应提前时钟上升沿T时间到达芯片，这个T就是建立时间-Setup Time，如不满足建立时间，这个数据就不能在这一时钟打入触发器。

Holdup time（保持时间）是指触发器的时钟信号上升沿到来之后，数据稳定不变的时间，如果保持时间不够，数据同样不能在这一时钟打入触发器。

建立时间+保持时间=时钟周期。


Q：你知道那些常用逻辑电平?TTL与COMS电平可以直接互连吗?

A：常用逻辑电平：12V、5V、3.3V；TTL和CMOS不可以直接互连，由于TTL是在0.3-3.6V之间，而CMOS则是12V或 5V。CMOS输出接到TTL可以直接互连，而TTL接到CMOS需要在输出端口加一上拉电阻接到5V或者12V。CMOS的高低电平分别为:

Vih>=0.7VDD,Vil<=0.3VDD;Voh>=0.9VDD,Vol<=0.1VDD。

TTL的为:Vih>=2.0v,Vil<=0.8v;Voh>=2.4v,Vol<=0.4v。用CMO可直接驱动TTL；加上拉后，TTL可驱动CMOS。