《計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)(1)》電子教案

1、計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)（1）電子教案第一章 電路分析的基礎(chǔ)知識(shí)第二章 半導(dǎo)體的基本器件第三章 開關(guān)理論基礎(chǔ)第四章 門電路第五章 組合邏輯電路第六章 時(shí)序邏輯電路第七章 存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件第八章 數(shù)字系統(tǒng)基礎(chǔ)第一章電路分析的基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)目標(biāo)：1 掌握電流的參考方向，電壓的參考極性；關(guān)聯(lián)參考方向等概念2 掌握電阻，電容，電感的伏安關(guān)系式3 掌握電壓源，電流源的伏安關(guān)系式4 掌握列寫KCL，KVL的方法5 掌握用等效變換，串，并聯(lián)和分壓，分流公式計(jì)算簡(jiǎn)單直流電路的方法6 熟悉戴維南定理及疊加定理7 熟悉簡(jiǎn)單RC電路的過(guò)渡過(guò)程8 了解受控源的四種形式教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1 掌握電流的參考方向，電壓的參考極性；

2、關(guān)聯(lián)參考方向等概念2 掌握電阻，電容，電感的伏安關(guān)系式3 掌握電壓源，電流源的伏安關(guān)系式4 掌握列寫KCL，KVL的方法5 掌握列寫KCL，KVL的方法6 熟悉戴維南定理及疊加定理教學(xué)內(nèi)容：一、 電路的組成及電路分析的概念1電路：是由若干電路元件按一定的方式相互連接而成的聯(lián)結(jié)體，其主要作用是產(chǎn)生或處理信號(hào)及功率。電路中一般所涉及的元件有：電壓源、電流源、受控源、電阻、電感和電容等。2電路分析：在已知電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)的條件下，求解電路中待求電量的過(guò)程。3電路設(shè)計(jì)：在設(shè)定輸入信號(hào)或功率（能量）的條件下，欲在輸出端口產(chǎn)生給定的信號(hào)或功率（能量），而求解電路應(yīng)有的結(jié)構(gòu)及參數(shù)的過(guò)程。對(duì)于一個(gè)實(shí)際電路，電路

3、分析的結(jié)果具有唯一性，而電路設(shè)計(jì)的答案一般具有多樣性。二、 電路中的主要物理量及參考方向1電流：電路中一個(gè)具有大小和方向的基本物理量，其定義為在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電通量或電荷量。電流的大小即電流的強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流，其單位為安培（A）在物理學(xué)中，規(guī)定電流的方向是正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，即電流的真實(shí)方向。對(duì)任意假定的電流方向稱為電流的參考方向。2電壓：電路中一個(gè)具有大小和方向（極性）的重要物理量。電壓又叫做電壓差或電壓降，與電路中兩點(diǎn)有關(guān)。與電流的表示方式相似，用大寫字母U表示恒定的電壓（直流電壓），用小寫字母u表示電壓的瞬時(shí)值。電壓大小規(guī)定：在電路中，單位正電荷經(jīng)任意路徑由節(jié)點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到節(jié)點(diǎn)B電場(chǎng)力

4、所做的功。電壓的單位為（V），做功的單位為焦耳（J）。電壓的方向稱為電壓極性，其定義為：如果該電場(chǎng)力做功的數(shù)值為正，則A，B兩節(jié)點(diǎn)之間電壓為正，在電路中，可以把任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)選定為參考節(jié)點(diǎn)。3功率定義為單位時(shí)間內(nèi)，電路元件上能量的變化量，是具有大小及正負(fù)值的物理量。單位為瓦特（W）在一個(gè)電路中，電源所產(chǎn)生的功率一定消耗在該電路的其他一些元件上，這就是電路中的功率平衡原理。三、 電路的基本元件1 電阻元件2 電容元件3 電感元件：實(shí)際電感器的理想化模型，它具有儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的功能4 電壓源：實(shí)際電源的一種抽象5 電流源：實(shí)際電源的一種抽象實(shí)際的電壓源是由理想電壓源與一個(gè)內(nèi)阻串聯(lián)構(gòu)成的實(shí)際的電流源是由

5、理想電流源與一個(gè)內(nèi)阻并聯(lián)構(gòu)成的6 受控源：一種四端元件，由控制支路和受控支路兩部分組成四、 基爾霍夫定律將元件的伏安關(guān)系用于電路分析，是電路分析方法中的一個(gè)著重點(diǎn)。在另一方面，電路元件只有通過(guò)某種連接方式相互連接時(shí)，才能組成一個(gè)完整的電路，基爾霍夫定律正是涉及這方面的內(nèi)容?；鶢柣舴蚨蓛H與電路結(jié)構(gòu)（即組成電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)，支路數(shù)及各支路的關(guān)系）有關(guān)，而與具體電路元件本身具有何種伏安關(guān)系無(wú)關(guān)電路分析方法的根本依據(jù)就在于：將元件的伏安關(guān)系與基爾霍夫定律這兩方面的約束巧妙地結(jié)合起來(lái)，形成對(duì)各種復(fù)雜電路的一般分析方法。1 KCL指出：在電路中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在任何時(shí)刻，流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零

6、。2 KVL指出：在電路中的任何一個(gè)回路，在任何時(shí)刻，沿該回路繞行一周，該回路上所有支路的電壓降的代數(shù)和為零KCL和KVL均只與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與元件的伏安關(guān)系無(wú)關(guān)。對(duì)于基爾霍夫定律的應(yīng)用還應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1） 對(duì)于一個(gè)由n個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的實(shí)際電路，電路分析理論指出：對(duì)于n個(gè)節(jié)點(diǎn)列寫KCL方程，其中只有一個(gè)由n-1個(gè)方程是獨(dú)立的。（2） 對(duì)由n個(gè)節(jié)點(diǎn)，b條支路組成的實(shí)際電路，電路理論指出，由KVL對(duì)電路中的所有回路可以列出b-(n-1)個(gè)獨(dú)立的方程式。（3） 基爾霍夫定律僅是電磁場(chǎng)理論中麥克斯韋方程的近似，如同經(jīng)典力學(xué)中的牛頓定律乃是相對(duì)論力學(xué)定律的近似。在某些條件下，例如對(duì)微波電路中的空腔諧振

7、器，就不能很好地應(yīng)用基爾霍夫定律。五、 簡(jiǎn)單電阻電路的分析方法將電路元件的伏安關(guān)系與基樂(lè)霍夫定律相結(jié)合，就形成各種對(duì)電路分析的方法。1二端網(wǎng)絡(luò)的等效概念當(dāng)電路中的某個(gè)部分，由一個(gè)或多個(gè)元件組成，但只有兩個(gè)端點(diǎn)（鈕）與電路中的其他電路部分（外電路）相連接時(shí)，則稱該電路部分為一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)2簡(jiǎn)單電阻電路的等效變換計(jì)算方法3戴維南定理指出：一個(gè)由電壓源、電流源（本節(jié)僅包括受控源的情形）及電阻構(gòu)成的二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)等效電路來(lái)等效4疊加定理：當(dāng)電路由電阻、多個(gè)電壓源或電流源組成時(shí)，任何一個(gè)支路上的電壓或電流是各電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路上產(chǎn)生的電壓或電流之和。六、 簡(jiǎn)單RC電路的過(guò)

8、渡過(guò)程本章小結(jié)：一、 電路是由電路元件按一定的連接方式組成的元件的伏安關(guān)系（VAR）所約束的；基爾霍夫定律（KCL、KVL）是由電路結(jié)構(gòu)所約束的。電路分析方法的實(shí)質(zhì)是：將描述電路中具體元件特性的VAR和描述電路結(jié)構(gòu)的KCL、KVL緊密地相結(jié)合，并形成各種具體的電路分析方法二、 電路中的主要物理量有電壓、電流及功率等電壓及電流都是具有大小及方向的物理量，其參考方向的假設(shè)是進(jìn)行電路分析的必要條件，但假設(shè)的任意性并不影響計(jì)算結(jié)果的正確性。三、 電路中的基本元件電阻R、電感L和電容C的伏安關(guān)系為uR=U·iR，uL=L·(diL/dt)和ic=C·(duc/dt)電容上的

9、電壓及電感上的電流一般不會(huì)發(fā)生突變，在直流電路中，電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路四、 基爾霍夫定律KVL(U=0)和KCL(i=0)應(yīng)注意在列寫方程時(shí)有兩套正負(fù)符號(hào)的應(yīng)用五、 對(duì)簡(jiǎn)單電路的分析方法1. 等效變換的方法（1） 兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)等效是指它們對(duì)于外電路進(jìn)行分析時(shí)的作用是相同的（2） 實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源等效變換的關(guān)系為Rs=Rs，Us=IsRs（3） 數(shù)個(gè)電流源并聯(lián)電路，按KCL可簡(jiǎn)化為一個(gè)等效的電流源。數(shù)個(gè)電壓源串聯(lián)電路，按KVL可簡(jiǎn)化為一個(gè)等效的電壓源（4） n個(gè)電阻串聯(lián)，等效電阻為R=R1+R2+R3+···+Rn；n個(gè)電阻并聯(lián)，等效電阻為R=R1/

10、R2/R3/Rn（5） 電壓源Us在串聯(lián)電阻R1，Ri,Rn中Ri上的分壓Ui為UsRi/(R1+Rn)2. 戴維南定理，一個(gè)由線性元件構(gòu)成的二端網(wǎng)絡(luò)可以等效為一個(gè)由電壓源Uoc和內(nèi)阻Ro串聯(lián)的等效電路。求Uoc的方法是：將二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)負(fù)載電路（外電路）開路，其所求出的開路電壓值即為Uoc。求Ro時(shí)，應(yīng)該將二端網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立電壓源等效為短路、獨(dú)立電流源等效為開路3. 疊加定理：一個(gè)由線性元件構(gòu)成的電路中含有多個(gè)獨(dú)立電源時(shí)，在求解某個(gè)支路電壓、電流的過(guò)程中，可以讓這些電源分別單獨(dú)作用，再將每次作用的結(jié)果疊加。當(dāng)電路中某些電壓源（或電流源）不作用時(shí)，應(yīng)將其等效為短路（或開路）六、 簡(jiǎn)單RC電路過(guò)渡過(guò)程

11、當(dāng)RC電路中的電容C上儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量開始累積或釋放時(shí)，電容處于充、放電狀態(tài)，因而電路也處于過(guò)渡過(guò)程（暫態(tài)）。電容C上的電壓不能突變，而是按指數(shù)規(guī)律變化的。第二章半導(dǎo)體的基本器件教學(xué)目標(biāo)：1 了解PN結(jié)的單向?qū)щ娫? 熟悉二極管的伏安特性3 了解開關(guān)二極管，整流二極管，穩(wěn)壓二極管的基本用途4 掌握三極管輸出特性曲線中的截止區(qū)，放大區(qū)和飽和區(qū)等概念5 熟悉熟悉對(duì)三極管開關(guān)電路工作狀態(tài)的分析方法6 熟悉三極管的主要參數(shù)7 熟悉MOS場(chǎng)效應(yīng)管的分類及符號(hào)8 熟悉增強(qiáng)型NMOS管的特性曲線9 了解MOS場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1 PN結(jié)的單向?qū)щ娫? 二極管的伏安特性3 三極管輸出特性曲線

12、中的截止區(qū)，放大區(qū)和飽和區(qū)等概念4 三極管的主要參數(shù)教學(xué)內(nèi)容：一、 半導(dǎo)體二級(jí)管1半導(dǎo)體基本知識(shí)（1）半導(dǎo)體的載流子-電子與空穴（2）N型和P型半導(dǎo)體（3）PN結(jié)的形成（4）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?二極管符號(hào)及其主要參數(shù)（1）最大正向電流（2）反向擊穿電壓（3）反向電流（4）最高工作頻率和反向恢復(fù)時(shí)間（5）溫度影響3二極管應(yīng)用舉例：根據(jù)情況可把它視為一個(gè)理想開關(guān)：在導(dǎo)通時(shí)，視為“短路”或一個(gè)低值電阻，截止時(shí)，視為“開路”4穩(wěn)壓管及其應(yīng)用穩(wěn)壓管是一種特殊的二極管，是模擬電路中常用的一種元件。穩(wěn)壓管正常工作在反向穿擊穿狀態(tài)二、 半導(dǎo)體三極管1 三極管的符號(hào)及其特性曲線：通常認(rèn)為三極管是一種電流控制電流

13、源型器件2 三極管的主要參數(shù)及應(yīng)用舉例（1） 共發(fā)射極電流放大系數(shù)（2） 集電極-發(fā)射極擊穿電壓（3） 集電極最大電流（4） 最大功率（5） 特征頻率（6） 集電極-發(fā)射極飽和壓降3 三極管的開關(guān)時(shí)間和極間電容4 三極管的共基極和共集電極電路三、 MOS場(chǎng)效應(yīng)管1 MOS管的分類2 增強(qiáng)型MOS管的特性曲線3 MOS場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)和應(yīng)用舉例（1） 直流參數(shù)（2） 交流參數(shù)（3） 極限參數(shù)本章小結(jié)：一、 半導(dǎo)體二級(jí)管是由P型和N型半導(dǎo)體組成的，其PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。二極管為硅管和鍺管兩種類型。硅管的導(dǎo)通電壓為0.5V，管子導(dǎo)通后管壓降約為0.60.8V；鍺管的導(dǎo)通電壓約為0.1V，管子導(dǎo)通

14、后管壓降約為0.10.3V。二極管在模擬電路中常作為整流元件或非線性元件使用在數(shù)字電路中，常作為開關(guān)元件使用。二、 晶體三極管是一種電流控制電流源器件，其工作狀態(tài)分為截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。三、 MOS場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制的電流源型器件?？刂屏咳∽訥、S極電壓而不是電流對(duì)于二極管、三極管及場(chǎng)效應(yīng)管，都應(yīng)掌握它們的特性曲線及主要參數(shù)第三章開關(guān)理論基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)1 掌握用二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)表示任意整數(shù)和帶小數(shù)的數(shù)值2 熟悉二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換3 掌握編碼規(guī)則4 了解在二進(jìn)制中，用原碼表示法和補(bǔ)碼表示法表示有符號(hào)的數(shù)5 掌握邏輯代數(shù)的與或非三種基本運(yùn)算及其對(duì)應(yīng)的三種門電路6 熟悉與非或非與或非

15、異或和異或非等常用運(yùn)算及其對(duì)應(yīng)的門電路7 掌握邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則8 掌握由真值表寫出標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式的熟悉邏輯代數(shù)法簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的方法9 熟悉邏輯代數(shù)法簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的方法10 掌握卡諾圖簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的方法教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1 掌握用二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)表示任意整數(shù)和帶小數(shù)的數(shù)值2 掌握邏輯代數(shù)的與或非三種基本運(yùn)算及其對(duì)應(yīng)的三種門電路3 熟悉與非或非與或非異或和異或非等常用運(yùn)算及其對(duì)應(yīng)的門電路4 掌握由真值表寫出標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式的熟悉邏輯代數(shù)法簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的方法5 熟悉邏輯代數(shù)法簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的方法6 掌握卡諾圖簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的方法教學(xué)內(nèi)容：一、 數(shù)制與編碼1數(shù)制（1）二進(jìn)制數(shù)（2）十六進(jìn)制數(shù)2十進(jìn)

16、制數(shù)向二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換（1）整數(shù)的數(shù)制轉(zhuǎn)換（2）純小數(shù)的數(shù)制轉(zhuǎn)換（3）帶小數(shù)的數(shù)制轉(zhuǎn)換3二-十進(jìn)制碼：以四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)的數(shù)制稱二-十進(jìn)制。最常用的二-十進(jìn)制是自然二-十進(jìn)制二、 邏輯變量和邏輯代數(shù)的三種基本運(yùn)算1 邏輯變量：邏輯代數(shù)的變量稱為邏輯變量2 基本的邏輯運(yùn)算（1） 邏輯加（或運(yùn)算）（2） 邏輯乘（與運(yùn)算）（3） 邏輯反（非運(yùn)算）三、 常見的邏輯門電路1 與非門：僅當(dāng)所有輸入都為1時(shí)，輸出才為0，輸出便是1與非門可以由一個(gè)與門后接一個(gè)非門構(gòu)成2或非門：只要有一個(gè)輸入為1，輸出就為0；僅當(dāng)所有輸入都為0時(shí)，輸出才為1或非門可以由一個(gè)或門后接一個(gè)非門構(gòu)成3與或非門4異或門：輸入

17、信號(hào)不相同時(shí)，輸出為1；當(dāng)兩路輸入信號(hào)相同時(shí)，輸出為05異或非門：輸入信號(hào)相同時(shí)，輸出為1； 當(dāng)兩路輸入信號(hào)不相同時(shí)，輸出為0四、 邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則1基本定律（1）交換律（2）結(jié)合律（3）分配律（4）吸收律（5）0-1律（6）互補(bǔ)律（7）重疊律（8）對(duì)合律（9）反演律2基本規(guī)則（1）代入規(guī)則（2）對(duì)偶規(guī)則（3）反演規(guī)則五、 常用公式六、 邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式1由真值表寫出邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式是用邏輯代數(shù)中的函數(shù)表示式描述了邏輯函數(shù)2最小項(xiàng)最小項(xiàng)具有如下性質(zhì)：（1） 全體最小項(xiàng)之和1（2） 任意兩個(gè)最小項(xiàng)之積為0（3） 若兩個(gè)最小項(xiàng)之間只有一個(gè)變量不同（在一個(gè)最小項(xiàng)中是原變量，在另一個(gè)最小

18、項(xiàng)中是反變量），其余各變量均相同，則稱這兩個(gè)最小項(xiàng)是相鄰項(xiàng)。七、 邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)方法八、 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)方法1 卡諾圖2 利用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡(jiǎn)3 隨意項(xiàng)4 卡諾圖化簡(jiǎn)法求最簡(jiǎn)或-與表達(dá)式本章小結(jié)：一、 本章首先介紹了常見的數(shù)制與編碼，討論了二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換，以及有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示方法二、 邏輯代數(shù)是按一定邏輯規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算的代數(shù)，它是分析和設(shè)計(jì)數(shù)字電路的數(shù)學(xué)工具。邏輯代數(shù)中的0和1不是表示數(shù)量的0和1，而是表示事物的兩個(gè)對(duì)立面。兩個(gè)具有同樣輸入變量的函數(shù)，只有對(duì)應(yīng)任何一組輸入組合，兩個(gè)函數(shù)的值都相同，才稱這兩個(gè)函數(shù)相等的。邏輯代數(shù)和普通代數(shù)的運(yùn)算規(guī)律是不同的。邏輯函數(shù)相

19、等的概念也不同于普通代數(shù)的相等概念，其含義是完全不同的。邏輯代數(shù)有三種基本運(yùn)算（與、或、非），并可由相應(yīng)的邏輯電路實(shí)現(xiàn)。應(yīng)熟記邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則和常用公式三、常用的手工邏輯函有選舉權(quán)化簡(jiǎn)方法是代數(shù)法和卡諾圖法。對(duì)于四個(gè)和四個(gè)以下變量的函數(shù)用卡諾圖法可較快地得到最簡(jiǎn)的邏輯表達(dá)式?；?jiǎn)的目的是尋找用最少的硬件實(shí)現(xiàn)同樣功能的邏輯表達(dá)式。第四章門電路教學(xué)目標(biāo)：1 了解TTL與非門，集電極開路門和三態(tài)門的工作原理，熟悉它們的功能及特點(diǎn)2 了解CMOS門電路的工作原理和主要特性參數(shù)3 熟悉各種邏輯系統(tǒng)在速度，功耗和抗干擾能力等方面的主要特點(diǎn)4 熟悉各種邏輯系統(tǒng)的主要參數(shù)的物理意義和數(shù)值的量級(jí)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)

20、：1 TTL與非門，集電極開路門和三態(tài)門的工作原理，熟悉它們的功能及特點(diǎn)2 CMOS門電路的工作原理和主要特性參數(shù)3 熟悉各種邏輯系統(tǒng)在速度，功耗和抗干擾能力等方面的主要特點(diǎn)4 熟悉各種邏輯系統(tǒng)的主要參數(shù)的物理意義和數(shù)值的量級(jí)教學(xué)內(nèi)容：一、 數(shù)字集成電路的特點(diǎn)及分類數(shù)字集成電路的特點(diǎn)與分類數(shù)字集成電路目前的主要制作材料是硅，按其內(nèi)部有源器件的不同可分為兩類，一類為雙極型晶體管集成電路；另一類為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管集成電路，或稱金屬-氧化物-半導(dǎo)體集成電路數(shù)字集成電路按其集成度可分為：小規(guī)模集成；中規(guī)模集成；大規(guī)模集成和超大規(guī)模集成等具體到數(shù)字電路中，常把邏輯0對(duì)應(yīng)著低電位；邏輯1對(duì)應(yīng)著高電位，并將這

21、種約定稱為正邏輯。若把邏輯0對(duì)應(yīng)高電位；邏輯1對(duì)應(yīng)著低電位，則稱為負(fù)邏輯約定。二、 晶體管-晶體管邏輯電路1最簡(jiǎn)單的與門、非門和與非門電路（1）二極管與門（2）三極管非門（3）晶體管與非門：利用二極管與門可構(gòu)成一個(gè)與非門電路2TTL與非門3TTL門的主要參數(shù)（1）空載功耗（2）傳輸特性（3）傳輸延時(shí)和速度-功耗積（4）扇出系數(shù)：一個(gè)門能夠驅(qū)動(dòng)同類型門的個(gè)數(shù)4肖特基TTL電路5可以線或的TTL門：兩個(gè)TTL門的輸出端是不可并聯(lián)使用的，應(yīng)注意普通TTL門的輸出端也不可短接到地或者電源上（1）集電極開路門（2）三態(tài)TTL門三、 CMOS邏輯電路1 CMOS反相器2 CMOS傳輸門3 CMOS邏輯門4

22、 CMOS三態(tài)門四、 數(shù)字集成電路的正確使用1 不同邏輯系列的配合問(wèn)題（1） 邏輯電位的配合（2） 驅(qū)動(dòng)能力的配合2閑置輸入端的處理：不使用的閑置輸入端，應(yīng)按邏輯關(guān)系連接適當(dāng)?shù)倪壿嬰娢唬娫椿虻仉娢唬┍菊滦〗Y(jié)：一、 本章介紹了TTL和CMOS兩種數(shù)字電路。邏輯電路在選用時(shí)，應(yīng)注意的主要參數(shù)有：邏輯電平UH和UL、閾值電壓UTH、噪聲容限UNL和UNH、傳輸延時(shí)Tpd、功耗P和扇出系數(shù)No二、 本章介紹了三態(tài)門和數(shù)據(jù)總線的概念，這在數(shù)字系統(tǒng)中是經(jīng)常會(huì)遇到的，應(yīng)學(xué)會(huì)使用三態(tài)門。第五章組合邏輯電路教學(xué)目標(biāo)1 掌握組合邏輯電路的特點(diǎn)和分析方法2 學(xué)會(huì)根據(jù)文字描述的設(shè)計(jì)要求列出相應(yīng)組合邏輯電路的真值表3

23、 熟悉組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法4 了解競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)問(wèn)題5 熟悉編碼器的邏輯功能，工作原理和應(yīng)用6 熟悉譯碼器的邏輯功能，工作原理和應(yīng)用7 熟悉多路選擇器的邏輯功能，工作原理和應(yīng)用8 熟悉數(shù)值比較器的邏輯功能，工作原理和應(yīng)用9 掌握全加器的設(shè)計(jì)10 掌握逐位進(jìn)位加法器的設(shè)計(jì)11 了解超前進(jìn)位加法器的工作原理教學(xué)難點(diǎn)及重點(diǎn)：1 組合邏輯電路的特點(diǎn)和分析方法2 根據(jù)文字描述的設(shè)計(jì)要求列出相應(yīng)組合邏輯電路的真值表3 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法4 數(shù)值比較器的邏輯功能，工作原理和應(yīng)用5 全加器的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：一、 組合邏輯電路的特點(diǎn)數(shù)字邏輯電路可分為兩類。一類是邏輯電路的輸出只與當(dāng)時(shí)輸入的邏輯值有關(guān)，而與輸入的

24、歷史情況無(wú)關(guān)，迷類邏輯電路叫做組合邏輯電路。另一類邏輯電路的輸出不僅和當(dāng)時(shí)的輸入邏輯值有關(guān)，而與電路以前曾輸入過(guò)的邏輯值有關(guān)，這類邏輯電路叫做時(shí)序邏輯電路二、 組合邏輯電路的分析分析組合邏輯電路的步驟如下：1 電路中每個(gè)門的輸出標(biāo)以不同的符號(hào)2 先求每個(gè)門輸出的邏輯表達(dá)式3 選代各邏輯表達(dá)式，并進(jìn)行化簡(jiǎn)，直到求出電路輸出的邏輯表達(dá)式，使其僅是電路輸入變量的函數(shù)4 填寫真值表三、 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電路的過(guò)程恰好與分析電路的過(guò)程相反四、 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)和險(xiǎn)象1競(jìng)爭(zhēng)和險(xiǎn)象：這種時(shí)差引起的現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果若導(dǎo)致險(xiǎn)象發(fā)生，并造成錯(cuò)誤的后果，則這種競(jìng)爭(zhēng)稱為臨界競(jìng)爭(zhēng)；若競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果不導(dǎo)致險(xiǎn)

25、象發(fā)生，或雖有險(xiǎn)象發(fā)生，但不影響系統(tǒng)的工作，則稱這種競(jìng)爭(zhēng)為非臨界競(jìng)爭(zhēng)。組合邏輯電路的險(xiǎn)象從波形上可分為靜態(tài)險(xiǎn)象和動(dòng)態(tài)險(xiǎn)象。五、 常見的組合邏輯電路1編碼器和優(yōu)先編碼器（1）互斥輸入的編碼器（2）優(yōu)先編碼器2譯碼器的功能：將給定的輸入碼組進(jìn)行翻譯，變換成對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)，對(duì)每一種可能的輸入組合，一個(gè)且僅一個(gè)輸出信號(hào)為有效電位，有時(shí)將一種輸入代碼變換成另外一種形式的輸出，也稱為譯碼（1）二進(jìn)制譯碼器（2）數(shù)字顯示譯碼器3多路選擇器：又叫數(shù)據(jù)選擇器4數(shù)值比較器（1）一位二進(jìn)制數(shù)的比較（2）兩位二進(jìn)制數(shù)的比較5加法器（1）全加器（2）逐位進(jìn)位加法器（3）超前進(jìn)位加法器六、 中規(guī)模集成組合邏輯電路及應(yīng)用1

26、 中規(guī)模集成譯碼器2 中規(guī)模集成多相選擇器（1） 中規(guī)模集成多路選擇器（2） 用多路選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)本章小結(jié)：一、 組合邏輯電路是最常見的邏輯電路，其特點(diǎn)是電路的輸出僅與該時(shí)刻邏輯值有關(guān)，而與電路曾輸入過(guò)什么邏輯值無(wú)關(guān)。組合邏輯電路中沒(méi)有反饋回路二、 組合邏輯電路的分析是較簡(jiǎn)單，目的是由邏輯圖求出對(duì)應(yīng)的真值表。組合邏輯電路的設(shè)計(jì)是分析的逆過(guò)程，目的是由給定的任務(wù)列出真值表，直至畫出邏輯圖三、 競(jìng)爭(zhēng)和險(xiǎn)象是實(shí)際工作中經(jīng)常遇到的重要問(wèn)題，它們是由器件的延時(shí)造成的。組合邏輯電路的險(xiǎn)象是過(guò)渡性的，不會(huì)影響穩(wěn)定值的正確性四、 本章著重討論了幾種常見的組合邏輯電路：編碼器、譯碼器、多路選擇器、數(shù)值比較器

27、和加法器。介紹了這些電路的功能、工作原理和應(yīng)用。并給出了一些典型、中規(guī)模集成的組合邏輯電路。通過(guò)上述電路的討論，進(jìn)一步學(xué)習(xí)組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法第六章時(shí)序邏輯電路教學(xué)目標(biāo)：1 掌握RS觸發(fā)器，D解發(fā)器，JK觸發(fā)器的邏輯功能和描述方法2 掌握常用的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)模寄存器，移位寄存器和計(jì)數(shù)器的邏輯功能及使用方法3 熟悉異步置位，復(fù)位端的作用4 熟悉寄存器的并行送數(shù)方式5 熟悉移位寄存器的工作原理6 熟悉同步二進(jìn)制及任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的分析方法7 熟悉同步時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)和分析方法8 了解各種觸發(fā)器的工作原理9 了解不同結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器在使用時(shí)，對(duì)激勵(lì)信號(hào)在時(shí)間上的限制10 了解多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，

28、施密特觸發(fā)器的工作原理，主要參數(shù)和用途教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1 RS觸發(fā)器，D解發(fā)器，JK觸發(fā)器的邏輯功能和描述方法2 異步置位，復(fù)位端的作用3 同步二進(jìn)制及任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的分析方法4 同步時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)和分析方法教學(xué)內(nèi)容：一、 時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)1 時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：其任意時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而且還與信號(hào)作用前的電路狀態(tài)有關(guān)2 時(shí)序電路邏輯功能描述方法二、 觸發(fā)器：是具有記憶功能的基本單元電路，它能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼，是組成時(shí)序電路必不可少的重要組成部分觸發(fā)器具有以下基本特點(diǎn)：（1） 具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息（2） 根據(jù)不同的輸入，可以置成0或1狀態(tài)（3

29、） 當(dāng)輸入信號(hào)消失后，被置成的狀態(tài)能保存下來(lái)1基本RS觸發(fā)器（1）電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)（2）工作原理（3）基本RS觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)2門控RS觸發(fā)器和D鎖存器（1）門控RS觸發(fā)器（2）D鎖存器3主從型觸發(fā)器（1）主從型RS觸發(fā)器（2）主從型JK觸發(fā)器（3）主從型觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)4邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器（1）電路結(jié)構(gòu)（2）工作原理（3）具有異步復(fù)位、置位功能和多輸入端的維持阻塞D觸發(fā)器（4）邊沒(méi)觸發(fā)型觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)6觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法（1）觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法（2）觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系7觸發(fā)器的選擇與使用三、 時(shí)序邏輯電路的一般分析方法根據(jù)組成時(shí)序電路的各個(gè)觸發(fā)器的動(dòng)作是否受

30、同一個(gè)CP信號(hào)控制而同時(shí)動(dòng)作，將時(shí)序電路分為同步和異步兩種類型：同步時(shí)序電路是指組成時(shí)序電路的各個(gè)觸發(fā)器在同一CP信號(hào)作用下同時(shí)動(dòng)作，而異步時(shí)序電路是指組成時(shí)序電路的各個(gè)觸發(fā)器并不在同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)控制下同時(shí)動(dòng)作。1同步時(shí)序電路的一般分析方法：時(shí)序電路的分析就是從邏輯圖求出給定時(shí)序電路的功能，一般用狀態(tài)表（又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換表）或狀態(tài)圖來(lái)表示。已經(jīng)介紹了描述時(shí)序電路邏輯功能需用驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程和狀態(tài)方程。驅(qū)動(dòng)方程就是存儲(chǔ)電路（觸發(fā)器）輸入函數(shù)的表達(dá)式，輸出方程就是時(shí)序電路輸出函數(shù)的表達(dá)式，狀態(tài)方程就是反映觸發(fā)器次態(tài)同現(xiàn)態(tài)和輸入之間關(guān)系的表達(dá)式，它是將觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得到的。（1）分析方法

31、l 根據(jù)給定邏輯圖l 將各個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特性方程得到所分析電路中各觸發(fā)器的狀態(tài)方程組l 假設(shè)現(xiàn)態(tài)和輸入，依次代入各個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程組和輸出方程進(jìn)行計(jì)算，求出次態(tài)和現(xiàn)在的輸出，列出狀態(tài)表l 畫出狀態(tài)圖l 說(shuō)明功能（2）說(shuō)明功能2用觸發(fā)器構(gòu)成的異步時(shí)序電路的一般分析方法四、 常見的時(shí)序邏輯電路1 寄存器：是一個(gè)重要的數(shù)字部件，可以用來(lái)存放數(shù)據(jù)、信息等。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼，n個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器可以存放n位的二進(jìn)制代碼2 移位寄存器：除了具有存儲(chǔ)代碼的功能外，還能在移位脈沖的作用下將數(shù)碼左移（使寄存器中數(shù)據(jù)的各位依次向左移一位）或右移（使寄存器中數(shù)據(jù)的各位依次向右移動(dòng)

32、一位）。移位寄存器不僅可以用來(lái)存儲(chǔ)代碼，而且還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行-并行轉(zhuǎn)換、并行-串行轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的處理等。（1） 單向移位寄存器（2） 雙向移位寄存器3 計(jì)數(shù)器（1） 計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)和分類（2） 同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（3） 中規(guī)模集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介（4） 同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（5） 中規(guī)模集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介（6） 中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用（7） 移位寄存器型計(jì)數(shù)器五、 脈沖波形的產(chǎn)生和整形1 概述（1） 矩形脈沖的性能參數(shù)（2） 施密特觸發(fā)器（3） 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（4） 多諧振蕩器2555定時(shí)器及其組成的脈沖產(chǎn)生和整形電路（1）555定時(shí)器及其功能（2）用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器（3）施

33、密特觸發(fā)器的特點(diǎn)和應(yīng)用（4）用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（5）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)及其應(yīng)用（6）用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器3由門電路構(gòu)成的脈沖產(chǎn)生和整形電路（1）施密特觸發(fā)器（2）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（3）多諧振蕩器4集成施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器本章小結(jié)：一、觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本單元電路，它和門電路結(jié)合可構(gòu)成具有各種功能的時(shí)序邏輯電路。觸發(fā)器按結(jié)構(gòu)可分成基本（RS）觸發(fā)器、門控（RS、D）觸發(fā)器、主從結(jié)構(gòu)（RS、JK）觸發(fā)器和邊沿（D、JK）觸發(fā)器。由于結(jié)構(gòu)不同，它們狀態(tài)轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)也不同同一電路結(jié)構(gòu)類型的觸發(fā)器可以有不同邏輯功能的觸發(fā)器，同一邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同

34、結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器具有不同的觸發(fā)條件及動(dòng)作特點(diǎn)，在選用觸發(fā)器時(shí)，不僅需要知道它的邏輯功能，還必須了解它的結(jié)構(gòu)類型二、常見的時(shí)序邏輯電路有寄存器、移位寄存器、計(jì)數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等。根據(jù)組成時(shí)序電路中各個(gè)觸發(fā)器動(dòng)作時(shí)刻與CP在時(shí)間上的關(guān)系，可分為同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路寄存器屬較簡(jiǎn)單的時(shí)序電路，有送數(shù)控制端和數(shù)據(jù)輸入端，用于寄存二進(jìn)制代碼；移位寄存器有串行輸入、輸出端、并行輸出端和移位脈沖端，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位等功能；計(jì)數(shù)器的主要用途一是對(duì)輸入脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)，二是對(duì)周期性輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻等。計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)方式可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器，按計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（循環(huán)模數(shù)）可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，

35、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和N進(jìn)制計(jì)數(shù)器；常用的集成計(jì)數(shù)器芯片多為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用它可方便地組成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。級(jí)聯(lián)法可擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的位數(shù)，置數(shù)法適用于從任意數(shù)開始計(jì)數(shù)的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器寄存器、移位寄存器、計(jì)數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等時(shí)序電路部件可由觸發(fā)器和門電路組成，也有專用TTL型和CMOS型中規(guī)模集成電路芯片。三、在數(shù)字系統(tǒng)中，常需要一定幅度和寬度的矩形脈沖。獲得矩形脈沖的方法通常有兩種，一是由脈沖振蕩器直接產(chǎn)生，二是用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。施密特觸發(fā)器是一種脈沖整形電路，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回特性的曲線，即觸發(fā)器輸出由低電位變?yōu)楦唠娢缓陀筛唠娢蛔優(yōu)榈碗娢凰鶎?duì)應(yīng)的閾值電壓是不同的。施密特觸發(fā)器可對(duì)輸入波形進(jìn)行變換和整形。回差電壓、閾值電壓是其主要參數(shù)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種脈沖整形回路，多用于脈沖波形的整形、延時(shí)和定時(shí)。它有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)到暫穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)換靠外觸發(fā)脈沖的作用，暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短由定時(shí)元件R、C決定，與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)。脈沖寬度和恢復(fù)時(shí)間是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要參數(shù)多諧振蕩器是一種脈沖產(chǎn)生電路，它不需要外加輸入信號(hào)，而使電路能夠周而復(fù)始地振蕩，電