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第 1 章:數(shù)制與碼制

數(shù)制的概念:介紹數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路,包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的區(qū)別(如幅度和時(shí)間上的連續(xù)性與離散性),以及模擬電路和數(shù)字電路的工作特點(diǎn)。講解常用的數(shù)制,如十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制,包括它們的計(jì)數(shù)規(guī)則、基數(shù)、位權(quán)等。

數(shù)制間的轉(zhuǎn)換:詳細(xì)說(shuō)明二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換方法,包括整數(shù)部分和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換步驟。例如,十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制時(shí),整數(shù)部分除以 2 取余,小數(shù)部分乘以 2 取整;二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制則按位權(quán)展開(kāi)相加。還介紹二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換,如二進(jìn)制數(shù)每 4 位一組對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制的一位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

第 2 章:邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算:講解與、或、非等基本邏輯運(yùn)算的定義、邏輯符號(hào)和運(yùn)算規(guī)則。

邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式:列舉并解釋邏輯代數(shù)中的各種公式,如交換律、結(jié)合律、分配律等基本公式,以及吸收律、反演律等常用公式,通過(guò)實(shí)例幫助理解公式的應(yīng)用。

邏輯代數(shù)的基本定理:包括代入定理、反演定理和對(duì)偶定理等,闡述這些定理的內(nèi)容和在邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)、變換中的作用。

邏輯函數(shù)的描述方法:介紹邏輯函數(shù)的幾種常見(jiàn)描述方法,如真值表、邏輯表達(dá)式、邏輯圖等,以及它們之間的相互轉(zhuǎn)換。

邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式:講解最大項(xiàng)和最小項(xiàng)的概念,以及邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式 —— 最小項(xiàng)之和與最大項(xiàng)之積的表示方法。

邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法:重點(diǎn)講解公式化簡(jiǎn)法和卡諾圖化簡(jiǎn)法。公式化簡(jiǎn)法通過(guò)運(yùn)用邏輯代數(shù)的公式和定理對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn);卡諾圖化簡(jiǎn)法則是利用卡諾圖的圖形特性,通過(guò)合并相鄰的最小項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)化簡(jiǎn),包括如何繪制卡諾圖、找出可合并的最小項(xiàng)等。

第 3 章:門(mén)電路

門(mén)電路概述:介紹門(mén)電路的作用和基本類(lèi)型,如與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、異或門(mén)等的邏輯功能和符號(hào)表示。

半導(dǎo)體二極管門(mén)電路:分析基于半導(dǎo)體二極管的門(mén)電路工作原理,如二極管與門(mén)、二極管或門(mén)的電路結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系。

MOS 管門(mén)電路:講解 MOS 管(金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)的結(jié)構(gòu)和工作原理,包括 NMOS 管和 CMOS 管,以及由它們構(gòu)成的各種門(mén)電路,如 CMOS 反相器、CMOS 與非門(mén)、CMOS 或非門(mén)等的電路結(jié)構(gòu)、工作特性(如傳輸特性、噪聲容限、輸入輸出特性等)和邏輯功能。

TTL 門(mén)電路:介紹 TTL(晶體管 - 晶體管邏輯)門(mén)電路的組成和工作原理,如 TTL 反相器的電路結(jié)構(gòu)、靜態(tài)特性(電壓傳輸特性、輸入輸出特性等)和動(dòng)態(tài)特性(傳輸延遲時(shí)間等),以及其他各種 TTL 門(mén)電路(如與非門(mén)、或非門(mén)、集電極開(kāi)路門(mén) OC 門(mén)、三態(tài)門(mén)等)的特點(diǎn)和應(yīng)用。

第 4 章:組合邏輯電路

組合邏輯電路概述:定義組合邏輯電路的概念,即輸出僅取決于當(dāng)前輸入的邏輯電路,沒(méi)有記憶功能。介紹組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法。

組合邏輯電路的分析:通過(guò)實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明如何根據(jù)給定的組合邏輯電路圖,寫(xiě)出邏輯表達(dá)式,列出真值表,從而確定電路的邏輯功能。

組合邏輯電路的基本設(shè)計(jì)方法:講解從邏輯功能要求出發(fā),設(shè)計(jì)組合邏輯電路的步驟,包括確定輸入輸出變量、列出真值表、寫(xiě)出邏輯表達(dá)式、化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式(可采用公式法或卡諾圖法)、根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式畫(huà)出邏輯電路圖等。

常用的組合邏輯電路模塊:介紹編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、數(shù)值比較器等常見(jiàn)的組合邏輯電路模塊的工作原理、邏輯功能和應(yīng)用。例如,編碼器用于將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼輸出;譯碼器則是將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號(hào);數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)選擇控制信號(hào)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出;加法器用于實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算;數(shù)值比較器用于比較兩個(gè)數(shù)字的大小關(guān)系等。

組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng) - 冒險(xiǎn)現(xiàn)象:解釋競(jìng)爭(zhēng) - 冒險(xiǎn)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因,即在組合邏輯電路中,由于信號(hào)通過(guò)不同路徑到達(dá)輸出端的時(shí)間有差異,可能導(dǎo)致輸出端出現(xiàn)短暫的錯(cuò)誤信號(hào)。介紹判斷競(jìng)爭(zhēng) - 冒險(xiǎn)現(xiàn)象的方法以及消除競(jìng)爭(zhēng) - 冒險(xiǎn)現(xiàn)象的措施,如增加冗余項(xiàng)、引入濾波電容、修改邏輯設(shè)計(jì)等。

第 5 章:觸發(fā)器

觸發(fā)器的基本概念:定義觸發(fā)器,說(shuō)明它是一種具有記憶功能的邏輯電路,能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。介紹觸發(fā)器的分類(lèi),如按邏輯功能分為 RS 觸發(fā)器、JK 觸發(fā)器、D 觸發(fā)器、T 觸發(fā)器等;按觸發(fā)方式分為電平觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、脈沖觸發(fā)等。

不同類(lèi)型觸發(fā)器的工作原理和邏輯功能:分別詳細(xì)講解各種類(lèi)型觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和邏輯功能。例如,RS 觸發(fā)器的基本特性和約束條件;JK 觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律;D 觸發(fā)器的數(shù)據(jù)鎖存功能;T 觸發(fā)器的計(jì)數(shù)功能等。對(duì)于邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器,重點(diǎn)講解其在時(shí)鐘脈沖邊沿(上升沿或下降沿)觸發(fā)的特性。

觸發(fā)器的觸發(fā)方式:深入分析不同觸發(fā)方式的特點(diǎn)和區(qū)別,以及在實(shí)際應(yīng)用中如何根據(jù)需求選擇合適的觸發(fā)方式。例如,電平觸發(fā)方式在輸入信號(hào)有效電平期間觸發(fā)器狀態(tài)可能發(fā)生多次變化,而邊沿觸發(fā)方式只在時(shí)鐘脈沖的邊沿時(shí)刻才根據(jù)輸入信號(hào)改變狀態(tài),抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng)。

觸發(fā)器的邏輯功能轉(zhuǎn)換:介紹如何將一種邏輯功能的觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為另一種邏輯功能的觸發(fā)器,例如將 JK 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為 D 觸發(fā)器、將 T 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為 JK 觸發(fā)器等,通過(guò)改變觸發(fā)器的外部連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換。

第 6 章:時(shí)序邏輯電路

時(shí)序邏輯電路概述:定義時(shí)序邏輯電路,強(qiáng)調(diào)其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入,還與電路過(guò)去的狀態(tài)有關(guān),具有記憶功能。介紹時(shí)序邏輯電路的分類(lèi),如同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路,以及它們的特點(diǎn)和區(qū)別。

時(shí)序邏輯電路的分析方法:以具體的同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路為例,詳細(xì)講解分析時(shí)序邏輯電路的步驟,包括寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程、輸出方程,列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,從而確定電路的邏輯功能和工作特性。例如,對(duì)于同步時(shí)序邏輯電路,根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)同步觸發(fā)各觸發(fā)器的狀態(tài)變化;對(duì)于異步時(shí)序邏輯電路,要考慮各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)之間的異步關(guān)系以及狀態(tài)變化的順序。

常用的時(shí)序邏輯電路模塊:介紹寄存器、計(jì)數(shù)器等常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路模塊。寄存器用于存儲(chǔ)一組二進(jìn)制數(shù)據(jù),可分為并行寄存器和移位寄存器,講解它們的工作原理和應(yīng)用;計(jì)數(shù)器用于對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等,分析其電路結(jié)構(gòu)、計(jì)數(shù)規(guī)律和功能擴(kuò)展方法。

時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法:講解從給定的邏輯功能要求出發(fā),設(shè)計(jì)同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路的一般步驟,包括確定電路的狀態(tài)數(shù)、狀態(tài)編碼、畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、寫(xiě)出狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程,選擇合適的觸發(fā)器并畫(huà)出邏輯電路圖等。通過(guò)實(shí)例說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的因素和注意事項(xiàng)。

第 7 章:脈沖波形的產(chǎn)生和整形

脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路概述:介紹脈沖波形產(chǎn)生和整形電路的作用和分類(lèi),如施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩電路等的基本功能。

施密特觸發(fā)電路:講解施密特觸發(fā)電路的工作原理、電壓傳輸特性(滯回特性),以及用門(mén)電路組成施密特觸發(fā)電路的方法。分析施密特觸發(fā)電路的應(yīng)用,如用于波形變換、脈沖整形、信號(hào)幅度鑒別等。

單穩(wěn)態(tài)電路:介紹單穩(wěn)態(tài)電路的工作原理和主要參數(shù)(如輸出脈沖寬度、恢復(fù)時(shí)間等),包括微分型單穩(wěn)態(tài)電路和積分型單穩(wěn)態(tài)電路的電路結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)。講解單穩(wěn)態(tài)電路的應(yīng)用,如定時(shí)、延時(shí)、脈沖寬度調(diào)制等。

多諧振蕩電路:分析對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩電路、非對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩電路、環(huán)形振蕩電路等的工作原理和振蕩頻率的計(jì)算方法。闡述多諧振蕩電路的應(yīng)用,如產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)等。

555 定時(shí)器:詳細(xì)介紹 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,以及它在施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩電路中的應(yīng)用,通過(guò)實(shí)例說(shuō)明如何利用 555 定時(shí)器構(gòu)成各種脈沖波形產(chǎn)生和整形電路。

第 8 章:數(shù) - 模和模 - 數(shù)轉(zhuǎn)換

數(shù) - 模和模 - 數(shù)轉(zhuǎn)換概述:講解數(shù) - 模(D/A)轉(zhuǎn)換和模 - 數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的概念、作用和基本原理,以及它們?cè)跀?shù)字系統(tǒng)中的重要性。

D/A 轉(zhuǎn)換器:介紹常見(jiàn)的 D/A 轉(zhuǎn)換器類(lèi)型,如權(quán)電阻型 D/A 轉(zhuǎn)換器、倒 T 形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A 轉(zhuǎn)換器、權(quán)電流型 D/A 轉(zhuǎn)換器等的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。分析 D/A 轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo),如轉(zhuǎn)換精度(分辨率、絕對(duì)精度、相對(duì)精度等)、轉(zhuǎn)換速度等。

A/D 轉(zhuǎn)換的基本原理:講解 A/D 轉(zhuǎn)換的一般過(guò)程,包括取樣、保持、量化和編碼等步驟。介紹常見(jiàn)的 A/D 轉(zhuǎn)換器類(lèi)型,如并聯(lián)比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器、雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器、V - F 變換型 A/D 轉(zhuǎn)換器等的工作原理和特點(diǎn)。分析 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo),如轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度等,并比較不同類(lèi)型 A/D 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景。

在學(xué)習(xí)過(guò)程中,要注重理解基本概念和原理,掌握各種電路的分析和設(shè)計(jì)方法,多做練習(xí)題和實(shí)驗(yàn),以加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。同時(shí),可以參考相關(guān)的輔導(dǎo)資料、教學(xué)視頻等資源,幫助更好地學(xué)習(xí)和理解閻石《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材中的內(nèi)容。


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