第 1 章:數(shù)制與碼制
數(shù)制的概念:介紹數(shù)字信號與數(shù)字電路,包括模擬信號和數(shù)字信號的區(qū)別(如幅度和時間上的連續(xù)性與離散性),以及模擬電路和數(shù)字電路的工作特點。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,包括它們的計數(shù)規(guī)則、基數(shù)、位權(quán)等。
數(shù)制間的轉(zhuǎn)換:詳細(xì)說明二進(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,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,通過實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、反演定理和對偶定理等,闡述這些定理的內(nèi)容和在邏輯函數(shù)化簡、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:講解最大項和最小項的概念,以及邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式 —— 最小項之和與最大項之積的表示方法。
邏輯函數(shù)的化簡方法:重點講解公式化簡法和卡諾圖化簡法。公式化簡法通過運(yùn)用邏輯代數(shù)的公式和定理對邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡;卡諾圖化簡法則是利用卡諾圖的圖形特性,通過合并相鄰的最小項來實現(xiàn)化簡,包括如何繪制卡諾圖、找出可合并的最小項等。
第 3 章:門電路
門電路概述:介紹門電路的作用和基本類型,如與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門等的邏輯功能和符號表示。
半導(dǎo)體二極管門電路:分析基于半導(dǎo)體二極管的門電路工作原理,如二極管與門、二極管或門的電路結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系。
MOS 管門電路:講解 MOS 管(金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體場效應(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)成的各種門電路,如 CMOS 反相器、CMOS 與非門、CMOS 或非門等的電路結(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 門電路:介紹 TTL(晶體管 - 晶體管邏輯)門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)和動態(tài)特性(傳輸延遲時間等),以及其他各種 TTL 門電路(如與非門、或非門、集電極開路門 OC 門、三態(tài)門等)的特點和應(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,沒有記憶功能。介紹組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計方法。
組合邏輯電路的分析:通過實例詳細(xì)說明如何根據(jù)給定的組合邏輯電路圖,寫出邏輯表達(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)計方法:講解從邏輯功能要求出發(fā),設(shè)計組合邏輯電路的步驟,包括確定輸入輸出變量、列出真值表、寫出邏輯表達(dá)式、化簡邏輯表達(dá)式(可采用公式法或卡諾圖法)、根據(jù)化簡后的邏輯表達(dá)式畫出邏輯電路圖等。
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;數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)選擇控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出;加法器用于實現(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數(shù)字的大小關(guān)系等。
組合邏輯電路中的競爭 - 冒險現(xiàn)象:解釋競爭 - 冒險現(xiàn)象的產(chǎn)生原因,即在組合邏輯電路中,由于信號通過不同路徑到達(dá)輸出端的時間有差異,可能導(dǎo)致輸出端出現(xiàn)短暫的錯誤信號。介紹判斷競爭 - 冒險現(xiàn)象的方法以及消除競爭 - 冒險現(xiàn)象的措施,如增加冗余項、引入濾波電容、修改邏輯設(shè)計等。
第 5 章:觸發(fā)器
觸發(fā)器的基本概念:定義觸發(fā)器,說明它是一種具有記憶功能的邏輯電路,能夠存儲一位二進(jìn)制信息。介紹觸發(fā)器的分類,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)器的計數(shù)功能等。對于邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器,重點講解其在時鐘脈沖邊沿(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)方式的特點和區(qū)別,以及在實際應(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)方式只在時鐘脈沖的邊沿時刻才根據(jù)輸入信號改變狀態(tài),抗干擾能力相對較強(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,通過改變觸發(fā)器的外部連接方式來實現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換。
第 6 章:時序邏輯電路
時序邏輯電路概述:定義時序邏輯電路,強(qiáng)調(diào)其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入,還與電路過去的狀態(tài)有關(guān),具有記憶功能。介紹時序邏輯電路的分類,如同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路,以及它們的特點和區(qū)別。
時序邏輯電路的分析方法:以具體的同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路為例,詳細(xì)講解分析時序邏輯電路的步驟,包括寫出驅(qū)動方程、狀態(tài)方程、輸出方程,列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,從而確定電路的邏輯功能和工作特性。例如,對于同步時序邏輯電路,根據(jù)時鐘信號同步觸發(fā)各觸發(fā)器的狀態(tài)變化;對于異步時序邏輯電路,要考慮各觸發(fā)器的時鐘信號之間的異步關(guān)系以及狀態(tài)變化的順序。
常用的時序邏輯電路模塊:介紹寄存器、計數(shù)器等常見的時序邏輯電路模塊。寄存器用于存儲一組二進(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;計數(shù)器用于對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù),可分為二進(jìn)制計數(shù)器、十進(jìn)制計數(shù)器等,分析其電路結(jié)構(gòu)、計數(shù)規(guī)律和功能擴(kuò)展方法。
時序邏輯電路的設(shè)計方法:講解從給定的邏輯功能要求出發(fā),設(shè)計同步時序邏輯電路和異步時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、畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、寫出狀態(tài)方程、驅(qū)動方程和輸出方程,選擇合適的觸發(fā)器并畫出邏輯電路圖等。通過實例說明設(shè)計過程中需要考慮的因素和注意事項。
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,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。講解單穩(wěn)態(tài)電路的應(yīng)用,如定時、延時、脈沖寬度調(diào)制等。
多諧振蕩電路:分析對稱式多諧振蕩電路、非對稱式多諧振蕩電路、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)生矩形脈沖信號作為時鐘信號等。
555 定時器:詳細(xì)介紹 555 定時器的電路結(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,通過實例說明如何利用 555 定時器構(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,以及它們在數(shù)字系統(tǒng)中的重要性。
D/A 轉(zhuǎn)換器:介紹常見的 D/A 轉(zhuǎn)換器類型,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、絕對精度、相對精度等)、轉(zhuǎn)換速度等。
A/D 轉(zhuǎn)換的基本原理:講解 A/D 轉(zhuǎn)換的一般過程,包括取樣、保持、量化和編碼等步驟。介紹常見的 A/D 轉(zhuǎn)換器類型,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。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,并比較不同類型 A/D 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點和適用場景。
在學(xué)習(xí)過程中,要注重理解基本概念和原理,掌握各種電路的分析和設(shè)計方法,多做練習(xí)題和實驗,以加深對知識的理解和掌握。同時,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。