《数字电路》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Digital Circuit 课程代码 PHYS2017 课程性质 专业选修课程 授课对象 物理学 学分 3学分 学时 54学时 主讲教师 方亮 修订日期 2021.9 指定教材 康华光，《电子技术基础数字部分》，高等教育出版社，2013年 二、课程目标 (一)总体目标 知识目标：使学生掌握数字逻辑的基本知识及数字逻辑电路的分析方法和设 计方法，以及若干典型的中、小规模集成电路的功能及应用，具备一定的数字电 路分析和设计能力。 能力目标：培养学生分析电路问题和解决电路问题的能力，为以后深入学习 电子技术某些领域中的内容，以及为电子技术在专业中的应用打好基础。 素质目标：掌握辩证唯物主义基本原理，建立科学的世界观和方法论，培养 学生在电子技术方面的工程素养为目标。 (二)课程目标： 课程目标1：掌握逻辑代数和数字逻辑电路的基础知识，能将其用于实际工 程问题的分析 课程目标2：具备对数字逻辑器件的特性和功能进行分析的能力，能够对组 合逻辑电路和时序逻辑电路进行描述和分析。 课程目标3：具备对数字逻辑电路进行初步设计的能力，能运用基本原理和 方法，根据设计要求完成数字逻辑电路（组合逻辑电路、时序逻辑电路）的设计
《数字电路》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Digital Circuit 课程代码 PHYS2017 课程性质 专业选修课程 授课对象 物理学 学 分 3 学分 学 时 54 学时 主讲教师 方亮 修订日期 2021.9 指定教材 康华光，《电子技术基础.数字部分》，高等教育出版社，2013 年 二、课程目标 （一）总体目标 知识目标：使学生掌握数字逻辑的基本知识及数字逻辑电路的分析方法和设 计方法，以及若干典型的中、小规模集成电路的功能及应用，具备一定的数字电 路分析和设计能力。 能力目标：培养学生分析电路问题和解决电路问题的能力，为以后深入学习 电子技术某些领域中的内容，以及为电子技术在专业中的应用打好基础。 素质目标：掌握辩证唯物主义基本原理，建立科学的世界观和方法论，培养 学生在电子技术方面的工程素养为目标。 （二）课程目标： 课程目标 1：掌握逻辑代数和数字逻辑电路的基础知识，能将其用于实际工 程问题的分析 课程目标 2：具备对数字逻辑器件的特性和功能进行分析的能力，能够对组 合逻辑电路和时序逻辑电路进行描述和分析。 课程目标 3：具备对数字逻辑电路进行初步设计的能力，能运用基本原理和 方法，根据设计要求完成数字逻辑电路（组合逻辑电路、时序逻辑电路）的设计
(三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应半业要求 第一章数字逻辑概论 毕业要求3：了解物理学 与其他学科、社会实践 第二章逻辑代数与硬件描 课程目标 的联系。 述语言 1 毕业要求8：具有自主学 第三章逻辑门电路 习和终身学习意识和社 第五章锁存器和触发器 会适应能力。 毕业要求3：了解物理学 与其他学科、社会实践 课程目标 第四章组合逻辑电路 的联系。 2 第六章时序逻辑电路 毕业要求8：具有自主学 习和终身学习意识和社 会适应能力。 毕业要求3：了解物理学 与其他学科、社会实践 的联系。 第四章组合逻辑电路 毕业要求7：具有课题调 课程目标 第九章脉冲波形的变化与 研、设计、数据处理和学 3 产生 术交流能力。 第十章时序逻辑电路 毕业要求8：具有自主学 习和终身学习意识和社 会适应能力。 三、教学内容
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 课程目标 1 第一章 数字逻辑概论 第二章 逻辑代数与硬件描 述语言 第三章 逻辑门电路 第五章 锁存器和触发器 毕业要求 3：了解物理学 与其他学科、社会实践 的联系。 毕业要求 8：具有自主学 习和终身学习意识和社 会适应能力。 课程目标 2 第四章 组合逻辑电路 第六章 时序逻辑电路 毕业要求 3：了解物理学 与其他学科、社会实践 的联系。 毕业要求 8：具有自主学 习和终身学习意识和社 会适应能力。 课程目标 3 第四章 组合逻辑电路 第九章 脉冲波形的变化与 产生 第十章 时序逻辑电路 毕业要求 3：了解物理学 与其他学科、社会实践 的联系。 毕业要求 7：具有课题调 研、设计、数据处理和学 术交流能力。 毕业要求 8：具有自主学 习和终身学习意识和社 会适应能力。 三、教学内容
第一章绪论 1教学目标 本章通过概述的介绍，使得学生了解课程的学习要求，课程的性质和主要 内容：了解数字量，数字信号和数字电路的定义，与模拟量的区别。掌握常用 数制及码制的概念。数制之间、码制之间的相互转换。了解二进制算数运算的 特点及方法 2.教学重难点 数制和码制的表示及转换方法： 3.教学内容 3.1数字信号与数字电路 3.2数制 3.3二进制代码 3.4二进制逻辑变量与基本逻辑运算 3.5逻辑函数及其表示方法 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 数字量与模拟量，数字信号与模拟信号，数字电路与模拟电路的关系。数 制和数码的表示方法。 第二章逻辑代数 1.教学目标 掌握逻辑代数的基本公式、常用公式和重要定理：掌握逻辑函数及其表示 方法，各种表示方法之间的相互转换；建立逻辑问题与数字逻辑电路的知识关 联；掌握逻辑函数的不同化筒方法。 2.教学重难点
第一章 绪论 1.教学目标 本章通过概述的介绍，使得学生了解课程的学习要求，课程的性质和主要 内容；了解数字量，数字信号和数字电路的定义，与模拟量的区别。掌握常用 数制及码制的概念。数制之间、码制之间的相互转换。了解二进制算数运算的 特点及方法 2.教学重难点 数制和码制的表示及转换方法； 3.教学内容 3.1 数字信号与数字电路 3.2 数制 3.3 二进制代码 3.4 二进制逻辑变量与基本逻辑运算 3.5 逻辑函数及其表示方法 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 数字量与模拟量，数字信号与模拟信号，数字电路与模拟电路的关系。数 制和数码的表示方法。 第二章 逻辑代数 1.教学目标 掌握逻辑代数的基本公式、常用公式和重要定理；掌握逻辑函数及其表示 方法，各种表示方法之间的相互转换；建立逻辑问题与数字逻辑电路的知识关 联；掌握逻辑函数的不同化简方法。 2.教学重难点
逻辑代数基本定律的应用，卡诺图化筒的规则 3.教学内容 3.1逻辑代数的基本定律和规则 3.2逻辑函数的代数化简法 3.3逻辑函数的卡诺图化筒法 4.教学方法 教师讲授，同伴教学，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 逻辑代数的基本运算关系；烫辑函数的表示方法及相互转换：逻辑函数的 化简方法。 第三章逻辑门电路 1.教学目标 了解门电路的基本概念、半导体二极管和半导体三极管的开关特性；掌握 CMOS门电路的电路结构、工作原理及特性；掌握OC门、OD门、三态输出 门、CMOS传输门的结构特点及应用。 2.教学重难点 MOS管门电路的工作原理，分析MOS管门电路的逻辑功能 3.教学内容 3.1逻辑门电路简介 3.2基本CMOS逻辑门电路 3.3类NMOS和BICOMS逻辑门电路 3.4逻辑描述中的几个问题 4.教学方法 教师讲授，同伴教学，实践教学，指导学生自主学习等
逻辑代数基本定律的应用，卡诺图化简的规则 3.教学内容 3.1 逻辑代数的基本定律和规则 3.2 逻辑函数的代数化简法 3.3 逻辑函数的卡诺图化简法 4.教学方法 教师讲授，同伴教学，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 逻辑代数的基本运算关系；逻辑函数的表示方法及相互转换；逻辑函数的 化简方法。 第三章 逻辑门电路 1.教学目标 了解门电路的基本概念、半导体二极管和半导体三极管的开关特性；掌握 CMOS 门电路的电路结构、工作原理及特性；掌握 OC 门、OD 门、三态输出 门、CMOS 传输门的结构特点及应用。 2.教学重难点 MOS 管门电路的工作原理，分析 MOS 管门电路的逻辑功能。 3.教学内容 3.1 逻辑门电路简介 3.2 基本 CMOS 逻辑门电路 3.3 类 NMOS 和 BICOMS 逻辑门电路 3.4 逻辑描述中的几个问题 4.教学方法 教师讲授，同伴教学，实践教学，指导学生自主学习等
5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等：强化基本逻辑门的使用方法：强化 CMOS门电路和TTL门电路相关参数的计算：强化CMOS门电路和TTL门电 路的特性分析。 第四章组合逻辑电路 1.教学目标 了解组合逻辑电路的基本概念及表述方法：掌握组合逻辑电路的分析方法 和设计方法：掌握常用组合逻辑器件的工作原理、功能和使用方法。了解组合 逻辑电路中的竞争冒险现象。 2.教学重难点 组合逻辑电路分析和设计方法。几种中规模集成电路的工作原理以及电路 组成。 3.教学内容 3.1组合逻辑电路的分析 3.2组合逻辑电路的设计 3.3组合逻辑电路中的竞争冒险现象 3.4若干典型的组合逻辑电路 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等；强化组合逻辑电路的分析和设计： 强化编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器等常用组合逻辑器件 的使用和应用。 第五章锁存器和触发器 1.教学目标
5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等；强化基本逻辑门的使用方法；强化 CMOS 门电路和 TTL 门电路相关参数的计算；强化 CMOS 门电路和 TTL 门电 路的特性分析。 第四章 组合逻辑电路 1.教学目标 了解组合逻辑电路的基本概念及表述方法；掌握组合逻辑电路的分析方法 和设计方法；掌握常用组合逻辑器件的工作原理、功能和使用方法。了解组合 逻辑电路中的竞争-冒险现象。 2.教学重难点 组合逻辑电路分析和设计方法。几种中规模集成电路的工作原理以及电路 组成。 3.教学内容 3.1 组合逻辑电路的分析 3.2 组合逻辑电路的设计 3.3 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象 3.4 若干典型的组合逻辑电路 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等；强化组合逻辑电路的分析和设计； 强化编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器等常用组合逻辑器件 的使用和应用。 第五章 锁存器和触发器 1.教学目标
了解触发器的基本概念和特点；掌握SR锁存器的电路结构、工作原理及 特性：掌握不同电路结构和触发方式的触发器的结构、特性及动作特点。掌握 触发器的逻辑功能及其描述方法。 2.教学重难点 锁存器和触发器对信号的有效性。根据电路画出波形 3教学内容 3.1基本双稳态电路 3.2SR锁存器 3.3D锁存器 3.4触发器的电路结构和工作原理 3.5触发器的逻辑功能 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等：强化触发器的功能分析：强化触发 器的正确使用，给定条件下画出触发器的输出波形。 第六章时序逻辑电路 1.教学目标 了解时序逻辑电路的基本概念及逻辑功能的描述；掌握同步时序逻辑电路 的分析方法；掌握常用时序逻辑器件，特别是计数器的工作原理、功能和使用 方法。掌握同步时序逻辑电路的设计方法。 2.教学重难点 时序逻辑电路的设计，计数器的工作原理和使用。 3.教学内容
了解触发器的基本概念和特点；掌握 SR 锁存器的电路结构、工作原理及 特性；掌握不同电路结构和触发方式的触发器的结构、特性及动作特点。掌握 触发器的逻辑功能及其描述方法。 2.教学重难点 锁存器和触发器对信号的有效性。根据电路画出波形。 3.教学内容 3.1 基本双稳态电路 3.2 SR 锁存器 3.3 D 锁存器 3.4 触发器的电路结构和工作原理 3.5 触发器的逻辑功能 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等；强化触发器的功能分析；强化触发 器的正确使用，给定条件下画出触发器的输出波形。 第六章 时序逻辑电路 1.教学目标 了解时序逻辑电路的基本概念及逻辑功能的描述；掌握同步时序逻辑电路 的分析方法；掌握常用时序逻辑器件，特别是计数器的工作原理、功能和使用 方法。掌握同步时序逻辑电路的设计方法。 2.教学重难点 时序逻辑电路的设计，计数器的工作原理和使用。 3.教学内容
3.1时序逻辑电路的基本概念 3.2同步时序逻辑电路的分析 3.3同步时序逻辑电路的设计 3.4异步时序逻辑电路的分析 3.5若千典型的时序逻辑电路 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，实践教学，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等；强化同步时序逻辑电路的分析方法 和设计方法；强化集成计数器的使用方法。 第九章脉冲波形的变化与产生 1.教学目标 了解脉冲波形产生的方法及描述脉冲波形特性的主要参数；掌握施密特触 发器、单稳态触发器、多谐振荡器的结枸特点、工作原理、参数计算及应用： 掌握用555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结 构、工作原理及特性。 2.教学重难点 不同脉冲波形产生电路的工作原理、555定时器的电路原理 3.教学内容 3.1单稳态触发器 3.2施密特触发器 3.3多谐振荡器 3.4555定时器及其应用 4.教学方法
3.1 时序逻辑电路的基本概念 3.2 同步时序逻辑电路的分析 3.3 同步时序逻辑电路的设计 3.4 异步时序逻辑电路的分析 3.5 若干典型的时序逻辑电路 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，实践教学，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等；强化同步时序逻辑电路的分析方法 和设计方法；强化集成计数器的使用方法。 第九章 脉冲波形的变化与产生 1.教学目标 了解脉冲波形产生的方法及描述脉冲波形特性的主要参数；掌握施密特触 发器、单稳态触发器、多谐振荡器的结构特点、工作原理、参数计算及应用； 掌握用 555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结 构、工作原理及特性。 2.教学重难点 不同脉冲波形产生电路的工作原理、555 定时器的电路原理 3.教学内容 3.1 单稳态触发器 3.2 施密特触发器 3.3 多谐振荡器 3.4 555 定时器及其应用 4.教学方法
教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等：强化脉冲波形的产生与整形电路的 分析及参数计算。 四、学时分配 表2：各章节的具体内容和学时分配表 章节 章节内容 学时分配 第一章 数字逻辑概论 3学时 第二章 逻辑代数 6学时 第三章 逻辑门电路 9学时 第四章 组合逻辑电路 12学时 第五章 锁存器和触发器 6学时 第六章 时序逻辑电路 12学时 第九章 脉冲波形的变化与产生 6学时 五、教学进度 表3：散学进度表 周 日章节名 授课时 备 内容提要 作业及要求 次 期 称 数 注 数字信号与数字 电路的基本概 本章节练习题12.6， 第一章 念；数制及不同 12.7,1.2.8 进制的相互转
教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题等；强化脉冲波形的产生与整形电路的 分析及参数计算。 四、学时分配 表 2：各章节的具体内容和学时分配表 章节 章节内容 学时分配 第一章 数字逻辑概论 3 学时 第二章 逻辑代数 6 学时 第三章 逻辑门电路 9 学时 第四章 组合逻辑电路 12 学时 第五章 锁存器和触发器 6 学时 第六章 时序逻辑电路 12 学时 第九章 脉冲波形的变化与产生 6 学时 五、教学进度 表 3：教学进度表 周 次 日 期 章节名 称 内容提要 授课时 数 作业及要求 备 注 1 - 第一章 数字信号与数字 电路的基本概 念；数制及不同 进制的相互转 3 本章节练习题 1.2.6， 1.2.7，1.2.8
换； 二进制码：基本 逻辑运算：逻辑 函数及逻辑问题 描述 逻辑代数的基本 2 第二章 定律及规则：逻 3 2.1.2:2.3.1:2.3.3 辑函数的化简 掌握逻辑函数表 达式的化简；掌 第二章 3 2.4.3:2.4.4: 握逻辑函数的卡 诺图化简 半导体二极管、 三极管和MOS管 第三章 的工作原理以及 3.2.4:32.5: 输出输入特性 等；CMOS反相 器电路 5 CMOS逻辑门电 第三章 3.3.7:3.3.9 路；OD门等 类NMOS和 6 第三章 BICMOS电路. 3.4.1:3.4.2 逻辑门的问题 组合逻辑的分析 7 第四章 方法：组合逻辑 4.1.6:4.2.4 电路的设计方法 组合逻辑电路的 第四章 竞争冒险：编码 3 4.4.3 器 译码器：数据选 9 第四章 4.4.6；4.4.8；4.4.26 择器等应用
换； 二进制码；基本 逻辑运算；逻辑 函数及逻辑问题 描述 2 - 第二章 逻辑代数的基本 定律及规则；逻 辑函数的化简 3 2.1.2；2.3.1；2.3.3 3 - 第二章 掌握逻辑函数表 达式的化简；掌 握逻辑函数的卡 诺图化简 3 2.4.3；2.4.4； 4 - 第三章 半导体二极管、 三极管和 MOS 管 的工作原理以及 输出输入特性 等；CMOS 反相 器电路 3 3.2.4；3.2.5； 5 - 第三章 CMOS 逻辑门电 路；OD 门等 3 3.3.7；3.3.9 6 - 第三章 类 NMOS 和 BICMOS 电路， 逻辑门的问题 3 3.4.1；3.4.2 7 - 第四章 组合逻辑的分析 方法；组合逻辑 电路的设计方法 3 4.1.6；4.2.4 8 - 第四章 组合逻辑电路的 竞争冒险；编码 器 3 4.4.3 9 - 第四章 译码器；数据选 择器等应用 3 4.4.6；4.4.8；4.4.26
数值比较器及其 10 第四章 应用：加法器的 4.4.31:4.4.36 功能及应用 锁存器和基本RS 触发器、同步RS 11 第五章 触发器、主从RS 3 52.5；5.4.2；5.5.5 触发器 主从JK触发器、 第五章 边沿D触发器： 5.5.7:5.5.10 集成触发器 时序逻辑电路的 第六章 结构和特点以及 6.2.6:6.3.4:6.4.2 分析方法 时序逻辑电路的 4 第六章 3 6.5.10:6.511 设计方法 计数器、寄存器 的分析、设计、 第六章 3 6.5.13；6.5.17；6.5.19 电路及集成计数 器的应用 多谐振荡器、单 6 。 第九章 稳电路，集成单 3 9.1.3:9.2.3;9.3.1 稳触发器 集成555定时 复习 器；总结本门课 3 9.43；9.4.7 程授课内容 六、教材及参考书目 1.康华光，《电子技术基础.数字部分》，高等教有出版社，2013年； 2.童诗白，华成英《数字电子技术基础第5版》，高等教育出版社，2015 年； 七、教学方法
10 - 第四章 数值比较器及其 应用；加法器的 功能及应用 3 4.4.31；4.4.36 11 - 第五章 锁存器和基本 RS 触发器、同步 RS 触发器、主从 RS 触发器 3 5.2.5；5.4.2；5.5.5 12 - 第五章 主从 JK 触发器、 边沿 D 触发器； 集成触发器 3 5.5.7；5.5.10 13 - 第六章 时序逻辑电路的 结构和特点以及 分析方法 3 6.2.6；6.3.4；6.4.2 14 - 第六章 时序逻辑电路的 设计方法 3 6.5.10；6.5.11 15 - 第六章 计数器、寄存器 的分析、设计、 电路及集成计数 器的应用 3 6.5.13；6.5.17；6.5.19 16 - 第九章 多谐振荡器、单 稳电路，集成单 稳触发器 3 9.1.3；9.2.3；9.3.1 17 - 复习 集成 555 定时 器；总结本门课 程授课内容 3 9.4.3；9.4.7 六、教材及参考书目 1．康华光，《电子技术基础.数字部分》，高等教育出版社，2013 年； 2. 童诗白，华成英《数字电子技术基础第 5 版》，高等教育出版社，2015 年； 七、教学方法