三、数字集成电路 (2)

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1、第二节数字电路一、内容结构图数字信号的特性及优点数字信号数字信号中的1和0数字电路三极管与、或、非门基本逻辑门与非、或非门数字集成电路类型数字集成电路数字集成电路应用二、知识点列表学习结果（知识点）指标（当学生获得这种学习结果时，他们能够：）表现水平数字信号的特性及优点·数字信号和模拟信号的区别？·了解数字信号的特性·举例说明数字信号相对模拟信号的优点ⅡⅠⅡ数字信号中“1”和“0”·知道数字信号中“1”和“0”的意义·了解数字电路是能方便处理“1”和“0”两种状态信号的电路ⅡⅠ三极管·了解三极管的开关特性·了解

2、三极管的开关特性是逻辑门电路的基础ⅠⅠ与门、或门、非门·列举与、或、非逻辑关系在日常生活中的表现事例·熟悉与门、或门、非门的电路符号·熟悉与门、或门、非门输出信号与输入信号之间的逻辑关系表达式·会填与门、或门、非门的真值表、会画波形图ⅠⅠⅠⅡ与非门、或非们·知道与非门、或非门的电路符号·知道与非门、或非门输出信号与输入信号之间的逻辑关系表达式·会填与非门、或非门的真值表、会画波形图ⅠⅠⅡ数字集成电路类型·知道数字集成电路有TTL和CMOS两种类型·了解TTL型和CMOS型集成电路构成·识别TTL和CMOS数字集

3、成电路·比较TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面的差别·了解使用TTL型和CMOS型集成电路的注意事项ⅠⅠⅠⅡⅠ数字集成电路应用·能用数字集成电路安装简单的实用电路装置·能够对数字电路进行简单的组合设计和制作，并进行试验ⅡⅡ三、重难点分析（一）重点分析1、基本逻辑门电路的逻辑关系、真值表和波形图门电路是构成数字集成电路的基本单元，若将非常复杂的数字电路进行细分解，可以知道都是由与门、或门、非门这三种基本门电路构成的。门电路的输出数据由输入数据决定，其逻辑关系函数表达式表达了门电路的输出与输入之间的关系，是

4、分析和设计数字电路的基础。真值表以表格形式反映了输入信号所有变化可能性对应输出信号的关系，是逻辑关系函数表达式的表格化形式，真值表是理解数字电路工作状态的重要依据。波形图反映了门电路的输入、输出信号电平随时间变化的情况，也是由逻辑关系函数表达式决定的。逻辑关系函数表达式、真值表和波形图以三种不同形式来表达数字电路的工作状态，其本质都是一样的。2、TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面的差别数字集成电路有TTL与CMOS两种类型，例如集成与、或、非门也有TTL与CMOS两种类型，TTL主要由NPN型晶体管构成

5、，CMOS主要由场效应管构成，由于使用器件不同，决定了这两种集成电路的结构和电气性能有很大不同，使用时，理解它们的特性非常重要。由于TTL型和CMOS型集成电路的最大额定电源电压、逻辑电平、延迟时间等参数都有较大的差别，所以TTL型和CMOS型集成电路不能混合使用。比较项目TTL门电路CMOS门电路逻辑0电平（输出时）0.3～0.4V0～0.4V逻辑0电平（输入时）0.3～0.8V0～1.5V逻辑1电平（输出时）2.4～3.6V3.5～Vd（电源电压）逻辑1电平（输入时）2～3.6V3.5～Vd（电源电压）逻辑

6、摆幅小大输入阻抗低（约几KΩ）高（108Ω以上）工作电压5V3～18V平均传输延迟时间快（约十几ns）慢(约几十ns)功耗大（约十几mW）低（约几个uW）阈值电压约1.5V约2.5V（电源电压为5V时）扇出系数8约50集成度低高抗辐射能力弱强虽然TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面有较大差别，但相同功能电路的逻辑关系是相同的，不影响对电路的逻辑分析。1、用数字集成电路安装简单的实用电路用数字集成电路构成简单实用电路，是数字集成电路应用和构成较复杂组合数字电路的基础。学生通过电路安装，可以认识和熟悉电子元器

7、件，初步掌握焊接、安装技巧，体验成功的快乐，培养对电子技术的兴趣。在教学时可选用与、或、非、与非、或非等集成门构成多谐振荡电路，利用多谐振荡器搭接电子门铃、报警器等简单、有趣电路，有兴趣的学生除了学会安装多谐振荡器外，还可了解多谐振荡器频率的计算方法，以便调节频率、改变音调。（二）难点分析1、什么是数字信号？模拟信号是直接反映外界物理信息变化规律的电信号，日常生活中有大量的事例，学生好理解；而数字信号是对模拟信号的人为加工和处理，它以另外一种形式（0和1的编码）间接地反映外界物理信息的变化规律，虽然日常生活中有

8、大量数字技术应用的事例，但很少能直观、准确地解释什么是数字信号，学生往往难以理解；所以准确理解数字信号是教学中的一个难点。2、数字电路简单的组合设计和制作试验学生通过数字电路简单的组合设计，要学会优化设计方案，选择、识别电子元器件，焊接、安装电路、学会写试验报告，初步体验电子技术试验的一般过程。数字电路的组合设计要建立在简单数字集成电路安装的基础之上，是对简单数字集成电路的组合应用。四