第一章逻辑代数基础 【本章主要内容】本章介绍分析数字电路逻辑功能的数学方法。
内容包括:逻辑 代数的基本公式和定理;逻辑函数及其表示方法;逻辑函数的化简和变换。
5)本课程的学习方法和对学生的基本要求。
二、本讲重点1、绪论:重点讲述数字电路的基本特点、应用状况和课程主要内容。
2、逻辑代数的基本运算:重点讲述各种运算的运算规则、符号和表达式。
三、本讲难点 绪论:注意内容和时间的把握，做到深入浅出。
四、教学组织过程 绪论部分采用多媒体教学，逻辑代数部分采用课堂讲授。
第二讲 逻辑代数的基本公式与定理、逻辑函数的表示方法 一、主要内容 1、基本公式 基本公式是逻辑运算的基础，它们是根据逻辑运算的规则而导出，其正确性 可以用列真值表的方法加以验证。
基本定理基本定理包括代入定理、反演定理和对偶定理。
代入定理的内容是:在任何一个包含变量A 的逻辑等式中，若以另外一个逻辑式代入式中所有A 的位臵，则等式仍然成立。
代入定理主要用于等式的扩展。
反演定理主要用于求一个逻辑式的反。
对偶定理的内容是:若两个逻辑式相等，则它们的对偶式也相等。
对偶定理主要用于 等式扩展。
逻辑函数的概念在逻辑表达式中出现的变量均称为逻辑变量。
若输入逻辑变量的取值确定以后，输出逻辑变量Y的值按照一定的规则唯一地确定，则称Y 逻辑函数的表示方法有四种表示方法:逻辑真值表、逻辑函数式、逻辑图和卡诺图，本讲先介绍 其中三种。
1)逻辑真值表:描述逻辑函数中输入变量的各种取值组合与函数值对应关系的表格。
其特点是直观明了和便于逻辑抽象，但是运算困难。
2)逻辑函数式:用与、或、非等运算符号表示函数中各变量间逻辑关系的代数 式。
其特点是运算方便和便于用逻辑图实现，但是缺乏直观性。
3)逻辑图:用逻辑符号表示变量逻辑关系或基本单元电路的符号图。
其特点是 接近实际电路。
6、函数各种表示方法间的转换 常用的转换包括: 函数式真值表; 函数式逻辑图。
二、本讲重点 1、逻辑代数的基本公式和常用公式:重点讲述逻辑代数的基本公式与普通代数 公式的区别，常用公式的应用背景。
逻辑函数的表示方法:重点讲述各种表示方法的特点和相互转换方法。
三、本讲难点 反演定理和对偶定理:注意讲述两者之间的区别、应用背景和变换时应注意 的问题。
四、教学组织过程 本讲采用课堂讲授的方法，可组织学生讨论逻辑代数公式和普通代数公式的相同和不同之处，讨论逻辑函数各种表示方法的特点和相互转换方法。
五、课后习题 见相应章节的"思考题与习题"。
第三讲 逻辑函数的标准形式与公式法化简 一、主要内容 1、逻辑函数的两种标准形式 1)最小项的定义和性质 最小项的定义:一个 中每个变量均以原变量或反变量的形式出现且仅出现一次。
最大项的性质:与最小项的性质互为对偶。
逻辑函数的最小项之和形式结论:任何一个逻辑函数均可展开为最小项之和形式--标准与或式，且该 形式唯一。
4)逻辑函数的最大项之积形式 结论:任何一个逻辑函数均可展开为最大项之积形式--标准或与式，且该 形式唯一。
展开方法:先求出反函数的标准与或式，再利用反演定理求反即可。
3、公式化简法 原理:利用逻辑代数的基本公式和常用公式化简。
常用方法: 将两项合并为一项，并消去一个变量。
将一项拆成两项，以便于和其他项合并注意在实际化简时，往往要综合运用上述方法。
二、本讲重点 1、逻辑函数的标准形式:重点讲述逻辑函数标准与或式的展开方法。
2、逻辑函数的公式化简法:重点讲述最简与或式的概念和常用化简技巧。
四、教学组织过程 本讲采用课堂讲授的方法，可组织学生讨论比较公式化简法的各种技巧。
第四讲 逻辑函数的卡诺图化简与逻辑函数的变换 一、主要内容 1、逻辑函数的卡诺图表示法: 1)卡诺图的概念:卡诺图是一种方块图，其中每个小方块对应一个最小项，并且使逻辑上相邻的最小项在几何上也相邻。
其特点是便于函数化简。
应注意每个小方块的编号和最小项相邻的形式。
3)函数的卡诺图表示法 先将一个逻辑函数展开为最小项之和形式--标准与或式，然后在对应于函数展开式中最小项的小方块中填1。
2、卡诺图化简法 原理:利用函数的卡诺图合并相邻的最小项。
化简步骤: 选择乘积项，写出最简与或式。
选择乘积项的原则: 每个乘积项包含的因子最少。
3、具有无关项的逻辑函数化简 无关项的概念不允许出现的变量取值组合所对应的最小项称为约束项。
使函数值为1 函数化简方法在运用公式化简法时，可根据需要加上若干个无关项，以便于函数化简。
在运用图形化简法时，化简时可根据需要将无关项对应的""看成"1"或"0"。
原则是:使圈的数目最少，圈越大越好。
逻辑函数的变换与实现利用逻辑函数公式和定理将最简与-或式变换为其他表达形式 二、本讲重点 1、逻辑函数的卡诺图表示方法:重点讲述函数的卡诺图画法。
2、逻辑函数的卡诺图化简法:重点讲述图形法的化简步骤以及与公式化简法的对比(特点与适用范围)。
3、逻辑函数的变换与实现:重点讲述将最简与-或式变换为其他表达形式的方 三、本讲难点1、逻辑函数的卡诺图表示方法:注意讲述卡诺图的结构、相邻的含义和函数的卡诺图画法。
2、具有无关项的逻辑函数化简:注意讲述图形化简法的化简技巧。
四、教学组织过程 本讲主要采用课堂讲授的方法，可组织学生讨论图形化简法中的"画圈"技 五、课后习题见相应章节的"思考题与习题"【本章小结】 本章主要讲述逻辑代数的公式和定理、逻辑函数的表示方法、逻辑函数化简方法和变换方法。
逻辑代数的公式和定理是逻辑运算的基础，常用公式是公式化简法的主要技巧，必须熟练掌握。
逻辑函数的表示方法有四种:真值表、逻辑函数式、逻辑图和卡诺图。
这些 方法有各自的特点和用途，而且可以相互转换，应根据具体情况选用合适的表示 方法。
逻辑函数的化简方法包括公式化简法和图形化简法两种。
公式化简法的特点是适应面广，但是需要较强的化简技巧。
图形化简法的特点是简单、直观，规律 性强，但是只适用于5 变量以内的函数化简。
在实际应用时，应根据具体情况选用合适的方法。
逻辑函数的变换方法主要讲述将最简与-或式变换为其他表达形式的方法 第二章 门电路 【本章主要内容】 本章系统地介绍数字电路的基本单元--门电路。
首先介绍半导体器件的开关特性，然后重点介绍了TTL 门电路和CMOS 门电路。
在介绍门电路时，除介绍它们的工作原理和逻辑功能外，还着重介绍门电路的各种电气特性，如电压传输特性、静态输入和输出特性、动态特性。
第五讲 半导体器件的开关特性和简单的门电路 一、主要内容 1、门电路的基本概念 门电路的定义和分类实现基本逻辑关系的电路称为门电路。
门电路按照逻辑功能可分为与门、或门、非门、与非门等;按照制造工艺可分为TTL 门、CMOS 逻辑状态的表示方法在逻辑电路中，利用电路输入或输出的高、低电平来表示逻辑状态，可分为正逻辑和负逻辑两种。
特点:电阻很小，相当于开关闭合。
二极管截止的条件和特点条件:VD<0。
特点:ID0，电阻很大，相当于开关断开。
动态开关特性存在反向恢复时间tre，其原因在于PN 结的电容效应。
3、三极管的开关特性 三极管饱和导通的条件和特点条件:IB>IBS= Rc Vcc IBS是临界饱和电流。
特点:Ic=Ics Rc Vcc ，VCE=VCES0.3V，C，E 间相当于闭合的开关。
三极管截止的条件和特点条件:VBE<VON 特点:IB0，IC0，VCEVcc，C，E 间相当于断开的开关。
动态开关特性存在开启时间TON 和关断时间TOFF，它们影响了三极管的开关速度。
MOS管截止的条件和特点 条件:VGS<VGS(th)。
特点:MOS 管工作于截止区，ROFF>109KΩ，D，S 间相当于断开的开关。
动态开关特性主要影响因素是开关电路中输入、输出回路中等效电容的充、放电时间。
5、分立元件门电路 包括二极管与门、二极管或门和三极管非门，它们的结构简单，但是输出电 平存在偏移而且带负载能力较差，通常只是作为LSI 的内部单元来使用。
二、本讲重点半导体器件的开关特性:重点讲述各种器件的导通和截止条件与特点。
三、本讲难点半导体器件的结构和特性曲线:主要讲述各种器件的外部特性和主要参数。
四、教学组织过程 本讲采用课堂讲授的方法，可组织学生讨论半导体器件作为开关器件使用和 作为放大器件使用时在特性上的区别。
第六讲 TTL 门电路 一、主要内容 1、TTL 反相器的结构和原理 1)结构 TTL 反相器由三部分构成:输入级、中间级和输出级。
2)原理 为低电平时，T1饱和，VB10.9V，VB20.2V，T2 T5截止，T4 为高电平时，VB12.1V，T1 倒臵，VB21.4V，T2 和T5 饱和，T4 D2截止，Y 为低电平。
4、TTL 反相器的动态特性 背景:TTL 反相器在状态变化过程中出现的现象。
电源的动态尖峰电流ICCM:产生动态附加功耗。
5、其他逻辑功能的TTL 包括与门、或门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种常见的类型。
尽管它们逻辑功能各异，但输入端、端出端的电路结构形式与反相器基本相同， 因此前面所讲的反相器的输入特性和输出特性对这些门电路同样适用。
二、本讲重点 1、TTL 反相器的结构和原理:重点讲述典型结构和定性分析方法。
2、TTL 反相器的电压传输特性以及静态输入和输出特性:重点讲述各种特性的含义、相关参数和应用背景。
其他逻辑功能的TTL 门:重点讲述各种门电路的功能及其电气特性方面与 TTL 反相器的相同和不同之处。
三、本讲难点 1、TTL 反相器的原理:主要讲述根据三极管的开关条件与特点进行定性分析的方法。
3、TTL 反相器的动态特性:主要讲述相关概念以及对于应用的影响，不必讲述 过细。
四、教学组织过程 本讲主要采用课堂讲授的方法，在讲述 TTL 门电路的电气特性时可采用多媒体教学。
第七讲 CMOS 门电路(课堂自学与讨论课) 一、教学目的 1、激发学生的求知欲望，调动他们学习的主动性与积极性。
2、培养学生的自学能力、独立思考与解决问题的能力，帮助学生克服学习中的畏难心理。
3、创造生动、活泼多样的课堂教学形式。
二、教学方法 1、启发式地提出自学思考题 先总结TTL 门电路的基本特性和应用时的优点和缺点，再概述 CMOS 路的特点，在此基础上提出自学中应注意思考的问题。
2、学生自学过程 注意提示学生先粗略阅读有关 CMOS 门电路的内容，再结合思考题仔细阅读相关内容，做到边阅读边思考。
3、学生回答教师提出的自学思考题。
4、讨论阶段 鼓励学生针对回答的问题展开讨论，也可以提出新问题并进行探讨。
5、总结阶段 教师总结本堂课的教学内容，解答提出的自学思考题。
三、自学思考题 CMOS门电路的电源电压是否固定为+5V
为什么CMOS门电路具有低功耗的特点
CMOS门电路是否具有输入负载特性
CMOS电路使用时应注意什么
四、教学组织过程 先提出自学思考问题，再让学生自学，然后组织学生回答问题和进行讨论， 最后总结教学内容。
【本章小结】 门电路是构成各种复杂数字电路的基本单元，掌握它们的特性和 正确的使用方法是非常重要的。
集成门电路主要包括TTL 门电路和CMOS 门电路两种。
在学习时除了理解它们的结构和工作原理外，更重要的是正确理解和掌握两种门电路的各种电气特性 (包括电压传输特性、输入和和输出特性、动态特性)、主要参数以及正确的使用方法。
在这两类门电路中，除了常规门电路外还有一些特殊门电路，如 TTL 门电路中的 OC 门、三态门，CMOS 门电路中的 OD 门、三态门和传输门，应掌握 它们的功能和使用方法。
第三章 组合逻辑电路 【本章主要内容】 本章重点讲述组合逻辑电路的特点以及组合逻辑电路的分析 方法和设计方法。
首先讲述组合逻辑电路的共同特点以及组合逻辑电路的一般分析方法和设计 方法。
然后介绍常用的组合逻辑电路的工作原理和使用方法。
最后介绍了组合逻辑电路中的竞争冒险现象。
第八讲 组合逻辑电路分析方法和设计方法 一、主要内容 1、组合逻辑电路概述 组合逻辑电路的特点功能特点: 在组合逻辑电路中.任意时刻的输出仅仅取决于该时该的输入， 与电路原来的状态无关。
逻辑功能一般通过逻辑函数式或逻辑真值表的形式来描述，也可以用逻辑图来表达。
2、组合逻辑电路的分析方法 所谓分析一个给定的逻辑电路，就是要通过分析找出电路的逻辑功能来。
分析步骤如下: 用文字概括说明电路逻辑功能的特点。
3、组合逻辑电路的设计方法 所谓设计一个逻辑电路，就是根据给出的实际逻辑问题、求出实现这-逻辑 功能的最简单逻辑电路。
设计步骤如下: 1)进行逻辑抽象，目的是得到一个逻辑真值表。
过程:确定输入变量和输出变量逻辑赋值列真值表。
2)由真值表求出输出逻辑函数式。
3)选择实现的器件:可用SSI、MSI 或PLD 来实现。
4)将逻辑函数化简或变换成适当的形式; 若用SSI 实现，需要化简逻辑函数;若用MSI 实现，需要变换逻辑函数。
据化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑电路图;6)工艺设计。
二、本讲重点 1、组合逻辑电路的分析方法 2、组合逻辑电路的设计方法 三、本讲难点 组合逻辑电路的设计方法:注意结合实例讲述一般设计步骤。
四、教学组织过程 本讲采用课堂讲授的方法，注意结合数据选择器实例说明组合逻辑电路的分析步骤和设计步骤。
第九讲 编码器 一、主要内容 1、编码器的概念 所谓编码就是用文字、符号或数码表示特定对象的过程。
编码器就是实现编码操作的电路。
编码器可分为普通编码器和优先编码器两种。
每一种编码器中又可分为二进制编码器和BCD 编码器等。
2、普通编码器 1)特点:在任何时刻只有一个编码信号有效，编码器对之进行编码。
2)二进制普通编码器 线-3线编码器为例说明。
3、优先编码器 1)特点 允许多个编码信号同时有效，而且电路只对优先级最高的信号编码，不理会 低优先级信号。
2)二进制优先编码器 线-3线优先编码器74LS148 为例。
在原理分析中，应注意强调电路框图的讲解，说明输入输出信号的含义。
在74LS148 中注意选通信号和状态输出信号的作用。
3)二-十进制(BCD 码)优先编码器 典型电路是 74LS147，逻辑图和编码表分别见 P110 3.7。
二、本讲重点 编码器的概念和电路框图，注意讲解普通编码器和优先编码器的区别，讲解 典型电路74LS148。
三、本讲难点 编码器具体电路，注意讲述电路框图及其应用方法，避开内部结构。
四、教学组织过程 本讲主要采用课堂讲授的方法，可组织学生讨论普通编码器和优先编码器的区别，讨论编码器的应用。
2、译码器的分类 译码器可分为二进制译码器、BCD 码译码器和显示译码器。
典型电路是74LS138，其逻辑图和功能表分别见P111 的图3.15 和P112 的表3.8。
原理分析中注意说明电路框图、输入信号的含义，特别注意选通信号的作用及其 选通条件，注意译码器的每个输出是输入变量的一个最小项(或其反)。
2)二-十进制(BCD 码)译码器 其输入代码是BCD 码，原理与二进制译码器类似。
3)显示译码器 显示译码器是专门为数码显示器件而设计的电路，其输入是BCD 码，输出 是七段显示驱动信号。
典型电路是7448，逻辑图见P118 的图3.23。
原理分析注意说明电路框图和相关控制信号的作用，并用 3、用译码器设计组合逻辑电路1)设计原理:利用译码器产生输入变量的所有最小项，再利用输出端附加 门实现最小项之和。
输出附加门可选用或门(译码 器输出原函数时)或者与非门(译码器输出反函数时)。
二、本讲重点 译码器的概念和电路框图，讲解典型电路74LS138，讲述译码器实现组合逻辑函数的方法。
三、本讲难点 译码器的各种具体电路，注意讲述电路框图及其应用方法，避开内部结构。
四、教学组织过程 本讲主要采用课堂讲授的方法，可组织学生讨论编码器和译码器的区别，讨论译码器和显示译码器的应用。
第十一讲 加法器和数值比较器 一、主要内容 1、加法器 1)一位加法器 包括半加器和全加器两种。
两者区别在于，半加器不考虑低位进位，全加器 要考虑低位进位。
一般采用全加器。
串行加法器的原理是将多个一位全加器串联起来，将低位加法器的进位依次 接到高位加法器的进位输入。
其特点是结构简单但是运算速度慢。
并行加法器的原理是利用低位的加输入和进位输入直接得到高位的和及进 位输出，其典型电路是74LS283，逻辑图见P124 的图3.30，注意讲述电路框图 及相关信号的含义。
并行加法器的特点是运算速度快但结构复杂。
3)用加法器设计组合逻辑电路 如果输出逻辑函数可表示为输入变量和输入变量或常数相加时，则可用加法 器实现逻辑函数。
但是这种方法只适用于特殊情形，不象译码器和数据选择器那样具有普遍性。
典型电路是 四位数值比较器CC14585，逻辑图见P126 的图3.33，应注意功能框图和有关信号的作用。
同时注意数值比较器的扩展方法。
二、本讲重点 1、加法器的功能框图及其应用，注意串行和并行加法器的特点。
2、数值比较器:重点讲述功能框图与使用方法，注意讲述功能扩展方法。
三、本讲难点 超前进位加法器的进位构成原理和四位数值比较器扩展输入端的用法。
四、教学组织过程 本讲采用课堂讲授的方法，可组织学生讨论加法器和数值比较器的各种应 五、课后习题见相应章节的"思考题与习题"。
第十二讲 中规模集成组合逻辑电路(MSI)的应用(习题课) 一、本讲的教学目的为了使同学们在学完第三章中规模集成常用组合逻辑电路后,能熟练掌握 MSI的基本功能、管脚功能,同时提高同学们组合逻辑电路的设计能力和MSI的应用能力.培养学生自学学习的能力.我们特安排这次习题课. 二、本讲教学内容 1、试用不同形式的SSI设计一个交通灯的故障检测电路 2、改用MSI(74LS138和74LS153/74LS151)来设计交通灯的故障检测电路 3、试用74LS283设计一个BCD码变换器 4、试用74LS138设计一位二进制数的全减器 5、试用74LS151设计一个两位二进制数的全加器 三.本讲教学方法 1、课前布臵学生先设计上述内容; 2、根据学生设计情况,选择优秀学生自己上讲台讲授自己的设计方案和电路; 3、老师根据学生讲解情况,启发学生互相讨论; 4、老师总结。
四.课后习题 见相应章节的"思考题与习题"。
【本章小结】 本章讲述了组合逻辑电路的特点、组合逻辑电路的分析方法和设计方法、若干常用组合逻辑电路的原理和使用方法等内容。
组合逻辑电路的功能特点是任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与电路的状态无关。
常用的组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器 等，应掌握这些电路的原理、功能框图和使用方法，学会运用这些电路设计其他 逻辑功能的组合逻辑电路。
尽管各种组合逻辑电路的功能千差万别，但是它们的分析方法和设计方法是相同 的，因而在学习时应将重点放在分析方法和设计方法上，而不必去记忆各种具体的逻辑电路 第四章 第四章 触发器 【本章主要内容】首先介绍触发器的各种电路结构以及由于电路结构不同而带来的不同动作特点，然后从逻辑功能上对触发器进行分类，并强调说明触发器的电路结构和逻缉功能的区别以及两者的关系;最后扼要地介绍了不同逻辑功能触发 器之间实现逻辑功能转换的简单方法。
【本章学时分配】本章共2 学时第十三讲 基本触发器、同步触发器及主从触发器 一、主要内容 1、触发器的定义与基本特点 能够储存一位二值信号的基本单元电路统称为触发器。
触发器的基本特点一是具有两个能自行保持的稳定状态,二是能根据不同的输入信号臵成1 状态。
电路输出能臵为1态并且能保持不变。
电路输出能臵为0态并且能保持不变。
我们称之为不定态。
因此,在正常工作时输入信号应遵守 的约束条件。
由以上分析可得到如P136 的基本RS触发器的特性表,其中Qn+1 触发器的新状态,也可叫做次态;Qn为触发器原来的状态,也可叫做初态。
由表可知,此结构触发器是在输入信号为低电平时,产生臵1 功能,我们称之为低电平有效。
另外,基本RS 触发器也可用或非门构成。
4)优缺点 优点:电路简单，可以存贮一位二进制代码，是构成各种高性能触发器的基础。
缺点:直接控制--输入信号在整个存在期间都直接控制输出端的状态; 信号之间有约束条件。
4、同步RS 触发器 在数字系统中，为协调各部分的动作，常常要求某些触发器于同一时刻动作。
通常把这个同步信号叫做时钟脉冲，用CP 表示。
这种受时钟信号控制的触发器统称为时钟触发器，以区别于像基本RS 触发器那样的直接臵位、臵零 触发器。
与此同时从触发器按照与主触发器相同的状态翻转。
因此，在CP 的一个 变化周期中触发器输出端的状态只可能改变一次。
按照上述逻辑关系得到主从RS 触发器的特性表为P139 工作特点主从型触发器的工作过程可看成是取样及求值两个阶段。
取样过程是在 CP 期间完成的。
而求值阶段可看成是在CP=0期间完成的。
它只在CP 前沿后的一段很短时间间隔内对输入数据取样，保存在主触发器内，然后等待时钟脉冲 下降沿的到来，以便对触发器的输出Q 求值，并保存在从触发器中。
将上述逻辑关系用真值表表示，可得到P140 所示的主从JK触发器的特性表。
3)优缺点 优点:既无直接控制问题，又无约束。
性能优良，使用方便。
缺点:有一次变化问题--在CP=1 期间主触发器的状态能够也只能够变化 一次。
二、本讲重点 1、基本触发器、同步触发器及主从触发器的电路结构、逻辑关系及动作特点。
三、本讲难点 1、触发器输入端的有效电平。
触发器的不定态与约束条件。