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數字電子技術基礎(自主模式)

自主模式

  • 什么是隨堂模式?

    隨堂模式課程一般為每學期一輪次,課程每周更新,作業、考試有截止時間,由課程提供方老師、助教指導,課程完結,成績由老師確認后,統一發放證書。

  • 什么是自主模式?

    自主模式課程常年開放加入,課件全部開放,作業、考試無截止時間,有學堂在線招募選拔的助教指導,考核通過即可自動獲得證書。

國家級精品

來自于: 清華大學 | 分類: 電子(144)工程(692)

課程描述

電子技術的應用“無所不在”。不管哪個領域、哪個行業,為實現現代化、自動化、信息化,就必須配以電子系統。“電子技術基礎”課程教授實現電子系統必備的基礎知識。

什么是認證證書?
免費學習
認證學習
名師簽名
實名認證
權威性
紙質證書
付費購買
免費贈送

課程簡介

本課程是電子技術基礎的兩大分支之一,屬于入門性質的技術基礎課。課程的主要內容為電子器件、電子電路的基本原理、數字電路的分析和設計方法,以及在實際中的典型應用等。清華大學“數字電子技術基礎”課程的知識點包括邏輯代數基礎、門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖波形的產生與整形、半導體存儲器、可編程邏輯器件,以及數/模和模/數間的轉換電路等。課程的基本要求是熟練掌握電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能,培養具有分析問題和解決問題的能力,為深入學習電子技術及其在專業領域中的應用打好基礎。

展開

課程章節

第一周
0.1 數字量和模擬量
0.2 電子技術的發展歷程
0.3 課程的基本任務
1.1 信息與編碼
1.2 二進制的補碼
1.3 二進制補碼運算的符號位
1.4 二進制的編碼
1.5 用電壓來表達信息
1.6 電壓信號的離散化
2.1 邏輯代數概述
2.2 邏輯代數的三種基本運算
第一周作業
第二周
2.3 幾種常用的復合邏輯運算
2.4 邏輯代數的基本公式和常用公式
2.5 邏輯代數的基本定理
2.6 邏輯函數及其表示方法
2.7 邏輯函數形式的變換
2.8 邏輯函數的化簡
2.9 邏輯函數的最小項之和
2.10 邏輯函數的最大項之積
2.11 最小項和最大項的關系
2.12 邏輯函數的卡諾圖
2.13 卡諾圖化簡法
2.14 具有無關項的邏輯函數及其化簡
2.15 邏輯函數的機器化化簡法
第二周作業
第三周
3.0 門電路概述
3.1-1 半導體二極管的開關特性
3.1-2 二極管與門
3.1-3 二極管或門
3.1-4 二極管門電路的缺點
3.2-1 MOS管的基本構造和工作原理
3.2-2 MOS管的開關特性
3.2-3 MOS管的工作特性曲線
3.3-1 CMOS反相器的電路結構和工作原理
3.3-2 CMOS反相器的電壓電流傳輸特性
3.3-3 CMOS反相器的靜態輸入輸出特性
3.3-4 CMOS反相器的動態特性
3.3-5 CMOS反相器的總功耗
第三周作業
第四周
3.4-1 其他邏輯功能的CMOS門電路
3.4-2 帶緩沖級的CMOS門電路
3.4-3 漏極開路的門電路
3.4-4 CMOS傳輸門和三態門
3.5-1-1 雙極型三極管的輸入輸出特性
3.5-1-2 雙極型三極管的基本開關電路
3.5-1-3 雙極型三極管的開關等效電路、三極管反相器
第四周作業
第五周
3.5-2-1 TTL反相器的電路結構
3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
3.5-2-3 TTL反相器中的幾個 問題和輸入噪聲容限
3.5-3-1 TTL反相器的輸入輸出特性
3.5-3-2 TTL反相器的輸入端負載特性
3.5-3-3 TTL反相器的扇出系數
3.5-4-1 TTL反相器的傳輸延遲時間
3.5-4-2 TTL反相器的交流噪聲容限
3.5-4-3 電源的動態尖峰電流
3.5-5-1 其他邏輯功能的TTL門電路
3.5-5-2 集電極開路輸出的門電路
3.5-5-3 三態輸出門
實驗一:與非門電壓傳輸特性曲線的觀測
實驗二:與非門傳輸延遲時間的測量
第五周作業
第六周
4.1 組合邏輯電路的特點
4.2-1 組合邏輯電路的分析方法
4.2-2 組合邏輯電路的設計方法
4.3-1-1 若干常用組合邏輯電路:普通編碼器
4.3-1-2-1 優先編碼器
4.3-1-2-2 優先編碼器的擴展
4.3-1-3 二-十進制優先編碼器
4.3-2-1 譯碼器
4.3-2-2 二進制譯碼器的擴展
4.3-2-3-1 顯示譯碼器
4.3-2-3-2 顯示譯碼器附加控制端的作用
4.3-2-4 用譯碼器設計組合邏輯電路
4.3-3-1 數據選擇器
4.3-3-2 用數據選擇器設計組合電路
4.3-4-1 加法器
4.3-4-2 多位加法器
4.3-4-3 用加法器設計組合電路
4.3-5 數值比較器
4.4-1_4.4-2 組合邏輯電路中的競爭-冒險現象
4.4-3 消除競爭-冒險現象的方法
第六周作業
第七周
4.5 可編程器件及EDA1
5.0 觸發器的由來
5.1 門電路與觸發器的關系
5.2 基本RS鎖存器
5.3-1 電平觸發的SR觸發器
5.3-2 電平觸發的D觸發器1
5.3-3 電平觸發的D觸發器2
5.4-1-1 脈沖觸發的觸發器--主從D觸發器
5.4-1-2 脈沖觸發的觸發器--主從SR觸發器
5.4-1-3 脈沖觸發的觸發器--主從JK觸發器
5.4-2 脈沖觸發方式的動作特點
5.5 邊沿觸發的觸發器
5.6-1 觸發器的邏輯功能及其描述方法--SR觸發器
5.6-2觸發器的邏輯功能及其描述方法--JK觸發器、T觸發器、D觸發器
第七周作業
第八周
5.7-1 觸發器的動態特性1
5.7-2 觸發器的動態特性2
5.7-3 觸發器的動態特性3
6.1-1 時序邏輯電路概述
6.1-2 時序電路的一般結構形式與功能描述方法
6.1.3 時序電路的分類
6.2.1-1 同步時序電路的分析方法1
6.2.1-2 同步時序電路的分析方法2
6.2.3 異步時序電路的分析方法
6.3.1-1 寄存器
6.3.1-2 移位寄存器1
6.3.1-3 移位寄存器2
6.3.1-4 移位寄存器擴展應用
6.3.2-1-1-1 計數器概述、同步二進制加法計數器
6.3.2-1-1-2 同步二進制減法計數器
6.3.2-1-1-3 同步加減計數器
6.3.2-1-2-1 同步十進制加法計數器
6.3.2-1-2-2 同步十進制減法計數器、十進制可逆計數器
6.3.2-2 異步計數器
第八周作業
第九周
6.3.2-3-1-1 任意進制計數器的構成方法
6.3.2-3-1-2 任意進制計數器的構成方法--舉例(N>M)
6.3.2-3-1-3 任意進制計數器的構成方法--舉例(N<M)
6.3.2-4 計數器應用舉例
6.4.1-1 時序邏輯電路的設計方法
6.4.1-2 時序邏輯電路的設計方法--舉例
6.4.2 時序邏輯電路的動態特性分析
7.0 半導體存儲器緒論
7.1 半導體存儲器概述和分類
7.2-1 ROM的結構和工作原理
7.2-2 可編程ROM1
7.2-3 可編程ROM2
7.3 RAM的結構和工作原理
7.4-1 存儲器容量的擴展-位擴展
7.4-2 存儲器容量的擴展-字擴展
7.5 用存儲器實現組合邏輯電路
第九周作業
第十周
8.1 可編程邏輯器件概述
8.2-8.3-8.4 可編程邏輯器件-FPLA/PAL/GAL
8.5-8.6-8.7 可編程邏輯器件-EPLD/CPLD/FPGA
8.8-8.9 可編程邏輯器件-ISPGDS、PLD的使用
10.1-1 脈沖波形的產生和整形概述
10.1-2-10.2.1 門電路組成的施密特觸發器
10.2.2 集成施密特觸發器
10.2.3 施密特觸發器的主要特點和應用
10.3.1-1-1 積分型單穩態觸發器--結構和工作原理
10.3.1-1-2 積分型單穩態觸發器--性能參數計算
10.3.1-2-1 微分型單穩態觸發器--結構和工作原理
10.3.1-2-2 微分型單穩態觸發器--性能參數計算
10.3.2 集成單穩態觸發器
10.4.1 用施密特觸發器構成的多諧振蕩器
10.4.2 對稱式多諧振蕩器
10.4.3 非對稱式多諧振蕩器
第十周作業
第十一周
10.4.4 環形振蕩器
10.4.5 石英晶體多諧振蕩器
10.5 脈沖電路的分析方法
10.6.1 555定時器電路的結構與功能
10.6.2 用555定時器接成施密特觸發器
10.6.3 用556定時器接成單穩態觸發器
10.6.4 用557定時器接成多諧振蕩器
11.1 數模和模數轉換概述
11.2.1 權電阻網絡D/A轉換器
11.2.2 倒T型電阻網絡D/A轉換器
11.2.3 具有雙極性輸出的電阻網絡D/A轉換器
11.2.4 D/A轉換器的轉換精度和速度
11.3.1 A/D轉換的基本原理
11.3.2 采樣保持電路
11.3.3 并聯比較型A/D轉換器
11.3.4-1 反饋比較型A/D轉換器--計數型
11.3.4-2 反饋比較型A/D轉換器--逐次漸進型
11.3.5 雙積分型和V-F型A/D轉換器
第十一周作業
第十二周
I-概述、電路設計及功能仿真
II-指定芯片及時序仿真
III-選外設(自動化)、鎖定引腳并生成下載文件
IV-電路擴展設計
V-用Verilog描述狀態機電路
《數字電子技術》學生調查問卷
期末考試
考試題

授課教師

  • 王紅 清華大學 自動化系 教授

    王紅,博士,副教授。2004年赴美國麻省理工MIT訪問學者半年。2011年起任國家級精品課“電子技術基礎”課程負責人;主講《數字電子技術基礎》,《自動測試原理》等。 近年來參編已出版的“十五規劃”、“十一五規劃”等教材教輔8本,其中多本教材獲獎:如《數字電子技術基礎》(第五版),獲得北京市高等教育經典教材、北京市高等教育精品教材獎,清華大學優秀教材特等獎等。 在教學和科研方面曾獲得:“寶鋼優秀教師獎 ”;“霍英東優秀青年獎”;軍內“科技進步一、二、三等獎”各1項; “國防科學技術三等獎”; “清華大學青年教師教學優秀獎”;多次獲“清華大學教學成果獎”和 “清華大學實驗技術成果獎”;兩次獲評清華大學“我最喜愛的教師”等。

  • 任艷頻 清華大學 自動化系 研究員

    博士,高級工程師,電工電子中心電子技術實驗室主任,自動化系實驗中心副主任。1995年,獲清華大學自動化系學士;1999年,獲清華大學自動化系控制理論與工程專業博士;1999-2005年,就職于聯想集團,從事信息家電和數字家庭研發及產品管理工作;2006年至今,在清華大學自動化系/清華大學電工電子中心工作,目前主要承擔數字電子技術基礎理論課教學和電子技術實驗學。2006年曾在美國馬里蘭大學帕克分校訪學。近年共申請發明專利20項,其中11項已獲授權,第一發明人3項,第二發明人2項。近年共發表教學和實驗研究論文27篇,其中第一作者15篇。

  • 張濤 清華大學 自動化系 教授

    清華大學自動化系,教授,博士生導師。 分別于1993年、1995年、1999年在清華大學自動化系獲得工學學士、工學碩士和工學博士學位。2002年在日本國立佐賀大學獲得第二個工學博士學位。曾先后在德國慕尼黑工業大學、日本國立佐賀大學和日本國立情報學研究所學習和工作近8年。目前,作為主講教師承擔本科生專業基礎課《數字電子技術基礎》的教學,該課程為為國家級精品課程、北京市級精品課程并曾獲得國家級教學成果二等獎。并作為課程負責人還承擔《飛行控制系統》、《計算機網絡與多媒體技術實驗設計課》等研究生課程。近幾年曾獲得國家級教學成果獎二等獎、中國學位與研究教育學會中國研究生教育成果獎二等獎、北京市教學成果獎一等獎、清華大學教學成果一等獎等。在科研方面主要從事控制理論、機器人、人工智能、飛行器控制等領域的研究。曾承擔國家863項目、國家973項目、國家自然科學基金、國家航空基金等20余項科研項目。曾發表論文200余篇,SCI收錄論文40余篇,EI收錄論文150余篇。發表學術譯著2部,學術著作章節3部,主編教材2部。近幾年曾獲得教育部自然科學獎二等獎、軍隊科技進步二等獎、中國自動化學會自然科學獎二等獎、中國電子學會電子信息科學技術獎二等獎等科技獎勵。

精華筆記

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常見問題

本課程的教材與參考文獻

(1)教材:閻石,《數字電子技術基礎》(第5版),高等教育出版社;(2)參考文獻:康華光,《電子技術基礎(數字部分)》(第5版),高等教育出版社

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