狂妄少女第二章 门电路
【本周学时分配】
本周5学时。周二1~2节，周四3~5节。
【教学目的与基本要求】
1、正确理解TTL的门电路结构、工作原理、逻辑功能和主要参数。
2、熟练掌握其外部特性及特点，并从输入特性、输出特性、电压传输特性、速度、功耗、抗干扰能力、带负载能力对电路进行比较，以便为实际使用这些器件打下必要的基础。
【教学重点与教学难点】
本周教学重点：
1、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。 2、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。
3、TTL反相器的电压传输特性：重点讲述各种特性的含义、相关参数和应用背景。
本周教学难点：
1、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。 2、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反相器的电压传输特性：结合TTL反相器的结构理解各种特性，在此基础上讲述相关参数。
【教学内容与时间安排】
一、门电路的基本概念（约0.5学时）
1、门电路的定义和分类：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门等。
2、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。注意高电平和低电平是指两个电平范围，而不是固定的电压值。
二、二极管的开关特性（约0.5学时） 1、二极管导通的条件和特点； 2、二极管截止的条件和特点；
3、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。 三、三极管的开关特性（约0.5学时） 1、三极管饱和导通的条件和特点 2、三极管截止的条件和特点
3、动态开关特性：存在开启时间TON和关断时间TOFF，影响了三极管的开关速度。
四、MOS管的开关特性（约0.5学时） 1、MOS管导通的条件和特点
2、MOS管截止的条件和特点
3、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。
五、分立元件门电路（约1学时）
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。 六、TTL反相器的结构和原理（约1学时）
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：A为低电平时，T1饱和，VB1≈0.9V，VB2≈0.2V，T2和T5截止，T4和D2导通，Y为高电平；A为高电平时，VB1≈2.1V ，T1倒置，VB2≈1.4V，T2和T5饱和，T4和D2截止，Y为低电平。 七、TTL反相器的电压传输特性（约1学时） 1、 电压传输特性的定义；
2、 电压传输特性的分析：分为四个区段：
AB段：UI＜0.6伏，截止区；BC段：0.6伏＜UI＜1.3伏，线性区； CD段：UI≈1.4伏，转折区；DE段：UI＞1.4伏，饱和区。
3、相关参数：阀值电平VTH，开门电平VON，关门电平VOFF，高电平噪声容限VNH，低电平噪声容限VNL。
【教学方法与教学手段】
本讲主要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，在讲述TTL门电路的电气特性时可采用多媒体教学。
【作业】
P125 2.1 2.2
【本周学时分配】
本周5学时。周二1~2节，周四3~5节。
【教学目的与基本要求】
1、了解OC门和三态门的使用。
2、课堂自学正确理解COMS的门电路结构、工作原理、逻辑功能和主要参数。 3、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。
【教学重点与教学难点】
本周教学重点：
1、TTL反相器的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。
2、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。
3、集电极开路的门电路（OC门）和三态输出门电路（TS门）：重点讲述OC门和TS门的功能、使用方法和应用。
本周教学难点：
1、TTL反相器的静态输入和输出特性：结合TTL反相器的结构理解各种特性，在此基础上讲述相关参数。
2、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。
3、集电极开路的门电路（OC门）和三态输出门电路（TS门）：注意讲述OC门可实现“线与”的原因和TS门输出高阻的概念。
【教学内容与时间安排】
一、TTL反相器的静态输入和输出特性（约1学时） 1、输入特性 定义：II=f（UI）。
相关参数：输入短路电流IIL，高电平输入电流IIH。 2、输出特性
定义：VO=f（IL），分为高电平输出特性和低电平输出特性。 相关参数：最大负载电流ILMAX，扇出系数N。 3、输入端负载特性 定义：VI=f（RI）。
相关参数：开门电阻RON，关门电阻ROFF。 二、TTL反相器的动态特性（约0.5学时）
背景：TTL反相器在状态变化过程中出现的现象。
1、传输延迟时间Tpd：门电路的输出波形相对于输入波形的滞后时间。 2、交流噪声容限VNA=f（Tw）：反映动态抗干扰能力。 3、电源的动态尖峰电流ICCM：产生动态附加功耗。
三、其他逻辑功能的TTL门
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。 四、集电极开路的门电路（OC门）（约1学时） 1、OC门的结构：将TTL 门的输出级的D3、R4和T4 去除，而变为开路的结构。 2、OC门的使用方法和用途：
使用方法：使用时需外接电阻和电源，电源取值一般为+5V，电阻取值应恰当。 用途：可将多个OC门的输出端直接并联以实现“线与”。 五、三态输出门电路（TS门）（约0.5学时）
1、TS门的结构：三态输出门是在普通门电路的基础上附加控制电路而构成的。 2、TS门的原理：以控制端高电平有效的TS门为例。
EN=1时，三态门工作，Y=A?B
EN=0时，三态门的输出级的T4和T5同时截止，输出为高阻态。 3、TS门的应用：基本应用是将多个TS门的输出端直接并联以实现“总线结构”，可以实现多路数据的分时传送，但要求任何时间只能使一个TS门工作。此外还可用TS门实现数据的双向传输。 六、MOS门电路（约1学时） 1、MOS反相器 2、CMOS反相器
3、CMOS或非门和与非门
七、集成门电路使用中的一些问题（约1学时） 1、TTL和CMOS之间的接口
2、TTL和MOS电路在使用中应注意的问题
*六、七可采用课堂自学与讨论方式教学，在学生自主阅读相关内容基础上，适当提出一下思考内容：
1、 CMOS门电路的电源电压是否固定为＋5V？为什么？ 2、 为什么CMOS门电路具有低功耗的特点？
3、 CMOS门电路是否具有输入负载特性？为什么？ 4、 为什么CMOS门电路的工作速度较TTL门电路低？ 5、 为什么CMOS门电路需要在输入和输出端加缓冲器？ 6、 CMOS传输门的功能是什么？有何应用？ 7、 CMOS电路使用时应注意什么？
【教学方法与教学手段】
先启发式地提出自学思考题，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。
【作业】
P126 2.4 2.5 2.6 2.7 2.16(a) 2.17(a)
第三章 组合逻辑电路
【本周学时分配】
本周5学时。周二1~2节，周四3~5节。
【教学目的与基本要求】
1、熟练掌握组合逻辑电路的分析方法 2、熟练掌握组合逻辑电路的设计方法
【教学重点与教学难点】
本周教学重点：
1、组合逻辑电路的分析方法 2、组合逻辑电路的设计方法
3、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。
本周教学难点：
1、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。
2、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。
【教学内容与时间安排】
一、组合逻辑电路概述（约1学时） 1、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。
结构特点：在组合逻辑电路中，只包含门电路，不包含触发器，而且不含反馈。 2、逻辑功能的描述：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。
二、组合逻辑电路的分析方法（约1学时）
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：
1、从电路的输入到输出逐级写出逻辑函数式； 2、对函数式进行化简或变换； 3、列出输入输出的逻辑真值表；
4、用文字概括说明电路逻辑功能的特点。 三、组合逻辑电路的设计方法（约1.5学时）
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。
