数字电路与逻辑设计 于俊清 微课版（第3、4章）教案 半导体与集成门电路、 组合逻辑电路.docx

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第三章半导体与集成门电路

本章的主要知识点包括数字集成电路的分类、半导体器件的开关特性、逻辑门电路、触发器等。

参考学时

2学时（总学时32学时，课时为48课时可分配4学时）。

教学目标（能力要求）

学生能阐述二极管、三极管和MOS管的动态特性和静态特性；

学生了解集成门电路的内部结构和工作原理；

学生能正确使用逻辑门电路，包括三态门和OC门。

教学重点

集成逻辑门电路

教学难点

TTL型非门

三态门

教学主要内容

电路基本理论（10分钟）（总32学时时不讲，可根据学时情况删减））

库伦定律

欧姆定律

基尔霍夫定律

半导体材料的物理学特性（35分钟）（总32学时时不讲，可根据学时情况删减））

半导体的物理学特性

半导体材料

半导体二极管（10分钟）

晶体二极管的结构

晶体二极管的静态特性

晶体二极管的动态特性

双极结型晶体管（10分钟）

晶体三极管的结构

晶体三极管的静态特性

晶体三极管的动态特性

场效应管（10分钟）

场效应管的结构

D-MOSFET的特性与工作原理

场效应管的静态特性

逻辑门电路（60分钟）

简单逻辑门电路

TTL型逻辑门电路

MOS型逻辑门电路

教学过程与方法

电路基本理论（10分钟）

库伦定律

简要介绍库仑定律，课时有限可略。

欧姆定律

简要介绍欧姆定律，课时有限可略。

基尔霍夫定律

半导体材料的物理学特性（35分钟）

半导体的物理学特性

从玻尔原子结构入手，简要介绍玻尔原子模型，引入导体、绝缘体和半导体，简要介绍半导体工作原理，课时有限可略。

半导体材料

简要介绍通过掺杂改变半导体的导电性能，简单介绍PN结的工作原理，课时有限可略。

半导体二极管（10分钟）

晶体二极管的结构

简要介绍晶体二极管的实质式一个PN结。

晶体二极管的静态特性

简要介绍晶体二极管的静态特性，八字总结：正向导通，反向截至。

晶体二极管的动态特性

简要介绍晶体二极管的动态特性，解释出现反向恢复时间的原因。

双极结型晶体管（10分钟）

晶体三极管的结构

简要介绍晶体三极管的分类、内部结构及其工作原理。

晶体三极管的静态特性

简要介绍晶体三极管的静态特性，总结：截至、放大、饱和。

晶体三极管的动态特性

简要介绍晶体三极管的动态特性，解释出现开通时间和关闭时间的原因。

场效应管（10分钟）

场效应管的结构

简要介绍场效应管的分类、内部结构及其工作原理。

D-MOSFET的特性与工作原理

简要介绍D-MOSFET的特性与工作原理。

场效应管的静态特性

简要介绍场效应管的静态特性，总结：截至、饱和和非饱和。

逻辑门电路（60分钟）

简单逻辑门电路

简要介绍简单逻辑门的内部结构、工作原理和外部特性。

TTL型逻辑门电路

从TTL非门入手，介绍TTL型逻辑门的内部结构、工作原理和外部特性。

介绍TTL型三态门的内部结构、工作原理和外部特性。

介绍TTL型OC的内部结构、工作原理和外部特性。

MOS型逻辑门电路

介绍MOS型逻辑门的内部结构、工作原理和外部特性。

介绍MOS型三态门的内部结构、工作原理和外部特性。

介绍MOS型传输门的内部结构、工作原理和外部特性。

第4章组合逻辑电路

本章的主要知识点组合逻辑电路的分析、组合逻辑电路的设计以及组合逻辑电路中的竞争和险象问题。

参考学时

9学时（总学时32学时，课时为48课时可分配12学时）。

教学目标（能力要求）

掌握组合逻辑电路的分析和设计方法；

掌握如何分析组合逻辑电路中的竞争和险象判断和消除方法；

掌握常用的中规模组合逻辑电路的外部特性及使用方法。

掌握中规模组合逻辑电路的分析和设计方法

教学重点

组合逻辑电路的分析和设计方法：通过具体实例来说明组合逻辑电路的分析和设计方法

险象的分析和消除：通过理论分析和实验演示进行学习,通过具体实例来说明组合逻辑电路的竞争与险象的分析及消除的方法

中规模组合逻辑电路的外部特性及使用方法：通过理论分析来学习常用中规模组合逻辑电路的外部特性及使用方法，通过具体实例来学习中规模组合逻辑电路的分析和设计方法

教学难点

组合逻辑电路的分析：学生的知识有限，在分析逻辑功能的时候往往无法顺利分析出来。

竞争和险象的消除：在判断竞争时，学生容易改变电路再去分析电路的竞争，这是错误的。

中规模组合逻辑电路的分析和设计：多个中规模组合逻辑器件集成在一起完成一个复杂的功能时，学生会因为不熟悉各种芯片的外部特性及使用方法而感到困惑，多加练习可以解决。

教学主要内容

组合逻辑电路概述（20分钟）

小规模组合逻辑电路分析（60分钟）

小规模组合逻辑电路的分析步骤

小规模组合逻辑电路的分析举例

小规模组合逻辑电路设计（90分钟）

小规模组合逻辑电路的设计步骤

小规模组合逻辑电路的设计举例

常用中规模组合逻辑电路（100分钟）

加法器

编码器

译码器

多路