模拟电路与数字电路第10章半导体存储器和可编程逻辑器件

《数字电路与逻辑设计A》课程教学大纲（Digital Circuits and Digital DesignA）编写单位：计算机与通信工程学院计算机科学与技术系编写时间：2021年7月《数字电路与逻辑设计A》课程教学大纲一、基本信息课程名称：数字电路与逻辑设计A英文名称：Digital Circuits and Digital Design A课程类别：专业教育课程课程性质：必修课课程编码：0809000146学分：4总学时：64 其中，讲授64学时，实验0学时，上机0学时，实训0学时适用专业：计算机科学与技术先修课程与知识储备：高等数学、大学物理后继课程：计算机组成原理、嵌入式系统二、课程简介《数字电路与逻辑设计A》是计算机科学与技术专业学生的一门必修专业基础课程，是该专业学生学习有关“电”的重要工程基础类课程。

本课程首先学习电路的基本规律、定理以及电路的分析方法。

然后学习模拟电子电路的基本原理及分析设计方法，包括半导体器件、放大电路、集成运算放大器等相关知识。

最后学习数字逻辑电路的基本原理、基本分析方法和基本设计方法，掌握数字集成电路的使用，了解可编程逻辑器件原理和数字电路EDA设计概念，为后续专业课程的学习打下基础。

三、教学目标1、课程思政教学目标：集成电路产业的重要性、国内外差距现状、国内优势领域、创新意识培养、家国情怀和责任意识、严肃认真的科学作风。

2、课程教学总目标：通过本课程的教学，使学生掌握电路的基本理论知识和基本分析方法，以及模拟电路和数字电路的相关理论、分析和设计方法，培养学生的科学思维能力和理论联系实际解决问题的能力。

3、课程目标与学生能力和素质培养的关系：课程思政目标有利于培养学生的爱国意识、专业素养和良好的工作作风；课程教学目标有利于培养学生对计算机科学与技术中涉及到的模拟电路和数字电路问题进行分析和设计的能力。

4、毕业要求—课程目标关系（OBE结果导向）表1 毕业要求-课程目标关系表注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与各项毕业要求的关联度。

半导体存储器和可编程逻辑器件随着科技的不断进步，半导体技术及其应用越来越广泛，半导体存储器和可编程逻辑器件作为其中的重要组成部分，已经成为数字电路和计算机系统设计中必不可少的一部分。

本文将对半导体存储器和可编程逻辑器件的原理、应用、发展及未来趋势进行详细介绍。

一、半导体存储器半导体存储器是以半导体器件为主要构成材料的存储器器件，主要是用于存储数字信息。

其原理是根据内存存储器芯片内部的存储单元进行数据的读写操作。

目前最常见的半导体存储器有静态随机存储器（SRAM）、动态随机存储器（DRAM）、闪存存储器等。

1. 静态随机存储器（SRAM）SRAM是一种速度非常快的存储器，它的读写速度比DRAM快多了，通常用于将计算机的一级缓存内存中。

SRAM 是一种静态存储器，也就是说，当一条数据被存储在SRAM中时，只要电源没有被关闭，它就会一直保存在那里，在这种情况下，SRAM的读写速度都非常快。

2. 动态随机存储器（DRAM）DRAM是一种速度比较慢的半导体存储器，它是一种动态存储器，也就是说，它的存储单元采用电容器构成，所以需要不断地刷新，否则将会丢失存储数据。

目前，很多计算机主板上内存插槽里的内存条用的就是DRAM。

3. 闪存存储器闪存存储器具有非常高的可靠性、速度和存储容量，同时功耗也很低，所以广泛应用于计算机、手机、相机等各种电子设备存储信息。

闪存存储的最大特点是可以长期保存数据，并且不需要电源来保持其数据状态。

二、可编程逻辑器件可编程逻辑器件是一种能够实现设计者可以根据需要对其进行编程的器件。

它是一种可以通过编程改变其内部电路连接方式的芯片。

可以通过内部的可编程电路连接元器件来实现逻辑门电路、模拟电路和数字逻辑实现等。

常见的可编程逻辑器件有可编程门阵列（PGA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等。

1. 可编程门阵列（PGA）PGA是一种集成度较低的可编程逻辑器件，它包含一个大量的与门和或门，可以用来实现一些简单的逻辑功能。

半导体存储器和可编程逻辑器件半导体存储器和可编程逻辑器件是现代计算机中必不可少的组件，它们可以用来寄存数据和指令，在计算机的运行过程中，起着至关重要的作用。

本文将重点介绍半导体存储器和可编程逻辑器件的工作原理、种类和发展历程。

一、半导体存储器半导体存储器是计算机内存中最为重要的一种存储器，用于存储数据和指令，在计算机的工作过程中扮演着重要的角色。

它具有速度快、体积小、功耗低、可靠性高等优点，因此被广泛应用于各种计算机系统中。

半导体存储器分为RAM和ROM两种类型，其中RAM是一种易失性存储器，主要分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种类型。

SRAM采用触发器存储单元来存储数据，因此具有较高的读写速度和较低的功耗，但存储密度相对较低，价格较高。

而DRAM采用电容存储单元来存储数据，存储密度较高，价格相对较低，但读写速度和功耗略高于SRAM。

ROM是一种只读存储器，主要分为PROM、EPROM和FLASH三种类型。

PROM是可编程只读存储器，EPROM是可擦写可重写存储器，FLASH具有可擦写可重写功能，速度快，存储密度高，价格相对较低。

二、可编程逻辑器件可编程逻辑器件(PAL、GAL等) 是一种数字电路，可以根据用户的需求对电路进行编程，实现特定的逻辑功能。

它具有半固定的逻辑功能和高速的运算能力，在数字电路设计中被广泛应用。

PAL(Programmable Array Logic)是第一代可编程逻辑器件，它包含了AND、OR和NOT门，可以实现较为简单的逻辑功能。

GAL(Generic Array Logic)是第二代可编程逻辑器件，它采用了可编程器件技术，可以根据用户的需求对逻辑电路进行程序设计。

EPLD(Erasable Programmable Logic Device)是第三代可编程逻辑器件，可以重编程和擦除，可提高电路的灵活性和可重用性。

FPGA(Field Programmable Gate Array)是第四代可编程逻辑器件，具有更高的逻辑密度、更快的速度和更强的运算能力，可实现复杂的逻辑电路设计。

课程教学大纲课程名称：电子技术基础英文名称：The Fundamentals of Electronic Technology 课程编号：培训对象：本科学生课程性质：必修，考试总学时数：理论56 学时，实践20 学时学分：开课学期：第×学年×季学期二〇二×年×月一、学习目标本课程是信息与通信工程、电子科学与技术等本科专业的一门专业基础课。

通过本课程的教学，使学生能够了解电子技术的基本理论，掌握模拟电路和数字电路的分析与设计方法，培养学生的科学思维能力、工程实践能力和创新精神，为后续课程的学习和个人发展奠定基础知识和基本技能。

二、课程设计《电子技术基础》课程介绍模拟与数字电子技术的基本理论、基本方法和基本应用，具有技术发展快、知识点多、实践性强等特点。

依据本科学生的人才培养目标，贯彻落实“以学生为中心”的教育理念，创新教学模式，优化教学内容，改革教学方法，将理论与实践、知识传授与创新教育紧密结合，激发学生的学习兴趣，努力使学生打牢学科基础，掌握实践技能，培养创新能力，提高综合素质。

（1）内容设计模拟部分，沿“先分立后集成”的主体思路，教学内容由常用半导体器件、常用半导体器件组成的基本放大电路、放大电路引入反馈对电路性能改善的分析判断、集成运放内部电路、集成运放的线性应用和非线性应用等章节组成。

在一条主线的牵引下，牵扯出各章节的相关知识点，层次分明、条理清晰。

数字部分，主要由“组合”到“时序”、“小规模”到“中规模”的顺序介绍，运用逻辑代数基础和逻辑门的特性，导出小规模组合逻辑电路的分析和设计方法，进而介绍加法器、译码器、选择器等常用中规模组合功能器件的功能和应用；引入时序电路的基本概念，介绍由触发器构成的小规模时序电路的分析和设计方法，进而介绍计数器、移位寄存器等常用中规模时序器件的功能和应用；最后介绍半导体存储器和PLD 这类大规模集成电路的分类、特点和简单应用以及模数转换电路的工作原理、转换技术和参数指标。

电工大学课本目录第1章电路概念与分析方法1电路和电路模型2 电路组成和作用3电路模型4 电流和电压的参考方向5 电流的参考方向6 电压的参考方向7 电功率8无源电路元件9 电阻元件10 电感元件11 电容元件12 有源电路元件13 独立电源14 两种电源模型等效变换15 受控电源16 基尔霍夫定律17 基尔霍夫电流定律18 基尔霍夫电压定律19支路电流法20 叠加原理21 结点电压法22 戴维南定理23 电路中电位的计算第2章电路的瞬态分析1 换路定则和初始值确定2 换路定则3 初始值确定4 —阶电路瞬态过程分析方法5 经典法6 三要素法7 —阶电路瞬态过程的三种响应8 —阶电路的脉冲响应9 徽分电路10 积分电路第3章正弦交流电路1 正弦交流电压和电流2 频率3 有效值4 初相位5 正弦量的相量表示法6 单一元件正弦交流电路7 电阻元件交流电路8 电感元件交流电路9 电容元件交流电路10 RLC串联交流电路11 电压和电流的关系12 功率关系13 阻抗串联和并联14 阻抗串联15 阻抗并联16 电路中的谐振17 串联谐振18 并联谐振19 功率因数的提高20 提高功率因数的意义21 提高功率因数的措施22三相正弦交流电路23 三相电压24 三相电路中负载连接25 三相电路的功率.26 非正弦周期交流电路第4章半导体器件1 半导体基础知识2 本征半导体和掺杂半导体3 PN结4 半导体二极管5 基本结构6 伏安特性7 主要参数8 特殊二极管9 晶体管10 基本结构11 放大作用12 特性曲线13 主要参数14 场效应管15 基本结构16 工作原理17 特性曲线18 主要参数第5章基本放大电路1 共发射极放大电路2 电路组成和工作原理3 静态分析4 动态分析5 静态工作点的稳定.6 共集电极放大电路7 静态分析8 动态分析9 共集电极放大电路应用10 场效应管放大电路11 静态分析12 动态分析13 多级放大电路14 级间耦合15 分析计算16 差分放大电路17 静态分析18 动态分析19 输入和输出方式20 功率放大电路21 要求和特点22 OCL互补对称功率放大电路23 OTL互补对称功率放大电路第6章集成运算放大器与应用1 集成运算放大器简介2 组成原理3 主要参数4 传输特性和分析方法5 集成运算放大电路中的反馈6 反馈基本概念7 反馈类型和判断8 具体负反馈电路分析9 负反馈对放大电路性能影响10 集成运算放大器线性应用11 比例运算电路12 加法和减法运算电路13 积分和微分运算电路14 集成运算放大器非线性应用15 电压比较电路16 矩形波产生电路17 RC正弦波振荡电路18 运算放大器使用时应注意问题19 选件和调零20 消振和保护第7章直流稳压电源1 不可控整流电路2 滤波电路3 稳压电路4 简单稳压电路5 集成稳压电路6 开关稳压电路7 可控整流电路8 晶闸管9 可控整流电路第8章门电路与组合逻辑电路1 数字信号和数制2 数字信号3 数制4 逻辑门电路5 基本逻辑门电路6 TTL集成门电路7 CMOS集成门电路8 组合逻辑电路分析和设计9 逻辑代数基本定律10 逻辑函数表示方法11 逻辑函数化简12 组合逻辑电路分析13 组合逻辑电路设计14 集成组合逻辑电路15 加法器16 编码器17 译码器和数码显示18 半导体存储器和可编程逻辑器件19 只读存储器20 可编程只读存储器21 可编程逻辑阵列22 可编程阵列逻辑23 应用举例24 产品判别电路25 多路故障检测电路26 公用照明延时开关电路第9章触发器与时序逻辑电路1 双稳态触发器2 RS触发器3 JK触发器4 D触发器5 寄存器6 数码寄存器7 移位寄存器8 计数器9 异步二进制加法计数器10 同步十进制计数器11 集成计数器12 555定时器和应用13 555定时器14 555定时器组成单稳态触发器15 555定时器组成多谐振荡器16 应用举例17 4人抢答电路18 搅拌机故障报警电路19 8路彩灯控制电路第10章模拟量与数字量的转换1 D/A转换器2 T型电阻网络IDAC3 倒T型电阻网络DAC4 集成电路DAC5 A/D转换器6 数据采集系统7 多通道共享S/H和A/D系统8 多通道共享A/D系统9 多通道A/D系统第11章变压器与电动机1 磁路2 磁性材料的磁性能3 磁路分析方法4 变压器5 变压器工作原理6 变压器特性和额定参数7 特殊变压器8 三相异步电动机9 结构和原理10 电磁转矩和机械特性11 使用12 单相异步电动机13 直流电动机14 控制电动机15 交流伺服电动机16 步进电动机17 超声波电动机第12章电气自动控制技术1 常用控制电器2 低压开关3 熔断器4 自动空气断路器5 交流接触器6 热继电器7 时间继电器8 三相异步电动机基本控制电路9 直接启停和点动控制10 正反转和行程控制11 时间和顺序控制12 可编程序控制器13 组成和原理14 程序设计方法15 可编程序控制器应用举例16 三相异步电动机正反转控制17 三相异步电动机Y-Δ启动控制附录A 现代通信技术附录B 安全用电附录C 电工电子EDA仿真技术。