数字电路一、内容结构图
（一）重点分析
1、基本逻辑门电路的逻辑关系、真值表和波形图
门电路是构成数字集成电路的基本单元，若将非常复杂的数字电路进行细分解，可以知道都是由与门、或门、非门这三种基本门电路构成的。门电路的输出数据由输入数据决定，其逻辑关系函数表达式表达了门电路的输出与输入之间的关系，是分析和设计数字电路的基础。
真值表以表格形式反映了输入信号所有变化可能性对应输出信号的关系，是逻辑关系函数表达式的表格化形式，真值表是理解数字电路工作状态的重要依据。
波形图反映了门电路的输入、输出信号电平随时间变化的情况，也是由逻辑关系函数表达式决定的。
逻辑关系函数表达式、真值表和波形图以三种不同形式来表达数字电路的工作状态，其本质都是一样的。
2、TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面的差别
数字集成电路有TTL与CMOS两种类型，例如集成与、或、非门也有TTL与CMOS两种类型，TTL主要由NPN 型晶体管构成，CMOS主要由场效应管构成，由于使用器件不同，决定了这两种集成电路的结构和电气性能有很大不同，使用时，理解它们的特性非常重要。
由于TTL型和CMOS型集成电路的最大额定电源电压、逻辑电平、延迟时间等参数都有较大的差别，所以TTL型和CMOS型集成电路不能混合使用。
虽然TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面有较大差别，但相同功能电路的逻辑关系是相同的，不影响对电路的逻辑分析。
3、用数字集成电路安装简单的实用电路
用数字集成电路构成简单实用电路，是数字集成电路应用和构成较复杂组合数字电路的基础。学生通过电路安装，可以认识和熟悉电子元器件，初步掌握焊接、安装技巧，体验成功的快乐，培养对电子技术的兴趣。在教学时可选用与、或、非、与非、或非等集成门构成多谐振荡电路，利用多谐振荡器搭接电子门铃、报警器等简单、有趣电路，有兴趣的学生除了学会安装多谐振荡器外，还可了解多谐振荡器频率的计算方法，以便调节频率、改变音调。
（二）难点分析
1、什么是数字信号？
模拟信号是直接反映外界物理信息变化规律的电信号，日常生活中有大量的事例，学生好理解；而数字信号是对模拟信号的人为加工和处理，它以另外一种形式（0和1的编码）间接地反映外界物理信息的变化规律，虽然日常生活中有大量数字技术应用的事例，但很少能直观、准确地解释什么是数字信号，学生往往难以理解；所以准确理解数字信号是教学中的一个难点。
2、数字电路简单的组合设计和制作试验
学生通过数字电路简单的组合设计，要学会优化设计方案，选择、识别电子元器件，焊接、安装电路、学会写试验报告，初步体验电子技术试验的一般过程。数字电路的组合设计要建立在简单数字集成电路安装的基础之上，是对简单数字集成电路的组合应用。
四、教学建议
1、正确理解数字信号
教师在讲解数字信号时，建议按以下内容顺序讲解数字信号的来龙去脉，使学生能较全面的了解数字信号、较准确地理解数字信号的特性：
（1）模拟信号：自然界中声、光、热、力等物理信息经相应的传感器转换成电信号，这样的电信号就是模拟信号，它在数值和时间上是连续变化的，其变化规律反映了相应物理信息的强度和变化规律。
（2）模拟信号的主要缺点：
①噪声容易叠加在模拟信号上，引起信号失真；
②不便计算机处理。
（3）十进制数与成二进制数之间的转换：
如：9＝（1001）2，7＝（0111）2，5＝（0101）2，3＝（0011）2等等。
掌握十进制数和二进制数的特性，可以帮助学生理解数字信号。
（4）模拟信号转化为数字信号的过程（示意）如下：
①例如声音信号经声敏传感器（话筒）转换成电压U a信号波形如图9.3（a）所示：
②根据采样定理，由采样电路对模拟信号进行采样，输出采样电压信号波形如图9.3（b）所示，采样信号是离散的模拟信号，只要采样频率足够高，采样信号能正确无误地表示模拟信号；
③A/D转换器将采样后的模拟信号经量化、编码后转换成数字信号，如图9.3（c）所示，如2V电压的编码是0010,7V电压的编码是0111,9V电压的编码是1001。
图9.3对模拟信号采样、编码示意图
（5）数字信号的特点：
数字信号是用0和1对采样后的离散的模拟信号进行编码、仅是由0与1两种数据组成的信号，相对模拟信号有显着的优点：
①数字信号容易克服失真问题：在传输、放大处理过程中失真的数字信号，经限幅、整形处理后，即可复原；
②数字信号抗噪声干扰能力强：可采用多种算法对数字信号进行检错纠错；
③数字信号便于计算机和大规模数字集成电路存储、处理。
④经数字电路处理后的数字信号，根据需要，可用D/A转换器转换成模拟信号。
2、数字电路试验电源的制作：
一般数字集成电路使用电源电压为5V，使用1.5V电池叠加很不方便；建议用7805集成稳压器自己安装简单的5V电源供试验室使用。
5伏电源电路如图9.4所示。集成稳压器7805为三端器件，①脚为输入端，②脚为接地端，③脚为+5V 稳压输出端；它具有1.5A的输出能力，内部有限流保护、过热保护和过压保护，采用低噪声、温度漂移小的基准稳压电源，工作稳定可靠。
图9.45V电源电路变压器可选用8W
220V
交流电源。桥式整流器可选用全桥整流块，整流块的②、③脚接变压器次级线圈，④脚接地，①脚接三端稳压器的输入端，滤波电容C1选用大容量电解电容，C2为小容量电解电容以消除可能产生的高频自激振荡。
3、数字集成门电路试验
通过判断逻辑门的试验，可以加深学生对真值表和逻辑函数关系表达的感性认识。
例1：
试验判断逻辑门
一、教师先将学生分组（4～6个为一组），分发给各组一套电子零配件如：2支电铬铁、焊锡丝、2个蜂巢板、尖嘴钳、镊子、小刀、数字集成电路74LS08和74LS32芯片、4个按钮、4个10KΩ电阻、200Ω和100Ω电阻、2个发光二极管、2个14脚集成电路插座、5V电源一个、多用电表一块等等。
老师在黑板上画出两个电路图，如图9.5和图9.6所示；
图9.5与门试验电路图9.6或门试验电路
1、教师让学生对照电路图，认识元器件，注意集成电路的型号和引脚的排列顺序，电阻的阻值和发光二极管的极性、电源的正极和地。
2、老师讲解焊接的注意事项，如元件管脚去氧化处理镀锡，为避免焊接时损坏芯片，对于集成电路最好加上插座，先将插座焊接在蜂巢板上，使用时再插上芯片等；
3、【老师】：同学们，这节课的目的是通过试验判断门电路的逻辑关系，给大家的7408和7432是两种不同功能的数字集成门电路，老师先不告诉你们它们是什么门电路，只告诉大家，④脚和⑤脚是门电路的两个输入端、⑥脚是输出端接发光二极管V。请同学们先画出两个电路发光二极管亮灭与按钮A、B通断的表格，并约定按钮断开为1,闭合为0，发光二极管V亮为1、不亮为0；如表9.1和表9.2所示，即为真值表：
表9.1与门试验真值表表9.2或门试验真值表
二、学生自主探究：
1、以小组为单位，利用分发的零配件，分别按图9.5和图9.6焊接电路；
2、焊接完毕后，进行试验：
按表格要求观察A、B通断的四种不同组合的二极管V亮灭情况，同时测量芯片第⑥脚的电压值，并将试验结果填入表格中；
3、根据试验结果，老师引导学生进行小组讨论
（1）观察分析真值表，导出逻辑关系函数表达式；
（2）判断数字集成电路的功能；
（3）根据V⑥的电压值，判断数字集成电路的类型（是TTL还是CMOS）。
三、老师进行总结：
（1）74LS08是四2输入与门芯片（内部集成了四个与门，每个与门有2个输入端），74LS32是四2输入或门；
（2）TTL集成电路特性：0逻辑时的电平约为0.1V，1逻辑时的电平约为3.6V
（如果是CMOS集成电路，0逻辑时的电平约为0V，1逻辑时的电平接近电源电压约为5V）。
（3）R3的作用：是发光二极管的限流电阻，因为发光二极管的正向管压降为1.6V～2V,最大正向电流小于50mA。如果不加限流电阻，发光二极管会烧毁。
四、学生完成试验报告：
报告应包括：试验目的、试验器材、试验电路、试验结果、结果分析等五个方面主要内容。
