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數字電路原理和設計范文1
【關鍵詞】模擬電路;數字電路;區別辨析
Abstract：With the rapid development of science and technology，electronic circuit’s function is more comprehensive and system scale becomes larger and larger，so it can be applied in wider fields and closer to human production and life.Electronic circuit can be divided into two major categories，digital circuit and analog circuit，according to their function.There are many notable differences between the two kinds of circuits.It is of extremely vital significance to distinguish the two clearly，so as to improve the design and optimization of electronic circuit.
Key words：analog circuit;digital circuit;difference
隨著科學技術的突飛猛進，電子電路的自身功能不斷增強，晶體管的尺寸不斷減小，系統規模不斷擴大，應用領域不斷拓展，與人類生產、生活的密切度不斷提升。電子電路按照功能可以分為數字電路和模擬電路兩大類。模擬電路是處理連續函數形式的模擬信號的電子電路。數字電路是用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路，又稱數字邏輯電路（以“開”、“關”兩種狀態或者以高、低電平來對應“1”和“0”二進制數字量）。模擬電路和數字電路有著顯著的區別。
1.信號變化的特點不同
模擬信號的大小是隨著時間連續變化的，即模擬信號在時間和數值上是連續的，幅值可由無限個數值表示。而數字信號在時間和數值上是離散的，幅值表示被限制在有限個數值之內。因此，模擬電路更加關注電壓、電流的具體值，而數字電路則更加關注電平的高低。
2.處理信號的手段不同
模擬電路和數字電路都是信號變化的載體，對模擬信號能夠執行的操作，如濾波、放大、限幅等都可以對數字信號進行操作。
模擬電路對信號的處理主要是通過場效應管的放大特性來實現的，當然還包括電阻、電容、二極管、雙極型晶體管等元器件的特性，最終利用一定的數學模型所組成的運算網絡來實現。處理方式有測量電橋、信號放大、信號濾波、調制解調、信號變換和AD變換。而數字電路對信號的傳輸主要是通過場效應管的開關特性來實現操作的，并由場效應管構成與或非等基本門電路、觸發器、寄存器、編碼/譯碼器、算術邏輯單元等完成復雜的算術與邏輯操作。
盡管模擬電路和數字電路對信號的處理方式不同，但其實從根本上來說，所有的數字電路都是模擬電路，其基本的電學規律、電學原理，都與模擬電路一致。例如，用PMOS管和NMOS管可以構成互補式CMOS電路，其對稱且互補的結構，恰好使其能處理高低數字邏輯電平。
3.信號抗擾動能力的強弱不同
通常把由于材料或器件的物理原因產生的擾動稱為噪聲，把來自外部原因的擾動稱為干擾，干擾有一定的規律性，可以減少或消除。
在模擬電路中，由于信號幾乎完全將真實信號按比例表現為電壓或電流的形式，造成模擬電路對于噪聲的影響比數字電路更加敏感，模擬電路系統中各個不同部分的偏差積累起來，使得偏差量的負面影響變得較為顯著。模擬信號在多次處理和長距離傳輸的過程中，波形會發生改變，若處理不當，將造成信息損失，具體表現為圖像、聲音失真，嚴重時甚至會出現信號中斷現象。通過使用屏蔽導線，或者在電路中引入低噪聲運算放大器，可以盡量緩解噪聲的負面影響。而數字電路是由許多的邏輯門組成的電路，信息只取決于高低電平，只要信號的偏差在一定范圍內，就不會造成誤碼。
因此，從信號處理的角度看，對信息進行量化的數字電路系統比模擬電路系統抵御噪聲的能力、信號抗干擾能力更強，信號的精度更高。
4.電路設計的難易程度不同
模擬電路的設計常常需要更多的手工運算，其設計過程的自動化程度低于數字電路，因此模擬電路的設計通常比數字電路的設計更難，對設計人員的水平和能力要求更高。這也是數字電路系統比模擬電路系統更加普及的原因之一。但是因為自然界的大多數實際信號是模擬的，所以數字式電子設備、電子產品要在真實的物理世界中得到應用，就離不開一個模擬的接口。例如，數字電視機的基本原理就是將電視臺送出的圖像及聲音信號數字化后調制發送，由數字電視接收后，解調還原出原來的圖像及聲音。因為全程均采用數字技術處理，因此，信號損失小，接收效果好。
目前電路設計自動化程度日益上升，常用的電子電路設計和分析軟件主要有：EWB、PSPICE、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence等等。我們根據軟件功能分為以下幾類：
（1）電子電路設計與仿真工具
包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView等。它們可以進行各類電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出，并在同一窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果。
（2）PCB設計軟件
包括Protel、Autium Designer等。這兩者功能類似，都包含了原理圖繪制、印刷電路板設計、模擬電路與數字電路混合信號仿真、可編程邏輯器件設計等功能，界面友好、使用方便，目前主要用于電路設計和PCB設計。
（3）IC設計軟件
Cadence、Mentor Graphics和Synopsys是ASIC設計領域相當有名的軟件供應商，提供的軟件都非常適用于深亞微米的IC設計。對于模擬電路而言，普遍使用HSPICE，是因為它的模型最多，仿真的精度也最高，可以滿足大多數設計者的需要。
（4）PLD設計工具
PLD是一種由用戶根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD和FPGA。由于PLD的在線編程能力和強大開發軟件（如Xilinx公司的ISE、Altera公司的Quartus）的存在，工程師可將數百萬門的復雜設計集成在一顆芯片內，大大縮小了電路的尺寸以及開發周期。
5.總結
模擬電路和數字電路有著諸多顯著的區別，辨析清楚兩者的區別對電子電路的改進、設計和研發有著十分重要的意義。
人類電子學發展史上第一個被發明出來并得到大規模生產的器件是模擬的。后來隨著微電子學的發展，數字技術的成本大大降低，加之計算機對于數字信號的要求，使得數字式的方法在人機交互等領域具有可行性和較高的性價比。當然，尺有所長，寸有所短，模擬電路和數字電路有著各自的優缺點，適用的方向也不同。電子電路的發展，經歷了從模擬到數字的進步，但不等于數字電路可以完全取代模擬電路，也不能簡單地說哪一個更實用、更有效。我們設計電路時，應該揚二者之長，避二者之短，使兩者融為一體、交相輝映（如數?；旌想娐?、數字模擬電路、模擬數字電路），從而達到電路體積更小、功能更強、功耗更低、成本更低、集成度更高、穩定性更好、可靠性更高的理想效果。
參考文獻
[1]逄亞清.模擬電路與數字電路區分及實用知識的探討[J].山東工業技術，2013，12：155.
[2]蘇成富.模擬電路與數字電路[J].電子制作，1998，02：17.
數字電路原理和設計范文2
關鍵詞：數字電子技術；課堂教學；實驗教學；改革
【分類號】TN79-4
數字電子技術是國家一級學科電氣工程、電子科學與技術、信息與通信工程、控制科學與工程、計算機科學與技術等所有專業的專業基礎課 ，通過理論教學（64 學時）和實驗教學（16 學時）兩個重要環節的教學，學習數字電路的基本概念、基本原理和典型應用電路的實用性技能，掌握數字電路的有關基礎知識，學會數字電路的應用能力，為后續專業課的學習打下扎實的基礎 。針對獨立學院學生基礎知識掌握不牢固、自主學習能力和毅力不夠但學生的思維活躍、見識比較廣、社會活動能力、組織協調能力、創新能力比較強的特點，依據本人在獨立學院從事數字電子技術理論和實驗教學工作多年的經驗，現就獨立學院這新興的教育機構，淺談一些數字電子技術的教學改革。
一. 數字電子技術課堂教學的改革
長期以來數字電子技術的教學受傳統教學模式的影響，過于注重教學內容的理論性和系統性，注重理論知識的灌輸，而偏離理論與實踐相結合的原則。而傳統的滿堂灌、填鴨式等陳舊教學方法嚴重打擊學生的學習積極性，抑制學生的創新思維能力。因而如何在有限的學時內，充分調動學生的學習積極性，使他們盡快掌握高技能人才必備的基本知識、基本理論和基本技能為后續課程的學習和將來從事的工作打下堅實基礎，是任課老師重點考慮和要解決的問題。
1. 教學內容上不能完全依靠教材，必須進行教學內容的重組與改革。獨立學院的教學既要在有限的課時內強調理論教學的“根本”和“深度”，又要讓學生具有駕奴電子技術發展的未來的能力。①教學內容應減少或刪除有關器件內部結構的分析過程，應著重介紹器件或集成元器件的作用、主要參數和使用中的注意事項；刪除高深、繁瑣、復雜的電路分析過程，增加既能開發學生思維又能使學生理解接受、實用的理論知識。
2. 教學手段上實現計算機、網絡、教學軟件（EDA、CAI）、黑板等多種媒體的綜合運用，實現多種媒體的優勢互補；①考慮到課程內容多、涉及面廣的具體情況，按大綱要求制作適合課堂教學的多媒體課件及相應的仿真案例，這不僅能增加課堂信息量，開闊學生的視野，還能使教學形式更加生動形象，尤其是那些在課堂上不便或沒時間畫出的電路圖，電路器件等，制作成多媒體課件后，可以集圖、文、聲、像、動畫于一體充分利用各種感官，加深學生印象，提高學習效率。
3. 教學模式上一改傳統的單一說教模式，全面推進仿真案例教學、討論互動教學等教學方法。把仿真案例教學法貫穿于理論課堂教學中，在課堂上利用仿真軟件Multisim、Proteus等對各類芯片的功能進行演示，并要求學生可以利用自己的電腦進行各類電路的仿真，解決學習中遇到的一些問題；對實踐項目電路進行效果演示，在演示過程中，針對相關理論問題向學生提問，通過習題解答、互動討論，把疑問解決在課堂的教學過程中，變沉悶的課堂為活躍的舞臺，充分調動大家的積極性和主動性，提高學習興趣。
二.數字電子技術實驗教學的改革
1.實驗內容由淺入深由易到難的分層次劃分更新。
目前實驗教學除了課程設計和畢業設計兩個環節外，主要設計為驗證性實驗， 學生完全根據教師設計好的實驗步驟亦步亦趨，缺乏獨立思考和創新的空間。計劃實驗內容分為三大層次：①基礎層。完成基本教學任務和目標，培養學生堅實的理論基礎，為后續課程的學習打下基礎，實驗以驗證性和基礎性實驗為主，按理論課的順序編排，鞏固課堂所學知識，加強對概念的理解和認識。②綜合層。目的是使學生熟悉常用器件的應用，掌握單元電路的設計方法。實驗以中規模集成電路為主，密切結合實際生活應用的電路加以綜合設計分析如：在做基本邏輯門實驗時，請同學們設計“表決電路”；在做組合邏輯電路實驗時，同樣是優先編碼器的設計，可以讓學生設計“病房的呼救系統”；在做觸發器的設計時，讓學生設計“報警系統”；在做計數器實驗時，讓學生設計“電子時鐘”；在做555多諧振蕩器實驗時安排學生設計“救護車鳴笛系統”等。
2. 實驗考核標準化、條理化。
以往實驗考核成績的評定大多取決于實驗數據和實驗報告，基本上拉不開差距，實驗起不到應該有的效果，鑒于此，首先應該在課程考核時，將實驗考核成績提高到所占課程總比例的40%以上，讓實驗不再流于形式。同時，在實驗中也采用模塊積分法，主要模式為“平時實驗情況（包括預習、過程情況、問題回答和試驗完成情況等）25%+實驗報告完成情況25%+實驗考試50%”，其中實驗考試是學生在給定的時間內完成指定數字電路的設計，從芯片選取，元器件的布線安裝、調試，實驗操作所用時間，是否有元器件損壞等各方面來綜合衡量實驗操作技能，同時完成給定試卷（包括單元電路原理圖的畫出，原理和結果的敘述以及結論等），教師在檢查具體結果的同時，并對學生作品的工藝等進行現場評判。這種考核方式的實施，強調了對實驗教學過程的監控，突出了學生對理論知識的掌握和理解，同時也強調了學生對實驗能力和實驗技能掌握的要求。
3. 硬件實物搭建為主，軟件仿真分析為輔。無論是基礎性實驗還是綜合設計性項目，首先都可以以軟件為平臺搭建仿真電路，部署自己的元器件，驗證設計的原理和理論結果，特別是復雜的綜合項目，軟件仿真是非常有必要的。
三.結語
數字電子技術教改改革舊的教學體系，優化組合課堂教學和實踐教學的內容和教學資源，在調動學生的學習主觀能動性，優化學生的實踐能力和創新意識方面具有良好的促進作用。
參考文獻：
【1】閻石. 數字電子技術基礎[M]. 5版. 北京： 高等教育出版社， 2005
【2】《基于專業需求的數字電路與邏輯設計課程教改實踐》張新，王立偉【J】.西安郵電學院學報.2011（16）：25-27
數字電路原理和設計范文3
關鍵詞：數字電路；高職；新課程；改革
一、對課程改革的迫切需要
在高職教學課程中，對數字電路課程進行改革的呼聲比較大，其主要原因是該課程與實際聯系緊密，科學技術的發展導致如果不進行課程改革就會導致教學與實際脫軌。主要表現在以下幾個方面：
1.數字電路和其他學科的交叉程度越來越深，在一些知識的教學上需要結合其他課程進行說明，而傳統的課程里對這方面的介紹比較少，只是在單純地強調數字電路，不利于學生的理解。
2.由于集成技術的飛速發展，研究的對象發生了很大的變化，許多書本上數字邏輯部件的設計和工藝已經進行了改進，數字電路的研究對象也著眼于數字系統的優化和大規模集成化設計，或者是對復雜系統的可靠性和可測試設計。
3.各種高質量的數字電路輔助設計工具不斷涌現，如邏輯模擬、電路設計CAD、開發系統等，使得數字電路的設計過程發生了很大的變化，一些原本復雜的環節變得簡單，但是對知識的綜合理解和運用方面提出了更高的要求。EDA邏輯模擬、自動測試等新技術還沒有進入各高校的數字電路課程，一些學校所用的教材主要內容還停留在中小規模集成電路的原理和應用。
二、加強實踐性環節，提高學生的動手能力
數字電路是實踐性很強的課程，重點介紹的是各類器件的基本理論和功能塊的應用，從而鍛煉學生的應用能力和創新精神。因此，太多的理論會導致學生厭煩，缺乏學習的動力，也鍛煉不出學生的能力。所以應重點加強實踐性環節的教育。目前雖然我國各高職院校在數字電路實驗的安排上不大相同，但實驗課時的偏少確是現實存在的問題。對此，提出如下意見：
1.合理安排授課課時，增加實驗的授課次數，嚴格控制實驗質量，加大對實驗效果的考核力度。針對不同的課程階段，提高重點知識的試驗比例，最終達到理論為輔，實驗為主的模式；
2.轉變理念，將實驗課的比重在教學組織、成績評定等方面加大，逐步確定數字電路課程要以實驗為主導；
3.積極設立和數字系統有密切聯系的實驗課程，進一步提高學生對知識的融會貫通，培養學生的探索精神。
三、數字電路課程改革的具體構想
1.對課程原有基礎內容進行整合，將符合社會信息發展需要的內容編寫教材。如，目前大規模集成電路都采用MOS和CMOS工藝制造，因此，在授課中就要對這些方面的知識增加課時，詳細地對CMOS電路的應用和分析進行講解，對將要淘汰的集成電路適當縮減學時。
2.增強學生的動手實踐能力，讓學生逐步掌握當今廣泛應用的由上而下和由下而上的設計方法，在實踐中領悟科學的數字系統設計原則與設計思路。
3.提升學生系統概念學習的意識。數字電路課程不是孤立的學科，在一些知識點上適當引用其他學科的知識，拓寬學生的知識面，例如可以加設《數字系統設計》等課程。
4.積極引進新技術的教學理念。諸如故障檢測、可測試設計、邊界掃描技術等，由于各種數字電路的相關技術更新很快，教師在授課中就要有所體現，引導學生了解最新的行業形勢，有助于學生的就業。
5.當前，我國高職教育在實踐教學方面與發達國家還存在很大的差距，特別是學生獨立思考能力和實際動手能力有著明顯不足，主要原因是目前的課程安排在試驗內容方面的設計過于陳舊，采用的實驗方法限制了學生的自主發揮。
6.學生接觸和了解新產品、新技術的機會不多，這在一定程度上會抑制學生創造性的培養。為了保證試驗改革的順利進行和實施，在現有基礎電子試驗室基礎上，建立現代化EDA試驗室，引入一批數字化、可編程、設計性、系統型的試驗，并對原有的試驗教學計劃進行了相應的調整，使試驗教學由以往的輔助角色逐步轉向獨立的課程設置。
數字電路課程強調的是對學生職業能力的培養，因此教學中強化實際案例教學法和基于工作的具體試驗教學法是十分重要的。教師在課程中一定要重視實踐，努力探索職業教育的特色教學模式，注重為學生提供自主發展的空間，積極引導學生的動手能力和創新精神，為國家培養高素質的人才。
參考文獻：
[1]龐前娟，唐曉輝，楊雙.對數字電路課程教學方式改革的探討[J].桂林航天工業高等專科學校學報，2004.
數字電路原理和設計范文4
當前的數字電子技術教學內容陳舊，傳統的教學方法和手段逐漸不適合現代的課程教學。基于此，文章結合數字電子技術教學現狀，在教學中以課程任務訓練為載體，采用“教、學、練”一體化的模式進行教學，從理論教學、實驗教學、開設課程任務訓練三方面對該教學模式下的數字電子技術教學策略進行探討。
關鍵詞：
數字電子技術；一體化；課程教學
數字電子技術是工科類院校電子電氣類專業的基礎性課程，主要教學數字電路基本的分析和設計方法，使學生熟練掌握電子元器件的邏輯功能，其教學效果的好壞對專業的后續課程有較大的影響。隨著現代電子技術的發展，當今社會對人才綜合能力的要求也越來越高，課程信息量也在不斷增加。數字電子技術作為一門重要的專業基礎必修課，其教學內容缺乏時代性，較為落后，且教學方法單一，與現代課堂教學的要求相悖。因此，對數字電子技術教學方法和教學內容進行改革顯的尤為重要。為了使學生能夠真正將理論知識與實際的數字電路融會貫通，應在課程教學中精心組織、設計該課程的教學環節，將理論與實際有機結合，采用“教、學、練”一體化的模式進行教學。實踐表明，該教學模式能更好地推進該門課程的教學改革，較好地完成教學目標。
一、理論教學
（一）采用案例輔助教學
在案例教學中，要體現教師的主導作用和學生的主體作用，變教師的講堂為學生的學堂，通過引導和啟發點燃學生思維的火花，把思維的空間和時間留給學生，讓他們通過獨立思考和相互交流解決問題。例如，在講鎖存器時，對于SR鎖存器的應用部分，教師可以給學生們講解數字電路中用鎖存器構成的機械開關消抖電路。電路結構簡單，卻能夠克服電路中由于機械開關觸點的彈性振顫引起的抖動現象，引導學生理解電路的輸出電壓波形。在講計數器的應用時，可以引用數字鐘這樣的實際案例，引導學生思考如何用現有的十進制計數器構成24進制的時計數器以及60進制的分計數器和秒計數器，分析三種計數器之間的進位及連接方式，討論電路的原理，總結不同的設計方法。通過討論分析，學生就能夠輕松掌握計數器的原理和任意進制計數器的構成方法。案例輔助教學通過對典型案例的分析和講解達到教學目的。在對案例的分析討論中，鍛煉了學分析、解決問題的能力和實踐能力，提高了教師的教學效果。案例輔助教學把教師的“教”和學生的“學”緊密聯系在一起，取得了良好的教學效果。
（二）采用現代化教學手段
數字電子技術課程的教學需要靈活而生動的教學手段。對數字電路進行分析和設計時，通常會涉及到許多邏輯電路圖、數字信號的波形圖以及狀態轉換圖等。傳統的板書授課存在一定的局限性，速度慢而且不夠形象直觀，影響授課效果，而利用多媒體授課，可以使數字電路的教學變得省時省力。對于比較復雜的電路圖、真值表，教師可以采用幻燈片的形式直接放映，再進行詳細講解，也可以采用合適的計算機軟件，將波形圖、時序圖以動畫或者仿真的形式展示給大家，節省了大量的時間，令抽象的理論知識變得更加生動而容易接受，從而提高教學效率。例如，時序邏輯電路這一章中，異步時序邏輯電路的分析是難點。教師可以借助動畫的形式，讓學生觀看觸發器在不同的時鐘信號的作用下狀態更新的過程，從而更加深刻地了解“異步”和“同步”的區別。再如，時序邏輯電路這一章中計數器的設計也是重點和難點，教師可以通過仿真的形式設計一個簡單的計數器，觀察輸出的時序圖。通過狀態轉換的過程可以總結出，電路的實質是對時鐘信號的周期進行計數，從而使計數器的原理和應用變得更容易被學生接受。采用多媒體和板書教學結合的方式，可以將數字電路中很多知識點的講授變得更生動、形象，從而增強教學效果。
二、實驗教學
在數字電子技術課程的教學中，應注重理論聯系實際。通過實驗，可以使學生深入理解課堂所學的理論知識，也培養了學生對知識的運用能力。例如，在進行數字電路實驗課時，教師可以安排一些基礎性的驗證性實驗，如門電路邏輯功能測試和觸發器邏輯功能測試等。教師應結合數字電路的發展需求和學生所需的就業技能，適當加入EDA的內容，并組織實施綜合設計性試驗，對學生運用專業理論知識分析、解決問題的能力進行培養。例如，設計流水燈、裁判電路、數字鐘等，充分發揮計算機設備的作用，對設計電路進行仿真調試，提高學生的實踐能力。這樣的實驗設計可以使學生由簡單到復雜、由淺入深地學習知識和實際操作，在理論與實踐結合中對知識內容有了更深入地理解，學習的自主性和積極性也被激發出來。這些實驗涉及很多課外知識，開闊了學生的視野，拓展了學生的思維，為學生增加了實踐經驗，提升了學生研究電子技術的興趣和熱情。
三、開設課程任務訓練
數字電子技術的應用性很強，該課程中涉及的諸多理論知識和實踐技能是開展很多后續課程的基礎，將理論與實踐相結合是學習該課程的必要方法。因此，教師應在理論知識結束后安排相應的實踐訓練環節，即課程任務訓練，主要包括兩部分：基礎知識訓練和設計任務訓練。基礎知識訓練中的內容要貼合課堂教學內容，這也體現了該課程的實踐性特點。而設計任務訓練主要是從提供的實際問題入手，讓學生自主設計具有邏輯功能的電路、選擇芯片和安裝調試等。在實踐訓練環節，教師要對學生進行分組，確定了小組成員后，明確每位學生的職責，要求不能局限于一套設計方案，每組學生應采用不同的方法達到設計目的。例如，組合邏輯電路這章可以利用編碼器設計病房呼叫系統、智力競賽搶答器等；時序邏輯電路這章可以設計電梯控制系統、自動售飲料機的控制電路等。題目下發后，以開題的形式讓每組學生講解自己的設計思路，并進行設計方案的論證?；驹O計思路確定以后，進入訓練的實施階段。教師可將訓練任務模塊化，每個成員負責一小部分，即子模塊的設計與調試。以小組為單位，梳理項目，進行整體調試，由每組成員編寫和完善所有訓練文檔和報告。最后，以答辯的形式由每組的負責人講解設計原理，并演示設計電路，由教師給出訓練成績。在訓練的過程中，學生可參考或者借鑒他人的設計及實現方法，如編碼、接口和電路的工作原理，查資料的過程也是學習的過程，將書本上的知識通過實踐的過程吸收并掌握，也學到了很多教材上沒有的設計方法。在論證訓練時，教師應給予學生相互探討的時間和空間，指導學生利用正反對比、提方案等方法，驗證或仿真所擬方案。在討論過程中，教師應全面掌握學生動態，及時對學生的存在問題進行糾正和引導，這樣利于學生深入理解知識，為以后的專業課程學習打下基礎。
總之，數字電子技術需要學生將理論和實踐相結合，需要教師對學生展開課程任務訓練，在課程任務訓練之外，還可以增設和單片機等課程結合的課程設計。只有讓學生親自動手，發現問題、分析問題并解決問題，學生才能不斷提高自身的專業技能和職業素質，才能更好地從事相關行業，真正實現個體價值，為我國計算機技術發展貢獻力量。
作者：梁清梅 席桂清 單位：黑龍江八一農墾大學信息技術學院
參考文獻：
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[4]付平.中職數字電子技術教學設計微探[J].教學園地,2011,257(35):118-119.
數字電路原理和設計范文5
1、課程目標
使學生具備本專業的高素質技術應用型人才所必需的電子電路邏輯設計基本知識和靈活應用常用數字集成電路實現邏輯功能的基本技能；為學生全面掌握電子設計技術和技能，提高綜合素質，增強職業變化的適應能力和繼續學習能力打下一定基礎；通過項目的引導與實現，培養學生團結協作、敬業愛崗和吃苦耐勞的品德和良好職業道德觀。本課程目標具體包括知識目標、能力目標和素質目標。
（1）知識目標：熟悉數字電子技術的基本概念、術語，熟悉邏輯代數基本定律和邏輯函數化簡；掌握門電路及觸發器的邏輯功能和外特性；掌握常用組合邏輯電路和時序電路的功能及分析方法，學會一般組合邏輯電路的設計方法（用SSI和MSI器件），學會同步計數器的設計方法；熟悉脈沖波形產生與變換電路的工作原理及其應用；了解A/D，D/A電路及半導體存儲器、PLA器件的原理及其應用。
（2）能力目標：具有正確使用脈沖信號發生器、示波器等實驗儀器的能力；具有查閱手冊合理選用大、中、小規模數字集成電路組件的能力；具有用邏輯思維方法分析常用數字電路邏輯功能的能力；具有數字電路設計初步的能力。
（3）素質目標：培養學生學習數字電路的興趣；培養學生團結合作的意識，培養學生自己查找資料能力。
2、課程定位
《邏輯設計》是計算機應用技術專業和電子信息類專業的一門重要硬件基礎課，其理論性和實踐性很強，尤其強調工程應用。是現代電子技術、計算機硬件電路、通信電路、信息與自動化技術的和集成電路設計的基礎。在高速發展的電子產業中數字電路具有較簡單又容易集成。通過本課程學習，熟悉小中大規模數字集成電路分析與應用，突出數字電子技術應用性，獲得數字電子技術必要的基本理論基本知識和基本技能；了解數字電子技術的應用和發展概況，為后繼課程及從事相關工程技術工作和科研與設計工作打下一定基礎?！哆壿嬙O計》在電子信息專業課程的地位，表現在其先導課程為《電工電子技術》，要求學生掌握由分立元器件組成的電子電路的識別與檢測、與基本分析方法，掌握有關晶體管以及晶體管電路的分析方法等；其后續課程有《微機原理與接口技術》、《單片機技術應用》、《EDA技術應用》等。學習集成電路芯片在計算機及相關電子設備中的應用與作用。
二、邏輯設計課程教學內容
1、教學內容選取依據
（1）以培養高素質技能型人才為目標，教學內容選擇與組織突出“以能力為本位，以職業實踐為主線，以項目主體--任務貫穿”為總體設計要求，在內容的選取上，首先立足于打好基礎。在確?；靖拍?、基本原理和基本教學方法的前提下，簡化集成電路內部結構和工作原理的講述，減少小規模集成電路的內容，盡可能多地介紹中大規模集成電路及其應用。以能力培養為主線，以應用為目的，突出思路與方法闡述，力求反映當今數字電子技術的新發展。
（2）在教材內容編排上精心組合，深入淺出，做到概念清晰，邏輯設計思想嚴謹。教學實施中注重重點突出，層次分明，相互銜接，邏輯性強，以利于教學做一體化的整合。在講義上力求簡潔流暢，通俗易懂，便于學生自學。
（3）以實訓項目為載體，采取任務驅動教學做一體化的實施，體現理論指導實踐，實踐深化理論的素質養成目的。
（4）依據各學習項目的內容總量以及在該門課程中的地位分配各學習項目的課時數。
（5）知識學習程度用語主要使用“了解”、“理解”、“能”或“會”等用來表述。“了解”用于表述事實性知識的學習程度，“理解”用于表述原理性知識的學習程度，“能”或“會”用于表述技能的學習程度。
2、教學具體內容安排
表決器電路設計與制作，搶答器電路設計與制作，同步計數器電路設計與制作，方波發生器電路設計與制作，數字鐘電路設計與制作。
三、邏輯設計課程教學模式與手段
1、教材編寫
教材編寫體現項目課程的特色與設計思想，教材內容體現先進性、實用性，典型產品的選取科學，體現地區產業特點，具有可操作性。呈現方式圖文并茂，文字表述規范、正確、科學。
2、教學模式
采取項目教學，以工作任務為出發點來激發學生的學習興趣，教學過程中要注重創設教育情境，采取“教學做”一體化的教學模式，將知識、能力、素質的培養緊密結合，進一步加強職業教育教學改革研究，優化完善我校應用型人才培養體系。
3、教學方法
從教學手段、教案設計、教學思路、語言表述、教學資源等方面著手，對如何在課堂教學中提高學生的學習主動性和興趣開展教研。教學過程有進行項目引導，任務貫穿，“提出問題”、“引導思考”、“假設結論”、“探索求證”，把握課程的進度，活躍課堂氣氛，使大多數學生能夠獲得盡可能大的收獲。采用“發現法”教學方式，使學生建立科學的思維方法與創新意識。學習內容的掌握依賴于學習者的實踐，課程組加強了對教師教學及學生學習過程的管理；為使學生理解和有效掌握課程內容，在堅持課外習題練習、輔導答疑等教學環節的基礎上，增加隨堂練習、單元測驗等即時性練習環節，督促學生復習和掌握已學知識點。
4、教學手段
充分利用掛圖、投影、多媒體等現代化手段，發揮網絡突破空間距離限制的優勢，讓學生能夠最大限度的利用學習資源，自主地學習和提高，彌補課堂上未能及時消化吸收的部分內容。教學過程中相應教學班成立課程提高學習小組，任課教師課外指導該小組進行拓展學習及課外科技活動指導，達到因材施教的目的；一方面教師指導有興趣能力強的學生進行課外學習，特別是對數字系統設計知識的答疑指導，為能力強的學生提供發展空間，解決因課時數限制而無法在課堂上深入講授特定工程應用專題的矛盾。也加強了教師與學生的互動，教師可以第一手了解學生對教學過程的反饋，改進教學方法，利用學習好的學生帶動整個班級的學習，促進良好班風學風的形成。探討當前教學環境下，培養學生課外學習能力的新模式。
數字電路原理和設計范文6
【關鍵詞】網絡；虛擬實驗室；數字仿真
一、EDA技術的應用
電子設計自動化EDA（Electronic Design Automation）技術是電子設計技術的核心。EDA主要能輔助進行三方面的設計工作，即IC設計、電子電路設計和PCB設計。目前，EDA技術使用普及、應用廣泛、工具多樣、軟件功能強大。廣大電子工程人員掌握這一先進技術，這不僅是提高設計效率的需要，更是我國電子工業在世界市場上生存、競爭與發展的需要。
二、電子虛擬實驗室設計軟件選擇
現在的高校電子實驗室普遍存在“軟件少，硬件多”的問題，所有實驗還是以基礎訓練型為主，比如：電路測試與電工基礎實驗，模擬電子技術實驗，數字電路實驗，單片機與接口技術實驗等，大部分都是簡單容易實現的。綜合型和設計型實驗很少，比如單片機開發實驗等。學生在已安裝好實驗電路的實驗臺上來完成操作，從而完成驗證定律、定理和結論，缺乏主體意識，沒有帶著問題去學、去做實驗，不利于學生創新能力的培養。為了解決這方面的問題，我們以電子基礎課為突破口，引入計算機虛擬仿真技術，創建電子虛擬仿真實驗教學平臺，不但可以完成各種基本實驗，更可以進行設計性、綜合性實驗。通過虛擬仿真實驗，可以觀察和分析電路的結構、功能及工作原理，加強對實驗原理、規則和實物實驗操作要領的認識，使學生感悟和應用最先進的技術，并能引導他們積極主動地去探索新知識。學生可以自行設計電路進行仿真，并能通過觀察分析模擬實驗結果，及時地驗證設計是否正確、合理。目前，眾多院校在電路實踐教學改革中引入了EDA技術，并建立了EDA實驗室。配備了EWB、Pspice、Multisim、Protel、Max PluslI、System View等電路級仿真的主流軟件及配套硬件。本文采用一款能仿真單片機的EDA軟件-Proteus，在電子虛擬實驗室的設計領域得到廣泛推廣和應用。
三、Proteus軟件應用
Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發的
EDA工具軟件。該軟件集成了高級原理布圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計系統。它是一種混合電路仿真工具，包括模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其電路組成的仿真等。Proteus6.7是目前最好的模擬單片機器件的工具，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其電路。Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節的矛盾和現象。（1）proteus的工作過程。運行proteus的ISIS程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設置view菜單下的捕捉對齊和sys
tem下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的p（從庫中選擇元件命令）命令，在pickdevices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調整其相對位置，元件參數設置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Defineco degeneration tools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目；在source菜單的Add/remove source files命令下，加入單片機硬件電路的對應程序；通過debug菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。（2）Proteus軟件所提供的元件資源。Proteus軟件所提供了30多個元件庫，數千種元件。元件涉及到數字和模擬、交流和直流等。（3）Proteus軟件所提供的儀表資源。對于一個仿真軟件或實驗室，測試的儀器儀表的數量、類型和質量，是衡量實驗室是否合格的一個關鍵因素。在Proteus軟件包中，不存在同類儀表使用數量的問題。Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。
四、電路設計流程
電路級設計工作流程如圖所示，設計者首先確定設計方案，同時選擇合適的元器件，然后設計電路原理圖。接著進行第一次仿真，包括數字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析、瞬態分析。系統在進行仿真時，必須要有元件模型庫的支持，計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調試中的信號源和示波器。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。
參 考 文 獻
