西安邮电大学2027年硕士研究生招生考试初试科目考试大纲：836数字电路与逻辑设计

西安邮电大学2027年硕士研究生招生考试初试科目考试大纲：836数字电路与逻辑设计

  科目代码：836

  科目名称：《数字电路与逻辑设计》

  一、考试性质和任务

  《数字电路与逻辑设计》是电子信息类专业的核心专业基础课程，也是硕士研究生入学考试的重要科目之一。本课程考试旨在科学、公平、有效地测试考生对数字电路逻辑设计基本概念、基本理论和基本分析方法的掌握程度，以及运用所学知识分析和解决实际数字电路问题的综合能力。

  本课程考试的基本要求如下：

  （1）系统掌握数字电路逻辑设计的基本概念、基本理论和基本分析方法，理解数字信号与模拟信号的区别及数字电路的特点；

  （2）熟练掌握数制转换、编码、逻辑代数基础及逻辑函数的化简方法，具备扎实的逻辑运算基础；

  （3）掌握 TTL 和 CMOS 集成逻辑门的外部特性、主要参数和正确使用方法，理解不同类型门电路的接口技术；

  （4）熟练掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法，能够运用中规模集成电路实现逻辑功能；

  （5）掌握常用触发器的逻辑功能及其描述方法，理解半导体存储器和可编程逻辑器件的基本原理和应用；

  （6）掌握脉冲信号的产生与整形电路（555 定时器应用），了解数模与模数转换的基本原理；

  （7）了解 EDA 技术和硬件描述语言（VHDL/Verilog）在现代数字电路设计中的作用，具备一定的工程应用视野。

  （8）掌握 D/A 和 A/D 转换器的基本工作原理、主要技术指标及典型应用，理解采样定理的基本概念。

  二、考试内容和要求

  （一）绪论

  1．数字信号与数字电路：了解数字信号与模拟信号的区别，数字电路的特点及发展概况。

  2．数制及其转换：熟练掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数及其相互转换规律。

  3．编码：掌握 8421BCD 编码，了解其他常用 BCD 编码（5421 码、余3 码等），了解格雷码、ASCII 码。

  4．算术运算与逻辑运算：了解二进制数的算术运算，理解逻辑运算与算术运算的区别。

  5．数字电路与 EDA 技术：了解 VHDL/Verilog 硬件描述语言的基本概念及EDA 技术的作用。

  （二）逻辑函数及其简化

  1．逻辑代数基础：掌握逻辑变量与逻辑函数、三种基本逻辑运算、基本公式和常用公式、基本规则（代入规则、反演规则、对偶规则）和基本定理。

  2．逻辑函数的表示方法：掌握真值表、逻辑表达式、卡诺图、逻辑图、波形图等多种表示方法，以及最小项表达式和最大项表达式两种标准形式。

  3．逻辑函数的化简：掌握公式化简法、卡诺图化简法和Q-M 化简法，以及具有无关项的逻辑函数化简方法。

  4．了解逻辑函数最简形式的判定和多输出逻辑函数的化简。

  （三）集成逻辑门

  1．晶体管开关特性：熟悉晶体管、MOS 管的开关特性及开关等效电路。

  2．TTL 集成门电路：理解 TTL 与非门的基本结构和工作原理，掌握TTL门电路的逻辑功能、外部特性、主要参数（噪声容限、扇出系数、传输延迟时间、功耗等）和正确使用方法，理解 OC 门、三态输出门（TSL）的特点和应用。

  3．CMOS 集成门电路：理解 CMOS 反相器、与非门、或非门的基本结构和工作原理，掌握 CMOS 门电路的逻辑功能、外部特性、主要参数和正确使用方法，理解 OD 门和三态输出的特点和应用。

  4．掌握 TTL 与 CMOS 门电路相互驱动的接口技术。

  5．了解 ECL、I²L 等其他类型逻辑门电路的特点。

  （四）组合逻辑电路

  1．组合逻辑电路基础：掌握组合逻辑电路的基本概念及特点，掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。

  2．常用中规模组合逻辑器件：掌握编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、全加器等常用 MSI 器件的逻辑功能及应用。

  3．掌握用译码器、数据选择器、加法器实现组合逻辑函数的方法。

  4．了解组合逻辑电路中的竞争-冒险现象，了解冒险现象的判别方法和消除措施。

  （五）集成触发器

  1．触发器基本概念：熟悉触发器的逻辑分类、功能和基本特点（双稳态、记忆功能），了解各类触发器的电路结构和工作原理。

  2．掌握触发器逻辑功能的描述方法：状态转换表、特征方程、状态图、激励表和工作波形图（时序图）。

  3．掌握基本 RS 触发器、同步 RS 触发器、主从 JK 触发器、边沿D 触发器、边沿 JK 触发器、T 触发器和 T'触发器的功能特点，以及不同触发器之间的相互转换方法。

  4．了解触发器的建立时间、保持时间、传输延迟时间等动态参数。

  （六）时序逻辑电路

  1．时序逻辑电路基础：掌握时序逻辑电路的基本概念（与组合逻辑电路的区别、同步与异步之分），掌握状态方程、驱动方程、输出方程、状态转换表、状态转换图、时序图等表示方法。

  2．掌握同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路的分析方法和步骤。

  3．常用中规模时序逻辑器件：掌握寄存器、计数器的逻辑功能和应用。

  4．掌握同步时序逻辑电路的设计方法，以及利用通用集成计数器构成任意进制计数器的设计方法（反馈清零法、反馈置数法）。

  5．了解序列信号发生器和移位寄存器型计数器（环形计数器、扭环形计数器）的设计方法。（七）半导体存储器

  1．熟悉存储器的一般结构和工作原理，掌握存储单元、字、位、地址等基本概念，掌握存储器容量扩展的一般方法（字扩展、位扩展、字位同时扩展）。

  2．只读存储器（ROM）：理解掩模 ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash 存储器的存储原理，掌握用 ROM 实现组合逻辑函数的方法。

  3．随机存取存储器（RAM）：掌握 RAM 的特点、种类（SRAM 和DRAM）和SRAM 的结构及原理，了解 DRAM 的刷新原理。

  （八）可编程逻辑器件

  1．了解 PLD 的基本特征、分类及发展概况，理解PLD 的阵列结构（与阵列、或阵列），掌握 PLD 的表示方法（阵列逻辑图）。

  2．理解 PROM、PLA、PAL、GAL 的结构原理和特点，掌握用PAL/GAL 实现逻辑函数的方法。

  3．了解 CPLD 和 FPGA 的基本结构、原理及特点，理解CPLD 与FPGA 的区别与联系。

  4．了解基于 EDA 技术的 PLD 设计流程和硬件描述语言（VHDL/Verilog）在PLD 设计中的应用。

  （九）脉冲信号的产生与整形

  1．多谐振荡器：了解多谐振荡器的工作原理，掌握由门电路构成的多谐振荡器（RC 环形振荡器、石英晶体振荡器）和 555 定时器构成的多谐振荡器。

  2．单稳态触发器：了解单稳态触发器的工作原理和主要参数，掌握由门电路、555 定时器构成的单稳态触发器，以及集成单稳态触发器（如74LS121）的应用。

  3．施密特触发器：了解施密特触发器的工作原理和滞回特性，掌握由门电路和 555 定时器构成的施密特触发器，以及施密特触发器的典型应用（波形变换、脉冲整形、幅度鉴别）。

  4．555 定时器：掌握 555 定时器的电路结构和功能，以及三种基本应用电路（多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器）。

  （十）数模与模数转换

  1．D/A 转换器：了解 D/A 转换器的基本原理和主要技术指标（分辨率、转换精度、转换速度、线性度等），掌握权电阻网络和倒T 形电阻网络D/A 转换器的工作原理。

  2．A/D 转换器：了解 A/D 转换器的基本原理和主要技术指标（分辨率、量化误差、转换精度、转换速度等），理解采样定理和采样保持电路的作用，掌握并行比较型和逐次逼近型 A/D 转换器的工作原理，了解双积分型A/D 转换器的工作原理。

  3．了解不同应用场景下 D/A 和 A/D 转换器的选型原则。

  三、参考书

  王毓银， 赵奕松.《数字电路逻辑设计》（第三版）. 北京：高等教育出版社， 2018.