高二物理第2章第11節(jié)《簡單的邏輯電路》課件（新人教選修3-1）

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歡迎進入物理課堂 第二章恒定電流 同步導(dǎo)學(xué)方案 課后強化演練 第11節(jié)簡單的邏輯電路 1 模擬信號與數(shù)字信號 1 數(shù)字信號 在變化中只有兩個對應(yīng)的狀態(tài) 有 或者 沒有 常用 0 或者 1 表示 這樣的信號叫數(shù)字信號 處理數(shù)字信號的電路叫數(shù)字電路 2 模擬信號 能連續(xù)變化的信號叫做模擬信號 如圖所示 2 數(shù)字電路處理數(shù)字信號的電路 由各種門電路和記憶元件 如觸發(fā)器 等組成的電路統(tǒng)稱為數(shù)字電路 3 門電路 1 定義 能實現(xiàn)基本邏輯功能的電子電路 2 構(gòu)成 可以由二極管 三極管等分立元件構(gòu)成 也可以是集成電路 3 基本門電路的類型 與門電路 或門電路 非門電路 1 邏輯電路是研究數(shù)字電路和其他具有開關(guān)特性的元件所構(gòu)成的電路中各電信號之間的邏輯關(guān)系 包括時間關(guān)系 及所實現(xiàn)功能的電路 數(shù)字電路中最基本的邏輯電路就是門電路 2 門電路實質(zhì)上就是一種開關(guān)電路 邏輯關(guān)系就是指條件對結(jié)果的控制關(guān)系 1 定義 當(dāng)幾個條件同時具備時 才能出現(xiàn)某一結(jié)果 具有這樣邏輯功能的電路 2 常見電路如圖 A B必須同時閉合 燈泡才亮 3 真值表 4 邏輯符號 1 與 是 一起 的意思 故 與 邏輯可以理解為只有一起進入 門才能打開 2 符號 表示 和 就是英文 and 的意思 3 與 門電路的特點 當(dāng)輸入端都為 0 時 輸出為 0 當(dāng)一個輸入為 0 一個輸入為 1 時 輸出為 0 當(dāng)輸入都為 1 時 輸出為 1 可以簡單地記為 有零為零 全一為一 1 定義 當(dāng)幾個條件中有一個或幾個以上具備時 就出現(xiàn)某一結(jié)果 具有這樣邏輯功能的電路 2 常見電路如圖 A B有一閉合 燈泡就亮 3 真值表4 邏輯符號 1 符號 1 表示A B輸入端的和必須大于或等于1 2 或 門電路的特點 當(dāng)輸入端都為 0 時 輸出為 0 當(dāng)一個輸入為 0 一個輸入為 1 時 輸出為 1 當(dāng)輸入都為 1 時 輸出為 1 可以簡單地記為 有一為一 全零為零 1 定義 當(dāng)一種情況出現(xiàn)時 另一情況 結(jié)果 一定不可能出現(xiàn) 具有這種邏輯功能的電路 2 常見電路如圖 A閉合 燈泡不亮 3 真值表4 邏輯符號 1 非門符號中的 1 表示緩沖 0 表示反相 又叫反相圈 2 非 門電路的特點 當(dāng)輸入端為 0 時 輸出為 1 當(dāng)輸入端為 1 時 輸出為 0 可以簡單地記為 入一出零 入零出一 3 與 或 門電路有兩個輸入端 輸出是由兩個輸入端共同決定的 而 非 門電路只有一個輸入端 其輸出和輸入恰好相反 因此 非 門電路又稱反相器 以半導(dǎo)體材料為基片 將組成電路的各種元件 如 電阻 電容 二極管等 和連線集成在同一基片上 成為具有一定功能的微電路系統(tǒng) 這就是集成電路 集成電路具有分立元件無可比擬的優(yōu)點 體積小 質(zhì)量輕 可靠性高 運算速度快 成本低廉等 拓展 對復(fù)合門電路的理解1 與非 門一個與門電路和一個非門電路組合在一起 做成一個復(fù)合門電路 稱為 與非 門 如圖所示 其真值表為 2 或非 門一個或門電路和一個非門電路組合在一起 做成一個 或非 門 如圖所示 其真值表為 1 二極管 與 門電路的工作原理圖甲是一種由兩只二極管和一只電阻組成的典型 與 門電路 A B是兩個輸入端 其輸入脈沖的低電勢為0V 高電勢為3V Z是輸出端 若將低電位用 0 表示 高電位用 1 表示 則該電路的輸入電壓波形如圖乙所示 你能分析該電路的工作原理嗎 A B為 與 門的兩個輸入端 Z是輸出端 當(dāng)A B都是高電位 1 時 3V Z端才是高電位 1 3 7V 只要輸入端有一個是低電位 0 0V 高電位的二極管都要被截止 因為Z端是低電位 0 約0 7V 2 二極管 或 門電路的工作原理下圖是一種由三只二極管和一只電阻組成的典型 或 門電路 A B C是三個輸入端 其輸入脈沖的低電勢為0V 高電勢為5V P是輸出端 只要A B C中有一個輸入端是高電位 1 5V P端便是高電位 1 4 3V 當(dāng)A B C都是低電位 0 0V 時 P端為低電位 0 0 7V 邏輯電路圖 如圖所示 及其真值表 此邏輯電路為 門電路 在真值表中X處的邏輯值為 解析 根據(jù)邏輯電路圖可判斷此電路為 或 門電路 根據(jù) 或 門電路邏輯關(guān)系特點Y A B 得1 0 X X 1 答案 或1 方法總結(jié) 要牢記 與 非 和 或 門電路的符號 并記住各自真值表 并會運用真值表解決實際問題 關(guān)于圖中門電路的符號 下列說法中正確的是 A 甲為 非 門 乙為 與 門 丙為 或 門B 甲為 與 門 乙為 或 門 丙為 非 門C 甲為 非 門 乙為 或 門 丙為 與 門D 甲為 或 門 乙為 與 門 丙為 非 門 A 甲為 非 門 乙為 與 門 丙為 或 門B 甲為 與 門 乙為 或 門 丙為 非 門C 甲為 非 門 乙為 或 門 丙為 與 門D 甲為 或 門 乙為 與 門 丙為 非 門解析 記住三種門電路的符號及其所表示的邏輯關(guān)系 是解決判斷與識別類問題的關(guān)鍵 答案 C 在如圖所示的邏輯電路中 當(dāng)A端輸入電信號 1 B端輸入電信號 0 時 則在C和D端輸出的電信號分別為 A 1和0B 0和1C 1和1D 0和0 分析 首先明確是 與 門電路和 非 門電路的組合 然后根據(jù)它們的邏輯關(guān)系結(jié)合真值表進行確定 解析 首先從 非 門電路入手 當(dāng)B端輸入電信號 0 時 D端輸出電信號為 1 所以 與 門電路的兩輸入均為 1 因此C端輸出電信號為 1 因此C項正確 答案 C 方法總結(jié) 復(fù)合門電路真值表的確定方法 1 如果A B輸入分別經(jīng)過一個 非 門電路 它們各自的輸出Y1 Y2 又組成一個 與 門電路或 或 門電路 最后輸出Y 故Y的值直接取決于Y1 Y2 2 判斷復(fù)合門電路的最終輸出結(jié)果時 分析思路一般是 從前向后 先分析第一個門電路的輸出結(jié)果 再判斷第二個 依此類推 2013 廈門高二檢測 如圖所示 為兩個 非 門和一個 或 門組成的復(fù)合門電路 請在表中填寫該門電路的真值表 解析 由 非 門電路和 或 門電路的真值表可以確定此復(fù)合門電路的真值表如表所示 答案 見解析 如圖所示是一個應(yīng)用某邏輯電路制作的簡單車門報警的電路圖 圖中的兩個按鈕開關(guān)S1 S2分別裝在汽車的兩道門上 只要其中任何一個開關(guān)處于開路狀態(tài) 發(fā)光二極管 報警燈 就發(fā)光 請你根據(jù)報警裝置的要求 列表分析開關(guān)狀態(tài)與發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài) 并指出是何種門電路 在圖中畫出這種門電路的符號 解析 開關(guān)閉合及二極管不發(fā)光狀態(tài)為 0 開關(guān)斷開及二極管發(fā)光狀態(tài)為 1 則開關(guān)狀態(tài)及發(fā)光二極管發(fā)光狀態(tài)對應(yīng)如下表 是 或 門電路 虛線框內(nèi)門電路的符號如圖所示 答案 見解析 方法總結(jié) 門電路的問題分析中 門電路往往要和一些常用的電學(xué)元件 如電阻 開關(guān) 熱敏電阻 光敏電阻 二極管等 一起構(gòu)成電路 通過電路中某一部分的變化 開關(guān)的通斷 電阻的變化等 實現(xiàn)門電路輸入端的電壓變化 即電勢的高低變化 從而通過門電路的輸出端達到控制電路的目的 因此在分析這類問題時 除熟練掌握各種門電路的作用外 還要熟練地掌握電路的動態(tài)變化規(guī)律的分析 準(zhǔn)確判斷出電路中 尤其是門電路部分的電勢高低的變化 從而達到正確解決問題的目的 如圖為一個火警報警裝置的邏輯電路圖 Rt是一個熱敏電阻 低溫時電阻值很大 高溫時電阻值很小 R是一個阻值較小的分壓電阻 1 要做到低溫時電鈴不響 火警時產(chǎn)生高溫 電鈴響起 在圖中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件 2 為什么溫度高時電鈴會被接通 3 為了提高該電路的靈敏度 即報警溫度調(diào)得稍低些 R的值應(yīng)大一些還是小一些 解析 1 溫度較低時Rt的阻值很大 R比Rt小得多 因此PX之間電壓較大 要求此時電鈴不發(fā)聲 也就是要求輸出給電鈴的電壓較小 這里輸出端的需求與輸入端的狀態(tài)相反 可見虛線處應(yīng)是 非 門 2 當(dāng)高溫時Rt的阻值減小 PX之間電壓降低 這時由于輸入了低電壓 所以從 非 門輸出的是高電壓 電鈴響起 3 為了提高電路的靈敏度 應(yīng)該使電路在溫度還沒有升得很高時就能輸出高電壓 也就是說 應(yīng)該在溫度還沒有升得很高時X點的電壓就已經(jīng)降得足夠低 根據(jù)分壓電路的性質(zhì) 對于同一個熱敏電阻 增大可變電阻R的阻值就可達到目的 答案 1 非 門 2 當(dāng)高溫時Rt的阻值減小 PX之間電壓降低 這時由于輸入了低電壓 所以從 非 門輸出的是高電壓 電鈴響起 3 大一些 1 如圖所示電路為 A 與 門電路B 非 門電路C 或 門電路D 無法判定解析 當(dāng)開關(guān)接通時 燈泡短路 不發(fā)光 當(dāng)開關(guān)斷開時 燈泡發(fā)光 故該電路為 非 門 答案 B 2 與 門電路的輸入端輸入信號為何值時 輸出端輸出 1 A 0 0 B 0 1 C 1 0 D 1 1 解析 由 與 門電路的特點可知當(dāng)輸入端都為 1 時 輸出端為 1 D正確 答案 D 3 如圖所示 用1表示有信號輸入 用0表示無信號輸入 用1表示有信號輸出 用0表示無信號輸出 則當(dāng)A B C的輸入分別為0 1 0時 在輸出端Y的結(jié)果是 A 0B 1C 0或1D 無法確定 解析 A B輸入分別為0 1 由 或 門邏輯關(guān)系知 或 門將輸出1 C輸入0 由 非 門的邏輯關(guān)系知 非 門將輸出1 與 門的兩個輸入都為1 由 與 門的邏輯關(guān)系知 與 門將輸出1 即Y為1 B正確 A C D錯誤 答案 B 4 樓梯過道里的電燈往往采用如圖所示的電路來控制 設(shè)高電勢為 1 低電勢為 0 試討論燈泡L亮暗情況 并列出真值表 解析 當(dāng)開關(guān)接高電勢時設(shè)為 1 接低電勢時設(shè)為 0 由此可知 S1接低 S2接低時 燈不亮 S1接高 S2接低時 燈亮 S1接低 S2接高時 燈亮 S1接高 S2接高時 燈不亮 真值表是 答案 見解析 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全