高中物理 第2章 第11节 简单的逻辑电路课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 第11节简单的逻辑电路 1 初步了解简单的逻辑电路及表示符号 2 通过实验理解 与 或 和 非 逻辑电路中结果与条件的逻辑关系 3 知道真值表 会用真值表来表示一些简单的逻辑关系 4 通过简单的逻辑电路的设计 体会逻辑电路在现实生活中的意义 5 初步了解集成电路 关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况 要点一逻辑电路中的几个概念1 模拟信号与数字信号 1 数字信号 在变化中只有两个对应的状态 有 或者 没有 常用 0 或者 1 表示 这样的信号叫数字信号 处理数字信号的电路叫数字电路 2 模拟信号 能连续变化的信号叫做模拟信号 如图所示 2 数字电路处理数字信号的电路 由各种门电路和记忆元件 如触发器 等组成的电路统称为数字电路 3 门电路 1 定义 能实现基本逻辑功能的电子电路 2 构成 可以由二极管 三极管等分立元件构成 也可以是集成电路 3 基本门电路的类型 与门电路 或门电路 非门电路 1 逻辑电路是研究数字电路和其他具有开关特性的元件所构成的电路中各电信号之间的逻辑关系 包括时间关系 及所实现功能的电路 数字电路中最基本的逻辑电路就是门电路 2 门电路实质上就是一种开关电路 逻辑关系就是指条件对结果的控制关系 要点二与门电路1 定义 当几个条件同时具备时 才能出现某一结果 具有这样逻辑功能的电路 2 常见电路如图 a b必须同时闭合 灯泡才亮 3 真值表4 逻辑符号 1 与 是 一起 的意思 故 与 逻辑可以理解为只有一起进入 门才能打开 2 符号 表示 和 就是英文 and 的意思 3 与 门电路的特点 当输入端都为 0 时 输出为 0 当一个输入为 0 一个输入为 1 时 输出为 0 当输入都为 1 时 输出为 1 可以简单地记为 有零为零 全一为一 要点三或门电路1 定义 当几个条件中有一个或几个以上具备时 就出现某一结果 具有这样逻辑功能的电路 2 常见电路如图 a b有一闭合 灯泡就亮 3 真值表4 逻辑符号 1 符号 1 表示a b输入端的和必须大于或等于1 2 或 门电路的特点 当输入端都为 0 时 输出为 0 当一个输入为 0 一个输入为 1 时 输出为 1 当输入都为 1 时 输出为 1 可以简单地记为 有一为一 全零为零 要点四非门电路1 定义 当一种情况出现时 另一情况 结果 一定不可能出现 具有这种逻辑功能的电路 2 常见电路如图 a闭合 灯泡不亮 1 非门符号中的 1 表示缓冲 0 表示反相 又叫反相圈 2 非 门电路的特点 当输入端为 0 时 输出为 1 当输入端为 1 时 输出为 0 可以简单地记为 入一出零 入零出一 3 与 或 门电路有两个输入端 输出是由两个输入端共同决定的 而 非 门电路只有一个输入端 其输出和输入恰好相反 因此 非 门电路又称反相器 要点六二极管与逻辑电路1 二极管 与 门电路的工作原理图甲是一种由两只二极管和一只电阻组成的典型 与 门电路 a b是两个输入端 其输入脉冲的低电势为0v 高电势为3v z是输出端 若将低电位用 0 表示 高电位用 1 表示 则该电路的输入电压波形如图乙所示 你能分析该电路的工作原理吗 a b为 与 门的两个输入端 z是输出端 当a b都是高电位 1 时 3v z端才是高电位 1 3 7v 只要输入端有一个是低电位 0 0v 高电位的二极管都要被截止 因为z端是低电位 0 约0 7v 2 二极管 或 门电路的工作原理下图是一种由三只二极管和一只电阻组成的典型 或 门电路 a b c是三个输入端 其输入脉冲的低电势为0v 高电势为5v p是输出端 只要a b c中有一个输入端是高电位 1 5v p端便是高电位 1 4 3v 当a b c都是低电位 0 0v 时 p端为低电位 0 0 7v 逻辑电路图 如图所示 及其真值表 此逻辑电路为 门电路 在真值表中x处的逻辑值为 解析 根据逻辑电路图可判断此电路为 或 门电路 根据 或 门电路逻辑关系特点y a b 得1 0 x x 1 答案 或1 方法总结 要牢记 与 非 和 或 门电路的符号 并记住各自真值表 并会运用真值表解决实际问题 关于图中门电路的符号 下列说法中正确的是 a 甲为 非 门 乙为 与 门 丙为 或 门b 甲为 与 门 乙为 或 门 丙为 非 门c 甲为 非 门 乙为 或 门 丙为 与 门d 甲为 或 门 乙为 与 门 丙为 非 门 变式训练1 1 解析 记住三种门电路的符号及其所表示的逻辑关系 是解决判断与识别类问题的关键 答案 c 在如图所示的逻辑电路中 当a端输入电信号 1 b端输入电信号 0 时 则在c和d端输出的电信号分别为 a 1和0b 0和1c 1和1d 0和0 分析 首先明确是 与 门电路和 非 门电路的组合 然后根据它们的逻辑关系结合真值表进行确定 解析 首先从 非 门电路入手 当b端输入电信号 0 时 d端输出电信号为 1 所以 与 门电路的两输入均为 1 因此c端输出电信号为 1 因此c项正确 答案 c 方法总结 复合门电路真值表的确定方法 1 如果a b输入分别经过一个 非 门电路 它们各自的输出y1 y2 又组成一个 与 门电路或 或 门电路 最后输出y 故y的值直接取决于y1 y2 2 判断复合门电路的最终输出结果时 分析思路一般是 从前向后 先分析第一个门电路的输出结果 再判断第二个 依此类推 2014 徐汇区二模 模拟交通路口拍摄闯红灯的电路如图所示 当汽车通过路口时 s1闭合 当红灯亮起时 s2闭合 若要在汽车违章时进行拍摄 且摄像仪需要一定的工作电压 能实现此功能的逻辑门电路是 变式训练2 1 解析 汽车通过路口和红灯亮起时 摄像仪才会工作 说明是逻辑 与 的关系 摄像仪需要一定的工作电压 当两开关闭合时输入门电路的为低电位 输出为低电位 为了得到高电位 应加一非门 故d选项正确 答案 d 2014 徐汇区一模 如图是简易散热排风示意电路 m为排风扇 r0是热敏电阻 其阻值随温度升高而减小 r是可变电阻 则 a 环境温度升高时 排风扇两端电压减小b 环境温度升高时 a点电势升高c r阻值调大时 a点电势降低d r阻值调大时 排风扇开始工作的临界温度升高 解析 环境温度升高时 排风扇开始工作 两端电压变大 a选项错误 环境温度升高时 热敏电阻阻值变小 输入端a处于高电位 电势升高 b选项正确 r阻值调大时 分压增大 a点电势升高 c选项错误 可变电阻r阻值调大时 热敏电阻阻值不是很小时 a点电势升高 通过控制开关 排风扇开始工作 此时环境温度比较低 故r阻值调大时 排风扇开始工作的临界温度降低了 d选项错误 答案 b 方法总结 门电路的问题分析中 门电路往往要和一些常用的电学元件 如电阻 开关 热敏电阻 光敏电阻 二极管等 一起构成电路 通过电路中某一部分的变化 开关的通断 电阻的变化等 实现门电路输入端的电压变化 即电势的高低变化 从而通过门电路的输出端达到控制电路的目的 因此在分析这类问题时 除熟练掌握各种门电路的作用外 还要熟练地掌握电路的动态变化规律的分析 准确判断出电路中 尤其是门电路部分的电势高低的变化 从而达到正确解决问题的目的 如图为一个火警报警装置的逻辑电路图 rt是一个热敏电阻 低温时电阻值很大 高温时电阻值很小 r是一个阻值较小的分压电阻 变式训练3 1 1 要做到低温时电铃不响 火警时产生高温 电铃响起 在图中虚线处应接入怎样的元件 2 为什么温度高时电铃会被接通 3 为了提高该电路的灵敏度 即报警温度调得稍低些 r的值应大一些还是小一些 解析 1 温度较低时rt的阻值很大 r比rt小得多 因此px之间电压较大 要求此时电铃不发声 也就是要求输出给电铃的电压较小 这里输出端的需求与输入端的状态相反 可见虚线处应是 非 门 2 当高温时rt的阻值减小 px之间电压降低 这时由于输入了低电压 所以从 非 门输出的是高电压 电铃响起 3 为了提高电路的灵敏度 应该使电路在温度还没有升得很高时就能输出高电压 也就是说 应该在温度还没有升得很高时x点的电压就已经降得足够低 根据分压电路的性质 对于同一个热敏电阻 增大可变电阻r的阻值就可达到目的 答案 1 非 门 2 当高温时rt的阻值减小 px之间电压降低 这时由于输入了低电压 所以从 非 门输出的是高电压 电铃响起 3 大一些 1 2014 普陀区二模 逻辑电路信号只有高电压和低电压 用 1 和 0 表示 下列说法正确的是 a 1 表示电压为1v 0 表示电压为0vb 1 表示电压为大于或等于1v 0 表示电压一定为0vc 1 和 0 是逻辑关系的两种可能的取值 不表示具体的数字d 1 表示该点与电源的正极相连 0 表示该点与电源的负极相连 解析 逻辑电路只有两个逻辑值 1 和 0 用 1 表示高电位状态 用 0 表示低电位状态 1 和 0 是逻辑关系的两种可能的取值 不表示具体的数字 故c选项正确 答案 c 2 与 门电路的输入端输入信号为何值时 输出端输出 1 a 0 0 b 0 1 c 1 0 d 1 1 解析 由 与 门电路的特点可知当输入端都为 1 时 输出端为 1 d选项正确 答案 d 3 2014 静安区一模 如图 是某逻辑电路 当a和b分别输入1和1时 则c和d输出信号是 a 0和0b 0和1c 1和0d 1和1解析 当b端输入