《集成电路》导学案3

集成电路集成电路 一 教学目标一 教学目标 一 知识与技能 1 了解简单的逻辑关系 2 了解简单的逻辑电路的功能 3 了解逻辑关系的三种表示方法 会用真值表和符号来表示一些简单的逻辑关系 4 了解分立元件门电路的工作原理 5 了解逻辑电路在实际生活中的应用 二 过程与方法 通过学生经历自主探究过程 体会研究问题的方法 三 情感 态度与价值观 感受数字技术对现代生活的巨大作用 二 教学过程二 教学过程 教学流程图教学流程图 展示数码产品 声光控灯 激发学生兴趣 引出课题 运用生活实例 介绍逻辑关系 探究门电路的结果与条件的逻辑关系 分析门电路的逻辑关系 了解逻辑关系的表示方法 探究分立元件门电路是如何实现条件判断功能的 介绍集成电路与数字信号知识 了解门电路的应用 1 1 课题引入 课题引入 展示 数码相机 数码录音笔 演示数码相机的笑脸功能 提出问题 这些功能的实现 与它们内部的逻辑电路的作用分不开 要想了解这些电 子产品的工作原理 就得知道什么是逻辑 什么是逻辑电路 板书 1010 简单的逻辑电路简单的逻辑电路 什么是逻辑 先看生活中的一个例子 场景 1 漆黑的楼道里 有人正在用手机照明寻找路灯开关 场景 2 楼道的路灯长明 墙上贴着 节约用电 随手关灯 的标语 以上两种现象 既不方便 又浪费了能源 采用什么办法能解决 这个问题 学生 采用了声控和光控开关 演示 1 声光控开关 在光照条件下保持安静 观察灯的亮灭情况 在光照条件下击掌 观察灯的亮灭情况 在遮光条件下保持安静 观察灯的亮灭情况 在遮光条件下击掌 观察灯的亮灭情况 请学生描述看到的实验现象 学生 在光照条件下保持安静 灯不亮 在光照条件下击掌 灯不亮 在遮光条件下保持安静 灯不亮 在遮光条件下击掌 灯亮 从这个实验可以看到 光照的条件变化了 灯亮与否的结果也就不同 象这样一定的条 件和结果对应关系 称为逻辑关系逻辑关系 2 2 三种逻辑关系 三种逻辑关系 1 与 逻辑 刚才的实验要使灯亮同时要满足几个条件 学生 要满足遮光和击掌两个条件 总结 像这样的一个事件的几个条件都满足后 这个事件才能发生 这种逻辑关系叫 与 逻辑关系 请举出生活中 与 逻辑关系的例子 学生 要看到有线电视 既要把电视机电源打开 还要把机顶盒电源打开 这是一种 与 逻辑关系 2 或 逻辑 除了 与 逻辑关系以外 还有没有其他的逻辑关系 学生 洗衣服时可以选择用洗衣机也可以选择用手洗 不同方法都可以完成洗衣的任 务 这种情况就是满足两种或多种条件中的一个条件事件就可以发生 称为 或 逻辑关 系 3 非 逻辑 追问 还有其它的逻辑关系吗 学生 一个只有光控功能的灯 白天有光时它不亮 夜晚天黑了它才亮 象这样不满足某种条件时事件才能发生 称为 非 逻辑关系 3 3 探究 探究 门电路的逻辑关系门电路的逻辑关系 在生活当中有 与 或 非 三种逻辑关系 在 电路中也有类似的逻辑关系 下面我们通过实验来研究它 的逻辑功能 展示实验用电路板 向学生介绍电路板的使用 介绍 三个元件的输入输出端 每个元件的输入条件由两个输入端的通断来控制 输出结果可以 观察 LED 灯的亮灭 非门只有一个输入条件 请学生在实验过程中将条件和结果填入学案 中的记录表格 学生实验 教师指导 请同学们描述自己记录的实验现象 学生 1 一号元件只有 A B 两端都通的时候 LED 灯才会亮 学生 2 二号元件 A B 两端只要有一个是通的时候灯就会亮 学生 3 三号元件输入端接通的时候 LED 灯熄灭 输入端断开的时候 LED 灯熄灭 从实验结果中我们会发现三个电路在 A B 输入端条件不同时 出现的结果也不一样 它们的条件和结果之间也存在一定的逻辑关系 所以把它们称为逻辑电路逻辑电路 大家使用的逻辑电路是逻辑电路中的最小组成单元 也称为门电路门电路 根据它们的逻辑 关系可以分别称为与门与门 或门或门 非门非门 4 4 逻辑关系的表示 逻辑关系的表示 1 1 真值表 真值表 如果约定输入端断开用 0 表示 接通用 1 表示 输出端 LED 灯灭用 0 表示 亮 用 1 表示 并把它们填入表格 象这样用数字表示各种控制条件和控制结果 这种表格称 为真值表 用真值表可以表示逻辑关系 2 2 符号 符号 除了用真值表可以表示条件与结果之间的逻辑关系外 还有没有别的办法可以表示条 件与结果之间的逻辑关系 请学生揭去三个门电路上的教条 露出被盖住的符号 大家看到了什么 学生 门电路上有特殊的标记 这些标记是表示逻辑关系的符号 大家能不能根据刚才的实验结果对这些符号的含义 做出解释 学生 回答符号的含义 3 3 逻辑关系式 逻辑关系式 如果用 0 和 1 来表示条件和结果 能不能在输入和输出之间建立起函数关系 学生 与 逻辑关系可以表示为 或 逻辑关系可以表示为 BAY BAY 非 逻辑关系可以表示为 AY 5 5 晶体二极管门电路分析 晶体二极管门电路分析 激发兴趣 我们了解了门电路的简单分类及逻辑关系 大家有没有考虑这么一个问题 门电路的逻辑功能是怎样实现的 展示晶体二极管 与 门电路图 演示 晶体二极管 与 门电路的逻辑功能 对照电路图一起分析 与 门电路的逻辑功 能是如何实现的 电路中有电阻 二极管 灯泡 电源 还有好几条支路 电路比较复杂 可以仿照 力学中的隔离法来分析 带领学生分析电路中电源 的作用 各点的电势高低并在此基础上分析二极管 的通断情况 进而分析电路中的电流情况 当 A 端和 B 端均断开时 A B 两端都为低电势 两个二极管 D1和 D2都处于导通状态 二极管两端的电势降落非常小 而灯 L 所在支路与两个二极管支路是并联关系 所以灯 L 两端的电势降落也非常小 灯不能点亮 Y 端输出的是低电势 提出要求 请大家用同样的方法分析 A B 两端中一端接通另一端断开或 A B 两端均 接通时时 A B 输入端电势及 Y 输出端电势的情况 学生分析 最后总结 通过刚才的分析 我们可以得出结论 对于与门电路 只有当 A B 两端均输入高电势 时输出端才为高电势 若输入端中至少有一个是低电势时 输出端就是低电势 也可以用 0 表示低电势 1 表示高电势 写出真值表 在实际应用中 0 除了可以表示 断 表示低电势外 还可以表示 假 或 无 1 除了可以表示 通 表示低电势外 还可以表示 假 或 无 或门电路给出电路图 交待学生课后自己分析 6 6 集成电路与数字信号 集成电路与数字信号 1 集成电路 刚才分析的是二极管分立电路 体积比较庞大 使用 不便 现在广泛使用的是集成电路 展示集成电路照片及集成电路内部电路放大图 现在 超大规模集成电路能够做到在指甲盖大小的芯片上集成数 百万个甚至上千万个元件 2 数字信号 逻辑电路在摄像机 计算机 照相机等产品中有广泛的应用 在这些产品中逻辑电路 主要是用来处理数字信号的 什么是数字信号呢 展示数字信号与模拟信号图像 请学生寻找它们的各自特点 学生 模拟信号是连续的 数字信号是不连续的 模拟 信号可以有很多取值 数字信号只有两个取值 数字信号中的高电压通常也称为高电平 低电压也称为 低电平 处理数字信号的逻辑电路也称为数字电路 有关于 数字电路的更多知识我们将在今后进一步学习 7 7 逻辑电路的应用 逻辑电路的应用 逻辑电路在生活中也