简单的逻辑电路(知识梳理)

1、简单的逻辑电路【学习目标】1 知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。2知道 与”门、或”门、非”门电路的特征，逻辑关系及表示法。3初步了解与”门、或”门、非”门电路在实际问题中的应用。4初步了解三种门电路的逻辑关系和数字信号和数字电路的含义。【要点梳理】要点一、数字信号与模拟信号1、数字信号数字信号在变化中只有两个对立的状态：有”或者 没有”。而模拟信号变化则是连续的。如图所示分别为几种常见模拟信号和几种常见数字信号：2、数字信号的处理处理数字信号的电路叫做数字电路，数字电路主要研究电路的逻辑功能，数字电路中最基本的逻辑电路是门电路。通常把高电势称为1,低电势称为0。数字信号的0和

2、1好比是事物的 是”与 非”而处理数字信号的电路称数字电路，因此,数字电路就有了判别 是”与 非”的逻辑功能。我们将数字电路中基本单元电路称为逻辑电路，而最基本的逻辑电路是门电路。 那么数字信号的处理模式就是：数字电路T逻辑电路T门电路 知识点二一、简单的逻辑电路1、与”门的逻辑关系，真值表和电路符号所谓门，就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就 被阻挡在门”外。对与”门的理解如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件都满足后， 该事件才能发生，这种关系叫与”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路称为与”门电路，简称 与”门。如图所示，如果把开关 A闭合作为条件 A满足，把

3、开关B闭合作为条件B满足，把电灯L亮作为结果Y成立，则 与”逻辑关系可以示意为:它们的逻辑关系如下表所示:条件结果开关A开关B灯泡Y断断不亮断通不亮通断不亮通通亮与”门的真值表如把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1,不亮为0，那么上表的情况 可用下表的数学语言来描述，这种表格称为真值表。与”门的真值表与”逻辑关系有两个控制条件作用会产生一个结果，当两个条件都满足时，结果才会成立，这种关 系称为与”逻辑关系。符旦号：与”门的逻辑关系式:波形图：实验电路：2.或”门的逻辑关系、真值表和符号对或”门的理解如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件中有一个满足，事件就会发生，这种关系叫 或”逻

4、辑关系。具有这种逻辑关系的电路称为或”门电路，简称 或”门。如图所示，如果把开关 A闭合当作条件 A满足，把开关B闭合当作条件B满足，把电灯L亮当作结果Y成立，则 或”逻辑关系可以示意为:它们的逻辑关系如下表:条件结果开关A开关B灯泡Y断断不亮断通亮通:断亮通通亮或”门的真值表把开关接通定义为1,断开为0 ,灯泡亮为1,不亮为0 ,将上表制成下表，就可反映 或 门输入输出关系的真值表，见下表：或”门的真值表：输入输出ABY000011101111或”逻辑关系或”逻辑在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生，这种关系称为 关系。符号：或”门的逻辑关系式:波形图：实验电路:非”门的逻

5、辑关系、真值表和符号对非”门的理解设正常逻辑关系为：当条件 A满足时，结果Y发生；当条件A不满足时，结果 Y不发 生。与正常逻辑关系相反，如果条件 A满足时，结果Y不发生；条件A不满足时，结果 Y 却发生，这种关系叫 非”逻辑关系。具有这种逻辑关系的电路叫 非”门电路，简称 非”门。如图所示，如果把开关 A闭合当作条件 A满足，把电灯L亮当作结果Y成立，把电灯L灭当结果Y成立，则正常逻辑关系为：A 丫。而 非”逻辑关系表现为 A Y 。非门电路的真值表仍然把开关接通定义为1，断开定义为0 ,灯亮为1，不亮为0。 可画出非”门的真值表，见下表：非门电路的真值表输入输出AY0110非”逻辑关系输出

6、状态和输入状态成相反的逻辑关系称为非”逻辑关系。符号：非”门的逻辑关系式:波形图:A4 复合逻辑门电路与门、或门和非门是基本门电路。我们常把他们组合起来，成为与非门电路、或非门电路等，称为复合门电路。（1）与非门电路一个与门和一个非门连接起来， 便组成一个与非门电路， 其逻辑结构图和逻辑符号如图 所示：与非门邃辑结构国与非口逻辑掙号甲乙其真值表为：输入输出ABY001011101110（2）或 非门电路一个或 门或一个非 门连接起来， 便组成一个 或非门电路。 其逻辑结构图和逻辑符号如图所示:t PM. .ah .all或非门逻楫皓构图或非门逻辑苻号其真值表为:输入输出ABYOO1010100

7、1105集成门电路6斯密特触发器如图所示，这种 非”门由于性能特别，称为斯密特触发器当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值（16 V ）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25 V），而当输入端A的电压下降到另一个值（0.8 V ）的时候，Y会从低电平跳到高电平（3.4 V）。 斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行光控所需要的。要点诠释：（1） 斯密特触发器是一种 非”门，当输入端电压上升（下降）到某值时，输出端电压 会从高电平跳到低电平（低电平跳到高电平）。（2）斯密特触发器一般应用于光控开关或温度报警器，电路中有一光敏电阻或热敏电 阻用于改变输入端

8、电压。要点三、晶体二极管和集成电路1、晶体二极管晶体二极管是用半导体材料制成的，它有两个极：一个叫正极，一个叫负极。它的符号如图：二极管的苻号晶体二极管具有单向导电性（符号上的箭头表示允许电流通过的方向）。当给二级管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通（如图甲所示）；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止（如图乙所示）。I i M1 1甲乙2、集成电路以半导体材料为基片，将组成电路的各种元件（如电阻、电容、二极管等）和连线集成 在同一基片上，成为具有一定功能的微电路系统，这就是集成电路。集成电路具有分立元件不可比拟的优点，主要优点有：体积小、可靠性高、运算速度快、成本低廉等。原理结构图

9、【典型例题】类型一、对逻辑关系的理解例1 从北京到上海，就现在的地面交通来说，一般通过哪些途径来实现？请你分析一 下其中的事件与条件，它们体现了哪一种逻辑关系？【答案】乘火车或乘汽车 或”逻辑关系【解析】事件是由地面交通从北京到上海，条件有两个：一个是乘火车，另一个是乘汽车，由于两者只要有一个条件具备就能从北京到达上海，即两个条件（乘火车和乘汽车）只要有一个满足，事件（从北京到上海）就能够发生，所以是一种或”逻辑关系.【总结升华】正确理解三种常见的逻辑关系：与”逻辑关系为只有两个条件都满足时，事件才能发生；或”逻辑关系为只要两个条件中的一个条件满足时，事件就会发生；而输出状态和输入状态相反的逻

10、辑关系则为非逻辑关系.类型二、对真值表的理解例2 在举重比赛中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲为主裁判，乙、丙为副裁判，当 主裁判和一名以上（包括一名）副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号试列出真值表.【答案】见解析【解析】设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C,裁判结果为 Y ,并且对于A、B、C,设：判上举合格为逻辑 1”，不合格为逻辑“0”.对于Y设：上举合 格为逻辑1 ”，不合格为逻辑 0 ”.根据题意及上述假设列出真值表如下表所示.输入输出ABCD00000010011001001000101111011111【总结升华】（1 ）理解题目“0 ”和1 ”分别代表的意

11、义，搞清 A、B、C的逻辑关系, 才能正确画出真值表.（2）逻辑门电路在生产、生活和科技实践中有着广泛的应用，解题时要养成根据电路 特点确立门电路类别，然后根据门电路特点填写真值表.类型三、门电路的逻辑关系例3如图所示，（a）为基本门电路中 真值表。【答案】与；非【解析】根据电流的结构可知，（a）门的电路符号；（b）真值表中只有一个 一个输出端，而且输出端的值始终与输 相反，所以该电路为 非”门电路。门的输入输出输入输出AZ0110号,图为与” 输入端与 入端的值门的电路符号，（b ）为【总结升华】根据基本逻辑门电路的输入输出关系能）到真值表，有真值表的 逻辑关系能推出对应的逻辑门，注意学会分

12、析真值表/ 举一反三【变式1】右表是某逻辑电路的真值表，该电路是【答案】D【变式2】下图是一个或非门电路，如果两个输入端中有一个输入的是高电平，另一个 输入的是低电平，那么它的输出端输出的是高电平还是低电平？【答案】低电平类型四、门电路的设计、分析与应用例4火警自动报警器用 非门”、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等如图甲所示连接，调节电位器使蜂鸣器正好不报警，然后用火焰靠近热敏电阻， 蜂鸣器就会发出报警信号.在不报警时，P为低电位记 0 ”，报警时，P为高电位记1”.试问：（1 ）报警时，A点电位为高电位 1 ”还是低电位0 ” ?（2）当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小？【

13、答案】（1）低电位 0 ”（2）热敏电阻的阻值减小【解析】（1）报警时，P点为高电位 T,由于此电路运用了 非”门电路，输出端P为 高电位时，输入端 A点一定是低电位 0 ”.（2）图乙为等效电路图.当火焰靠近热敏电阻时，蜂鸣器报警，说明此时P点为高电位，A点为低电位，也就是说热敏电阻两端的电压减小，由电路图乙可知，热敏电阻的阻值减小.【总结升华】本题是 非”门电路在实际问题中的应用.画出等效电路，根据非”门的逻辑关系分析电路是解决本题的关键.类型五、逻辑电路的典型应用例5 如图是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路图。图中的两个按钮开关S、S2分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关

14、处于开路状态，发光二极管（报警灯）就发光。请你根据报警装置的要求，列表分析开关状态与发光二极管的发光状态，并 指出是何种门电路，在图中画出这种门电路的符号。【答案】虚线框内门电路的符号如图所示：廿【解析】开关闭合及二极管不发光状态为0”，开关断开及二极管发光状态为1 ”。则开关状态及发光二极管发光状态对应如下表，可见，这一装置实际上是一个或”门电路。输入输出SiS2D000011101111【总结升华】驾驶员离开汽车时，两个车门均处于关闭状态，跟两个车门对应的开关 S,和S2均闭合，这时发光二极管不会发光报警。为什么这时发光二极管不发光呢？原来S,和S2闭合后，电流不通过发光二极管。当有其它人

15、打开了某一个门时，3或S2就处于断开状态，这时就有电流通过发光二极管，使其发光报警。在平时学习中，要有意识地进行这一类高新科技新信息的探究训练，提高自己的探究能力和自身的科学素养。举一反三【变式1】为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动。如果规定：车门关紧时为1 ”，未关紧时为 0 ”；当输出信号为 “1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0 ”时，汽车不能启动。能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是（ ）A 与门B 或门C 非门D 与非门【答案】 A【变式 2】如图，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

16、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。（1）要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图中实线处应接入怎样 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， 即报警温度调的稍底些， R 的值应大一些还是小一些？【答案】（1）非”门 （2）见解析 （3） R大一些【解析】（ 1 ）温度较低时 Rt 的阻值很大， R 比 Rt 小得多，因此 P、X 之间电压较大 . 要求此时电铃不发声， 表明输出给电铃的电压应该较小， 输入与输出相反， 可见虚线处元件 应是“非”门. 如图所示：（2） 当高温时Rt阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从

17、 非”门输出是高 电压，电铃响起 .（3） 由前面分析可知，若 R较大，由于它的分压作用，R两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使 P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声因此R较大，反应较灵敏 .例6 监控系统控制电路如图所示，电键 S闭合时，系统白天和晚上都工作；电键 S断 开时， 系统仅晚上工作。 在电路中虚框处分别接入光敏电阻（受光照时阻值减小）和定值电阻，则电路中（ ）A C是与门” A是光敏电阻 B C是与门” B是光敏电阻 C. C是或门” A是光敏电阻 D . C是或门” B是光敏电阻【答案】 D【解析】开关S闭合后，C门的一个输入端就是 1,系统不管白天和晚上都工作，

18、说明 与另一个输入端的逻辑值无关， 这说明C门是 或”门。开关S断开时，。门的一个输入端就 是0,要让系统工作，另一个输入端必须是1,也就是高电压，所以E是光敏电阻，故D正确。【总结升华】熟悉三种基本逻辑关系,掌握各种门电路的逻辑功能,是解决逻辑电路在 生活中的应用的题目关键。举一反三【变式1】 某同学设计了一个路灯自动控制门电路。 天黑了, 让路灯自动接通, 天亮了, 让路灯自动熄灭。图中 RG 是一个光敏电阻,当有光线照射时,光敏电阻的阻值会显著的减小。R是可调电阻，起分压作用。J为路灯总开关控制继电器（图中未画路灯电路）（1 ）请在虚线框内填入需要的门电路符号（2）如果路灯开关自动接通时

19、天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗 时才会自动接通开关，应如何调节R?【答案】（1）非”门 （2）使R增大【解析】（1）天黑时无光照，R.较大，R分压小，J接通而启动开关，路灯亮；天亮时有光照，Rg较小，R分压大，J断开而关闭开关，路灯熄。显然虚框内门电路输入信号 弱（强）时输出信号强（弱），是非”门。（2）天色较亮时，光线照射使 Rg不太小，但如果 R不太大，则会由于 R分压不太大而使 非”门输出端得到较强信号导致 J接通而启动开关将路灯点亮。所以，应使R增大。【变式2】如图为某报警装置示意图，该报警装置在一扇门、两扇窗上各装有一个联动 开关，门、窗未关上时，开关不闭合，只要有一个开关未闭合，报警器就会报警。该报警装 置中用了两个串联的逻辑电路，虚线框甲内应选用门电路，虚线框乙内应选用门电路（填与、非、或）。【答案】或，或【解析】题意只要有一个开关未闭合，报警器就会报警，结合或门的特点因此虚线框甲内应选用或门；虚线框乙内应选用或门。【变式3】一个机要仓库有一扇很大的电动仓库门，门上有三把电