2.11 簡單的邏輯電路

1、2.11 2.11 簡單的邏輯電路簡單的邏輯電路教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.初步了解簡單的邏輯電路及表示符號。初步了解簡單的邏輯電路及表示符號。2.通過實(shí)驗(yàn)理解通過實(shí)驗(yàn)理解“與與”“或或”和和“非非”邏輯電路中結(jié)果邏輯電路中結(jié)果與條件的邏輯關(guān)系。與條件的邏輯關(guān)系。3.知道真值表，會用真值表來表示一些簡單的邏知道真值表，會用真值表來表示一些簡單的邏輯關(guān)系。輯關(guān)系。4.通過簡單的邏輯電路的設(shè)計(jì)，體會邏輯電路在通過簡單的邏輯電路的設(shè)計(jì)，體會邏輯電路在現(xiàn)實(shí)生活中的意義?，F(xiàn)實(shí)生活中的意義。5.初步了解集成電路，關(guān)注我國集成電路以及元初步了解集成電路，關(guān)注我國集成電路以及元器件研究的發(fā)展情況。器件研究的發(fā)展情況。

2、1模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號(1)數(shù)字信號：在變化中只有兩個(gè)對應(yīng)的狀態(tài)，數(shù)字信號：在變化中只有兩個(gè)對應(yīng)的狀態(tài)，“有有”或者或者“沒有沒有”，常用，常用“0”或者或者“1”表示這樣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)的信號叫數(shù)字信號，處理數(shù)字信號的電路叫數(shù)字電路字電路(2)模擬信號：能連續(xù)變化的信號叫做模擬信號模擬信號：能連續(xù)變化的信號叫做模擬信號如圖所示如圖所示 2數(shù)字電路數(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處理數(shù)字信號的電路，由各種門電路和記憶元件(如如觸發(fā)器觸發(fā)器)等組成的電路統(tǒng)稱為數(shù)字電路等組成的電路統(tǒng)稱為數(shù)字電路3門電路門電路(1)定義：能實(shí)現(xiàn)基本邏

3、輯功能的電子電路定義：能實(shí)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，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、非門基本門電路的類型：與門電路、或門電路、非門電路電路(1)邏輯電路是研究數(shù)字電路和其他具有開關(guān)特邏輯電路是研究數(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)性的元件所構(gòu)成的電路中各電信號之間的邏輯關(guān)系系(包括時(shí)間關(guān)系包括時(shí)間關(guān)系)及所實(shí)現(xiàn)功能的電路數(shù)字電及所實(shí)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路中最基本的邏輯電路就是門電路(2)門電路實(shí)質(zhì)上就是一

4、種開關(guān)電路，邏輯關(guān)系門電路實(shí)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)系就是指條件對結(jié)果的控制關(guān)系1定義：定義：當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，才能出現(xiàn)某一結(jié)當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，才能出現(xiàn)某一結(jié)果，具有這樣邏輯功能的電路果，具有這樣邏輯功能的電路2常見電路如圖常見電路如圖(A、B必須同時(shí)閉合，燈泡才亮必須同時(shí)閉合，燈泡才亮)3真值表輸入輸入輸出輸出ABP0000101001114.邏輯符號：邏輯符號：(1)“與與”是是“一起一起”的意思，故的意思，故“與與”邏輯可以邏輯可以理解為只有一起進(jìn)入，門才能打開理解為只有一起進(jìn)入，門才能打開(2)符號符號“&”表示表示“和和”，就是英文，就是英文“a

5、nd”的意的意思思(3)“與與”門電路的特點(diǎn)：當(dāng)輸入端都為門電路的特點(diǎn)：當(dāng)輸入端都為“0”時(shí)，時(shí)，輸出為輸出為“0”；當(dāng)一個(gè)輸入為；當(dāng)一個(gè)輸入為“0”，一個(gè)輸入為，一個(gè)輸入為“1”時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為“0”；當(dāng)輸入都為；當(dāng)輸入都為“1”時(shí)，輸出時(shí)，輸出為為“1”可以簡單地記為：可以簡單地記為：“有零為零，全一為有零為零，全一為一一”1定義：定義：當(dāng)幾個(gè)條件中有一個(gè)或幾個(gè)以上具備時(shí)，當(dāng)幾個(gè)條件中有一個(gè)或幾個(gè)以上具備時(shí)，就出現(xiàn)某一結(jié)果，具有這樣邏輯功能的電路就出現(xiàn)某一結(jié)果，具有這樣邏輯功能的電路2常見電路如圖常見電路如圖(A、B有一閉合，燈泡就亮有一閉合，燈泡就亮)3真值表真值表4.邏輯符號：邏輯

6、符號：輸入輸入輸出輸出ABP000011101111 (1)符號符號“1”表示表示A、B輸入端的和必須大于或輸入端的和必須大于或等于等于1.(2)“或或”門電路的特點(diǎn)：當(dāng)輸入端都為門電路的特點(diǎn)：當(dāng)輸入端都為“0”時(shí)，時(shí)，輸出為輸出為“0”；當(dāng)一個(gè)輸入為；當(dāng)一個(gè)輸入為“0”，一個(gè)輸入為，一個(gè)輸入為“1”時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為“1”；當(dāng)輸入都為；當(dāng)輸入都為“1”時(shí)，輸出時(shí)，輸出為為“1”可以簡單地記為：可以簡單地記為：“有一為一，全零為有一為一，全零為零零”1定義定義：當(dāng)一種情況出現(xiàn)時(shí)，另一情況當(dāng)一種情況出現(xiàn)時(shí)，另一情況(結(jié)果結(jié)果)一一定不可能出現(xiàn)，具有這種邏輯功能的電路定不可能出現(xiàn)，具有這種邏輯功

7、能的電路2常見電路如圖常見電路如圖(A閉合，燈泡不亮閉合，燈泡不亮)3真值表真值表4.邏輯符號：輸入輸入輸出輸出AP0110(1)非門符號中的非門符號中的“1”表示緩沖，表示緩沖，“0”表示反相表示反相(又叫反相圈又叫反相圈)(2)“非非”門電路的特點(diǎn)：當(dāng)輸入端為門電路的特點(diǎn)：當(dāng)輸入端為“0”時(shí)，輸時(shí)，輸出為出為“1”；當(dāng)輸入端為；當(dāng)輸入端為“1”時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為“0”可可以簡單地記為：以簡單地記為：“入一出零，入零出一入一出零，入零出一”(3)“與與”“”“或或”門電路有兩個(gè)輸入端，輸出是由門電路有兩個(gè)輸入端，輸出是由兩個(gè)輸入端共同決定的，而兩個(gè)輸入端共同決定的，而“非非”門電路只有一門

8、電路只有一個(gè)輸入端，其輸出和輸入恰好相反，因此個(gè)輸入端，其輸出和輸入恰好相反，因此“非非”門電路又稱反相器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以半導(dǎo)體材料為基片，將組成電路的各種元件(如：如：電阻、電容、二極管等電阻、電容、二極管等)和連線集成在同一基片上，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(diǎn)：體積小集成電路具有分立元件無可比擬的優(yōu)點(diǎn)：體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、運(yùn)算速度快、成本低廉等、質(zhì)量輕、可靠性高、運(yùn)算速度快、成本低廉等拓展：對復(fù)合門電路的理解拓展：對復(fù)合門電路

9、的理解1“與非與非”門門一個(gè)與門電路和一個(gè)非門電路一個(gè)與門電路和一個(gè)非門電路組合在一起，做成一個(gè)復(fù)合門組合在一起，做成一個(gè)復(fù)合門電路，稱為電路，稱為“與非與非”門，如圖門，如圖所示所示其真值表為其真值表為輸入輸入輸出輸出輸入輸入輸出輸出A1B1Y1A2Y2000010100110001111102.“或非或非”門門一個(gè)或門電路和一個(gè)非門電路組合在一起，做成一個(gè)或門電路和一個(gè)非門電路組合在一起，做成一個(gè)一個(gè)“或非或非”門，如圖所示門，如圖所示其真值表為其真值表為輸入輸入輸出輸出輸入輸入輸出輸出A1B1Y1A2Y2000010111010110111101二極管二極管“與與”門電路的工作門電路的工

10、作原理原理圖甲是一種由兩只二極管和一只圖甲是一種由兩只二極管和一只電阻組成的典型電阻組成的典型“與與”門電路門電路A、B是兩個(gè)輸入端，其輸入是兩個(gè)輸入端，其輸入脈沖的低電勢為脈沖的低電勢為0 V，高電勢為，高電勢為3 V，Z是輸出端若將低電位是輸出端若將低電位用用“0”表示，高電位用表示，高電位用“1”表表示，則該電路的輸入電壓波形示，則該電路的輸入電壓波形如圖乙所示你能分析該電路如圖乙所示你能分析該電路的工作原理嗎？的工作原理嗎？ A、B為為“與與”門的兩個(gè)輸入端，門的兩個(gè)輸入端，Z是輸出端當(dāng)是輸出端當(dāng)A、B都是高電位都是高電位“1”時(shí)時(shí)(3 V)，Z端才是高電位端才是高電位“1”(3.7

11、V)；只要輸入端有一個(gè)是低電位；只要輸入端有一個(gè)是低電位“0”(0 V)，高電位的二極管都要被截止，因?yàn)?，高電位的二極管都要被截止，因?yàn)閆端是端是低電位低電位“0”(約約0.7 V)2二極管二極管“或或”門電路的工作原理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下圖是一種由三只二極管和一只電阻組成的典型“或或”門電路門電路A、B、C是三個(gè)輸入端，其輸入是三個(gè)輸入端，其輸入脈沖的低電勢為脈沖的低電勢為0 V，高電勢為，高電勢為5 V，P是輸出端是輸出端只要只要A、B、C中有一個(gè)輸入端是高電位中有一個(gè)輸入端是高電位“1”(5 V)，P端便是高電位端便是高電位“1”(4.3 V)；當(dāng)

12、；當(dāng)A、B、C都是低電位都是低電位“0”(0 V)時(shí)，時(shí)，P端為低電位端為低電位“0”(0.7 V) 邏輯電路圖邏輯電路圖(如圖所示如圖所示)及其真值表，此邏輯電路及其真值表，此邏輯電路為為_門電路，在真值表中門電路，在真值表中X處的邏輯值為處的邏輯值為_. 【解析解析】根據(jù)邏輯電路圖可判斷此電路為根據(jù)邏輯電路圖可判斷此電路為“或或”門電路，根據(jù)門電路，根據(jù)“或或”門電路邏輯關(guān)系特點(diǎn)門電路邏輯關(guān)系特點(diǎn)YAB，得，得10X，X1.【答案答案】或或1輸入輸入輸出輸出ABY00001110X111【方法總結(jié)方法總結(jié)】要牢記要牢記“與與”“非非”和和“或或”門電路的符號，并門電路的符號，并記住各自真值

13、表，并會運(yùn)用真值表解決記住各自真值表，并會運(yùn)用真值表解決實(shí)際問題實(shí)際問題關(guān)于圖中門電路的符號，下列說法中正確的是關(guān)于圖中門電路的符號，下列說法中正確的是()A甲為甲為“非非”門、乙為門、乙為“與與”門、丙為門、丙為“或或”門門B甲為甲為“與與”門、乙為門、乙為“或或”門、丙為門、丙為“非非”門門C甲為甲為“非非”門、乙為門、乙為“或或”門、丙為門、丙為“與與”門門D甲為甲為“或或”門、乙為門、乙為“與與”門、丙為門、丙為“非非”門門解析：解析：記住三種門電路的符號及其所表示的邏輯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)鍵關(guān)系，是解決判斷與識別類問題的關(guān)鍵答案：答案：

14、C在如圖所示的邏輯電路中，當(dāng)在如圖所示的邏輯電路中，當(dāng)A端輸入電信號端輸入電信號“1”、B端輸入電信號端輸入電信號“0”時(shí)，則在時(shí)，則在C和和D端輸出的電端輸出的電信號分別為信號分別為()A1和和0 B0和和1C1和和1 D0和和0【分析分析】首先明確是首先明確是“與與”門電路和門電路和“非非”門電路門電路的組合，然后根據(jù)它們的邏輯關(guān)系結(jié)合真值表進(jìn)的組合，然后根據(jù)它們的邏輯關(guān)系結(jié)合真值表進(jìn)行確定行確定【解析解析】首先從首先從“非非”門電路入手，當(dāng)門電路入手，當(dāng)B端輸入端輸入電信號電信號“0”時(shí)，時(shí)，D端輸出電信號為端輸出電信號為“1”，所以，所以“與與”門電路的兩輸入均為門電路的兩輸入均為“1

15、”，因此，因此C端輸出電信號為端輸出電信號為“1”，因此，因此C項(xiàng)正確項(xiàng)正確【答案答案】C【方法總結(jié)方法總結(jié)】復(fù)合門電路真值表的確定方法復(fù)合門電路真值表的確定方法(1)如果如果A、B輸入分別經(jīng)過一個(gè)輸入分別經(jīng)過一個(gè)“非非”門電路，它門電路，它們各自的輸出們各自的輸出Y1、Y2，又組成一個(gè)，又組成一個(gè)“與與”門電路或門電路或“或或”門電路，最后輸出門電路，最后輸出Y，故，故Y的值直接取決于的值直接取決于Y1、Y2.(2)判斷復(fù)合門電路的最終輸出結(jié)果時(shí)，分析思路判斷復(fù)合門電路的最終輸出結(jié)果時(shí)，分析思路一般是一般是“從前向后從前向后”，先分析第一個(gè)門電路的輸出，先分析第一個(gè)門電路的輸出結(jié)果，再判斷第

16、二個(gè)，依此類推結(jié)果，再判斷第二個(gè)，依此類推如圖所示，為兩個(gè)如圖所示，為兩個(gè)“非非”門和一個(gè)門和一個(gè)“或或”門組成的復(fù)合門組成的復(fù)合門電路，請?jiān)诒碇刑顚懺撻T電路的真值表門電路，請?jiān)诒碇刑顚懺撻T電路的真值表輸入輸入輸出輸出ABY答案：答案：見解析見解析輸入輸入輸出輸出ABY001101011110解析：解析：由由“非非”門電路和門電路和“或或”門電路的真值表可以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：確定此復(fù)合門電路的真值表如表所示：如圖所示是一個(gè)應(yīng)用某邏輯電路如圖所示是一個(gè)應(yīng)用某邏輯電路制作的簡單車門報(bào)警的電路圖制作的簡單車門報(bào)警的電路圖圖中的兩個(gè)按鈕開關(guān)圖中的兩個(gè)按鈕開關(guān)S1、S2

17、分分別裝在汽車的兩道門上只要?jiǎng)e裝在汽車的兩道門上只要其中任何一個(gè)開關(guān)處于開路狀其中任何一個(gè)開關(guān)處于開路狀態(tài)，發(fā)光二極管態(tài)，發(fā)光二極管(報(bào)警燈報(bào)警燈)就發(fā)光就發(fā)光請你根據(jù)報(bào)警裝置的要求，請你根據(jù)報(bào)警裝置的要求，列表分析開關(guān)狀態(tài)與發(fā)光二極列表分析開關(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門電路，在圖中畫出這種門電路的符號路的符號 【解析解析】開關(guān)閉合及二極管不發(fā)光狀態(tài)為開關(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，開關(guān)斷開及二極管發(fā)光狀態(tài)為“1”則開關(guān)狀則開關(guān)狀態(tài)及發(fā)光二極管發(fā)光狀態(tài)對應(yīng)如下表，是態(tài)及發(fā)光二極管發(fā)光狀態(tài)對應(yīng)如下

18、表，是“或或”門電路虛線框內(nèi)門電路的符號如圖所示門電路虛線框內(nèi)門電路的符號如圖所示.【答案答案】見解析見解析S1S2發(fā)光狀態(tài)發(fā)光狀態(tài)000011101111【方法總結(jié)方法總結(jié)】 門電路的問題分析中，門電路往往要和一些常門電路的問題分析中，門電路往往要和一些常用的電學(xué)元件用的電學(xué)元件(如電阻、開關(guān)、熱敏電阻、光敏如電阻、開關(guān)、熱敏電阻、光敏電阻、二極管等電阻、二極管等)一起構(gòu)成電路，通過電路中某一起構(gòu)成電路，通過電路中某一部分的變化一部分的變化(開關(guān)的通斷、電阻的變化等開關(guān)的通斷、電阻的變化等)實(shí)實(shí)現(xiàn)門電路輸入端的電壓變化，即電勢的高低變現(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

19、的輸出端達(dá)到控制電路的化，從而通過門電路的輸出端達(dá)到控制電路的目的，因此在分析這類問題時(shí)，除熟練掌握各目的，因此在分析這類問題時(shí)，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(dòng)種門電路的作用外，還要熟練地掌握電路的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的分析，準(zhǔn)確判斷出電路中，尤其態(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(dá)到正是門電路部分的電勢高低的變化，從而達(dá)到正確解決問題的目的確解決問題的目的如圖為一個(gè)火警報(bào)警裝置的邏輯電路圖，如圖為一個(gè)火警報(bào)警裝置的邏輯電路圖，Rt是一是一個(gè)熱敏電阻，低溫時(shí)電阻值很大，高溫時(shí)電阻個(gè)熱敏電阻，低溫時(shí)電阻值很大，高溫時(shí)電阻值很小，值很小，R是一

20、個(gè)阻值較小的分壓電阻是一個(gè)阻值較小的分壓電阻(1)要做到低溫時(shí)電鈴不響，火警時(shí)產(chǎn)生高溫，電要做到低溫時(shí)電鈴不響，火警時(shí)產(chǎn)生高溫，電鈴響起，在圖中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件？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(shí)電鈴會被接通？為什么溫度高時(shí)電鈴會被接通？(3)為了提高該電路的靈敏度，即報(bào)警溫度調(diào)得稍為了提高該電路的靈敏度，即報(bào)警溫度調(diào)得稍低些，低些，R的值應(yīng)大一些還是小一些？的值應(yīng)大一些還是小一些？解析：解析：(1)溫度較低時(shí)溫度較低時(shí)Rt的阻值很大，的阻值很大，R比比Rt小得小得多，因此多，因此PX之間電壓較大要求此時(shí)電鈴不發(fā)之間電壓較大要求此時(shí)電鈴不發(fā)聲，也就是要求輸出給電鈴

21、的電壓較小這里聲，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，可見虛線輸出端的需求與輸入端的狀態(tài)相反，可見虛線處應(yīng)是處應(yīng)是“非非”門門(2)當(dāng)高溫時(shí)當(dāng)高溫時(shí)Rt的阻值減小，的阻值減小，PX之間電壓降低，之間電壓降低，這時(shí)由于輸入了低電壓，所以從這時(shí)由于輸入了低電壓，所以從“非非”門輸出的門輸出的是高電壓，電鈴響起是高電壓，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(shí)就能輸出高電壓，也就是說，應(yīng)沒有升得很高時(shí)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(shí)該在溫度還沒有升得很高時(shí)X點(diǎn)的電壓就已經(jīng)降點(diǎn)的電壓就

22、已經(jīng)降得足夠低根據(jù)分壓電路的性質(zhì)，對于同一個(gè)熱得足夠低根據(jù)分壓電路的性質(zhì)，對于同一個(gè)熱敏電阻，增大可變電阻敏電阻，增大可變電阻R的阻值就可達(dá)到目的的阻值就可達(dá)到目的答案：答案：(1)“非非”門門(2)當(dāng)高溫時(shí)當(dāng)高溫時(shí)Rt的阻值減小，的阻值減小，PX之間電壓降低，之間電壓降低，這時(shí)由于輸入了低電壓，所以從這時(shí)由于輸入了低電壓，所以從“非非”門輸出的是門輸出的是高電壓，電鈴響起高電壓，電鈴響起(3)大一些大一些總結(jié)：總結(jié)：1.如圖所示電路為如圖所示電路為()A“與與”門電路門電路B“非非”門電路門電路C“或或”門電路門電路D無法判定無法判定解析：解析：當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，燈泡短路，不發(fā)光，當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，燈泡短路，不發(fā)光，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，故該電路為斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，故該電路為“非非”門門答案：答案：B課 堂 鞏 固 訓(xùn) 練2“與與”門電路的輸入端輸入信號為何值時(shí)，輸門電路的輸入端輸入信號為何值時(shí)，輸出端輸出出端輸出“1”()A“0”“0”B“0”“1”C“