高中物理 第2章 第11節(jié) 簡單的邏輯電路課件 新人教版選修3-1.ppt

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第二章恒定電流 第11節(jié)簡單的邏輯電路 1 初步了解簡單的邏輯電路及表示符號 2 通過實驗理解 與 或 和 非 邏輯電路中結(jié)果與條件的邏輯關系 3 知道真值表 會用真值表來表示一些簡單的邏輯關系 4 通過簡單的邏輯電路的設計 體會邏輯電路在現(xiàn)實生活中的意義 5 初步了解集成電路 關注我國集成電路以及元器件研究的發(fā)展情況 要點一邏輯電路中的幾個概念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特性的元件所構(gòu)成的電路中各電信號之間的邏輯關系 包括時間關系 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)上就是一種開關電路 邏輯關系就是指條件對結(jié)果的控制關系 要點二與門電路1 定義 當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 當輸入端都為 0 時 輸出為 0 當一個輸入為 0 一個輸入為 1 時 輸出為 0 當輸入都為 1 時 輸出為 1 可以簡單地記為 有零為零 全一為一 要點三或門電路1 定義 當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 當輸入端都為 0 時 輸出為 0 當一個輸入為 0 一個輸入為 1 時 輸出為 1 當輸入都為 1 時 輸出為 1 可以簡單地記為 有一為一 全零為零 要點四非門電路1 定義 當一種情況出現(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 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 當輸入端為 0 時 輸出為 1 當輸入端為 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 要點六二極管與邏輯電路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 變式訓練1 1 解析 記住三種門電路的符號及其所表示的邏輯關系 是解決判斷與識別類問題的關鍵 答案 C 在如圖所示的邏輯電路中 當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)它們的邏輯關系結(jié)合真值表進行確定 解析 首先從 非 門電路入手 當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 2014 徐匯區(qū)二模 模擬交通路口拍攝闖紅燈的電路如圖所示 當汽車通過路口時 S1閉合 當紅燈亮起時 S2閉合 若要在汽車違章時進行拍攝 且攝像儀需要一定的工作電壓 能實現(xiàn)此功能的邏輯門電路是 變式訓練2 1 解析 汽車通過路口和紅燈亮起時 攝像儀才會工作 說明是邏輯 與 的關系 攝像儀需要一定的工作電壓 當兩開關閉合時輸入門電路的為低電位 輸出為低電位 為了得到高電位 應加一非門 故D選項正確 答案 D 2014 徐匯區(qū)一模 如圖是簡易散熱排風示意電路 M為排風扇 R0是熱敏電阻 其阻值隨溫度升高而減小 R是可變電阻 則 A 環(huán)境溫度升高時 排風扇兩端電壓減小B 環(huán)境溫度升高時 A點電勢升高C R阻值調(diào)大時 A點電勢降低D R阻值調(diào)大時 排風扇開始工作的臨界溫度升高 解析 環(huán)境溫度升高時 排風扇開始工作 兩端電壓變大 A選項錯誤 環(huán)境溫度升高時 熱敏電阻阻值變小 輸入端A處于高電位 電勢升高 B選項正確 R阻值調(diào)大時 分壓增大 A點電勢升高 C選項錯誤 可變電阻R阻值調(diào)大時 熱敏電阻阻值不是很小時 A點電勢升高 通過控制開關 排風扇開始工作 此時環(huán)境溫度比較低 故R阻值調(diào)大時 排風扇開始工作的臨界溫度降低了 D選項錯誤 答案 B 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元件 如電阻 開關 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 變式訓練3 1 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 可見虛線處應是 非 門 2 當高溫時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 2014 普陀區(qū)二模 邏輯電路信號只有高電壓和低電壓 用 1 和 0 表示 下列說法正確的是 A 1 表示電壓為1V 0 表示電壓為0VB 1 表示電壓為大于或等于1V 0 表示電壓一定為0VC 1 和 0 是邏輯關系的兩種可能的取值 不表示具體的數(shù)字D 1 表示該點與電源的正極相連 0 表示該點與電源的負極相連 解析 邏輯電路只有兩個邏輯值 1 和 0 用 1 表示高電位狀態(tài) 用 0 表示低電位狀態(tài) 1 和 0 是邏輯關系的兩種可能的取值 不表示具體的數(shù)字 故C選項正確 答案 C 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輸入端都為 1 時 輸出端為 1 D選項正確 答案 D 3 2014 靜安區(qū)一模 如圖 是某邏輯電路 當A和B分別輸入1和1時 則C和D輸出信號是 A 0和0B 0和1C 1和0D 1和1解析 當B端輸入1時 經(jīng)過非門后C端輸出為0 則或門的輸入端為1和0 故D端輸出為1 B選項正確 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 當開關接高電勢時設為 1 接低電勢時設為 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