2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 第11节 简单的逻辑电路课件 新人教版选修3-1

第二章恒定电流第11节简单的逻辑电路学习目标1．知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法．2．初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用．3．初步了解集成电路．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|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．(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1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．数字信号二、“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．真值表输入输出ABP002____013____104____115____00014.逻辑符号三、“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．真值表输入输出ABP006___017___108___119___4．逻辑符号0111四、“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)．3．真值表输入输出AP010___111___4．逻辑符号10|基础小题·做一做|1．正误判断(1)逻辑电路可存在两种以上的状态．()(2)如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫做“与”逻辑关系．()(3)如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系．()(4)隧道里有一个警报器，在隧道的两端各有一个开关，在出现危险时要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警，应设计“非”门电路．()(5)集成电路中必须同时存在三种门电路．()×√√××2．在登录你的电子信箱(或“QQ”)的过程中，要有两个条件，一个是用户名，一个是与用户名对应的密码，要完成这个事件(登录成功)，它们体现的逻辑关系为()A．“与”关系B．“或”关系C．“非”关系D．不存在逻辑关系解析：选A因为要登录信箱，必须两个条件同时满足，所以它们体现的逻辑关系为“与”关系，选项A正确．3．如图所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．下列判断正确的是()A．甲为“非”门，输出为“1”B．乙为“与”门，输出为“0”C．乙为“或”门，输出为“1”D．丙为“与”门，输出为“1”解析：选C甲为“非”门，输出为“0”；乙为“或”门，输出为“1”，丙为“与”门，输出为“0”，则只有选项C正确．4.如图，为了方便及节约用电，宿舍楼楼道里安装有声光控灯，这种灯在有光或没有声音时，不亮；而在无光又有声音时，灯就会自动点亮．灯的控制电路里面有什么逻辑关系呢？提示：两个条件同时满足灯才会亮，这说明灯的控制电路存在“与”逻辑关系．|核心知识·记一记|1．处理数字信号的电路称为数字电路．2．逻辑电路是指具有逻辑功能的数字电路，基本的逻辑电路有“与”“或”“非”三种门电路．3．在逻辑运算中，可用真值表表示各种控制条件和控制结果；在真值表中，用逻辑值“1”表示满足条件(或有信号输入)，用逻辑值“0”表示条件不满足(或没有信号输入)，对于输出，用“1”表示产生结果(或有信号输出)，用“0”表示没有产生结果(或没有信号输出)．析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一门电路的理解|要点归纳|1．“与”门电路(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”．2．“或”门电路(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”．3．“非”门电路(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．|例题展示|【例1】如图所示，由基本门电路组成的四个电路，其中能使小灯泡发光的是()[解析]要使小灯泡发光，就得使它两端的电压为高电压．A图为“非”门，“1”经它输出0；B图是“与”门，“1”与“0”经它输出“0”；C图为“或”门，“0”与“0”经它输出“0”；D图中，“1”与“0”经它输出“1”，小灯泡两端得到高电压，小灯泡发光，D正确．[答案]D[易错警示]牢记基本门电路的符号和各种门电路的逻辑关系是分析解答此类问题的关键．对于不同的门电路逻辑运算关系不同．|对点训练|1．(多选)两个人负责安装炸药包，然后起爆，两个人分别控制两个相串联的开关，只有当两个人都撤出危险区，在安全区把开关接通时，炸药包才能爆炸．如果有一个未撤出危险区，开关没有接通，炸药包就不能启爆．若用“0”表示不启爆，“1”表示启爆，用符号“×”表示“或”，用“＋”表示“与”的运算符号，则下列运算正确的是()A．0×0，表示两人都不启爆，炸药包不爆炸B．0＋0，表示两人都不启爆，炸药包不爆炸C．1＋1，表示两人都启爆，炸药包爆炸D．0×1，表示一人启爆，另一人不启爆，炸药包爆炸解析：选BC两个人都撤出危险区，接通开关，才能爆炸，该关系为与逻辑关系，即两个条件都满足，事件才能发生，有0＋0＝0,0＋1＝0,1＋1＝1，B、C选项正确，A、D选项错误．2.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________．输入输出ABY000011X01111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X＋0＝1，X＝1.答案：或13．如图所示为门电路的输入端A、B的输入波形图，请画出该门电路的输出端Z的输出信号的波形图．解析：首先知道所接门电路为“与”门，当两个输入端都为高电势时，输出才为高电势，其真值表为：0,0,0；0,1,0；1,0,0；1,1,1.故其输出信号的波形图为：答案：见解析★要点二复合门电路|要点归纳|1．“与非”门(1)定义：一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，称为“与非”门．(2)符号(3)真值表输入输出输入输出A1B1Y1A2Y2000010100110001111102.“或非”门(1)定义：一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个“或非”门．(2)符号(3)真值表输入输出输入输出A1B1Y1A2Y200001011101011011110|例题展示|【例2】如图所示由门电路组成的电路，输出端为“1”，指示灯L亮；输出端为“0”，指示灯L不亮．现要使灯L亮，则A、B两输入端分别是()A．“1”“1”B．“0”“0”C．“1”“0”D．“0”“1”[解析]要使灯L亮，“非”门的输出应该为“1”，故“非”门的输入为“0”；故“或”门的两个输入端都应该为“0”．[答案]B[规律方法]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，则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．|对点训练|4．如图是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”，且要求输出端Y输出的也为“1”，则A、B端输入的是()A．00B．01C．10D．11解析：选D先分析右侧“与”门，已知C输入“1”，欲输出“1”，则另一个输入也应该是“1”，也就是左边“与”门的输出是“1”，根据“与”门特点，A、B输入应该都是“1”，D对．5．如图所示为两个“非”门和一个“或”门组成的复合门电路，选项正确的是()A．输入1、1时输出是0B．输入1、0时输出是0C．输入1、1时输出是1D．输入0、0时输出是0解析：选A根据门电路的规律可知，当A、B的输入为1、1，输出Y为0，A选项正确，C选项错误；当A、B的输入为1、0，输出Y为1，B选项错误；当A、B的输入为0、0，输出Y为1，D选项错误．★要点三门电路的实际应用|要点归纳|在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、电键、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(电键的通断、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．分析这类问题时，除熟练掌握各种门电路的逻辑关系外，还要熟练地掌握对电路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．|例题展示|【例3】如图所示是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．(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响起？(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，可见虚线处元件是“非”门．(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“非”门输出高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，RT两端的电压不太高，即外界温度不太高时，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大一些，反应较灵敏．[答案](1)“非”门(2)见解析(3)R大一些，反应较灵敏[易错警示]解答门电路与常用电学元件相结合问题时的两点注意(1)常用电学元件的特点．例如，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小；热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；二极管具有单向导电性；电容器具有“通交流，隔直流”的特点等．(2)明确各种门电路的特点及符号．|对点训练|6．如图为包含逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R.则下列说法正确的是()A．该逻辑电路是“非”门电路；当电阻R′受到光照时，小灯泡L不发光B．该逻辑电路是“非”门电路；当电阻R′受到光照时，小灯泡L发光C．该逻辑电路是“与”门电路；当电阻R′受到光照时，小灯泡L不发光D．该逻辑电路是“或”门电路；当电阻R′受到光照时，小灯泡L发光解析：选B分析图示可知为“非”门电路，当有光照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R，则R′分压较小，即“非”门的输入端为0，输出为1，小灯泡L发光；当无光照射电阻R′时，其阻值将变得远大于R，则R′分压较大，即“非”门的输入端为高电势1，输出为低电势0，小灯泡L不发光，B选项正确．7．如图，是为汽车发动机的冷却风扇设计的一个控制电路．当温度升高，热敏电阻的阻值变小．设计要求是：点火开关闭合且温度过高时，继电器通电，右侧磁性开关合上，冷却风扇M工作．则()A．虚线框内接入的门电路是“或”门，要使冷却