2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 電路 第6節(jié) 走進門電路 第7節(jié) 了解集成電路學(xué)案 粵教版選修3-1

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1、第六節(jié) 走進門電路 第七節(jié) 了解集成電路 [學(xué)習(xí)目標] 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、或和非門電路中的結(jié)果與條件的邏輯關(guān)系,會用真值表表示一些簡單的邏輯關(guān)系.(重點、難點) 3.初步了解集成電路的作用及發(fā)展情況. 4.通過簡單的邏輯電路的設(shè)計,體現(xiàn)現(xiàn)實意義. 一、門電路 1.門電路:用來實現(xiàn)基本邏輯功能的電子電路.基本的門電路有三種類型:與門電路、或門電路和非門電路. 2.基本門電路 (1)與門電路 ①與門電路是實現(xiàn)與邏輯的電子電路,意思是一個事件的幾個條件都滿足后該事件才能發(fā)生. ②邏輯符號是. ③真值表 輸入 輸出 S1 S2

2、 Q 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 (2)或門電路 ①或門電路是實現(xiàn)或邏輯的電子電路,意思是一個事件的幾個條件中,只要有一個條件得到滿足,事件就會發(fā)生. ②邏輯符號是. ③真值表 輸入 輸出 S1 S2 Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 (3)非門電路 ①非門電路是實現(xiàn)非邏輯的電子電路,意思是輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)相反. ②邏輯符號是. ③真值表 輸入 輸出 S Q 0 1 1 0 二、集成電路 1.集成電路(IC)是指把晶體管、電阻、電容等元件,按電路結(jié)構(gòu)的要求,制作

3、在一塊硅或陶瓷基片上,再加以封裝而成的、具有一定功能的整體電路. 2.集成電路的分類 (1)按功能分可分為三類:數(shù)字集成電路、模擬集成電路和微波集成電路. (2)按集成度可分為六類:小規(guī)模集成電路SSI;中規(guī)模集成電路MSI;大規(guī)模集成電路LSI;超大規(guī)模集成電路VLSI;特大規(guī)模集成電路ULSI;巨大規(guī)模集成電路GSI. 1.正誤判斷 (1)“與”門和“或”門電路只能有兩個輸入端. (×) (2)真值表中的“1”和“0”與算術(shù)中的“1”和“0”有本質(zhì)區(qū)別. (√) (3)如果一個事件的幾個條件都滿足后,該事件才能發(fā)生,這種關(guān)系叫“或”邏輯關(guān)系. (×) (4)具有“或”邏

4、輯關(guān)系的電路叫作“或”門. (√) 2.在基本的邏輯門電路中,當輸入信號中有一個為“0”時,輸出信號為“0”的邏輯門電路是(  ) A.與門電路 B.或門電路 C.非門電路 D.以上都不對 A [輸入信號有一個為“0”時,與門電路的輸出信號為“0”;或門電路輸出什么信號要看另一個輸入信號為什么,若另一個輸入信號為“1”,那么或門電路輸出信號為“1”;非門電路輸入“0”時,輸出“1”.] 3.下面為一邏輯門電路的真值表,試判斷這是一個什么類型的邏輯門電路(  ) 輸入 M 0 1 輸出 N 1 0 A.與門 B.非門   C.或門   D.與非門 B [由該邏輯門

5、電路的真值表可以看出輸出端與輸入端是相反的關(guān)系,故選B.] 三種門電路的理解 門電路種類 類比電路圖 邏輯關(guān)系 與門 兩個開關(guān)都閉合是燈亮的充分必要條件,邏輯關(guān)系可示意為=Q 或門 兩個開關(guān)都閉合是燈亮的充分但不必要條件,邏輯關(guān)系可示意為 非門 邏輯關(guān)系表示為S?-Q,Q表示結(jié)果成立,-Q表示結(jié)果不成立 【例1】 監(jiān)控系統(tǒng)控制電路如圖所示,開關(guān)S閉合時,系統(tǒng)白天和晚上都工作,開關(guān)S斷開時,系統(tǒng)僅晚上工作.在電路中虛框處分別接入光敏電阻(受光照時阻值減小)和定值電阻,則電路中(  ) A.C是“與”門,A是光敏電阻 B.C是“與”門,B是

6、光敏電阻 C.C是“或”門,A是光敏電阻 D.C是“或”門,B是光敏電阻 D [開關(guān)S閉合后,C門的一個輸入端是1,系統(tǒng)不管白天和晚上都工作,說明與另一端的邏輯值無關(guān),這說明C門是“或”門.開關(guān)S斷開時,C門的一個輸入端是0,要讓系統(tǒng)工作,另一個輸入端必須是1,也就是高電壓,所以B是光敏電阻,D正確.] 訓(xùn)練角度1.對數(shù)字信號的理解 1.門電路的信號有兩種狀態(tài):一種是高電位狀態(tài),用“1”表示;另一種是低電位狀態(tài),用“0”表示.關(guān)于這里的“1”和“0”,下列說法中正確的是(  ) A.“1”表示電壓為1 V,“0”表示電壓為0 V B.“1”表示電壓大于或等于1 V,“0”表示

7、電壓一定為0 V C.“1”和“0”是邏輯關(guān)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 C [根據(jù)題意,數(shù)字信號只有兩種狀態(tài):“有”和“沒有”.門電路的信號狀態(tài)“1”是高電位狀態(tài),代表電路的導(dǎo)通狀態(tài),如二極管加正向電壓,處于導(dǎo)通狀態(tài);“0”是低電位狀態(tài),代表電路的斷開狀態(tài),如二極管加反向電壓,處于斷開狀態(tài).] 訓(xùn)練角度2.對三種門電路符號的理解 2.(多選)如圖所示為三個門電路符號,A輸入端全為“1”,B輸入端全為“0”.下列判斷正確的是(  ) 甲     乙     丙 A.甲為“非”門,輸出為“0” B.乙

8、為“與”門,輸出為“0” C.乙為“或”門,輸出為“1” D.丙為“與”門,輸出為“1” AC [根據(jù)各種門電路的符號,知甲是“非”門,乙是“或”門,丙是“與”門.再根據(jù)各個門電路的特點,知甲輸出為0,乙輸出為1,丙輸出為0,故B、D錯誤,A、C正確.] 兩種簡單的復(fù)合門電路 1.與非門電路 一個與門電路和一個非門電路組合在一起,組成一個復(fù)合門電路,稱為與非門,如圖所示. 其真值表為 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0

9、 2.或非門電路 一個或門電路和一個非門電路組合在一起,組成一個或非門,如圖所示. 其真值表為 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 【例2】 在如圖所示的復(fù)合電路中,A、B、C為門電路的輸入端,現(xiàn)欲使Y輸出“0”,如果C輸入端為“0”,則A、B兩端分別輸入(  ) A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1 A [當C端輸入“0”,非門輸出“1”.輸出端Y輸出“0”時,可知或門的輸出端必須為“0”,則A、B端的輸入

10、分別為0,0,A正確.] 研究邏輯關(guān)系的基本思路 門電路是數(shù)字電路中最簡單的邏輯電路.所謂“門”就是一種開關(guān),在一定條件下它允許信息通過,如果條件不滿足,信號就被擋在“門”外.研究邏輯關(guān)系的基本思路: (1)明確什么是條件,什么是結(jié)果; (2)看條件與結(jié)果的內(nèi)在聯(lián)系; (3)寫出真值表或邏輯表達式. 3.如圖所示是由“與”門、“或”門和“非”門三個基本邏輯電路組成的一個組合邏輯電路,其中A、B、C為輸入端,Y為輸出端,在完成下面的真值表時,輸出端Y空格中從左到右依次填寫都正確的是(  ) A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1

11、 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 Y A.00010101 B.00000010 C.00101010 D.以上答案都不正確 C [A、B為“或”門電路,其輸出狀態(tài)為“00111111”.C為“非”門電路,其輸出狀態(tài)為“10101010”.這兩個輸出端再作為“與”門輸入端,故輸出端Y的狀態(tài)為“00101010”.] 課 堂 小 結(jié) 知 識 脈 絡(luò) 1.數(shù)字電路中的“0”和“1”是兩個邏輯值,用于表示不同的物理狀態(tài). 2.基本的門電路共有三種類型:與門電路、或門電路和非門電路,邏輯符號分別為、、. 3

12、.復(fù)合門電路是由兩個或兩個以上的基本的門電路組成的. 4.集成電路是指把晶體管、電阻、電容等元件,按電路結(jié)構(gòu)的要求,制作在一塊硅或陶瓷基片上,再加以封裝而成的具有一定功能的整體電路. 1.如圖所示電路為(  ) A.與門電路 B.或門電路 C.非門電路 D.無法判定 C [當開關(guān)S閉合時,電燈滅,當開關(guān)S斷開時,電燈亮,輸出是輸入的否定,這體現(xiàn)了非邏輯關(guān)系.應(yīng)選C.] 2.隧道里有一個報警器,在隧道的兩端各有一個開關(guān),在出現(xiàn)危險時要求不論接通哪一個開關(guān)都能使報警器報警,那么應(yīng)設(shè)計的電路為(  ) A.與門電路 B.或門電路 C.非門電路 D.上述答案都有可能

13、 B [不論哪一個開關(guān)接通都能使報警器報警,所滿足的關(guān)系是或邏輯關(guān)系,即事件的某一個條件滿足,該事件就能發(fā)生.故選B.] 3.(多選)兩個人負責安裝炸藥包,然后起爆,兩個人分別控制兩個相串聯(lián)的開關(guān),只有當兩個人都撤出危險區(qū),在安全區(qū)把開關(guān)接通時,炸藥包才能爆炸.如果有一個未撤出危險區(qū),開關(guān)沒有接通,炸藥包就不能起爆.若用“0”表示不啟爆,“1”表示啟爆,用符號“×”表示“或”,用“+”表示“與”的運算符號,則下列運算正確的是(  ) A.0×0,表示兩人都不啟爆,炸藥包不爆炸 B.0+0,表示兩人都不啟爆,炸藥包不爆炸 C.1+1,表示兩人都啟爆,炸藥包爆炸 D.0×1,表示一人啟爆,另一人不啟爆,炸藥包爆炸 BC [該關(guān)系為與邏輯關(guān)系,即兩個條件都滿足,事件才能發(fā)生.有0+0=0,0+1=0,1+1=1.故B、C正確,A、D錯誤.] 4.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.1,0 B.0,1   C.1,1   D.0,0 C [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端均為“1”,因此C端輸出電信號為“1”.因此C項正確.] - 8 -

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