高中物理 第二章 電路 2.6 走進門電路 2.7 了解集成電路素材 粵教版選修3-1（通用）

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1、第六節(jié)　走進門電路第七節(jié)　了解集成電路 問題探究 十字路口的紅綠燈是我們很熟悉的.你知道紅綠燈交替亮滅的原理嗎？ 答案：紅綠燈電路就是將簡單的門電路組合起來的邏輯電路，應(yīng)用的就是門電路原理. 自學(xué)導(dǎo)引 1.與門電路是實現(xiàn)____________的電子線路,它的邏輯功能是________________________時,輸出才為“1狀態(tài)”. 答案:與邏輯　所有的輸入均為“1” 2.或門電路是實現(xiàn)___________的電子線路,它的邏輯功能是______________時,輸出就為“1狀態(tài)”. 答案:或邏輯　只要輸入≥“1” 3.非門電路是實現(xiàn)_____

2、_______的電子線路,它的邏輯功能是________________________恰好相反. 答案:非邏輯　輸入與輸出的狀態(tài) 4.集成電路將元件集中制作在_____________,減少了元件間的_____________,使_____________得到很大提高. 答案:芯片上　連接導(dǎo)線　可靠性 5.門電路是________________________________,可以由二極管、________________________________構(gòu)成，也可以制成集成電路.基本的門電路有三種類型：________________________________,較復(fù)雜

3、的門電路由_______________________________組成. 答案:是用來實現(xiàn)基本邏輯功能的電子電路,三極管等分立元件,與門電路、或門電路和非門電路,上述三種基本電路混合. 疑難剖析 與門電路邏輯功能的理解 【例1】如圖2-7-1所示,要將燈泡L點亮,應(yīng)將 …(　　) 圖2-7-1 A.開關(guān)S1接通,S2斷開 B.開關(guān)S2接通,S1斷開 C.開關(guān)S1和S2同時接通 D.開關(guān)S1和S2都斷開 解析:由電路的連接方式可知,只有兩個開關(guān)同時接通,燈泡才能發(fā)光,選項C正確. 答案:C 溫馨提示:這是典型的與門電路,只有兩個開關(guān)都處

4、于“1”的狀態(tài),輸出才能達到狀態(tài)“1”. 或門電路邏輯功能的理解 【例2】 如圖272所示,要將燈泡L點亮,應(yīng)將…（　?。┆? 圖2-7-2 A.開關(guān)S1閉合,S2斷開 B.開關(guān)S2閉合,S1斷開 C.開關(guān)S1和S2都閉合 D.開關(guān)S1和S2都斷開 解析:由電路的連接關(guān)系可知,兩個開關(guān)中任何一個只要接通,燈泡就可以發(fā)光,可見,選項ABC都正確. 答案:ABC 溫馨提示:這是典型的或門電路,只要有一個開關(guān)的狀態(tài)處于“1”的狀態(tài),輸出就能達到狀態(tài)“1”,這是或門電路的邏輯功能. 非門電路邏輯功能的理解 【例3】如圖273所示,開關(guān)S斷開和

5、閉合時燈泡的亮度為（　　） 圖2-7-3 A.開關(guān)閉合時燈泡發(fā)光 B.開關(guān)斷開時燈泡發(fā)光 C.開關(guān)閉合與斷開燈泡都發(fā)光 D.開關(guān)閉合與斷開燈泡都不發(fā)光 解析:由電路的連接關(guān)系可知,開關(guān)斷開時,燈泡發(fā)光,選項B正確.開關(guān)閉合時,燈泡被短路,燈泡不發(fā)光.正確選項為B. 答案:B 溫馨提示:這是典型的非門電路,燈泡的亮、暗與開關(guān)的合上、斷開正好相反,即輸入為“1”時,輸出為“0”,輸入為“0”時,輸出為“1”. 邏輯電路 電路的輸入、輸出狀態(tài)呈現(xiàn)一定的邏輯關(guān)系的電路稱為邏輯電路，如三種基本的門電路呈現(xiàn)三種基本的邏輯關(guān)系，所以三種門電路是最基本的邏輯電

6、路，其他呈現(xiàn)出較復(fù)雜的邏輯關(guān)系的邏輯電路都是由這三種門電路組成的.邏輯電路輸入、輸出的都是數(shù)字信號，這些信號只有兩種狀態(tài)：邏輯“1”和“0”. 確定邏輯“1”和“0”： “1”和“0”是分別代表兩種相反狀態(tài)的代碼，例如開關(guān)斷開代表“0”狀態(tài)，接通代表“1”狀態(tài).對邏輯電路的輸入、輸出來說，一般是高電壓為“1”，低電壓為“0”.對具體的數(shù)字電路來說，電壓高于某一值時為“1”，低于某一值時為“0”. 兩種簡單的復(fù)合門電路的真值表： （1）與非門：由一個與門和一個非門組成.它具有的邏輯關(guān)系用真值表表示為 （2）或非門：由一個或門和一個非門組成. 【例4】在舉重比賽中，

7、有甲、乙、丙三名裁判，其中甲為主裁判，乙、丙為副裁判，當(dāng)主裁判和一名以上(包括一名)副裁判認為運動員上舉合格后，才可發(fā)出合格信號.試列出其真值表. 解析：設(shè)甲、乙、丙三名裁判的裁判意見為邏輯變量A、B、C，裁判結(jié)果為Y.并且對于A、B、C，設(shè)：判上舉合格為邏輯“1”，不合格為邏輯“0”.對于Y設(shè)：上舉合格為邏輯“1”，不合格為邏輯“0”.根據(jù)題意及上述假設(shè)可列出真值表. 答案：真值表如下表所示. 輸入 結(jié)果 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1

8、0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 【例5】 在鐵路與公路的交叉路口，安裝有自動控制的信號燈.當(dāng)火車來的時候信號燈亮，火車過去時信號燈滅.圖274是這種信號燈的控制電路圖.S1、S2為兩個光控開關(guān)，光照到時接通，沒照到時斷開.只有兩個開關(guān)都接通時，信號燈才是滅的.請在方框內(nèi)畫出符合要求的門電路符號. 圖2-7-4 解析：開關(guān)閉合時輸入為高電勢，燈亮?xí)r輸出為高電勢.所以開關(guān)閉合為“1”，斷開為“0”，燈亮為“1”，燈滅為“0”，則此時門電路的真值表應(yīng)為： 輸入 結(jié)果 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

9、 0 答案：這是與非門真值表，所以框內(nèi)應(yīng)為： 溫馨提示：要判斷是何種電路，應(yīng)先根據(jù)條件寫出真值表，再根據(jù)真值表判斷是何種門電路.所以五種門電路的真值表要記清. 拓展遷移 火警報警裝置的邏輯電路 圖2-7-5是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. 火警報警裝置 圖2-7-5 （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(yīng)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(yīng)大一些還是小一些？ 答案：（1）溫度較低時Rt的阻值很大，R比Rt小得多，因此P、X之間電壓較大.要求此時電鈴不發(fā)聲，表明輸出給電鈴的電壓應(yīng)該較小，輸入與輸出相反，可見虛線處元件應(yīng)是“非”門. （2）當(dāng)高溫時Rt阻值減小，P、X之間電壓降低，輸入低電壓時，從“非”門輸出是高電壓，電鈴響起. （3）由前面分析可知，若R較大，由于它的分壓作用，Rt兩端的電壓不太高，則外界溫度不太高時，就能使P、X之間電壓降到低電壓輸入，電鈴就能發(fā)聲.因此R較大，反應(yīng)較靈敏.