2019-2020學年高中物理 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 [學習目標]　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)，代表電路的導通狀態(tài)，如二極管加正向電壓，處于導通狀態(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 -