2018-2019学年高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与集成电路学案 沪科版选修3-1.doc

3.5逻辑电路与集成电路学 习 目 标知 识 脉 络1.了解简单的逻辑电路，通过实验，了解“与”“或”和“非”逻辑电路的逻辑关系(重点、难点)2了解逻辑电路在现实生活中的意义3了解集成电路及其广泛应用.自 主 预 习探 新 知知识梳理一、逻辑电路1“与”门电路：如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫作“与”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路称为与门电路，简称与门如图351所示图3512“或”门电路：如果几个条件中，只要有一个条件满足，事件就会发生，这种关系叫“或”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫或门电路，简称或门如图352所示图352图3533“非”门电路：如果条件满足时事件不能发生，而条件不满足时，事件就能发生，即输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，这种关系叫“非”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫非门如图353所示二、逻辑电路的应用和集成电路1逻辑电路的应用(1)电热水器的水位传感器和水温传感器连接的是“与”门电路(2)车门报警器是“或”门电路2集成电路(1)组成：集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件，按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上，形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路(2)优点：集成电路与由分立元件组装的普通电路相比，具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势基础自测1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)“与”门电路中，只要A、B两个输入端有一个是“1”时，输出端就是“1”()(2)“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反()(3)输入端为“1”时输出端是“0”的电路就是“或”电路()(4)电热水器只有在水箱充满水，而且水温低于某一温度时，加热开关才接通，因此可采用“或”门电路()(5)汽车的两个车门其中一个被打开时，发光二极管就会报警，因此可以采用“或”门电路()(6)集成电路的优点是重量轻、体积小，性能好和省电等()【提示】(1)“与”门电路中，A、B两个都输入“1”时，输出端才是“1”(3)输入端为“1”，输出端是“0”的电路是“非”电路(4)电热水器是“与”门电路2走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，如果要求不论哪个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路为() 【导学号：69682170】A“与”门电路B“非”门电路C“或”门电路D上述答案都有可能C不论哪个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路只能为“或”门电路，故正确答案为C.3为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是()A“与”门B“或”门C“非”门D“与非”门A由题意知只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动，也就是说只有两扇门都关紧，汽车才能正常启动，所以该控制装置工作原理的逻辑门是“与”门，故A正确合 作 探 究攻 重 难三种门电路的对比1三种门电路的真值表(3)“非”门的真值表输入结果AZ01102三种门电路的对比门电路种类类比电路图逻辑关系“与”门两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件，逻辑关系可示意为C“或”门两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件，逻辑关系可示意为“非”门逻辑关系表示为AC，C表示结果成立，C表示结果不成立如图354所示是一个火灾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图354(1)要做到低温时电铃不响，火灾时产生高温，电铃响起在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么高温时电铃被接通？(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？思路点拨：理解“与”“或”“非”门的特点；理解电铃响起的原因；理解灵敏度的意义【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，要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处应接入的元件是“非”门(2)当高温时Rt的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高压，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，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能响，因此R较大些，反应较灵敏【答案】(1)“非”门(2)见解析(3)R应大些解答逻辑电路的方法和思路(1)从逻辑关系入手，必须同时具备的为“与”逻辑，几者取其一的为“或”逻辑，否定关系的为“非”逻辑(2)研究逻辑关系的基本思路：明确什么是条件，什么是结果；看条件与结果的内在联系；写出真值表或逻辑表达式针对训练1逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，用“0”表示，关于这里的“1”和“0”，下列说法中正确的是() 【导学号：69682171】A“1”表示电压为1 V，“0”表示电压为0 VB“1”表示电压大于或等于1伏，“0”表示电压一定为0 VC“1”和“0”是逻辑关系的两种可能值，不表示具体的数字D“1”表示该点与电源正极相连，“0”表示该点与电源负极相连C门电路是用来控制信号的“通过”或“截断”的一种开关电路，根据指定条件，门电路对输入、输出的因果关系作出判断，门电路的输入、输出信号都以电位的高低来表示若把高电位看作有信号，表示某个条件存在或信号能通过，以符号“1”表示，这种逻辑关系称为正逻辑，反之则称为负逻辑在通常情况下，不加说明的都指正逻辑，所以“1”和“0”只是两个符号，是两种变量的可能的取值，故C选项正确，A、B、D错误2在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光能实现此功能的电路是()D根据逻辑电路可知，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光属于“或”门电路，所以只有D项正确复合门电路1与非门：由一个与门和一个非门组成它具有的逻辑关系用真值表表示为：2或非门：由一个或门和一个非门组成参考与非门，它具有的逻辑关系用真值表表示为：如图355是一个三输入端复合门电路，当C端输入“0”时，A、B端输入为何值时，输出端Y输出“1”()图355A00B01C10D11思路点拨：此逻辑电路的组合方式为“与”门和“或”门的组合“或”门中只要有一个输入端为“1”，输出端就是“1”，“与”门中只有两个输入端都为“1”，输出端才是“1”D由Y输出为“1”，C输入为“0”，可知“或”门的另一输入(即“与”门的输出)必为“1”，又A、B输入是经“与”门后为“1”，所以A、B输入均为“1”，D选项正确复合门电路的分析方法对于有多个门电路组成的复合门电路，判断其输出结果时，要按照一定的顺序，先计算其中一个或多个门电路的输出，然后把这些输出作为其他门电路的输入，最终得出复合门电路的逻辑结果针对训练3如图356，低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报其中()图356A甲是“与”门，乙是“非”门B甲是“或”门，乙是“非”门C甲是“与”门，乙是“或”门D甲是“或”门，乙是“与”门B由题图知乙为“非”门，如果蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压，即甲的输出端为低电压，而此时甲的输入端为低电压，故甲为“或”门或“与”门若甲为“与”门，则甲的输入端为高电压时，蜂鸣器也发出警报，与题意不符，故甲为“或”门电路，故B正确4如图357是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”，且要求输出端Z输出的也为“1”，则A、B端输入的是() 【导学号：69682172】图357A00B01C10D11D先分析右侧与门，已知C输入“1”，欲输出“1”，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对当 堂 达 标固 双 基1下列说法中正确的是()A逻辑电路就是数字电路B逻辑电路可存在两种以上的状态C集成电路由三种最基本的逻辑电路构成D集成电路可靠性高、寿命长，但耗电量高A逻辑电路只存在两种状态即“有”或“没有”，没有第三种状态，集成电路是以半导体材料为基片，将组成电路的各种元器件和连线集成在同一基片上，成为具有一定功能的微电路系统，只有A正确2如图358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()【导学号：69682173】图358A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”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”，故C正确3电动机的自动控制电路如图359所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻，当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于R2，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选_门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以_(选填“增大”或“减小”)R2的阻值图359【解析】为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，即热敏电阻或光敏电阻的电阻值减小时，输入为1，输出为1，所以是“或”门因为若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较小，即光敏电阻较大时输入为1，输出为1，所以要增大R2.【答案】或增大