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3-127页

3.5　逻辑电路与集成电路
学习目标 重点难点
1．知道逻辑电路是由哪几种门电路构成，几
种门电路各自对应的逻辑关系是什么。
2．通过实例了解逻辑电路的应用。
3．了解何谓集成电路以及集成电路的应用。
重点：三种门电路的真值表及符号。
难点：数字电路的意义及应用。
1．逻辑电路
处理数字信号的电路叫做数字电路。数字电路主要研究电路的逻辑功能。逻辑电路是由
基本逻辑门电路构成的。逻辑电路的信号只有两种状态：一是高电位状态，用 1表示；一是
低电位状态，用 0表示。按输入、输出关系的不同，可以将基本的逻辑门电路分为“与”门、
“或”门、“非”门等。
(1)如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做“与”
逻辑关系，具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。
(2)若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，具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。
(3)输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”关系，具有“非”逻辑关系的
电路被称为“非”门电路，简称“非”门。
预习交流 1
汽车内燃机的电动机启动时，要保证两个车门都关紧，才可能正常启动，这是哪一种逻
辑关系？日常生活中你还能遇到哪些这样的逻辑关系？
答案：与门关系
2．逻辑电路的运用
生活中的声控、光控开关，这种灯的打开条件是，在无光的条件下，当有声音发出时，
灯的开关被打开，这应该是“与”逻辑电路。
电热水器中水箱水位水温的自动控制是由分别接入的水位传感器和温度传感器完成的，
只有当水箱充满水而且水温低于某一温时，才接通电路给水加热，这是一个“与”门电路。
简单的车门报警器是只要不是按常规打开车门，就会报警，接入的逻辑电路应是：“或”
门电路，因车有多个车门。
3．集成电路
(1)自真空电子管发明以来，电子器件的发展经历了五代。

第一代为电子管，第二代为晶体管，第三代为集成电路，第四代为大规模集成电路，第
五代为超大规模集成电路。
(2)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。
(3)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。
预习交流 2
现在银行系统都设有自动取款机，请你分析一下自动取款过程中的事件与条件它们体现
了一种怎样的逻辑关系？
答案：先找出事件和条件，然后分析出现这种事件需要满足的条件，而判断是哪一种逻
辑关系。事件是取出现金，条件有两个：一个是账号，另一个是与账号对应的密码，由于只
有两者同时具备才能取出现金，即只有两个条件(账号和密码)都满足事件(取出现金)才能发
生，所以是一种“与”逻辑关系。
一、“与”门逻辑电路
讨论：什么是“与”门电路？“与”门电路的符号和数字逻辑关系如何？
答案：(1)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，
这种关系叫做“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。
如图所示，若把开关 A闭合作为条件 A满足，把开关 B闭合作为条件 B满足，把电灯 L亮作
为结果 C成立。
(2)“与”门的符号和数字逻辑关系如下：
输入 结果
A B Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
如图所示，表示输入端 A、B 的电势随时间的变化关系，完成下题。求：“与”门电路
的输出电压 Z随时间变化的关系。

解析：先作出 A、B、Z的真值表，然后再确定输出 Z与时间的变化关系
A(UA) B(UB) Z
1 1 1
1 0 0
0 1 0
1 1
1
0 0 0
1 1 1
0 1 0
0 1 0
1 0 0
　　所以 UZ随时间变化如图所示：
　 一般情况下，用“1”来表示高电平，“0”表示低电平，只有正确地
列出真值表，找出 A、B的逻辑关系，才能列出 Z的真值表，画出 UZ随时间变化的关系。
二、“或”门逻辑电路
什么是“或”门电路？“或”门电路的符号和数字逻辑关系如何？
答案：(1)若一个事件和几个条件相联系，当这几个条件中有一个满足，事件就会发生，
这种关系叫做“或”...