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        四識(shí)簡(jiǎn)單邏輯電路

        2018-06-29 09:54:20余寶英
        名師在線 2018年9期

        余寶英

        (福建省建寧縣第一中學(xué),福建建寧 354500)

        引 言

        邏輯電路內(nèi)容是大學(xué)物理中一塊重要的內(nèi)容,也是與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容。由于中學(xué)階段涉及基本電路識(shí)別、電勢(shì)高低判斷和邏輯分析,教師普遍覺(jué)得難教,多數(shù)學(xué)生聽(tīng)了也是懵懵懂懂。怎樣才能真正改變這一狀況呢?通過(guò)教學(xué)實(shí)踐探索發(fā)現(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生從以下四個(gè)方面出發(fā)認(rèn)識(shí)和了解簡(jiǎn)單邏輯電路,可有效地突破重難點(diǎn)。

        一、初步認(rèn)識(shí)和了解簡(jiǎn)單邏輯電路

        邏輯電路經(jīng)常涉及“電位”“電平”“電勢(shì)”稱謂,這三種稱謂意思相同,其高低均是相對(duì)電路中的“地”或零電勢(shì)點(diǎn)而言的,而電路中的“地”是人為設(shè)定、相對(duì)而言的。

        “與”門、“或”門、“非”門這三種簡(jiǎn)單邏輯電路中提到的“門”是指“門電路”。這三種門電路均只有一個(gè)輸出端,“與”門和“或”門至少有兩個(gè)輸入端,而“非”門只有一個(gè)輸入端。當(dāng)電路輸入端為高電勢(shì)或低電勢(shì)時(shí),相應(yīng)門電路的輸出端會(huì)相應(yīng)加高電勢(shì)或低電勢(shì),使負(fù)載完成某項(xiàng)功能。至于某一門電路輸出端處于什么電勢(shì),取決于門電路類型和輸入端電勢(shì)高低。

        二、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和了解簡(jiǎn)單邏輯電路

        1.真值表與高、低電勢(shì)

        無(wú)論輸入端還是輸出端,真值表標(biāo)1,均表示該端點(diǎn)為高電勢(shì);而如果輸入端、輸出端真值表標(biāo)0,均表示該端點(diǎn)為低電勢(shì)。

        2.三類門電路符號(hào)和對(duì)應(yīng)真值表

        (1)門電路框格中,“&”是“與”門標(biāo)志,符號(hào)是圖1,對(duì)應(yīng)真值表是表1。

        圖1

        表1 “與"門標(biāo)志對(duì)應(yīng)真值

        (2)門電路框格中,“1”是“非”門標(biāo)志,符號(hào)是圖2,常見(jiàn)有圖2(a)(b)兩種表示方式,對(duì)應(yīng)真值表是表2。

        圖2

        表2 “非"門標(biāo)志對(duì)應(yīng)真值

        (3)門電路框格中,“≥1”是“或”門標(biāo)志,對(duì)應(yīng)符號(hào)是圖3,常見(jiàn)有圖3(a)(b)兩種表示方式,對(duì)應(yīng)真值表是表3。

        圖3

        表3 “或”門標(biāo)志對(duì)應(yīng)真值

        在圖1、圖2、圖3中,左邊字母A、B均代表輸入端,右邊字母Y代表輸出端。

        3.通過(guò)真值表了解“與”“或”“非”邏輯外的準(zhǔn)確語(yǔ)義

        (1)“與”文字上有“均”“都”意思,準(zhǔn)確意思是“輸入端均(都)為高電勢(shì)時(shí),輸出端才為高電勢(shì),否則輸出端為低電勢(shì)”。

        (2)“或”文字上有“或者”意思,準(zhǔn)確意思是“輸入端A或者B(或者C等)中只要有一個(gè)為高電勢(shì),輸出端即為高電勢(shì)”。

        (3)“非”文字上有“反”意思,準(zhǔn)確意思是“輸入端和輸出端電勢(shì)是反過(guò)來(lái)的”,也即輸入端為高(低)電勢(shì),則輸出端反過(guò)來(lái)為低(高)電勢(shì)。

        三、加深對(duì)簡(jiǎn)單邏輯電路了解和認(rèn)識(shí)

        開(kāi)關(guān)閉合后輸入端與電源正極或高電勢(shì)點(diǎn)相接,輸入端接高電勢(shì);開(kāi)關(guān)閉合后輸入端與地或低電勢(shì)點(diǎn)相接,輸入端接低電勢(shì)。對(duì)于輸出端所接元件來(lái)說(shuō),通常輸出端加高電勢(shì),能給元器件供電,元器件便正常工作,可完成某項(xiàng)功能。

        若電路存在二極管,二極管正極電勢(shì)比負(fù)極電勢(shì)高時(shí)二極管才導(dǎo)通,此時(shí)理想二極管正負(fù)極之間無(wú)電勢(shì)差。而當(dāng)二極管正極電勢(shì)比負(fù)極電勢(shì)低時(shí),二極管截止(也即不導(dǎo)通),負(fù)極比正極電勢(shì)可能高出許多。電路輸入和輸出端點(diǎn)電勢(shì)是高還是低,必須根據(jù)電路和二極管導(dǎo)通情況進(jìn)行分析判斷。

        例1 : 圖4為由二極管所構(gòu)成的邏輯電路,A、B為輸入端,X為輸出端(設(shè)輸入、輸出端高電位為“1”,低電位為“0”),則下列說(shuō)法中正確的是( )。

        A.A=0、B=0時(shí),X=1

        B.A=0、B=1時(shí),X=0

        C.A=1、B=0時(shí),X=1

        D.A=1、B=1時(shí),X=1

        圖4

        分析:設(shè)圖4電阻下端為地,電勢(shì)(電位)為0V。當(dāng)A(或B)輸入端為低電位0V時(shí),對(duì)應(yīng)的二極管D1(或D2)截止,無(wú)電流流經(jīng)二極管D1(或D2)和電阻,電阻兩端電壓為零,X與地等電勢(shì),為低電位。而當(dāng)A(或B)輸入端為高電位時(shí),對(duì)應(yīng)的二極管D1(或D2)可以導(dǎo)通,有電流經(jīng)過(guò)二極管D1(或D2)和電阻,二極管兩端幾乎等電勢(shì),輸出端X也幾乎與A(或B)等電勢(shì),即也為高電位。因此,只要A或者B其中有一個(gè)為高電位,輸出端X便為高電位。由于涉及的邏輯關(guān)系是“A或者B其中一個(gè)”,因此圖4兩只二極管組成“或”門電路。故A、B真值只要出現(xiàn)一個(gè)1,輸出端X真值即為1,選項(xiàng)C、D正確。

        四、引導(dǎo)學(xué)生熟練拆分復(fù)雜電路和真值表,全面認(rèn)識(shí)和了解簡(jiǎn)單邏輯電路

        一些門電路看似復(fù)雜,其實(shí)是由簡(jiǎn)單邏輯電路組合而成的。處理相關(guān)問(wèn)題的時(shí)候,先將復(fù)雜電路拆分為幾個(gè)簡(jiǎn)單邏輯電路,再將真值表進(jìn)行相應(yīng)拆分處理,最后進(jìn)行合并,可以快速解決組合式邏輯電路問(wèn)題。

        例2 :圖5是由“與”門、“或”門和“非”門三個(gè)基本邏輯電路組成的一個(gè)組合邏輯電路,A、B、C為輸入端,Z為輸出端,請(qǐng)完成表4的真值表。

        圖5

        表4 組合邏輯電路真值

        分析:圖5是組合式邏輯電路,“或”門和“非”門的輸出端是最后“與”門的輸入端。處理這類問(wèn)題的時(shí)候,可將原電路拆分為三個(gè)獨(dú)立門電路,再將原真值表先拆分后合并,這樣不易出現(xiàn)混亂。設(shè)“或”門輸出端為D,“非”門輸出端為E,先將表5拆分為“或”門真值表和“非”門真值表,先得出它們相應(yīng)輸出端D、E真值,再將D、E真值作為最終“與”門輸入端真值,得出合并后的真值Z,問(wèn)題便可以迎刃而解。

        結(jié) 語(yǔ)

        由上可見(jiàn),通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生把握門電路的文字含義,引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別門電路符號(hào)、真值表,以及“與”“或”“非”的真正內(nèi)涵和門電路的等效性,引導(dǎo)學(xué)生熟練判定輸入輸出端電勢(shì)高低,引導(dǎo)學(xué)生熟練拆分復(fù)雜電路和真值表,幫助學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)、理解邏輯電路內(nèi)容,突破重難點(diǎn)。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 胡志安.《簡(jiǎn)單邏輯電路》教學(xué)中碰到的兩個(gè)障礙[J].物理教學(xué)探討,2012,(10):36.

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