18-19 第3章 3.5 逻辑电路与集成电路
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3.5逻辑电路与集成电路学案
编号：⑬课题：3.5逻辑电路与集成电路主编：史胜波审稿：丁义浩时间： 11.1 *实授课时： 1 班级：学生：组别：组评：师评：学习目标1. 理解“与”门、“或”门、“非”门的概念．2．会利用真值表解决简单逻辑关系．3．知道与门电路的逻辑功能，知道或门电路的逻辑功能，知道非门电路的逻辑功能，了解集成电路的分类和前景重点通过电路分析理解逻辑关系．难点利用真值表解决逻辑关系．学法指导探究、讲授、实验、讨论自主学习一：门电路处理数字信号的电路叫，数字电路主要研究电路的逻辑功能，数字电路中最基本的逻辑电路是门电路二、“与”门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逻辑关系；具有“与”逻辑关系的电路，称为电路，简称_____．输入输出S1（A）S2（B）Q（Z）0 00 11 01 1开关“接通”为 1 ，“断开”为 0 ；灯“亮”为 1，灯“灭”为 0 。
“与”门符号是或3．与门电路是实现与逻辑的电子线路，它的逻辑功能是所有的输入时，输出才为“1”状态．规律：见“0”出“0”全“1”出“1”“与”门反映的逻辑关系是：Z＝A×B，如0×1＝0,1×1＝1.合作研讨三、“或”门1．如果几个条件中，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．输入输出S1（A）S2（B）Q（Z）0 00 11 01 12．其真值表是：“或”门符号是或：3．或门电路是实现或逻辑的电子线路，它的逻辑功能是只要输入时，输出就为“1”状态．规律：见“1”出“1”全“0”出“0”强调：对于“或”门电路，只要两输入端输入的和“≥1”，则输出一定是“1”．四、“非”门1．输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系叫做逻辑，具有“非”逻辑关系的电路叫．2．其真值表是：输入输出S（A）Q（Z）1“非”门符号是：或3非门电路是实现非逻辑的电子线路，它的汉滨区恒口高级中学高二物理（选修3-1）学案逻辑功能是输入与输出的状态恰好。
3.5 逻辑电路与集成电路上课用
出就为“1”，所以满足要求的是“或”门电路.
123
2、如图2－6－12所示，一个机要仓库有一扇很大的电动 仓库门，门上装有三把电动锁，三个机要员各有一把锁的 钥匙，只有三人同时转动自己的钥匙(闭合自己的开关)， 才能通过一个继电器把门打开．图中的S1、S2、S3是三个锁 内的开关，J为继电器(图中未画电动机的电路)，请在虚线 框内画出符合要求的可输入的门电路符号．
3、走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，我 们希望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮，那么设 计的电路为（ ）
A、“与”门电路 B、“或”门电路 C、“非”门电路 D、以上答案都有可能
4.(门电路的理解)隧道里有一个警报器，在隧道的两端各有一个开关，在
出现危险时要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警，那么应设计的电
沪 科
物理选修3-1
版 第3章第4节
逻辑电路与集成电路
陕西省平利县中学
学习目标
1.理解“与”门、“或”门、“非”门的 概念．
2．会利用真值表解决简单逻辑关系．
3．知道与门电路的逻辑功能，知道或门电 路的逻辑功能，知道非门电路的逻辑功 能，了解集成电路的分类和前景．
基本门电路
“与”门 AND gate
4.“或”门电路状态表
输入
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
输出 Z 0 1 1 1
典型例题
例2 两只晶体二极管组成如图3所示电路，A、B为输入端，Y为输出端，当A 或B接高电势时，Y端电势为正，那么该电路是什么逻辑电路？
答案 “或”逻辑电路
解析 根据二极管的特点，只要在二极管上加上
正向电压，二极管即可导通.由题中电路结构可知，
数字电子技术 第三章 组合逻辑电路
2021/6/10
23
3.2.2 二进制编码器
由于每次操作只有一个输入信号，即输入IR、IY、IG 具有互斥性，根据表3.5，将输出变量取值为1对应的输入 变量相加，可得输出Y1、Y0与输入IR、IY、IG之间的逻辑 关系表达式如下。
Y0 = IR + IG Y1 = IY + IG
对Y1、Y0两次取非，得
5. 断开开关S1、S2，观察发光二极管的发光情况，记 录观察到的结果。
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3.3.1 任务描述
图3.18所示是开关S1闭合、S2断开时，观察到的现象。
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图3.18 闭合S1、断开S2时观察到的现象
40
3.3.2 二进制译码器
1. 译码器的基本功能 二进制译码真值表如表3.11所示。
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3.2.2 二进制编码器
表中的“×”号表示：有优先级高的输入信号输入时， 优先级低的输入信号有输入还是无输入，不影响编码器的 输出。
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3.2.2 二进制编码器
3. 集成8线-3线优先编码器 集成8线-3线优先编码器74LS148、74LS348的引脚排 列完全相同，如图3.12（a）所示。
第四步，判断逻辑电路的逻辑功能。其方法是：根据
真值表进行推理判断。在实际应用中，当逻辑电路很复杂
时，一般难以用简明扼要的文字来归纳其逻辑功能，这时
就用真值表来描述其逻辑功能。
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3.1.2 组合逻辑电路的分析
2. 分析举例 【例3.1】 试分析图3.1所示电路的逻辑功能。
解：画出图3.1所示电路的逻辑图如图3.4所示。
【优质课件】沪科版高中物理3.5 逻辑电路与集成电路 沪科版选修3-1优秀课件.ppt
真值表如下输.入
输出
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
逻辑电路的应用
要熟练掌握三种基本的门电路逻辑 关系，才能应用到实际生活中去，三种 逻辑关系对照表如下表格所示：
名 称
逻辑符号
真值表 逻辑关系
电路特点
与 门
基 本 门或 电门 路
ABZ
0 0 1
(2)符号： ______其和中“&”具有“__”
的意思，象都是征1A与B两个输入端______
时，输出端才是1.
(3)真值输 表入：
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
2.“或”门 (1)“或”逻辑关系：几个1条个 件中只要 有___条件得到满足，事件就会发生．
(2)符号：_______，其中矩形中的
把开关 A 闭合作为条件 A 满足，把电灯 L 亮作为结果 Z
成立，把电灯 L 灭作为结果 Z 成立，则正常逻辑关系为：
A⇒Z 而“非”逻辑关系表现为 A⇒ Z .
【例1】 下面是逻辑电路符号(如图 3－5－7)及其真值表，此逻辑电路为 ________门电路，在真值表中X处的逻 辑输值为入 ______输__出．
1．数字信号变化的两0个对立1 状态：
__或者__.
2．数字数字电信路号
(1)概念：处理_通__断______的电路．
(2)功能：主要研究电路的_____功
能．
(3)最基本的逻辑电路：门电路．
二、三种基本的门电路
集成电路科学与工程导论 第三章 集成电路晶体管器件
发展趋势-摩尔定律
「按比例缩小定律」（英文：Scaling down）“比例缩小”是指，在电场 强度和电流密度保持不变的前提下，如果MOS-FET的面积和电压缩小到 1/2，那么晶体管的延迟时间将缩短为原来的1/2，功耗降低为原来的1/2。 晶体管的面积一般为栅长(L)乘以栅宽(W)，即尺寸缩小为原来的0.7倍：
仅变得越来越小，在器件结构和材料体系上也经过了多次重大变革
集成电路器件发展趋势
国际半导体技术蓝图（International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS）
目录
一．晶体管器件概述 二．金属-氧化物-半导体场效应晶
体管技术 三．绝缘体上晶体管技术 四．三维晶体管技术 五．其他类型晶体管器件
环栅场效应晶体管
「环栅场效应晶体管」（英文：GAAFET） 技术的特点是实现了栅极对沟道的四面包 裹，源极和漏极不再和基底接触，而是利 用线状或者片状（平板状）的多个源极和 漏极垂直于栅极横向放置，实现MOSFET 的基本结构和功能
栅极G
栅极G
硅
硅 (a)
纳米线
硅 (b)
纳米片
平面型 垂直型
互补场效应管
栅极G
n+
e-
n+
p-衬底 (a)
栅极G
n+
e-
n+
氧化物埋层（BOX）
p-衬底 (b)
优势：氧化物埋层降低了源极和漏极之间的寄生电容，大幅降低了会影响器件 性能的漏电流；具有背面偏置能力和极好的晶体管匹配特性，没有闩锁效应， 对外部辐射不敏感，还具有非常高的晶体管本征工作速度等；
挑战：存在一定的负面浮体效应；二氧化硅的热传导率远远低于硅的热传导率 使它成为一个天然“热障” ，引起自加热效应；成本高昂。
高中物理选修课件逻辑电路与集成电路
组合逻辑电路设计实例
设计步骤与原则
阐述组合逻辑电路设计的步骤和 原则，包括需求分析、逻辑设计
、电路实现等。
设计实例分析
通过具体的设计实例，分析组合 逻辑电路的设计过程，包括逻辑 函数的建立、化简、电路实现及
功能验证等。
设计中的注意事项
介绍在组合逻辑电路设计中需要 注意的问题，如避免竞争冒险、
考虑电路的可靠性等。
时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别
组合逻辑电路的输出仅与当前输入信号有关，而时序逻辑电路的输出不仅与当前输入信号 有关，还与电路原来的状态有关。
常见时序逻辑器件功能介绍
触发器（Flip-Flop）
触发器是时序逻辑电路的基本单元，具有两个稳定状态，并可根据输入信号在两个状态之间进行转换。常见的触发器 有RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等。
04
时序逻辑电路分析与设计
Chapter
时序逻辑电路基本概念及工作原理
时序逻辑电路定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功能的逻辑电路，其输出状态不仅与当前输入信号有关，还 与电路原来的状态有关。
工作原理
时序逻辑电路通过存储电路中的状态信息，实现对输入信号的响应。当输入信号发生变化 时，电路会根据存储的状态信息和输入信号进行逻辑运算，并更新输出状态。
实现逻辑“非”运算，输入为1时输出为0，输入为0时输出为1。
复合门电路设计与实现
1 2
与非门（NAND gate）
由与门和非门组合而成，实现逻辑“与非”运算 。
或非门（NOR gate）
由或门和非门组合而成，实现逻辑“或非”运算 。
3Leabharlann 异或门（XOR gate）
实现逻辑“异或”运算，当输入不同时输出为1 ，输入相同时输出为0。
沪科版高中物理选修(3-1)3.5《逻辑电路与集成电路》ppt课件
图 3－5－2
【审题指导】 温度升高或光照两个条件能满足一个时， 电动机都能自动启动，这是一种“或”逻辑关系．
【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较小时，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.
(2)集成电路 ①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 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．
3．探究交流 (1)“与”电路中，当两个输入端分别输入“1”和“0”时， 输出端是什么？ (2)“或”电路的两个输入端输入 “1”和“0”时，输出端输 出的是什么？ (3)“非”电路输出端输出的是 “0”时，输入端输入的是 什么？
【提示】 (1)输出“0” (2)输出“1” (3)输出“1”逻辑电路的应用和集成电路
(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 简称“非”门． 电路，
2．思考判断 (1)“与”电路中，只要 AB 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．(×)
“非” 门．
(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
3.5逻辑电路与集成电路
1)“与”门电路
A
B
Z
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
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)“或”门电路
A
B
Z
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
如果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。
通过基本门电路的实验和简单门电路的小制作，初步了解门电路的基本作用；结合某些家用电器中具有控制功能的装置，分析逻辑电路的应用；查阅有关逻辑电路的资料，初步体会逻辑电路在自动控制中的作用，并进行交流。通过具体的实例介绍，了解集成电路的优点及其在科学技术中的应用。
（三）情感态度与价值观
体会逻辑电路和集成电路的广泛应用和社会价值
教学重点
及难点
重点：“与”逻辑、“或”逻辑和“非”逻辑关系
难点：无
主要教学
方法
指导自学、实验探究
教具
CAI
教学过程及时间分配
主要教学内容
1.逻辑电路
数字电路：通过电路的通和断来完成信息的传递和存储功能的电路，又称逻辑电路，它是由三种最基本的门电路构成的,在门电路中通常规定“断”为“0”，“通”为“1的应用
安全恒温器
车门报警器
集成电路
课后习题
教学后记
课时计划
课题
逻辑电路与集成电路
课堂类型
新授课
课时
A
B
Z
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0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
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)“或”门电路
A
B
Z
0
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0
1
1
1
1
1
如果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。
通过基本门电路的实验和简单门电路的小制作，初步了解门电路的基本作用；结合某些家用电器中具有控制功能的装置，分析逻辑电路的应用；查阅有关逻辑电路的资料，初步体会逻辑电路在自动控制中的作用，并进行交流。通过具体的实例介绍，了解集成电路的优点及其在科学技术中的应用。
（三）情感态度与价值观
体会逻辑电路和集成电路的广泛应用和社会价值
教学重点
及难点
重点：“与”逻辑、“或”逻辑和“非”逻辑关系
难点：无
主要教学
方法
指导自学、实验探究
教具
CAI
教学过程及时间分配
主要教学内容
1.逻辑电路
数字电路：通过电路的通和断来完成信息的传递和存储功能的电路，又称逻辑电路，它是由三种最基本的门电路构成的,在门电路中通常规定“断”为“0”，“通”为“1的应用
安全恒温器
车门报警器
集成电路
课后习题
教学后记
课时计划
课题
逻辑电路与集成电路
课堂类型
新授课
课时
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课 时 分 层 作 业
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课时分层作业（十三）
自
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主
堂
预
达
习
标
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探
固
新
双
知
基
合 作 探 究 • 攻 重
课 时 分 层 作 业
难
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谢谢观看
自 主
解答逻辑电路的方法和思路
当 堂
预
达
习 •
(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”
标 •
探
固
新 逻辑，否定关系的为“非”逻辑．
双
知
基
(2)研究逻辑关系的基本思路：
合 作
①明确什么是条件，什么是结果；
探
究 •
②看条件与结果的内在联系；
攻
重
③写出真值表或逻辑表达式．
课 时 分 层 作 业
称或门 ．如图 3-5-2 所示．
双 基
合 作 探 究 • 攻 重
课
时
分
层
图 3-5-2
图 3-5-3
作 业
难
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自
当
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标
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•
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固
新
3．“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 双
知
基
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
合 作
关系，具有这种逻辑关系的电路叫非门．如图 3-5-3 所示．
层 作
业
难
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自
[基础自测]
当
主
堂
预
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)
达
习
标
• 探
(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
• 固
新
双
知 “1”．( ×)
基
合 作 探 究 • 攻 重
(2)“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反．( √ )
合 作 探 究 • 攻 重
课 时 分 层 作 业
难
图 3-5-1
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自
当
主 预
2．“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，
堂 达
习
标
• 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 •
探
固
新 知
课
(3)输入端为“1”时输出端是“0”的电路就是“或”电路．( × )
时 分
层
(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 作
业
难 通，因此可采用“或”门电路．( × )
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自
当
主
堂
预
达
习
标
•
•
探
固
新
(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 双
难
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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
自 主
关处于断开状态，报警灯就发光．能实现此功能的电路是(
)
当 堂
预
达
习
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•
•
探
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知
基
合 作 探 究 • 攻 重
课 时 分 层 作 业
难
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自
复合门电路
当
主
堂
预 习
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
第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与集成电路
[自 主 预 习·探 新 知]
自
当
主 预
一、逻辑电路
堂 达
习
标
• 探
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
• 固
新 知
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
双 基
路称为与门电路，简称与门．如图 3-5-1 所示．
达 标
•
•
探 为：
固
新
双
知
基
合 作 探 究 • 攻 重
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当
主
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达
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• 探
复合门电路的分析方法
• 固
新
双
知
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 基
合 作 探 究 • 攻 重
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．
探
究
•
攻
重
课 时 分 层 作 业
难
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自
当
主
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预
达
习
标
• 探
二、逻辑电路的应用和集成电路
• 固
新
双
知
1．逻辑电路的应用
基
合
(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．
作
探
(2)车门报警器是“或”门电路．
究
•
攻
重
课 时 分 层 作 业
难
返 首 页
自
当
主
堂
预
2．集成电路
达
习பைடு நூலகம்
标
知
基
用“或”门电路．( √ )
合 作
(6)集成电路的优点是重量轻、体积小，性能好和省电等．( √ )
探
究
•
攻
重
课 时 分 层 作 业
难
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自
[合 作 探 究·攻 重 难]
当
主
堂
预
三种门电路的对比
达
习
标
•
•
探
1．三种门电路的真值表
固
新
双
知
基
合 作 探 究 • 攻 重
课 时 分 层 作 业
难
返 首 页
• 探
(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
• 固
新
双
知 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 基
合 作 探 究 • 攻 重
封装而制成的电路．
课
(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
、
时 分
性能好和省电 等多项明显优势．