逻辑电路与集成电路.(DOC)
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。
逻辑电路
11．具有可扩展性、可分级性和可操作性，便于在各类 通信信道特别是异步转移模式(ATM)的网络中传输，也便于 与计算机网络联通． 12．可以与计算机 “融合 ”而构成一类多媒体计算机系 统，成为未来“国家信息基础设施” (NII)的重要组成部分．
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( )
3． 数字设备输出信号稳定可靠． 因数字信号只有 “0”、 “1” 两个电平， “1”电平的幅度大小只要满足处理电路中可以识别 出是 “1”电平就可，大一点、小一点无关紧要． 4．易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无 关． 5．由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自 动控制和调整． 6．数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用 数字电视 信号中行、场消隐时间 ，可实现文字多工广 播 (Teletext)．
图 3－5－4
试问： (1)报警时， A 点电位为高电位“1”还是低电位“0”？ (2)当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还 是减小？ 【审题指导】 要判断是何种电路，应先根据条件写出 真值表，再根据真值表判断是何种门电路．所以五种门电路 的真值表要记清． 【解析】 (1)报警时，P 点为高电位“1”，由于此电路运 用了“非”门电路，输出端 P 为高电位时，输入端 A 点，一 定是低电位“0”．
7．压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广 播，在设计的服务区内 (地面广播 )，观众将以极大的概率实 现 “ 无差错接收 ”(发 “0”收 “0”，发 “1”收 “1”)，收看到的电 视图像及声音质量非常接近演播室质量． 8．可以合理地利用各种类型的频谱资源． 9．在同步转移模式 (STM)的通信网络中，可实现多种业 务的“ 动态组合” (dynamic combination)． 10． 很容易实现加密 /解密和加扰 /解扰技术， 便于专业应 用 (包括军用 )以及广播应用 (特别是开展各类收费业务 )．
集成电路的基本原理和工作原理
集成电路的基本原理和工作原理集成电路是指通过将多个电子元件（如晶体管、电容器、电阻器等）和互连结构（如金属导线、逻辑门等）集成到单个芯片上，形成一个完整的电路系统。
它是现代电子技术的重要组成部分，广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统和各种电子设备中。
本文将介绍集成电路的基本原理和工作原理。
一、集成电路的基本原理集成电路的基本原理是将多个电子元件集成到单个芯片上，并通过金属导线将这些元件互连起来，形成一个完整的电路系统。
通过集成电路的制造工艺，可以将电子元件和互连结构制造到芯片的表面上，从而实现芯片的压缩和轻量化。
常见的集成电路包括数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）、模拟集成电路（Analog Integrated Circuit，简称AIC）和混合集成电路（Mixed Integrated Circuit，简称MIC）等。
集成电路的基本原理包括以下几个关键要素：1. 材料选择：集成电路芯片的制造材料通常选择硅材料，因为硅材料具有良好的电子特性和热特性，并且易于形成晶体结构。
2. 晶圆制备：集成电路芯片的制造过程通常从硅晶圆开始。
首先，将硅材料熔化，然后通过拉伸和旋转等方法制备成硅晶圆。
3. 掩膜制备：将硅晶圆表面涂覆上光感光阻，并通过光刻机在光感光阻表面形成图案。
然后使用化学溶液将未曝光的部分去除，得到掩膜图案。
4. 传输掩膜：将掩膜图案转移到硅晶圆上，通过掩膜上沉积或蚀刻等方法，在硅晶圆表面形成金属或电子元件。
5. 互连结构制备：通过金属导线、硅氧化物和金属隔离层等材料，形成元件之间的互连结构，实现元件之间的电连接。
6. 封装测试：将芯片放置在封装材料中，通过引脚等结构与外部电路连接，然后进行测试和封装。
集成电路的基本原理通过以上几个关键步骤实现电子元件和互连结构的制备和组装，最终形成一个完整的电路系统。
二、集成电路的工作原理集成电路的工作原理是指通过控制电流和电压在电路系统中的分布和变化，从而实现电子元件的工作和电路系统的功能。
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。
3.5逻辑电路与集成电路
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
第9章电工电子技术 门电路与组合逻辑电路
逻辑或 (逻辑加)
逻辑状态表 全0出0 有1出1
（3）“非”逻辑运算和非门
非逻辑
A具备时 ，事件F不发生；A不具备时，事件F 发生。
开关闭为“1” R
灯不亮为“0”
E
A
F
则开关A与灯F的关系为 “非”逻辑
开关开为“0” 灯亮为“1”
三极管非门电路
+UCC
+3V RC
A RB
F
逻辑符号 1F
A 限幅二极管
B& &
A&
&
F
& C
2.应用卡诺图化简
（1）最小项与逻辑相邻 把逻辑函数的输入、输出关系写成与、或、非
等逻辑运算的组合式，即逻辑代数式，称为逻辑 函数式，我们通常采用“与或”的形式。
比如： F ABC ABC ABC ABC ABC 若表达式中的乘积包含了所有变量的原变量或 反变量，则这一项称为最小项，上式中每一项 都是最小项。
B
C
F
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
注意！
n个变量可以有2n个组合，一般 按二进制的顺序，输出与输入状态一 一对应，列出所有可能的状态。
3. 逻辑函数表示形式的转换 （1）由真值表转换到与或表达式
第一步：取真值表中函数值为“1”的各 项，将变量写成“与”的形式；（变量 为1，取其本身，变量为0，取其反）
AB AC BC
例2：
F ABC ABC ABC 提出AB
实验五 集成逻辑电路的连接和驱动
实验五集成逻辑电路的连接和驱动在计算机科学中，逻辑电路是一种关键的组件，它们可以执行各种基本和复杂的运算。
在现代电子系统中，逻辑电路通常嵌入在单个芯片上，使用半导体面积的迅速增长提供了越来越大的集成电路能力。
集成逻辑电路是一种在单个电路中整合多个小电路的技术，因此可以节省宝贵的时间和空间，并提高系统的性能。
集成逻辑电路的连接和驱动是一个非常重要的话题。
它涉及到许多关键的技术和标准，需要设计师具有深厚的知识和技能。
下面将介绍一些基本的集成逻辑电路连接和驱动技术。
1.逻辑门电路连接在集成逻辑电路中，逻辑门电路是最常用的组件之一。
逻辑门可以执行诸如逻辑与（AND）、逻辑或（OR）、逻辑非（NOT）和逻辑异或（XOR）等基本运算。
当需要执行更复杂的运算时，可以将多个逻辑门电路连接在一起。
如图1所示，这是一个简单的AND逻辑门电路。
当输入A和B同时为高（1）时，输出C将会是高（1）。
图1：AND逻辑门电路在连接逻辑门电路时，需要注意以下几点：1.1 信号线宽度在连接逻辑门电路时，需要确保信号线的宽度足够大，以便传输电流的负载。
因此，必须仔细计算和选择信号线的宽度，以确保电流的正常流动。
1.2 电源电压在连接逻辑门电路时，需要确保每个逻辑门电路的电源电压都正确连接。
如果电源电压为高，那么逻辑门电路将会执行相应的逻辑运算。
如果电源电压为低，那么逻辑门电路将不执行任何操作。
1.3 信号延迟在连接逻辑门电路时，需要考虑信号延迟问题。
因为每个逻辑门电路都有一定的延迟时间，当信号传输到下一个电路时，可能会受到一定的延迟。
因此，在设计连接逻辑门电路时，必须考虑信号延迟问题，以确保系统的稳定性和准确性。
除了连接逻辑门电路之外，还需要考虑如何驱动逻辑门电路。
通常，将逻辑电路与微控制器或数字信号处理器连接以进行诱导。
在这种情况下，需要注意以下几点：逻辑门电路通常使用高电平表示逻辑状态1，低电平表示逻辑状态0。
因此，在连接逻辑门电路时，需要确保输入和输出信号的电平正确。
集成电路原理与设计课件4.8传输门逻辑电路
传输门组合逻辑 传输门阵列 传输门逻辑形式（CPL和DPL）
1
传输门的逻辑特点
C A
一C个1 MOSC管2 可以看作一个可控C1 Y A 开关(传输管) ，Y=YCA+CAZ
C1
C2
Y
A
C1
两个传输管串联
Y
A
Y
YB=C1C2A+C1C2Z
B C2
C2
C1
C2
Y
A
B
Y 两个传输管并联 Y=C1A+C2B+C1C2X+C1+C2Z
缺点：比CPL
用的管子多。
A BBA ABB A
C
C
C
C
Y
Y
Multiplexer
17
几种传输门电路的比较
18
其他传输门逻辑形式
文献报道了很多种基 于传输门的逻辑形式
CPL和DPL有所应用
19
本节小结
传输门组合逻辑-异或/多路器 传输门阵列-应用特例 传输门逻辑-多种新结构，应用有限
B
同时导通
C2
传输门结构
3
用传输门实现组合逻辑
用传输门实现2输入或门的电路 问题：为什么M1不用CMOS传输门
4
传输门组合逻辑
VDD M P1
MP2
传输门结构灵活，可以用较 A 少的器件实现逻辑功能
传输门级联，速度平方退化
实际的传输门电路一般需要 输出端加反相器
传输门结构与或逻辑一般不 如互补CMOS结构高效
13
逻辑形式
可以实现任意逻辑的一种器件排列方法
互补CMOS逻辑 各种传输门逻辑 Domino逻辑
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3.5逻辑电路与集成电路
【教学目标】（一）知识与技能
1、知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。
2、知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。
3、初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用
（二）过程与方法：突出学生自主探究、交流合作为主体的学习方式。
（三）情感、态度与价值观
1、感受数字技术对现代生活的巨大改变；
2、体验物理知识与实践的紧密联系；
【教学重点、难点】
重点:三种门电路的逻辑关系。
难点:数字信号和数字电路的意义。
【教学过程】
（一）引入新课（1）演示：一盏神奇的灯接通电源，灯不亮；有声，灯不亮；挡住光线，全场安静，灯不亮；挡住光线，拍手，灯亮。
点评：通过演示声光控感应灯，引发学生好奇心理和探究欲望。
（2）教师简介：
身边的“数字”话题：数码产品、数字电视、DIS实验、家电等。
这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系，今天我们就来学习简单的逻辑电路。
（二）进行新课
教师介绍：
A、数字信号与模拟信号
（1）数字信号在变化中只有两个对立的状态：“有”，或者“没有”。
而模拟信号变化则是连续的。
（2）调节收音机的音量，声音连续变化，声音信号是“模拟”量。
（3）图示数字信号和模拟信息：
点评：引导学生了解数字信号和模拟信号的不同特征。
B、数字电路逻辑电路门电路
数学信号的0和1好比是事物的“是”与“非”，而处理数字信号的电路称数字电路，因此，数字电路就有了判别“是”与“非”的逻辑功能。
下面我们将学习数字电路中最基本的逻辑电路---门电路。
1、“与”门
教师介绍：所谓“门”，就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。
教师：（投影）教材图2.10-2
引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。
体会“与”逻辑关系。
思考与讨论：谈谈生活中哪些事例体现了“与”逻辑关系。
教师指出：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。
符号：。
（1）“与”逻辑关系的数学表达，寻找“与”电路的真值表
把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，图2.10-2的情况可以用表2的数学语言来描述。
这种表格称为真值表。
投影：
（2）总结“与”逻辑关系：有两个控制条件作用会产生一个结果，当两个条件都满足时，结果才会成立，这种关系称为“与”逻辑关系。
点评：让学生理解数字信号“与”逻辑关系间的联系，对“与”逻辑关系的仔细分析，理解记住“与”逻辑的真值表。
（3）演示“与”门电路实验，如图2.10-5。
通过示范性的操作演示讲解，理解“与”门电路实现“与”关系处理的电路原理，为下阶段探究“或”关系及“或”电路作准备。
（4）声、光控感应灯的再讨论：
2、“或”门
锁门方式的讨论，引入“或”门：家中的门锁能用“与”的关系吗？
学生讨论：不能用“与”的关系。
教师：（投影）教材图2.10-6
引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。
体会“或”逻辑关系。
教师指出：具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。
符号：。
（1）“或”逻辑关系的数学表达，寻找“或”电路的真值表
把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，将表3制成表4。
表4就是反映“或”门输入输出关系的真值表。
投影：
（2）总结“或”逻辑关系：在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生。
这种关系称为“或”逻辑关系。
点评：让学生理解数字信号“或”逻辑关系间的联系，对“或”逻辑关系的仔细分析，理解记住“或”逻辑的真值表。
（3）演示“或”门电路实验，如图2.10-8。
点评：通过示范性的操作演示讲解，理解“或”门电路实现“或”关系处理的电路原理，为下阶段探究“非”关系及“非”电路作准备。
3、“非”门
教师：（投影）教材图2.10-9
引导学生分析开关A对电路的控制作用。
体会“非”逻辑关系。
教师：仍然把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，请同学们自己探究输入与输出间的关系。
说明什么是“非”逻辑。
学生：讨论，得出结论：输出状态和输入状态成相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑。
教师指出：具有“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路，简称“非”门。
符号：。
教师：请同学们自己画出“非”门的真值表。
如下表。
教师：介绍集成电路的优点。
让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。
投影：
演示“非”门电路实验，结果如图2.10-13。
（三）实例探究
投影：
教师引导学生完成对例题的分析和求解，通过实例分析加深对所学知识的理解。
作业
1、思考并回答P81“问题与练习”中的题目。
2、课下阅读课本80页“科学漫步”中的文章《集成电路》。
板书设计
教学后记
（注：素材和资料部分来自网络，供参考。
请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。