四识简单逻辑电路

2018-06-29余宝英

名师在线 2018年9期

余宝英

（福建省建宁县第一中学，福建建宁 354500）

引言

逻辑电路内容是大学物理中一块重要的内容，也是与计算机科学技术有关的内容。由于中学阶段涉及基本电路识别、电势高低判断和逻辑分析，教师普遍觉得难教，多数学生听了也是懵懵懂懂。怎样才能真正改变这一状况呢？通过教学实践探索发现，引导学生从以下四个方面出发认识和了解简单逻辑电路，可有效地突破重难点。

一、初步认识和了解简单逻辑电路

逻辑电路经常涉及“电位”“电平”“电势”称谓，这三种称谓意思相同，其高低均是相对电路中的“地”或零电势点而言的，而电路中的“地”是人为设定、相对而言的。

“与”门、“或”门、“非”门这三种简单逻辑电路中提到的“门”是指“门电路”。这三种门电路均只有一个输出端，“与”门和“或”门至少有两个输入端，而“非”门只有一个输入端。当电路输入端为高电势或低电势时，相应门电路的输出端会相应加高电势或低电势，使负载完成某项功能。至于某一门电路输出端处于什么电势，取决于门电路类型和输入端电势高低。

二、进一步认识和了解简单逻辑电路

1.真值表与高、低电势

无论输入端还是输出端，真值表标1，均表示该端点为高电势；而如果输入端、输出端真值表标0，均表示该端点为低电势。

2.三类门电路符号和对应真值表

（1）门电路框格中，“＆”是“与”门标志，符号是图1，对应真值表是表1。

图1

表1 “与"门标志对应真值

（2）门电路框格中，“1”是“非”门标志，符号是图2，常见有图2（a）（b）两种表示方式，对应真值表是表2。

图2

表2 “非"门标志对应真值

（3）门电路框格中，“≥1”是“或”门标志，对应符号是图3，常见有图3（a）（b）两种表示方式，对应真值表是表3。

图3

表3 “或”门标志对应真值

在图1、图2、图3中，左边字母A、B均代表输入端，右边字母Y代表输出端。

3．通过真值表了解“与”“或”“非”逻辑外的准确语义

（1）“与”文字上有“均”“都”意思，准确意思是“输入端均（都）为高电势时，输出端才为高电势，否则输出端为低电势”。

（2）“或”文字上有“或者”意思，准确意思是“输入端A或者B（或者C等）中只要有一个为高电势，输出端即为高电势”。

（3）“非”文字上有“反”意思，准确意思是“输入端和输出端电势是反过来的”，也即输入端为高（低）电势，则输出端反过来为低（高）电势。

三、加深对简单逻辑电路了解和认识

开关闭合后输入端与电源正极或高电势点相接，输入端接高电势；开关闭合后输入端与地或低电势点相接，输入端接低电势。对于输出端所接元件来说，通常输出端加高电势，能给元器件供电，元器件便正常工作，可完成某项功能。

若电路存在二极管，二极管正极电势比负极电势高时二极管才导通，此时理想二极管正负极之间无电势差。而当二极管正极电势比负极电势低时，二极管截止（也即不导通），负极比正极电势可能高出许多。电路输入和输出端点电势是高还是低，必须根据电路和二极管导通情况进行分析判断。

例1 ：图4为由二极管所构成的逻辑电路，A、B为输入端，X为输出端（设输入、输出端高电位为“1”，低电位为“0”），则下列说法中正确的是（）。

A．A＝0、B＝0时，X＝1

B．A＝0、B＝1时，X＝0

C．A＝1、B＝0时，X＝1

D．A＝1、B＝1时，X＝1

图4

分析：设图4电阻下端为地，电势（电位）为0V。当A（或B）输入端为低电位0V时，对应的二极管D1（或D2）截止，无电流流经二极管D1（或D2）和电阻，电阻两端电压为零，X与地等电势，为低电位。而当A（或B）输入端为高电位时，对应的二极管D1（或D2）可以导通，有电流经过二极管D1（或D2）和电阻，二极管两端几乎等电势，输出端X也几乎与A（或B）等电势，即也为高电位。因此，只要A或者B其中有一个为高电位，输出端X便为高电位。由于涉及的逻辑关系是“A或者B其中一个”，因此图4两只二极管组成“或”门电路。故A、B真值只要出现一个1，输出端X真值即为1，选项C、D正确。

四、引导学生熟练拆分复杂电路和真值表，全面认识和了解简单逻辑电路

一些门电路看似复杂，其实是由简单逻辑电路组合而成的。处理相关问题的时候，先将复杂电路拆分为几个简单逻辑电路，再将真值表进行相应拆分处理，最后进行合并，可以快速解决组合式逻辑电路问题。

例2 ：图5是由“与”门、“或”门和“非”门三个基本逻辑电路组成的一个组合逻辑电路，A、B、C为输入端，Z为输出端，请完成表4的真值表。

图5

表4 组合逻辑电路真值

分析：图5是组合式逻辑电路，“或”门和“非”门的输出端是最后“与”门的输入端。处理这类问题的时候，可将原电路拆分为三个独立门电路，再将原真值表先拆分后合并，这样不易出现混乱。设“或”门输出端为D，“非”门输出端为E，先将表5拆分为“或”门真值表和“非”门真值表，先得出它们相应输出端D、E真值，再将D、E真值作为最终“与”门输入端真值，得出合并后的真值Z，问题便可以迎刃而解。