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纸电路32逻辑电路与门

2020-1-4 13:17| 发布者: admin| 查看: 1163| 评论: 0|原作者: 皮蛋豆腐

摘要: 高中物理选修课有《简单的逻辑电路》内容,这里我们介绍其中的与门电路。 数字电路和模拟电路: 模拟电路中传递的电信号是连续的,波形可能是各种形状;数字电路中传递的信号是不连续的,波形只有两种状态,不是高电 ...

高中物理选修课有《简单的逻辑电路》内容,这里我们介绍其中的与门电路

数字电路和模拟电路:

模拟电路中传递的电信号是连续的,波形可能是各种形状;数字电路中传递的信号是不连续的,波形只有两种状态,不是高电平就是低电平。

下图左边是数字信号,方框的上沿是高电平,下沿是低电平。

我们用高电平代表1,低电平代表0,可以用这样的电路进行二进制的数字运算,所以管它叫“数字电路”。

逻辑电路:

如果高电平代表真,低电平代表假,那么数字电路就能进行真假运算,所以也叫做逻辑电路(逻辑学就是一门判断真假的学科)。

与门电路:

下面的电路图反应了与门电路的逻辑关系,我们把开关闭合称为真(1),开关断开称为假(0),发光二极管发光称作真(1),熄灭称作假(0)。只有当开关A和开关B都闭合时,发光二极管才会发光。

下图是与门电路的真值表,大家对照上面的电路图,开关AB的状态(闭合、真、1或者断开、假、0)是输入值,发光二极管的状态(发光、真、1或者熄灭、假、0)是输出值,看看输入和输出的关系对不对。

一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,这种关系称为与逻辑关系

为什么叫“门”电路:

下面是与门的电路符号,与门是逻辑电路的一个基本单元,就好像模拟电路中的一个电阻或者一个二极管那样。AB是输入值,Y是输出值,中间是一扇门。当输入值满足一定的条件时,门才会开(Y输出真或者1),所以叫门电路。

与门电路的逻辑关系式:

与门也叫逻辑乘,对照真值表,可以看到输入、输出的关系跟乘法运算是一样的,与门的逻辑关系式可以写成Y=A×B或者Y=A·B

真正的门电路当然不是用手按的开关,而是利用晶体管组成的一个小电路单元,AB端输入不同的电压,Y端就会有对应的电压输出。

许多不同的门电路组合在一起,就能实现复杂的逻辑运算,就是集成数字电路芯片。

下面我们用纸电路来搭建一个反应与门逻辑关系的电路。

下图是完成后的纸电路,导线和开关都是用导电胶带制作的,电子元件也是用导电胶带粘贴,操作很简单。

套件内容包括:

电路拼贴图,导电胶带,电池,发光二极管。

制作步骤:

先来制作开关

导电胶带跟普通的胶带一样,有胶的一面粘了一层免胶纸。把胶带末端折叠一段,折叠的长度跟电路拼贴图上画的开关长度差不多即可,折叠处用力捏一捏,留下折痕。

撕开免胶纸,按照折痕把胶带末端对粘,就形成了上下两面都是无胶面的一段,这就是开关。

把开关粘贴在电路拼贴图的对应位置,沿着图向左粘贴,到了应该向上拐弯的位置,先向下拐,折叠处用手指压平。

胶带再向上折,折叠处用手指压平,然后继续向上粘贴,到位置后用剪刀剪断。

导电胶带无胶的一面具有良好的导电性,把上下都是无胶面的那一小段胶带向上折叠,调整角度,就好像一段有弹性的金属片,适合当做按键开关。

到这里一个开关就制作完成了。

按照前面的方法制作并粘贴另一个开关,然后粘贴最右侧的那段胶带。

把电池放在电路拼贴图左侧的小圆圈内,电池的负极(下表面)就与下面的导电胶带接通。要接电池正极(上表面)的胶带,末端要折叠一小段,这样它上下两面都是导电性好的无胶面。

胶带接电池正极,然后再沿着拼贴图向上、向右粘贴,到位置后剪断,拐弯处按照前面的方法处理。

注意:贴在电池正极上的胶带,末端下面也是导电性好的无胶面,这样才能保证导电胶带与电池正极接触良好。

剪小段胶带把电池牢牢粘在纸上,用手指压紧。

注意:接电池正极的胶带不能与接负极的相接触,那样会造成短路。建议用透明胶带来粘电池,因为透明胶带是不导电的,就不会存在短路问题了。

把发光二极管的引脚弯折,放在对应位置上,正负极不要弄反。

发光二极管长的引脚是正极,也可以观察“小玻璃泡”里面,小的那个电极对应的引脚是正极。

用小段胶带把元件引脚粘牢,用手指压紧,整个纸电路就制作完成了。

教学要点:

1、数字电路、逻辑电路的概念;

2、与门电路的概念;

3、构成一个电路的基本要素:电源、用电器、电流回路。这个电路的电源是电压3伏的纽扣电池,电压单位是伏特(V),用电器是发光二极管,英文缩写是LED,电流从电池正极出发,经过发光二极管、开关,流回电池负极,构成回路;

4、发光二极管是一种半导体发光元件,具体原理请自己搜索。发光二极管有2个特性,一是具有导通电压,象这里用的发光二极管导通电压是2伏左右,如果用1.5伏的电池,电压低于导通电压,电路就不能导通,发光二极管当然不会发光。二是具有单向导电性,如果正负极接反,电路也不会导通;

5、串联电路的特点:开关A、开关B与发光二极管串联在一起,任何一个开关断开电路中都不会有电流通过,发光二极管都要熄灭;


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