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纸电路34逻辑电路非门

2020-2-5 17:43| 发布者: admin| 查看: 992| 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非门电路。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 ...

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)。

非门电路:

下面的电路图反应了非门电路的逻辑关系,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)。开关A断开时发光二极管发光,开关闭合时发光二极管熄灭。

下图是非门电路的真值表,大家对照上面的电路图,开关A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。

输出状态和输入状态相反的逻辑关系,称为逻辑关系

为什么叫“门”电路:

下面是非门的电路符号,非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。A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。

非门电路的逻辑关系式:

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,A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非门逻辑关系的电路。

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,电阻,发光二极管。

制作步骤:

导电胶带跟普通的胶带一样,有胶的一面粘了一层免胶纸。

在电路拼贴图最右侧,从上向下粘贴导电胶带。粘贴到下端,要向左拐弯时,先向右拐,折叠处用手指压平。

然后再向左拐,折叠处用手指压平,再沿着拼贴图继续向左粘贴。粘到最左端,要向上拐弯时,按照前面的处理方法,先向下拐,折叠处用手指压平。

胶带再向上拐,折叠处压平,继续向上粘贴到位后,用剪刀剪断。

下面介绍按键开关的制作方法。

不要揭掉免胶纸,胶带末端折叠一段,折叠长度等于拼贴图上画的开关的长度,折叠处用力捏一捏,造成折痕。

揭去免胶纸,胶带末端沿着刚才造成的折痕对粘,这样胶带末端上下两面都是无胶面,这就是按键开关。

导电胶带没有胶的一面有良好的导电性,可以代替导线,而有胶的一面导电性不好按照我们刚才的做法,按键开关下表面也是导电性好的无胶面,因此可以跟它下方的电路有效接通。

把开关粘贴在电路拼贴图的对应位置,再继续向上、向右粘贴,拐弯的地方按照前面的方法处理。

把开关向上折叠,调整角度,可以看到用导电胶带制作的按键开关象金属片做的一样好用。

把电池放进电路图左侧的小圆圈内,电池的负极(下表面)与下面的胶带接通,要接电池正极的胶带,末端要折叠对粘一小段,让它上下两面都是导电性好的无胶面,方便与电池正极有效接通。

胶带接电池正极,再向上、向右粘贴。注意胶带末端下表面也是导电性好的无胶面。

剪大约4厘米长的小段胶带,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互接触,那样会造成短路。建议用透明胶带粘贴电池,因为透明胶带是绝缘的,不会存在短路问题。

把电子元件的引脚弯折,放在对应位置上。

注意发光二极管的正负极不要弄反。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。

电路接通后发光二极管会一直发光,按下开关发光二极管就会熄灭。

注意:本电路接通后会一直耗电,长时间不用请摘掉电池。

教学要点:

1、数字电路、逻辑电路的概念;

2、非门电路的概念;

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),用电器是电阻和发光二极管。电阻的英文缩写是R,单位是欧姆。发光二极管的英文缩写是LED;

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、短路的概念:开关断开时,电流从电池正极流经电阻、发光二极管,回到电池负极,发光二极管发光。开关闭合时,发光二极管被短路了,电流不再经过它,因此熄灭;


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