2020年高考浙江版高考通用技术----第2节-数字电路基础

第2节数字电路基础一信号及其处理二逻辑门电路三数字集成电路四基本触发器教材研读突破与非门电路和或非门电路重难突破一、信号及其处理教材研读1.处理:传感器将所获取的信息转换成电信号后,控制部分便对这些信号进行分析、比较、判断、放大、运算、传输、变换……最后向输出部分发出命令,控制执行机构的操作。上述对信号的分析、比较等过程统称为处理。2.信号类型:模拟信号与数字信号信号种类特征描述在电子电路中的表现方式模拟信号连续变化连续变化的直线或曲线连续变化的电磁波或电压信号数字信号非连续变化柱状图或数字电压脉冲或光脉冲3.数字信号的优点:容易处理、处理精度高、便于记录保存等。二、逻辑门电路任何复杂的逻辑关系都由“与”、“或”、“非”三种基本逻辑关系组合而成,实现这三种基本逻辑关系的电路分别称为与门(AND)、或门(OR)和非门(NOT),它们的输入信号代表逻辑前提,输出信号代表逻辑结论。逻辑门电路与门或门非门逻辑关系“所有逻辑前提皆为真时,逻辑结论才为真”逻辑关系称为“与”逻辑关系“逻辑前提中有一个或一个以上为真,逻辑结论就为真”的逻辑关系称为“或”逻辑关系“逻辑前提为假时逻辑结论为真,逻辑前提为真时逻辑结论反而为假”,即逻辑结论与逻辑前提的逻辑值总是相反的逻辑关系称为“非”逻辑关系逻辑表达式F=A·BF=A+BF= 逻辑符号   真值表A三、数字集成电路1.晶体三极管的开关特性三极管状态达成条件现象效果饱和状态输入信号足够大(高电平)三极管流过的电流较大,而集电极和发射极之间的电压只有0.2V左右(低电平)相当于开关闭合截止状态输入信号足够小(低电平)三极管没有电流流过,集电极与发射极之间的电压与电源电压相近(高电平)相当于开关断开2.金属氧化物半导体场效应晶体三极管(MOS管)的开关特征(1)金属氧化物半导体场效应晶体三极管的组成和双极型晶体三极管一样也有三个极:源极S、栅极G和漏极D。(2)MOS管中的三个极和双极型晶体三极管的各电极的对应关系是:源极相当于发射极,通常接地;漏极相当于集电极,通常通过电阻接电源;栅极相当于基极,用来控制漏极电流的大小。(3)MOS管与双极型晶体三极管的比较普通晶体三极管是电流控制的器件,即基极必须注入电流方能使三极管导通,而MOS管属于电压控制器件,在其栅极与源极之间加适当的电压就能使MOS管导通。MOS管在开关信号的作用下,也有导通和截止两种状态,因而也可做开关使用。3.常用的数字集成电路(1)TTL(晶体管-晶体管逻辑):用普通晶体三极管构成的集成电路,与CMOS相比运行速度快,允许负载流过的电流较大,但消耗功率较大。(2)CMOS(互补MOS电路)电路:用MOS管构成的集成电路,工作时消耗的功率最低,但工作速度较TTL的低,允许负载流过的电流较TTL的小。CMOS器件较容易损坏。四、基本触发器1.定义:数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单元电路称为触发器,其中最简单的一种称为基本触发器。2.组成:通常由2只或非门(或2只与非门)交叉连接构成。(1)输出:任何触发器都有2个输出端Q和 ,正常情况下Q和 总是反相的,即不是(Q=0, =1)就是(Q=1, =0),(Q=0, =1)称为0状态,(Q=1, =0)称为1状态。 QQQQQQ(2)输入:基本触发器有2个输入端S和R。S(set)称为置位端或置1端,R(reset)称为复位端或置0端。3.逻辑图(如图):4.基本触发器的工作过程:若S端加触发信号(高电平),R端不加触发信号,即S=1,R=0,基本触发器被置于1状态,此过程称为置1。若R端加触发信号(高电平),S端不加触发信号,即S=0,R=1,基本触发器被置于0状态,此过程称为置0。无论置1还是置0,当触发信号结束后,即S和R的输入都是低电平时,基本触发器的状态保持不变。由此可见,基本触发器具有记忆作用(也称存储作用),能存储1位二进制信息(即能存储一个1或0)。如下图所示: 5.基本触发器的功能表SRQ 00不变0101101011不使用Q突破与非门电路和或非门电路重难突破逻辑门电路与非门或非门逻辑关系“全高出低,有低出高”,相当于在与门后面再接一只非门“全低出高,有高出低”,相当于在或门后面再接一只非门逻辑表达式F= F= 逻辑符号  真值表ABAB例某歌唱比赛计分规则如下:比赛设有2名技术评委A、B和1名音色评委C和1名表演评委D,评委们通过控制相应的A、B、C、D键来实现评分,技术评委每人30分,音色评委和表演评委每人20分,满分100分。只有分数超过70分表示成功的指示灯才亮。根据上述描述,请回答以下问题:(1)设F为指示灯,1表示灯亮,0表示灯不亮。按下键为1,不按键为0。请填写下列真值表;ABCDF000000010010001101000101011001111000101010111100110111101111(2)根据真值表写出逻辑式;(3)根据逻辑表达式画出逻辑电路。答案(1)真值表如下:ABCDF00000000100010000110010000101001100011101000010010101001011011000110111101111111(2)F=AB D+ABC +ABCD,化简后为F=ABC+ABD。(3)如图所示 CD解析本题考查真值表、逻辑式和逻辑电路。根据题意,只有两名技术评委和音色评委或表演评委通过,表示成功的指示灯才会亮起,因此真值表中最后三行F值取“1”,其他行F值均取“0”。