四識簡單邏輯電路

余寶英

（福建省建寧縣第一中學，福建建寧 354500）

引 言

邏輯電路內容是大學物理中一塊重要的內容，也是與計算機科學技術有關的內容。由于中學階段涉及基本電路識別、電勢高低判斷和邏輯分析，教師普遍覺得難教，多數學生聽了也是懵懵懂懂。怎樣才能真正改變這一狀況呢？通過教學實踐探索發現，引導學生從以下四個方面出發認識和了解簡單邏輯電路，可有效地突破重難點。

一、初步認識和了解簡單邏輯電路

邏輯電路經常涉及“電位”“電平”“電勢”稱謂，這三種稱謂意思相同，其高低均是相對電路中的“地”或零電勢點而言的，而電路中的“地”是人為設定、相對而言的。

“與”門、“或”門、“非”門這三種簡單邏輯電路中提到的“門”是指“門電路”。這三種門電路均只有一個輸出端，“與”門和“或”門至少有兩個輸入端，而“非”門只有一個輸入端。當電路輸入端為高電勢或低電勢時，相應門電路的輸出端會相應加高電勢或低電勢，使負載完成某項功能。至于某一門電路輸出端處于什么電勢，取決于門電路類型和輸入端電勢高低。

二、進一步認識和了解簡單邏輯電路

1.真值表與高、低電勢

無論輸入端還是輸出端，真值表標1，均表示該端點為高電勢；而如果輸入端、輸出端真值表標0，均表示該端點為低電勢。

2.三類門電路符號和對應真值表

（1）門電路框格中，“＆”是“與”門標志，符號是圖1，對應真值表是表1。

圖1

表1 “與"門標志對應真值

（2）門電路框格中，“1”是“非”門標志，符號是圖2，常見有圖2（a）（b）兩種表示方式，對應真值表是表2。

圖2

表2 “非"門標志對應真值

（3）門電路框格中，“≥1”是“或”門標志，對應符號是圖3，常見有圖3（a）（b）兩種表示方式，對應真值表是表3。

圖3

表3 “或”門標志對應真值

在圖1、圖2、圖3中，左邊字母A、B均代表輸入端，右邊字母Y代表輸出端。

3．通過真值表了解“與”“或”“非”邏輯外的準確語義

（1）“與”文字上有“均”“都”意思，準確意思是“輸入端均（都）為高電勢時，輸出端才為高電勢，否則輸出端為低電勢”。

（2）“或”文字上有“或者”意思，準確意思是“輸入端A或者B（或者C等）中只要有一個為高電勢，輸出端即為高電勢”。

（3）“非”文字上有“反”意思，準確意思是“輸入端和輸出端電勢是反過來的”，也即輸入端為高（低）電勢，則輸出端反過來為低（高）電勢。

三、加深對簡單邏輯電路了解和認識

開關閉合后輸入端與電源正極或高電勢點相接，輸入端接高電勢；開關閉合后輸入端與地或低電勢點相接，輸入端接低電勢。對于輸出端所接元件來說，通常輸出端加高電勢，能給元器件供電，元器件便正常工作，可完成某項功能。

若電路存在二極管，二極管正極電勢比負極電勢高時二極管才導通，此時理想二極管正負極之間無電勢差。而當二極管正極電勢比負極電勢低時，二極管截止（也即不導通），負極比正極電勢可能高出許多。電路輸入和輸出端點電勢是高還是低，必須根據電路和二極管導通情況進行分析判斷。

例1 ： 圖4為由二極管所構成的邏輯電路，A、B為輸入端，X為輸出端（設輸入、輸出端高電位為“1”，低電位為“0”），則下列說法中正確的是（ ）。

A．A＝0、B＝0時，X＝1

B．A＝0、B＝1時，X＝0

C．A＝1、B＝0時，X＝1

D．A＝1、B＝1時，X＝1

圖4

分析：設圖4電阻下端為地，電勢（電位）為0V。當A（或B）輸入端為低電位0V時，對應的二極管D1（或D2）截止，無電流流經二極管D1（或D2）和電阻，電阻兩端電壓為零，X與地等電勢，為低電位。而當A（或B）輸入端為高電位時，對應的二極管D1（或D2）可以導通，有電流經過二極管D1（或D2）和電阻，二極管兩端幾乎等電勢，輸出端X也幾乎與A（或B）等電勢，即也為高電位。因此，只要A或者B其中有一個為高電位，輸出端X便為高電位。由于涉及的邏輯關系是“A或者B其中一個”，因此圖4兩只二極管組成“或”門電路。故A、B真值只要出現一個1，輸出端X真值即為1，選項C、D正確。

四、引導學生熟練拆分復雜電路和真值表，全面認識和了解簡單邏輯電路

一些門電路看似復雜，其實是由簡單邏輯電路組合而成的。處理相關問題的時候，先將復雜電路拆分為幾個簡單邏輯電路，再將真值表進行相應拆分處理，最后進行合并，可以快速解決組合式邏輯電路問題。

例2 ：圖5是由“與”門、“或”門和“非”門三個基本邏輯電路組成的一個組合邏輯電路，A、B、C為輸入端，Z為輸出端，請完成表4的真值表。

圖5

表4 組合邏輯電路真值

分析：圖5是組合式邏輯電路，“或”門和“非”門的輸出端是最后“與”門的輸入端。處理這類問題的時候，可將原電路拆分為三個獨立門電路，再將原真值表先拆分后合并，這樣不易出現混亂。設“或”門輸出端為D，“非”門輸出端為E，先將表5拆分為“或”門真值表和“非”門真值表，先得出它們相應輸出端D、E真值，再將D、E真值作為最終“與”門輸入端真值，得出合并后的真值Z，問題便可以迎刃而解。

結 語

由上可見，通過引導學生把握門電路的文字含義，引導學生識別門電路符號、真值表，以及“與”“或”“非”的真正內涵和門電路的等效性，引導學生熟練判定輸入輸出端電勢高低，引導學生熟練拆分復雜電路和真值表，幫助學生逐步深入學習、理解邏輯電路內容，突破重難點。

[參考文獻]

[1] 胡志安.《簡單邏輯電路》教學中碰到的兩個障礙[J].物理教學探討,2012,(10):36.