第15课 逻辑门电路与组合逻辑电路（教案）-《电工电子技术基础与应用》同步教学（航空工业出版社）

课题 逻辑门电路与组合逻辑电路（二）——认识逻辑门电路 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识技能目标： （1）掌握分立元件门电路和TTL集成门电路的电路结构和特性 （2）掌握直流电路常用的分析方法 （3）能够正确测试TTL集成门电路的逻辑功能 素质目标： （1）培养逻辑严谨、辩证统一的科学思维 （2）树立科技成才、技能报国的人生理想 教学重难点 教学重点：分立元件门电路和TTL集成门电路的电路结构和特性，直流电路常用的分析方法 教学难点：正确测试TTL集成门电路的逻辑功能 教学方法 案例分析法、问答法、讨论法、讲授法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材 教学过程 主要教学内容及步骤 课前任务 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单——测试TTL集成门电路的逻辑功能”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学了解逻辑门电路的相关知识 【学生】完成课前任务 考勤 【学生】班干部报请假人员及原因 任务导入 【教师】提出以下问题： 什么是逻辑门电路？其作用是什么？ 【学生】思考、举手回答 传授新知 【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，介绍分立元件门电路、TTL集成门电路等内容 6.2.1 分立元件门电路 1．分立元件的开关特性 1）二极管的开关特性 在逻辑代数中，逻辑函数各个逻辑变量的取值只能是“0”或“1”，这里的“0”和“1”表示的是两种不同的逻辑状态，如真和假、开和关、导通和截止、高电平和低电平等。 输入电压可以控制开关S的断开与闭合。当开关S断开时，输出电压为高电平，表示一种逻辑状态；当开关S闭合时，输出电压为低电平，表示另外一种逻辑状态。 ✈【教师】通过多媒体展示“获得高、低电平的电路结构”图片（详见教材），帮助学生对这些内容有更直观地认识 利用二极管的单向导通性，可用二极管代替开关S。一般情况下，当加在二极管两端的正向电压大于等于0.7 V时，二极管处于导通状态，此时的二极管相当于一个具有0.7 V电压降的闭合开关；当加在二极管两端的正向电压小于0.7 V，或者加在二极管两端的是反向电压时，二极管处于截止状态，此时的二极管相当于处于断开状态的开关。 2）三极管的开关特性 在数字电路中，三极管的偏置电路应尽量使三极管处于非放大状态，即要求三极管工作在饱和导通状态或截止状态。一般情况下，当三极管发射结电压大于等于0.7 V时，三极管处于饱和导通状态，此时的发射结相当于具有0.7 V电压降的闭合开关，而集电结相当于具有0.3 V电压降的闭合开关。当三极管发射结电压小于0.7 V时，三极管处于截止状态，此时三极管各极之间是断开的。 【场效应管的开关特性】 绝大多数大规模及超大规模数字集成电路是由场效应管集成的CMOS集成电路。CMOS集成电路主要由N沟道增强型MOS管（简称NMOS管）和P沟道增强型MOS管（简称PMOS管）组成。 对于NMOS管，当栅极电压为较大的正向电压时，NMOS管饱和导通，此时源极S和漏极D导通，它们之间有导通电阻存在；当栅极电压较小或为反向电压时，NMOS管截止，此时源极S与漏极D之间不导通。 对于PMOS管，当栅极电压为较大的反向电压时，PMOS管饱和导通，此时源极S和漏极D导通，它们之间仍然有导通电阻存在；当栅极电压为较小的反向电压或为正向电压时，PMOS管截止，此时源极S与漏极D之间不导通。 2．与门电路 ✈【教师】通过多媒体展示“二极管与门电路”图片（详见教材），帮助学生对这些内容有更直观地认识 其中，A、B为输入变量，Y为输出变量。设，A、B的高、低电平分别为3 V和0 V，二极管在正向导通时的电压降为0.7 V。 当、时，二极管和均导通。由于二极管在正向导通时具有钳位作用，因此。 当、时，二极管导通，，此时二极管因承受反向电压而截止。 当、时，二极管导通，，此时二极管因承受反向电压而截止。 当、时，二极管和均导通，。 上述分析结果可以以表格的形式列出，如表6-20所示。其中，若规定3 V及以上为高电平，用逻辑1表示；0.7 V及以下为低电平，用逻辑0表示，则由表6-20可得二极管与门电路的真值表，如表6-21所示。 表6-20 二极管与门电路的输入、输出电平 表6-21 二极管与门电路的真值表 A/V B/V Y/V A B Y 0 0 0.7 0 0 0 0 3 0.7 0 1 0 3 0 0.7 1 0 0 3 3 3.7 1 1 1 由表6-21可列出与门电路的逻辑式，即 若在二极管与门电路中增加一个输入端和一个二极管，则该电路可变成三个输入端的与门电路。按此方法可组成更多输入端的