高中物理 数字化电学实验：非门素材 新人教版选修3-1

非门

（课程标准教科书人教版选修3-1第78页）

实验原理：

图 1 图1是集成电路非门的引脚图，逻辑非门工作时，需要把DD V 接到稳压电源的正极，把SS V 接到稳压电源的负极，因为元件上面集成6块独立的非门，在实验中只需要使用一个就可以了，因此把1i 作为输入端，接输入电压，把1o 作为输出端，接输出电压，下面是非门的在电路中的通用逻辑符号和真值表。

图 2 输入A

输出L 1

0 0 1 表 1

当然非门也可以用晶体三极管做成，采用图3中的电路图就可以实现该逻辑功能。

图 3

电路中100b R k =Ω， 1.8c R k =Ω，电容器F c μ470=。当输入低电压时，基极b 和发射极e 之间没有足够的电压，因此三极管基本处于截止状态，集电极c 与发射极e 之间相当于一个非常大的电阻，因此输出电压为高电压；当输入高电压时，三极管可以产生很大的集电极电流c I ，相应的输出电压为低电压。

实验目的：

了解非门的逻辑作用。

实验装置：

电子计算机，数据采集器，两个电压传感器，电阻箱，非门集成电路或者晶体三极管或者逻辑门电路板，直流电源，导线若干。

实验步骤：

1．先按电路图连接各个器件，并注意集成电路的引脚位置，把DD V 接到稳压电源的正极，把

SS V 接到稳压电源的负极；

2．将两个电压传感器与数据采集器的1，2通道连接，然后将数据采集器与计算机连接，进

入“TriE iLab ”数字化信息系统；

3．把两个电压传感器的信号输入端的导线分别短接，对电压传感器进行校零，将电压传感

器的两个信号输入端的负极都接到稳压电源的负极，也就是电路中的地，然后把连接1通道的电压传感器的信号正极接到非门的1i 脚，把连接2通道的电压传感器的信号正极接到非门的1o 脚；

4．打开模板“非门”，在采集间隔和采集数量窗口输入合适的数值，点击开始按钮，然后输

入端分别与高电压与低电压接触，观察输出结果；

5．实验也可以采用图3中的电路进行实施，只要把将电压传感器的两个信号输入端的负极

都接到稳压电源的负极，也就是电路中的地，然后把连接1通道电压传感器的信号正极接到输入端正极，然后把2通道电压传感器的信号正极接到输出端正极，就可以按相似的步骤完成实验了。

实验数据记录与分析：

1．采用集成电路做出的实验结果

可以看出，输入低电平（约0.41V）时，输出高电平（约5.19V）；输入高电平（约4.62V）时，输出低电平（0.00V），实现了逻辑非。

2．采用晶体三极管电路的实验结果

同样可以看出，输入高电平（约4.19V）时，输出低电平（0.06V）；输入低电平（0.37V）

时，输出高电平（约4.50V），实现了逻辑非。