Des équations logiques ... ... aux circuits imprimés I.Les circuits logique en pratique Des niveau logiques aux tensions Comment ça marche Les différentes familles Quelques paramètres intéressants, Adaptation de circuits II.Étude de quelques circuits logiques Bascules et mémoires Compteurs Représentation des circuits logiques Utilisée par Texas Instruments Moyen mnémotechnique : La dernière Des niveaux logiques (n.l.) aux tensions Théorie : Équation logique : A=B+C et table de vérité : En pratique : Tensions électriques : on utilise des inégalités VI VCC VIHmin VILmax GND VO VCC Niveau logique 1 VOHmin Indéterminé VOLmax Niveau logique 0 GND Input B 0 0 1 1 C 0 1 0 1 A 0 1 1 1 ≥1 VI Niveau logique 1 VCC Niveau logique 1 Indéterminé Indéterminé Niveau logique 0 Niveau logique 0 Output GND Input Immunité au bruit : À l'état haut : VOHmin-VIHmin À l'état bas Permet de tolérer les perturbations VIH=tension d'entrée à niveau haut VOL=tension de sortie à niveau bas Perturbations ≥1 0,1 V 1,2 V 1 Si la perturbation est trop importante, on passe dans l'état indéterminé. Les valeurs de VIH VIL, ... dépendent des familles utilisées Comment ça marche ? 5V Exemple : Logique à diode 5V Pas de circuit inverseur. Niveau de sortie dégradé. Pas de combinaison Et/Ou. R A 0 B 5 C 5 0,6 S 0,6 D 0 E 0 F 0 T 0 T 4,4 R 5V 5V R A 5 D 0 B 5 E 5 C 5 F 5 S 5 R T=D+E+F On peut utiliser des tension « grandes » 240 V. Simple à mettre en oeuvre. Comment ça marche ? Exemple : Diode + Transistor (DTL) 5V 5V R 0 5 R A 5 5 B 5 5 C S' 0,6 bloqué S 1,2 S=A B C 5 0 S'=A B C passant On peut complémenter grâce à l'utilisation du transistor. Niveau de sortie correct. Comment ça marche ? De DTL à TTL 5V R Transistor pour niveau logique haut R A S' B C Transistor pour niveau logique bas S Sortie symétrique (totem pole) Remplacement des diodes par des transistors 5V 5V R R A Transistor multi-émetteur R S' Émetteur B C Base N N N P N Collecteur R S' A B Capacité parasite C Ralentissement passage saturé => bloqué Comment ça marche ? Exemple : Circuit 7404 (6 inverseur) Schéma électrique d'un inverseur Entrée = 0 V T3 T3 0,6 passant T2 0 Entrée = 5 V T1 1 diode BE 5 bloqué 2 diodes => bloqué 5-0.6 T4 bloqué Diode de protection si tension d'entrée<0 Étage Étage Étage de sortie d'entrée intermédiaire Totem pole T1 1,2 Effet transistor le transistor est utilisé à l'envers => faible gain β T2 bloqué 0,6 0,6 0.6 T4 passant Comment ça marche ? Darlington ≥1 1 Sortie Totem pole Pour relier les circuits logique & Porte de « puissance » courant de sortie x3 (Buffer) Iol=48mA au lieu de 16mA Comment ça marche ? +5V & Totem pôle & +5V & Sortie Collecteur ouvert Commande de diodes, utilisation de tension de sortie >5V Et cablé +24V & & & Comment ça marche ? 1 Entrée trigger de Schmitt Permet d'éviter la zone d'indétermination Comment ça marche ? Circuit logique 3 états /G A =1 Y A 0 1 0 1 /G 0 0 1 1 Y 0 1 Z Z Z : état de haute impédance équivaut à débrancher le circuit Utilisé pour les BUS (PCI,...) Exemple de systèmes à microprocesseurs : Communication circuits – µP avec Bus de données : envoi des infos Bus d'adresse : sélection périphérique Si A14=0, on sélectionne le circuit du haut Si A15=0, on sélectionne le circuit du bas U4 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 1 2 3 4 5 U2 1 15 & EN 2 3 4 5 6 7 10 9 12 11 14 13 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Z80 74366 U3 Circuit sélectionné : Entrée à gauche reliés aux sorties à droite après inversion. Circuit non sélectionné <=> on enlève physiquement le circuit 14 15 12 8 7 9 10 13 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 1 15 & EN 2 3 4 5 6 7 10 9 12 11 14 13 74366 Les familles logiques Ces circuits ont été améliorés : Rapidité Consommation etc... Augmentation de la vitesse => Augmentation de I Diminution de Vcc => Diminution de I (consommation) Utilisation d'autre technologies CMOS (transistors à effet de champs) BiMOS (transistors bipolaire et CMOS) Les familles logiques A éviter Critères de choix : Produits disponibles sur le catalogue Caractéristiques demandé par cahier des charges Prix (uniquement pour production en grande série) Les familles logiques Circuits en déclin Caractéristiques du totem pole Convention: I>0 quand I rentre dans le circuit Sortance / Entrance Sortance : Nombre de circuit logiques de base connectables sur une sortie. Sortance à l'état bas : Sortance à l'état haut : |IOLmin/IILmax| |IOHmax/IIHmax| Exemple : TTL vers λ, porte de base=TTL λ : IOH=400 µA IOL=-20 mA Sortance à l'état haut : Sortance à l'état bas : 400 µA/40 µA=10 20 mA/1.6 mA=12 Sortance =10 : Cette sortie λ peut piloter correctement 10 entrées TTL. TTL 1 TTL λ 1 1 TTL 1 TTL 1 Sortance / Entrance Entrance : Consommation d'une entrée exprimée en circuits de base. Entrance à l'état bas : Entrance à l'état haut : |IIL1max/IIL2max| |IIH1max/IIH2max| Exemple : λ, porte de base=TTL λ : IIH=400 µA IIL=-8 mA Entrance à l'état haut : Entrance à l'état bas : 400 µA/40 µA=10 8 mA/1.6 mA=5 Entrance =10 : Une entrée λ équivaut à 10 entrées TTL. λ 1 λ TTL 1 1 TTL Sortance =10 1 TTL 1 Entrance =22 => Disfonctionnement Adaptation Circuits Adaptation Circuits Utilisation de circuit spécialisé d'adaptation