E_1_edc_tp_eleve

B.3.3 Introduction à la commutation
1°) Transistor fonctionnant en interrupteur commandé : Commutation
(fonctionnement bloqué, saturé)
1.1) Rappels
Rc
Ic
C
Ib
Rb
Vcc
Vce
B
Vbb
Vbe
E
T1 transistor 2N1711, RC = 1,8 kVCC = 15 V, VBB = 5 V,VBE = 0,6 V, min = 100.

Déterminer l’équation de la droite de charge :

Placer sur un graphe IC = f(VCE) la droite de charge, le point de fonctionnement à l’état
bloqué (B) et à l’état saturé (C).
Ic (mA)
Vce (V)
Ib (µA)

Calculer la valeur de RB, pour pouvoir saturé le transistor à coup sûr.
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B.3.3 Introduction à la commutation

Faire le montage et vérifier que le transistor est saturé.
1.2) Modélisation du transistor
Etat bloqué
Etat saturé
1.3) Puissance consommée
à l’état bloqué: p =
à l’état saturé: p =.
,
En commutation, en considérant le transistor comme parfait, on peut
donc dire que sa consommation en énergie est très faible.
1.4) Expérience
Remplacer la source de tension par un G.B.F (sortie TTL) générant un
signal en créneaux comme suit: fréquence : 1 kHz.
vbb (V)
5
T
t(ms)
Visualiser à l’oscilloscope vbb(t) et vce(t).
Tracer leur graphe respectif.
vbb (V)
vce
5
Etat du transistor
Bernaud J.
T
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t(ms)
B.3.3 Introduction à la commutation
Faire varier la fréquence du signal d’entrée, tracer les nouveaux graphes pour f = 100 kHz.
On définit: ton : temps de croissance,
toff : temps de décroissance.
Que devient à cette fréquence la puissance consommée par le transistor?
1.5) Conclusion
2°) Comparaison de deux familles de portes logiques T.T.L ( LS ) et C.M.O.S
2.1) Généralités:
De plus en plus, l’électronique utilise des composants caractérisés par deux états de
fonctionnement (« ouvert » et « fermé »). A ces deux états, on fait correspondre deux états
logiques notés « 0 » et « 1 ».
Les portes logiques sont les constituants de base; à chacune d’elle correspond une
fonction logique. Les principales fonctions sont les fonctions NON, ET, OU, NON ET, NON
OU, OU EXCLUSIF.
A chaque fonction correspond un symbole et une table de vérité.
E2
E
1
&
S
>1
S
=1
&
>1
E1
NON
S=
ET
S=
OU
OU exclusif
S=
S=
NON ET
S=
NON OU
S=
Ecrire les tables de vérité de chaque fonction logique:
E S
Bernaud J.
E1 E2 S
E1 E2 S
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E1 E2 S
E1 E2 S
E1 E2 S
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A quelle fonction logique, le transistor étudié précédemment correspond-il?
En pratique, on utilise souvent des portes universelles, telles que NON ET (NAND) et
NON OU (NOR) qui permettent, en les associant correctement de recréer n’importe quelle
fonction logique.
Exemples:
Réaliser une porte OU à partir de NON ET.
2.2) Caractéristiques des deux familles de portes logiques (valeurs à 25°C)
2.2.1) Famille T.T.L (Transistor.Transistor.Logic) 74LS00
Elle se caractérise par une tension d’alimentation de 5 V.
Une durée de commutation des portes très brève : 9,5 ns.
Un courant d’entrée non nul.
Une puissance consommée en statique de l’ordre de 2mW, et similaire
en dynamique à 100 kHz.
2.2.2) Famille C.M.O.S (Complementary.Métal.Oxyde.Semiconductor) 4011B
Elle se caractérise par une tension d’alimentation de 3 V à 14 V.
Une durée de commutation des portes de l’ordre de 40 ns.
Un courant d’entrée nul.
Une puissance consommée en statique de l’ordre de 1µW, et de 0,1 mW en
dynamique à 100 kHz.
2.3) Mesures:
Dans toute la mesure, on utilisera les circuits intégrés TTL 74LS00 et CMOS
4011B (quadruple porte NAND).
Avant de commencer les mesures, tester les portes en vérifiant la table de vérité.
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B.3.3 Introduction à la commutation
VDD
CMOS 4011
VCC
TTL 74LS00
&
&
&
&
&
&
&
&
1
1
2.3.1) Caractéristiques de transfert en tension
Montage: utiliser le + 5 V de la carte Synchronie
+5 V
&
ve
vs
Tracé de la caractéristique vs = f(ve) porte TTL:
Pour générer ve utiliser Synchronie (Paramètres, Sortie) définir une
dent de scie évoluant entre 0 et 5V, acquérir le signal vs sur la voie EA0, que vous
renommerez, la sortie étant ouverte Dans la fenêtre Paramètres, onglet Acquis régler la durée
totale sur 10 s.
Pour quelles valeurs de Ve peut-on considérer que le niveau de sortie est un niveau
logique bas (noté 0)?
Idem pour un niveau logique de sortie haut (1)?
Comparer aux valeurs données par le constructeur :
Indiquer sur le tracé les domaines donnés par ce dernier pour niveau bas et haut.
Tracé de la caractéristique vs = f(ve) porte CMOS:
Faire la mesure avec Vdd = 5 V.
Faire la même démarche que pour la porte TTL, en veillant à cocher
dans la rubrique Paramètres onglet Acquis : Ajouter courbes
Pour quelles valeurs de Ve peut-on considérer que le niveau de sortie est un niveau
logique bas (noté 0)? Idem pour un niveau logique de sortie haut(1)?
Comparer aux valeurs données par le constructeur, indiquer sur le tracé les domaines
donnés par ce dernier pour niveau bas et haut.
Bernaud J.
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B.3.3 Introduction à la commutation
Comparaison des deux portes logiques:
2.3.2) Caractéristiques d’entrée Ie = f( Ve) pour Is = 0 A
+5 V
Montage: Faire varier Ve de 0 à 5V.
Relever Ie. Tracer la courbe
dans Synchronie.
+
&
A
V
Ve
s
Tracé de la caractéristique d’entrée porte TTL:
Voir graphe. Vérifier que la courbe obtenue est bien dans les limites prévues par les normes
constructeur .Tracer sur le graphique le domaine ainsi défini.
Tracé de la caractéristique d’entrée porte CMOS:
La mesure de Ie dans ce cas n’est pas possible.
2.3.3) Caractéristiques de sortie
Montage pour sortie à l’état haut:
Montage pour sortie à l’état bas:
Vcc ou Vdd
Vcc ou Vdd
Rc
&
&
A
+
V
A
Rc
Tracer pour la porte CMOS Vs = f( Is), dans Synchronie, dans chacun des deux états.
Procèder en faisant décroître la valeur de la charge.
Bernaud J.
+
V
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Placer les domaines des tensions et courants, donnés par le constructeur,
correspondant aux deux états.
2.4) Sortance et immunité au bruit
2.4.1) Immunité au bruit:
L’immunité au bruit est déterminée par la variation maximale d’une des
tensions d’entrée n’entraînant pas de modification en sortie.
2.4.2) Sortance:
C’est le nombre de portes logiques de même technologie que peut
commander la sortie d’une porte pour imposer un état logique.
Bernaud J.
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