E_1_edc_tp_eleve

B.3.3 Introduction à la commutation
Bernaud J. 1/7
1°) Transistor fonctionnant en interrupteur commandé : Commutation
(fonctionnement bloqué, saturé)
1.1) Rappels
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).
 Calculer la valeur de RB, pour pouvoir saturé le transistor à coup sûr.
Rb
Vbb
Vcc
Rc
Vce
Ic
Vbe
Ib
E
C
B
Vce (V)
Ic (mA)
Ib (µA)

B.3.3 Introduction à la commutation
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 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.
Visualiser à l’oscilloscope vbb(t) et vce(t).
Tracer leur graphe respectif.
vbb (V)
t(ms)
T
5
t(ms)
vbb (V)
5
T
Etat du transistor
vce

B.3.3 Introduction à la commutation
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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.
NON ET OU OU exclusif NON ET NON OU
S = S = S = S = S = S =
Ecrire les tables de vérité de chaque fonction logique:
E S E1 E2 S E1 E2 S E1 E2 S E1 E2 S E1 E2 S
1
&
> 1
= 1
&
> 1
E
S
S
E2
E1

B.3.3 Introduction à la commutation
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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.

B.3.3 Introduction à la commutation
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&
&
&
&
1
VDD
CMOS 4011
&
&
&
&
1
VCC
TTL 74LS00
2.3.1) Caractéristiques de transfert en tension
Montage: utiliser le + 5 V de la carte Synchronie
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.
&
vs
ve
+5 V