CI11 I6 Circuits logiques

CI11 I6 Circuits logiques
08-09 SI Combinatoire Bac S-Sciences de l’Ingénieur Page 1/6
Circuits famille 4000
Problématique
Que signifient 0 et 1 logiques ? Comment peut-on réaliser des fonctions élaborées à partir de circuits
intégrés ?
Situation Pédagogique
Centres d’intérêt
Savoirs
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A B C D
Thèmes associés
A
1
B
11
C
11
D
1
AF1 R1 E1 E8 E11 E13 E4 E5 I3 I1 I6 I12
A
2
B
12
C
12
D
2
AF2 R2 E2 E9 E12 E18 E7 E6 I4 I2 I7 B
21
C
21
AF3 R3 E3 E10 E15 E19 E16 I5 I11 I8
B
22
C
22
R4 E14 E17 I13 I9
B
31
C
23
R5 I10
B
32
C
24
R6
B
41
R7
B
42
R8
B
51
R9
B
52
Compétences attendues et notation
Note par type d’exercice Total
Compétence Etude des seuils Etude avec les
portes Nand Etude avec les portes Nor
Lister et caractériser les
entrées sorties
(seuil=>niveau) /2 /2
Identifier les opérateurs
logiques utilisés
/2 /2 /2 /6
Etablir la représentation sous
forme d’équation et graphique
(équation et schéma) /2 /2 /4
Elaborer tout ou partie du
modèle comportemental
(chronogramme et table) /2 /2 /2 /6
Participation /2
Note au TP /20
Savoirs et savoir-faire associés :
• C22 Comportement des systèmes logique combinatoires
• D1 Schématisations électroniques
Condition de travail
• Durée : 2 heures
• Compte rendu individuel à rendre sur copie double avec la page de garde de ce sujet.
• Matériel :
 Circuits logiques 4000
 Alimentations stabilisées doubles
 2 multimètres
 Câbles
 Mémotech électronique
 DR Aide TP (fournie sur le Réseau)

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On désire démarrer un moteur en fonction de différents ordres donnés par l’opérateur.
Dans la suite, « S » symbolisera la sortie commandant le moteur et « a » et « b »
symboliseront les entrées donnant l’ordre au moteur de fonctionner.
Pour toute la suite du TP, le câblage s’effectuera hors tension.
Les tables de vérité à remplir permettront de comparer le signal obtenu en simulant et le
signal que l’on désire réaliser avec l’équation.
I/ Mise en évidence des seuils de tension de basculement :
1- Manipulation avec le circuit 4081
Le circuit 4081, comme tous les autres circuits de la famille CMOS 4000, ne
considère la tension d’entrée que sous une forme logique « 0 » ou « 1 ». Pourtant,
selon le nombre et le type de circuits traversés avant d’arriver sur l’entrée de la porte,
le signal (sous forme de tension) peut être compris entre 0V et Vcc (Vcc tension
d’alimentation du circuit).
Que se passe-t-il si le circuit voit en entrée une tension de 3V alors qu’il est
alimenté sous 10V ?
Nous allons tenter de répondre à cette question en mettant en œuvre le circuit
selon le schéma suivant :
Circuit alimenté sous 10V.
On visualisera l’état de la sortie en fonction de la tension d’entrée à l’aide d’un
multimètre numérique.
D’après le Mémotech électronique, Quel est le type de porte associée au circuit
ci-dessus?
Si l’on considère la patte 12 comme étant l’entrée a, la patte 13 comme étant
l’entrée b et la patte 11 comme étant la sortie S, donner l’équation de S en
fonction de a et b.
BOITIER
D’ALIMENTATION
Fixe 10V
BOITIER
D’ALIMENTATION
Réglable 0/10V
Vs
Ve

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Compte tenu du schéma, on a a=b (symbolisé par le fil pointillé mixte), donner
l’équation de S en fonction de a uniquement après en simplifiant cette équation.
Quelle fonction réalise-t-on avec ce montage ?
Réaliser câblage du schéma ci-dessus :
Avant de mettre sous tension, appeler le professeur pour vérifier votre câblage.
Faire varier Ve (tension de l’entrée « a ») puis remplir le tableau suivant en
commençant par Vs, puis en complétant l’état logique de « S », terminer en
imaginant (compte tenu du type de fonction réalisée), quel état logique de « a »
la porte a considéré pour donner l’état logique de « S » :
Ve Etat de
l’entrée a
Vs Etat de la
sortie S Ve Etat de
l’entrée a Vs Etat de la
sortie S
0V 5V
1V 6V
2V 7V
3V 8V
4V 9V
10V
2- Exploitation des résultats
Quelle est la plage de tension d’entrée qui permet de dire que l’entrée est au
« 0 » ?
Quelle est la plage de tension d’entrée qui permet de dire que l’entrée est au
« 1 » ?
Quelle est la tension d’entrée qui fait que le circuit bascule ?
Quel est son % par rapport à la tension d’alimentation Vcc ?

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II/ MISE EN OEUVRE DU CMOS 4011
L’alimentation + du CI sera matérialisée par un fil rouge
L’alimentation – sera matérialisée par un fil noir
L’entrée « a » sera matérialisée par un fil jaune.
L’entrée « b » sera matérialisée par un fil bleu.
La sortie « S » sera matérialisée par un fil vert. Cette sortie représentera l’ordre
envoyé pour commander un moteur.
Les câblages internes seront faits en vert aussi.
Pour toutes les équations suivantes, vous proposerez d’abord un
logigramme avec des portes NAND puis vous dessinerez votre câblage.
1- Lecture du Mémotech
Indiquer quel est le type de porte intégré au circuit CMOS 4011?
Indiquer combien on trouve de portes dans ce circuit ?
Indiquer quelle est la plage de tension d’alimentation pour cette famille de
circuit :
Représenter le brochage de ce circuit de la même façon que l’on a vu dans la
partie I.
2- On veut démarrer un moteur (simulé par la sortie S) si on appuie sur
l’un ou l’autre des boutons « a » et « b ».
a- Donner l’équation réalisant ce cahier des charges
b- Donner le logigramme réalisant cette fonction (en indiquant sur celui-ci le
N° des broches utilisées ).
c- Réaliser le schéma de câblage (sur papier en respectant les couleurs des fils
cités précédemment)
d- Puis faites le câblage (hors tension)
BOITIER
D’ALIMENTATION

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e- Appeler le professeur pour procéder à la vérification.
f- Remplir la table de vérité suivante :
a b
S désiré S simulé
3- On veut démarrer le moteur que si l’opérateur appuie sur a et pas sur
b.
Procéder de la même façon que précédemment en suivant les étapes de la
question II-2
III/ MISE EN OEUVRE DU CMOS 4001
Vous travaillez maintenant uniquement avec des portes NOR. Les questions et la
façon de procéder sont les mêmes que pour les portes NAND.
1- Lecture du Mémotech :
Indiquer quel est le type de porte intégré au circuit CMOS 4001?
Indiquer combien on trouve de portes dans ce circuit ?
Représenter le brochage de ce circuit de la même façon que l’on a vu dans la
partie I
2- On veut démarrer le moteur que si l’opérateur appuie sur a et pas sur
b.
Procéder de la même façon que précédemment en suivant les étapes de la
question II-2