Mesures des paramètres des opérateurs logiques de base

Rapport d’expérience d’ électronumérique n°6
le 20 novembre 2006
Mesures des paramètres des opérateurs logiques de base
But : Montrer les méthodes de mesures des différentes caractéristiques technologiques(niveaux logiques,temps, capacité...) des opérateurs logiques et tracer les différentes
courbes caractéristiques des circuits intégrés logiques TTL et CMOS.
Composants
Matériel
1 CI 7400 (TTL)
1 alimentation continue régulée +5V
1 CI 4011 (CMOS)
1 générateur de fonctions
1 résistance 1 kΩ
1 voltmètre
1 résistance 10 kΩ
1 ampèremètre
1 potentiomètre linéaire 1 kΩ
1 oscilloscope
1 capacité 0.1 µF
Montages :
Icc
+5V
A
7400
S
10 k!
Ve
Vs
+
0-5V
_
U
V
Fig.10
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+5V
Entrée Y oscillo
1-10 k!
1 KHZ
0.1µF
RL
G
Masse
oscillo
Entrée X oscillo (position DC)
Fig.11a
Ve [V]
5V
1
Fig. 11b
2
t[ms]
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+5V
Ioh
10 k!
Ve
+
0-5V
_
U
Voh
V
1 k!
Fig.12
+5V
10 k!
Ve
IoL
+
0-5V
_
U
VoL
Fig.13
V
1 k!
+5V
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+5V
mA
IiL
NC
10 k!
Ve
+
0-5V
_
U
Fig.14
+5V
Ios
mA
Fig.15
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Icc
mA
CMOS
+5V
Fig.16
+5V
ie
mA
10 k!
Ve
Vs
+
_
U
0-5V
V
V
Fig.17
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Etapes:
N.B :
- Effectuer toutes les mesures dans les conditions définies par les fiches techniques (data
sheets) des circuits considérés.
- Utiliser des voltmètres de grande résistance interne.
- Eviter l’échauffement des circuits intégrés en faisant des mesures rapides.
Circuit TTL de base (7400)
1- Circuit de la figure n°10 réalisé.
a- Tableau n°9 complété.
Ve[V]
0
0.5
0.8
1
1.2
1.5
1.7
2
2.5
3
3.5
4.5
Vs[V]
4
4.03
3.77
3.5
2.8
0
0
0
0
0
0
0
Tableau 9
a.1- courbe de transfert Vs = f(Ve) avec Ve max = 5 V
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- De cette courbe l’on peut déduire que le seuil de basculement de l’opérateur logique
74LS00 se situe entre 1 et 1.5 Volts.
b- Le circuit fonctionne en inverseur car si l’on applique un niveau haut en entrée, la sortie
sera au niveau bas et vice-versa.
c- La consommation statique de l’opérateur est de :
Icch = 11.3 mA pour un état de sortie à l’état haut.
Iccl = 13.8 mA pour un état de sortie à l’état bas.
En analysant ces résultats, on constate que l’intensité statique varie très peu que le circuit
soit à l’état haut ou à l’état bas.
2-Circuit de la figure n°11 réalisé.
a- Générateur de signal triangulaire réglé à 1 kHz et l’amplitude à 5 V.
b- Signal appliqué à l’entrée x de l’oscilloscope(en haut sur la photo). La tension de sortie
Vs est observée sur l’entrée Y de l’oscilloscope (en bas sur la photo).
réglé sur 1V/div et 0.5 ms/div
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c- Courbe de transfert Vs = f(Ve) à Ve(max) =5 Volts.
De cette courbe on en déduit le seuil de basculement de l’opérateur logique.
Ut = 4 Volts (tension d’entrée)
La marge d’immunité au bruit est de 1 Volt et n’est pas indiquée dans les data sheets.
3- La tension Voh mesurée du circuit de la fig.12 est de 2.69 V avec Ioh max de -0.4 mA
et une tension d’entrée de 0.8-1 volt .
4- La tension Vol mesurée du circuit de la fig.13 est de 0.28 V(0.2 V constructeur) avec
2.1 Volts à l’entrée et 16 mA à la sortie.
5- Le courant Iil du circuit de la fig.14 est de 0.612 mA ( il doit être de moins de 1.6 mA selon la datasheet .)
6- Le courant Ios du circuit de la fig.15 est de -27.6 mA ( il doit être de moins de -18 mA à
-55 mA selon la datasheet .)
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7- La courbe caractéristique d’entrée ie = f(ve) tirée du tableau ci-dessous, est réalisée
avec le circuit de la fig.17.
Ve[V]
0 0.5 0.8
ie [mA] /
/
/
1
1.2
1.5
1.7
2
2.5
3
3.5
4.5
-0.56
-0.49
0.03
0.11
0.13
0.16
0.20
0.23
0.30
En analysant cette courbe on se rend compte que le sens du courant s’inverse lors du
basculement de l’opérateur logique.
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Circuit CMOS de base (4011)
8- Courbe de transfert du circuit de la fig.10
9- La mesure du courant Ioh du circuit de la fig 12 est : 3.3 mA à Ve = 0 V
10- La mesure du courant Iol du circuit de la fig 13 est : – 3.7 mA à Ve = 5 V
11- La mesure du courant Icc du circuit de la fig 16 est : 0.22 mA
12- La mesure du courant Ios du circuit de la fig 15 est : 5.3 mA
13-
En conclusion, je dirais que si l’on compare les deux générations d’opérateurs logi-
ques, on se rend compte que le CMOS est plus “franc” dans son basculement que le TTL. On préférera donc les CMOS aux TTL, sauf si on veut passer des gros courants
Il faut savoir aussi que les TTL sont moins fragiles.(électrostatique).