Des équations logiques aux circuits imprimés I.Les circuits

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