les circuits intégrés

LES CIRCUITS INTÉGRÉS
1/ Généralités sur les circuits intégrés
2/ Le circuit intégré et le numérique
3/ Les différents circuits intégrés (portes logique, régulateurs, codeurs/décodeurs etc...)
Généralités...
Les circuits intégrés sont, comme leur nom l'indique, des mini-circuits
intégrés dans un seul et même boîtier...
Ils peuvent avoir 4, 10, 20 ou 50 pattes ! De même, ils peuvent intégrer
deux composants comme ils peuvent en intégrer plusieurs milliers de
composants (votre microprocesseur par exemple)...
Ces circuits intégrés, où C.I., sont de petites taille. Quand on dit "petite"
taille, c'est par rapport à ce qu'ils intègrent: en effet, les plus petits (comme sur la photo),
comporte quelque dizaine, voire centaine de composants... alors que les plus gros, comme les
processeurs, en comportes des millions !
La "puce "de votre carte bancaire ou téléphonique est aussi un circuit intégré...
le circuit intégré le plus élémentaire est... le transistor ! En effet, celui-ci constitue la base de
tous type de CI...
Un circuit intégré peut remplir une seule fonction, comme c'est le cas pour des portes logique,
comme il peut en remplir plusieurs, comme c'est le cas de votre microprocesseur d'ordinateur.
Prenons un circuit intégré (ou C.I.) courant. On observe plusieurs choses:
1/ Comme tout composants, un CI à des pattes: 8, 10, 12, 14,16, 18 ou 20, ou même encore
plus...
2/ Il y a, à l'une des extrémités du CI, une encoche. Elle est soit en forme de demi-cercle, soit
en forme de rectangle, ou bien c'est un point légèrement
décalé vers la gauche.
Cette encoche détermine "l'avant" du CI. Pour regarder
un CI, il faut le voir du dessus avec l'encoche en haut.
On peut donc, a l'aide de cette encoche, trouver les
numéros des pattes. En effet, la patte 1 se situe
TOUJOURS à gauche de cette encoche. Pour trouver
les autres pattes, il suffit de descendre, puis de remonter
sur la colonne de droite (en suivant la flèche bleue sur le
dessin).
On peut donc, de cette manière, déterminer les numéros des broches.
Les circuits intégrés et le binaire
Jusqu'à présent, nous avons travaillé en analogique:
c'est à dire que les signaux pouvaient êtres très
divers: augmenter, puis rester "plat", puis augmenter
encore avant de redescendre... (comme ci-contre).
En binaire, il n'y a que deux états: 1 ou 0. Je m'explique:
Tout d'abord, il faut savoir que l'électronique ne connaît qu'une seule chose: le courant. Tout
ce que l'on peut faire, c'est de dire s'il y a, ou non, du courant qui passe.
=> Il y a du courant ? Alors, c'est l'état haut, l'état vrai, le niveau 1
=> Il n'y a pas de courant ? Alors, c'est l'état bas, l'état faux, le niveau 0
Vous l'avez compris, on parle en 1 et 0: c'est du
binaire (= sur base de 2 chiffres)
Travailler en binaire signifie aussi travailler en
tension en créneaux: plus de sinusoides, plus de
triangles: que des rectangles; du moins pour certains
C.I.
Je dis "pour certains C.I." car certains travaillent
aussi en analogique... Ainsi, les portes logiques
travaillent en binaire, alors que l'amplificateur
opérationnel travaille aussi bien avec des 1 et des 0 qu'avec des signaux analogiques.
Avant de nous intéresser à chaque type de circuit logique, voyons les généralités...
1/ Il y a deux types de circuits intégrés: les TTL et les CMOS. Les TTL doivent être
alimentés en 5 volts, alors que les CMOS peuvent être alimentés entre 3 et 18 volts.
2/ Le niveau 1 signifie "tension positive" (mais jamais supérieure à l'alimentation), tandis
que le niveau 0 signifie "tension nulle", c'est à dire, "broche reliée à la masse", et non
"broche ouverte".
3/ En tension de sortie, le niveau 1 est égale à la tension d'alimentation, le niveau 0 est
égale à 0V.
4/ En tension d'entrée, le niveau 1 est une tension supérieure à 70% de la tension
d'alimentation, et le niveau 0 est une tension inférieure à 30% de la tension d'alimentation.
Ainsi, si j'alimente mon circuit logique avec du 5 volts, le niveau 1 sera lorsque le circuit
recevra une tension supérieure à 5 x 0,70 = 3,5 volts, et le niveau 0 sera reconnue si le circuit
reçoit une tension inférieure à 5 x 0,30 = 1,5 volts.
TTL/MOS/CMOS: Les différences
Ne parlons pas des circuits MOS, qui ne sont plus utilisés aujourd'hui. En revanche, nous
distinguerons les CMOS de la série 4000 et les CMOS de la série 74HC
Vous entendrez peut-être parler de "TTL-LS", mais ce sont comme les "TTL". En effet, il
existait, autrefois, des TTL et des TTL-LS. Les TTL simples n'étant plus utilisés aujourd'hui,
on parle de TTL pour désigner des TTL-LS.
Le plus simple pour comparer les technologies TTL et CMOS est de faire un tableau:
TTL (ou
TTL-LS)
CMOS série
4000
CMOS série
74HC
Alimentation (Vcc)
5V à + 5%
de 3V à 18V
de 3V à 6V
Tension de passage à 0
0,8 Volt
U < 30% de
Vcc
U < 30% de Vcc
Tension de passage à 1
2 Volts
U > 70% de
Vcc
U > 70% de Vcc
Tension de sortie (à 0)
0,4 Volt
Environ 0,4V
Environ 0,4V
Tension de sortie (à 1)
2,7 Volt
Environ Vcc
Environ Vcc
POUR LES PLUS FORTS
Temps de réponse
10 ns
50 ns
8 à 10 ns
Consommation (à 0) d'une porte
1mW
inférieure à
1µW
inférieure à
1µW
Consommation ( à 1 pour 5MHz) d'une
seule porte
1,5 mW
1,8 mW
1,5 mW
Les différents circuits intégrés
Sachez que ce qui travaille en analogique peut généralement travailler en binaire (l'inverse
n'est pas vrai, mais des CI travaillant en binaire peuvent PARFOIS admettre en entrée un
signal analogique, bien que la sortie soit UNIQUEMENT 1 ou 0)
Par exemple:
ð Les portes logiques ne connaissent que 1 et 0: c'est du binaire
ð L'amplificateur opérationnel travaille avec tout les types de signal: c'est de
l'analogique
ð Les mémoires (RAM, ROM) ne connaissent que le binaire (bien qu'il existe des
mémoires pour signaux analogiques)
ð Les processeurs ne connaissent que le binaire
ð Certains circuits permettent la conversion binaire/analogique ou inversement: Il s&git
du CAN (Convertisseur AnalogiqueàNumérique (binaire) et du CNA (Converstisseur
NumériqueàAnalogique)
ð Et bien d'autres encore…
Bref, il existe un très grand choix de C.I….
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