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NumeriqueTRANSCRIPT
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1Electronique NumriqueElectronique Numrique
Electronique Numrique A. Oumnad
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2Famille des circuits Logique
La tension dalimentation et Consommation Les niveaux logiques en entre et en sorties Les courant en entre et en sorties La temprature de fonctionnement Les performances dynamiques
Les circuits intgrs (logique) sont classs suivant leur caractristiques et performances lectriques et leur technologies de fabrication
Technologie Bipolaire Technologie CMOS BiCMOS
Electronique Numrique A. Oumnad
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3Nomenclature Commerciale
La nomenclature commerciale doit permettre (facilement) de dterminer lafamille logique du circuit. Les constructeurs de circuit logiques ontfinalement commenc utiliser une nomenclature unifie
1 Circuit normal ou ayant une spcification particulire. SN=normal
2 Srie (temprature), 74=civile[0,70], 54=militair e[-55,125]3 Famille (Ici : Low power Schottky)4,5,6 On peut sen passer pour le moment7 La rfrence du circuit : 76 = 2 bascules JK8 Botier : N = dual in line plastique
SN 74 LS 76 N1 2 3 7 8
Electronique Numrique A. Oumnad
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Suffixe pour diffrents botiers (package)
4Electronique Numrique A. Oumnad
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5Exemples de botiers
QFPTQFPLQFPMQFPPQFP
SOPSSOPQSOPMSOPTSOP
DIPPDIPCDIP
Electronique Numrique A. Oumnad
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6Conventions pour tension et courants
IOL
H
VIL
VIH
VOLIIH
ICCIOH
VOH
IIHVcc
IIL
IIL
IIL
IIL
Electronique Numrique A. Oumnad
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7Modle simplifi dune porte Logique
Logique
Vcc
Vo
Vi1Vi2
Vin
Q1
Q2
Q1 ferm : sortie au niveau haut Q2 ferm : sortie au niveau bas Q1 et Q2 ferms : interdit par la logique (court circuit) Q1 et Q2 ouvert : sortie en haute impdance
Q1 ferm : sortie au niveau haut Q2 ferm : sortie au niveau bas Q1 et Q2 ferms : interdit par la logique (court circuit) Q1 et Q2 ouvert : sortie en haute impdance
Electronique Numrique A. Oumnad
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8Famille TTL : Transistor Transistor Logique
Utilise des transistors bipolaires. Salimente par 5V constitue de plusieurs variantes :
Utilise des transistors bipolaires. Salimente par 5V constitue de plusieurs variantes :
74 : TTL Standard, Obsolte , (10ns, 10 mW) 74 H : High Speed, Obsolte , (6ns, 22 mW) 74 L : Low Power, Obsolte , (33ns, 1 mW) 74 S : Schottky, remplace par AS , (3ns, 19 mW) 74 LS : Low Power Schottky, fortement utilise pendant longtemps,
elle est maintenant en perte de vitesse (9.5ns, 2 mW) 74 AS : Advanced Schottky , (1.5ns, 8 mW) 74 ALS : Advanced Low Powe Schottky , (4ns, 1 mW) 74 F : Fast , rare (3.7ns, 5.5 mW)
74 : TTL Standard, Obsolte , (10ns, 10 mW) 74 H : High Speed, Obsolte , (6ns, 22 mW) 74 L : Low Power, Obsolte , (33ns, 1 mW) 74 S : Schottky, remplace par AS , (3ns, 19 mW) 74 LS : Low Power Schottky, fortement utilise pendant longtemps,
elle est maintenant en perte de vitesse (9.5ns, 2 mW) 74 AS : Advanced Schottky , (1.5ns, 8 mW) 74 ALS : Advanced Low Powe Schottky , (4ns, 1 mW) 74 F : Fast , rare (3.7ns, 5.5 mW)
Electronique Numrique A. Oumnad
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9Porte TTL lmentaire 7400
R1 R2 R4
R3
4K 1.6K 130
D3
1K
Q1 Q2 Vo
Vcc=5V
Q3
Vi1Vi2
Q4
14 13 12 811 10 9
1 2 3 74 5 6GND
Vcc
B1B2
C1
B3
B4
Le transistor Q1 ne fonctionne pas en transistor mais seulement comme trois diodes relie par leurs anodes
Vi1=Vi2=0 VB1 = 0.7V
Q2 et Q4 bloqus
Q3 conduit et la sortie est de lordre de 3.8 4 Volts
Vi1 = Vi2 = 5V, si les jonctions B1-Eiconduisent VB1=5.7V cest trop pour les 3 jonctions en srie Les jonctions B1-C1, B2-E2 et
B4-E4 conduisent VB1= 2.1V les jonction dentre bloques
Q2,Q4 satur, VB3=0.9V Q3 bloqu la sortie est de lordre de 0.2V
Le transistor Q1 ne fonctionne pas en transistor mais seulement comme trois diodes relie par leurs anodes
Vi1=Vi2=0 VB1 = 0.7V
Q2 et Q4 bloqus
Q3 conduit et la sortie est de lordre de 3.8 4 Volts
Vi1 = Vi2 = 5V, si les jonctions B1-Eiconduisent VB1=5.7V cest trop pour les 3 jonctions en srie Les jonctions B1-C1, B2-E2 et
B4-E4 conduisent VB1= 2.1V les jonction dentre bloques
Q2,Q4 satur, VB3=0.9V Q3 bloqu la sortie est de lordre de 0.2V
E1
E2
Electronique Numrique A. Oumnad
-
Sortie Totem Pole
Electronique Numrique A. Oumnad 10
-
11
Caractristique de transfert
Si on fait varier la tensions dentre entre 0 et5V. On obtient la caractristique de la porte.Daprs cette courbe on peut essayer dedterminer les niveaux logiques :
Si on fait varier la tensions dentre entre 0 et5V. On obtient la caractristique de la porte.Daprs cette courbe on peut essayer dedterminer les niveaux logiques :
Niveau bas en entre : [0V-1.2V] Niveau Haut en entre : [1.3V-5VV] Niveau bas en sortie : 0.2V Niveau haut en sortie : [2.8V 4V]
Niveau bas en entre : [0V-1.2V] Niveau Haut en entre : [1.3V-5VV] Niveau bas en sortie : 0.2V Niveau haut en sortie : [2.8V 4V]1
2
3
4
1 2 3 4
Vo
Vi0.4
Electronique Numrique A. Oumnad
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12
Dans la pratique
Si on trace cette caractristique Pour plusieurs circuits 7400, Pour le mme Circuit mais diffrentes tempratures Pour le mme Circuit mais diffrentes chargesOn obtient une dispersion des courbes
1
2
3
4
1 2 3 4
Vo
Vi0.4
5
Il faut donc prendre une MARGE de scurit
Electronique Numrique A. Oumnad
-
13
Bas Haut
Niveau logique TTL en entreCest nous qui appliquons les tension dentre,Cest nous dviter la zone de transition qui peut introduire des erreurs
1
2
3
4
1 2 3 4
Vo
Vi0.4
5
VILmax VIHmin
VILmax = 0.8 V
VIHmin = 2 V
Electronique Numrique A. Oumnad
-
14
Les niveaux de sortie
La tension et le courant de SORTIE dpendent de la charge branche la sortie de la porte :
L H
IOH
Si on demande trop de courant une sortie au niveau haut, alors latension de sortie baisse
H LIOL
Vcc
Faiblecharge
Faiblecharge
Si on injecte trop de courant unesortie au niveau bas, alors latension de sortie monte
Electronique Numrique A. Oumnad
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15
Zone interdite
Bas
Haut
Niveau logique TTL en Sortie
1
2
4
1 2 3 4
Vo
Vi
0.4
5
VOLmax
VOHmin
VOLmax = 0.4 V
VOHmin = 2.4 V
3
2.4
Electronique Numrique A. Oumnad
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16
Niveaux logique de la famille TTL 5V (rcap)
Bas
haut
0.8
2
0
5
Bas
haut
0.4
2.4
0
5
Electronique Numrique A. Oumnad
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17
Bas
haut
0.8
2
0
5
Bas
haut
0.4
2.4
5
Immunit au bruit
A B
Les signaux issus de la porte A doivent treinterprts correctement par la porte B
0
Marge de scurit
Marge de scurit
Immunit au bruit : VN = 0.4 V
Electronique Numrique A. Oumnad
-
18
Autre faon de Voir limmunit au bruit
Impulsion parasite
VIHmin
VILmaxt
0.80.4
22.4
Electronique Numrique A. Oumnad
-
19
Les courants dentre
IIL
IILmax = 1.6 mA
IIH
IIHmax = 40 A
Niveau Haut
Niveau Bas
Electronique Numrique A. Oumnad
-
20
Les courants de sortie
Le courant de sortie dpend de la charge branche la sortie : Une ou plusieurs portes Charge rsistive ou autre
IIL
I0L
IIL
IIL
IIL I0H
IIH
V0L
IIH
IIH
IIH
I0H
V0H
V0H
Si IOL augmenteAlors VOL augmenteRisque de dpasser 0.4 VNe sera plus interprteComme niveau bas
[0V - 0.4V] [2.4V - 4V]
Si IOH augmenteAlors VOL diminueRisque de passer en dessous de 2.4 VNe sera plus interprteComme niveau haut
Electronique Numrique A. Oumnad
-
21
Courant de Sortie fam TTL
LesLes constructeursconstructeurs garantissentgarantissent queque dansdans lele cascas lele plusplusdfavorabledfavorable ::
NiveauNiveau BasBas :: lala tensiontension dede sortiesortie VVOLOL restereste infrieureinfrieure VVOLmaxOLmax == 00..44 VV tanttant queque lele courantcourant dede sortiesortie IIOLOL (injct(injctdansdans lala porte)porte) restereste infrieurinfrieur 1616 mAmA
NiveauNiveau HautHaut :: lala tensiontension dede sortiesortie VVOHOH restereste suprieuresuprieure VVOHminOHmin == 22..44 VV tanttant queque lele courantcourant dede sortiesortie IIOHOH(fourni(fourni parpar lala porte)porte) restereste infrieurinfrieur 00..44 mAmA
Electronique Numrique A. Oumnad
-
haut
Bas0.8
2
0
5
22
Les courants de la famille TTL
IIILmaxILmax = 1.6 = 1.6 mAmA
IIIHmaxIHmax = 40 A= 40 A IIOLmaxOLmax = 16 mA= 16 mA
IIOHmaxOHmax = 0.4 mA= 0.4 mA
Electronique Numrique A. Oumnad
Bas
haut
0.4
2.4
0
5
-
23
Sortance
La La SORTANCESORTANCE reprsente le nombre max de reprsente le nombre max de portes que lon peut brancher la sortie dune autre portes que lon peut brancher la sortie dune autre
porte sans dgrader les niveaux logiquesporte sans dgrader les niveaux logiques
16mA
V0L
1.6mA
1.6mA
1.6mA
1.6mA
0.4mA
V0H
40A
40A
40A
40A
Sortance = = = 10Sortance = = = 10
IOLmax
IILmax
IOHmax
IIHmax
IOLmaxIILmax
IOHmaxIIHmax
Electronique Numrique A. Oumnad
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24
Puissance Dissipe
5V
Icc
LaLa porteporte nene consommeconsomme paspas lele mmemme courantcourant quandquandsasa sortiesortie estest auau niveauniveau hauthaut etet auau niveauniveau basbas
IICCHtypCCHtyp = 1mA= 1mA IICCLtypCCLtyp = 3mA= 3mA
LaLa consommationconsommation augmenteaugmente llggrementrement avecavec lala frfrquencequence.. OnOn peutpeutconsidconsidrerrer lala valeurvaleur dede 1010 mWmW valablevalable jusqujusqu uneune frfrquencequence dede 11 MHzMHz
Electronique Numrique A. Oumnad
-
25
Comportement dynamique
Entre
Sortie
TPHL TPLH
TTPHLtypPHLtyp = 8ns= 8ns TTPLHtypPLHtyp = 12ns= 12ns
TTPtypPtyp = 10ns= 10ns
Electronique Numrique A. Oumnad
-
Electronique Numrique A. Oumnad 26
Porte collecteur Ouvert
Si la majorit des circuit TTL on des sortie totem-poleCertains circuits ont des sorties Collecteur OuvertLa partie haute du totem-pole a t supprime
Si la majorit des circuit TTL on des sortie totem-poleCertains circuits ont des sorties Collecteur OuvertLa partie haute du totem-pole a t supprime
Q2Vo
5V
Vi1Vi2
Q4Q1
Si Q4 est conducteur, la sortie est auniveau bas
Si Q4 est bloqu, la sortie estdconnecte. Le niveau haut, peuttre obtenu par une rsistante externe
Si Q4 est conducteur, la sortie est auniveau bas
Si Q4 est bloqu, la sortie estdconnecte. Le niveau haut, peuttre obtenu par une rsistante externe
Vc
Porte collecteurOuvert
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Electronique Numrique A. Oumnad 27
Avantage des portes collecteur ouvert
La tension Vc peut aller jusqu 30v et le courant absorb parla porte peut aller jusqu 40 mA. Cela permet par exemplede commander un Relais directement
On peur connecter deux sorties pour faire un ET cbl : Pourque la sortie soit H, il faut que les deux sorties soit H
La tension Vc peut aller jusqu 30v et le courant absorb parla porte peut aller jusqu 40 mA. Cela permet par exemplede commander un Relais directement
On peur connecter deux sorties pour faire un ET cbl : Pourque la sortie soit H, il faut que les deux sorties soit H
Vc
ET cabl
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Electronique Numrique A. Oumnad 28
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Electronique Numrique A. Oumnad 29
Porte Sortie 3 tats (Tristate)3 niveaux logiques : Niveau Bas (L) Niveau Haut (H) Niveau Haute Impdance (HZ)
3 niveaux logiques : Niveau Bas (L) Niveau Haut (H) Niveau Haute Impdance (HZ)
5V
QH
QL
ComQH
ComQL
tage de sortie
sortie
ComHZ
ComHZ
ComHZ = 1 : fonctionnementnormal : sortie 2 tats
ComHZ = 0 : 2 transistorsbloqus, sortie dconnecte =haute impdance
ComHZ = 1 : fonctionnementnormal : sortie 2 tats
ComHZ = 0 : 2 transistorsbloqus, sortie dconnecte =haute impdance
-
Electronique Numrique A. Oumnad 30
TTL : Sorties 3 tats (2)
R1 R2 R4
R3
4K 1.6K 130
D3
1K
Q1 Q2Vi1 Vo
Vcc=5V
Q3
Vi2Q4Vc
-
Electronique Numrique A. Oumnad 31
Utilisation des circuits tristate
Circuit 1
Circuit 1
Circuit 1
BUS
HZ
HZ
HZ
Seul le circuit qui est slectionn pour crire dans le bus doit tre en basse impdance, tous les autres doivent tre dconnects c.a.d en
haute impdance
-
Electronique Numrique A. Oumnad 32
Porte avec entre Trigger de Schmitt
1
2
3
4
0.4 0.8 1.2 1.6 2Vi
Vo
La caractristique de transfertcomporte un hystrsis. Le seuilde basculement H-L nest pas lemme que le seuil debasculement L-H
La caractristique de transfertcomporte un hystrsis. Le seuilde basculement H-L nest pas lemme que le seuil debasculement L-H
Mise en forme des signaux, retardateur d'impulsions, largisseur d'impulsions, oscillateurs
Mise en forme des signaux, retardateur d'impulsions, largisseur d'impulsions, oscillateurs
-
Electronique Numrique A. Oumnad 33
Mise en forme des signaux
Signal variant lentement
Oscillations
Basculementinstantan
-
Electronique Numrique A. Oumnad 34
TTL Schottky et Low Power Schottky
R1
R2 R6
2.8K
50
Vi1Vo
Vcc=5V
Vi2
D2
Q4
Q5
Q1 Q2
Q3
D1R4
R53.5k
R3
900
500 250
Q6
R1 R2 R3
R4
20K 8K 120
1.5k
Vi1
Vo
Vcc=5V
Vi2
D1
D2
D4
Q4
Q5
Q1
Q2
Q3
D3
R63k
12k
R7 4k
R5
Ces technologies utilise des diodes et des transistors Schottky qui onla particularit de ne pas se saturer et de commuter plusrapidement. En baissant la valeur des rsistance sur la 74S, onacclre la commutation mai on augmente la consommation
Ces technologies utilise des diodes et des transistors Schottky qui onla particularit de ne pas se saturer et de commuter plusrapidement. En baissant la valeur des rsistance sur la 74S, onacclre la commutation mai on augmente la consommation
74S0074LS00
-
Electronique Numrique A. Oumnad 35
Quelques courbes
VOH VOL
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Electronique Numrique A. Oumnad 36
Tableau comparatif
0.20.50.421.6IILmax (mA)2020205040IIHmax (A)
125120
193
2.70.52
0.874S
0.50.50.50.4VOLmax
0.80.80.80.8VILmax2222VIHmin
2.52.72.72.4VOHmin
702004035Fmax (Mhz)0.420.40.4IOHmax (mA)
88816IOLmax (mA)
18.5210Pd (mW)
41.59.510Tp (ns)
74ALS74AS74LS74
-
Electronique Numrique A. Oumnad 37
Famille CMOS (MOS Complmentaire)
Fabrique avec des MOS enrichissement canal N et canal P Consommation quasi nulle en basse frquence A lorigine trs lente (srie 4000), aujourdhui, on sait fabriquer
des circuit CMOS rapide Souplesse dalimentation 3V < Us=Vdd-Vss < 18 Meilleure immunit au bruit
Fabrique avec des MOS enrichissement canal N et canal P Consommation quasi nulle en basse frquence A lorigine trs lente (srie 4000), aujourdhui, on sait fabriquer
des circuit CMOS rapide Souplesse dalimentation 3V < Us=Vdd-Vss < 18 Meilleure immunit au bruit
D
S
BG
D
S
BG
I D
VGB
I D
VGB
VTHVTH
VGS VTH< OFF , R =1010
VGS VTH>> ON , R = qq 100enes
VGS VTH>
VGS VTH
-
Electronique Numrique A. Oumnad 38
Structure de la porte lmentaire
VDD
VSS
Vi Vo
Q1
Q2Vdd
Vss
Vo
ViVTVss Vdd Vss = 0 pour simplifier
Vi=0, VGS1=-Vdd, VGS2=0, Q1:ON, Q2:OFF, Vo=Vdd
Vi=Vdd, VGS1=0, VGS2=Vdd, Q1:OFF, Q2:ON, Vo=0
Vss = 0 pour simplifier Vi=0, VGS1=-Vdd, VGS2=0,
Q1:ON, Q2:OFF, Vo=Vdd
Vi=Vdd, VGS1=0, VGS2=Vdd, Q1:OFF, Q2:ON, Vo=0
n
P
-
Electronique Numrique A. Oumnad 39
Porte portes logiques
VSS
Vi1Vo
Vi2
Vi1
VDDVDD
VSS
Vo
Q1 Q2
Q3
Q4
Q1
Q2
Q3 Q4
Vi2
Donner la fonctionlogique des deuxcircuits
Donner la fonctionlogique des deuxcircuits
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Electronique Numrique A. Oumnad 40
Niveaux logiques
Vdd
Vo
Vi
VTBas Haut0 VddVi Vi
Vi = 30% US Vi = 30% US
H
L
Vo
Vo
Io < 1A : Vo = 0.05V
Io > 1 A : voir courbes
Io < 1A : Vo = 0.05V
Io > 1 A : voir courbes
-
Electronique Numrique A. Oumnad 41
Courants de la famille CMOS
Vdd=5v Vss=masse
1
2
3
4
1 2 543
VOL
IOL
5
mA
25
1
2
3
4
1 2 543
VOH
5
IOHmA6 7 8
25
VDD
VSS
Vi Vo
Q1
Q2
Le courant dentre est nul car on attaque sur desgrilles isoles
Le courant de sortie circule travers la rsistanceRDSON du MOS conducteur.
La chute de tension dans cette rsistance fait queVO dpend fortement de IO
Vdd
IOH
VOH
charge
Vdd
IOL
VOL
charge
-
42
Niveaux logique de la famille CMOS-B
Bas
haut
30%
30%
Vss
VddVo
Vss
Vdd
Io
Electronique Numrique A. Oumnad
-
Electronique Numrique A. Oumnad 43
Bas
haut
0
5
Bas
haut5
Immunit au bruit
A B
Les signaux issus de la porte A doivent tre interprts correctement par la porte B
0
Marge de scurit
Marge de scurit
Immunit au bruit : VN = Vi - VoOn peut augmenter limmunit en augmentant lalimentation
-
Electronique Numrique A. Oumnad 44
Sortance
La sortance nest pas limite par les courants puisque
le courant dentre des portes CMOS est nul.
Mais chaque porte branche ajoute sa capacit (7.5
pF) qui augmente la capacit de charge ce qui
dtriore le temps de propagation
Dans la pratique, on vite de dpasser une sortance
de 50
-
Electronique Numrique A. Oumnad 45
Comportement dynamique
Le temps de propagation dpend du circuit RC constitu de RDSet de la capacit de charge
A chaque basculement, il faut charger ou dcharger C travers
la rsistance RDS. ( = RDS C) Il faut Diminuer C et augmenter VDD (pour diminuer RDS)
100
t p(ns)
C L(pF)
200
100 200
T=25C
5V10V
15V
RDS
VDD
Ccharge
-
Electronique Numrique A. Oumnad 46
Consommation
Vi
Idd
1k 10k 100k 1M
0.5
1
1.5
f(Hz)
P(mw)Vo
En statique la porte ne consomme rien un des deux transistorsest bloqu
Quand Vi = VT (basculement), les deux transistors conduisentsimultanment et un courant circule entre Vdd et la masse
En haute frquence, on a beaucoup de basculement, donc laconsommation augmente
-
Electronique Numrique A. Oumnad 47
Quelques Variantes de la famille CMOS
Serie 4000 : CMOS standard (l'anctre)74C : srie 4000 avec brochage TTL 74AC : advanced CMOS74ACT : advanced CMOS compatible TTL74HC : High-Speed CMOS Logic 74HCT : High-Speed CMOS Logic compatible TTL74AHC : Advanced High-Speed CMOS Logic 74AHCT : Advances High-Speed CMOS Logic compatible TTL74BCT : BiCMOS technology74ABT : Advanced BiCMOS74LV : Low Voltage HCMOS Technology74LVC : Low Voltage CMOS74ALVC : Advanced Low Voltage CMOS74LVT : Low Voltage Technology74ALVT : Advanced Low Voltage Technology74ALB : Advanced Low voltage BiCMOS74CBTLV : Low Voltage Bus Switches (Crossbar technology)
-
Electronique Numrique A. Oumnad 48
Pinout de la famille 74C
14 13 12 811 10 9
1 2 3 74 5 6
GND
Vcc
14 13 12 811 10 9
1 2 3 74 5 6
GND
Vcc
740074C0074xx00
CD 4011
Les circuit la famille 74C sont les mmeque les circuit de la srie 4000 sauf quilont le mme brochage que la famille TTL
Les circuit la famille 74C sont les mmeque les circuit de la srie 4000 sauf quilont le mme brochage que la famille TTL
-
Electronique Numrique A. Oumnad 49
Les famille High Speed Cmos et Advanved CMOSHC, HCT, AHC, AHCT, AC, ACT
Mme structure que la famille CMOS
Transistors grille silicium
Technologie de fabrication plus avance 3, 2 et 1 m
Capacit de grille plus faible rapidit
Faible consommation comme la CMOS
Plus rapide, similaire TTL
Courant de sortie plus important driving capability
Alimentation max ramene 6V
Mme structure que la famille CMOS
Transistors grille silicium
Technologie de fabrication plus avance 3, 2 et 1 m
Capacit de grille plus faible rapidit
Faible consommation comme la CMOS
Plus rapide, similaire TTL
Courant de sortie plus important driving capability
Alimentation max ramene 6V
-
Electronique Numrique A. Oumnad 50
Famille BiCMOS : BCT, ABT
Vi
Vcc
n
p
D1
Q1
inverseurd'entre
chute detension
contre raction Vo
Vcc
D1
R2
Q2Q3
R1
M1
Avantages de CMOS : Faible consommation, courant dentre nul Avantage de Bipolaire : Courant de sortie important (Driving
capability)
-
Electronique Numrique A. Oumnad 51
Interface TTL-CMOS-TTL
TTL CMOS
CMOS TLL Aucune interface nest ncessaire
TTLCMOS
5V
2k TTL CMOS VOH garanti par TTL = 2.4V
insuffisant pour CMOS La rsistance de pull up garanti
Niveau haut > 4.6V Niveau bas < 0.4V
5V
-
Electronique Numrique A. Oumnad 52
-
Electronique Numrique A. Oumnad 53
-
Electronique Numrique A. Oumnad 54
-
Electronique Numrique A. Oumnad 55
Les circuits Combinatoires
Usuels
Les circuits Combinatoires
Usuels
-
Electronique Numrique A. Oumnad 56
Les multiplexeurs
Choisir une voie parmi N
Le choix se fait par n entres adresse
Il faut que 2n N
A1 An-1A0
E 0E 1
E N-1
SN
n
-
Electronique Numrique A. Oumnad 57
Multiplexeur 1 parmi 4
103102101100 AAEAAEAAEAAES +++=SE0E1
E3E2
A0A1
S
E0
E1
E3
E2
A0A1
-
Electronique Numrique A. Oumnad 58
Association de multiplexeurs
A 1A0
E 0E 1E 2E 3
E 4E 5E 6E 7
E 8E 9E 10E 11
E 12E 13E 14E 15
A2 A3
S
1/4
1/4
1/4
1/4
1/4
-
Electronique Numrique A. Oumnad 59
Slectionner un mot parmi 4
A 0A1
S4S5
S6S7
S0S1
S2S3
A 3
A 4
D
B
B
A6
B
C
D
C
D
BA
A7
CC
D
A 3
A 0
D 0
B 0
B2
A2
1B
C 2
D2
C 3
D 3
3BA 1
A3
C 0C 1
D 1
5
4
5
6
7
4
4
5
5
6
6
7
7
MXR 1/4
01
23
45
67
N mots multiplexeurs 1/N
M bits M multiplexeurs
-
Electronique Numrique A. Oumnad 60
Synthse de fonctions combinatoires
Mux1/4
S = F
a b F0 0 00 1 11 0 11 1 0
01
a b
10
La solution la plus simple mais pas la plus conomique
consiste utiliser un multiplexeur 1/2n pour raliser une
fonction logique de n variables
On va voir quon peut mieux faire
0
1
2
3S1 S0
-
Synthse de fonctions combinatoires (2)
Electronique Numrique A. Oumnad 61
Toute fonction logique de n variables est ralisable laide
dun multiplexeur n-1 entre de slection.
n-1 variables sont utilises comme entres de slection du
multiplexeur. La variable restante (Z) sera utilise comme
entre du multiplexeur
Il faut utiliser la table de vrit de la fonction pour dfinir
les valeurs (0, 1, Z ou Z) des entres du multiplexeur
Dans certain cas, et en fonction des variables quon choisit
pour la slection, il est possible de raliser laide dun
multiplexeur plus petit. Des mthodes de simplification
systmatique existent, elles ne font pas lobjet de ce cours.
-
Electronique Numrique A. Oumnad - Ecole Mohammadia d'Ingnieurs 62
Synthse de fonctions combinatoires (3)
DA CA B F ++=A B C D F F0 0 0 0 0
D0 0 0 1 10 0 1 0 0
D0 0 1 1 10 1 0 0 1
10 1 0 1 10 1 1 0 1
10 1 1 1 11 0 0 0 1
11 0 0 1 11 0 1 0 0
01 0 1 1 01 1 0 0 1
11 1 0 1 11 1 1 0 1
11 1 1 1 1
01234 MXR 1/8567
111011
A B C(LSB)
S2 S1 S0
DD
F
-
Synthse de fonctions combinatoires (4)
Electronique Numrique A. Oumnad 63
A B C D F F F
0 0 0 0 0D
D0 0 0 1 1
0 0 1 0 0D
0 0 1 1 1
0 1 0 0 11
10 1 0 1 1
0 1 1 0 11
0 1 1 1 1
1 0 0 0 11
C1 0 0 1 1
1 0 1 0 00
1 0 1 1 0
1 1 0 0 11
11 1 0 1 1
1 1 1 0 11
1 1 1 1 1
Pour cet exemple, on peut pousser
la simplification plus loin et utiliser
un multiplexeur avec seulement
2 entres de slection A,B
D C B A
1
1
00
01
10
11
F
-
Complter la figure ci-dessous pour raliser le gnrateur
de parit caractris par la fonction
Synthse de fonctions combinatoires (exercice)
Electronique Numrique A. Oumnad 64
C B A
A1 A0
1
2
3
F
0
CBAF =
MXR1/4
-
Electronique Numrique A. Oumnad 65
Multiplexeur du commerce : exempleEEEEEEEE
S
S
0
1
2
3
4
5
6
7
A0A1A2E
74LS151
E = 0 Multiplexeur
E = 1 S= 0 Ai et Ei
S S
EEEEEEEE
15
14
13
12
11
10
9
8
S74LS151
EEEEEEEE
0
1
2
3
4
5
6
7
S
A0A1A2
E
E
A3
S
-
Electronique Numrique A. Oumnad 66
Les dmultiplexeurs
E N
n
An-1 A1 A0
S0S1
SN-1
Aiguille lentre vers une des N sorties
Le choix se fait par n entres adresse
Il faut que 2n N
-
Electronique Numrique A. Oumnad 67
Dmultiplexeur 1 / 4
ES0
S1
S2
S3
A0A1
ES0
S1
S2
S3
A0A1
Sortie non slectionne
= 0
Sortie non slectionne
= 1
013
012
011
010
AEASAEASAAES
AAES
=
=
=
=
-
Electronique Numrique A. Oumnad 68
Dcodeur
Un dcodeur est un dmultiplexeur particulier La sortie slectionne = 0 Les sorties non slectionnes = 1
S 0
S 1
S 2
S 3
A0A1
S 0
S 1
S 2
S 3
A0A1
-
Electronique Numrique A. Oumnad 69
Dcodeur / Dmultiplexeur du commerceS 0S 1S 2S 3S 4S 5S 6S 7S 8S 9S 10S 11S 12S 13S 14S 15
A0 A1A2A3
G0
G174154
G1 G00 0 dcodeur0 entre Dmultiplexeur
entre 01 1 Inhib : toutes les sorties = H
-
Electronique Numrique A. Oumnad 70
Les circuits didentification : Comparateurs
iiiiiii b a b a b a S =+=
a 0a 1
Sa n
b0b1bn
A = B S=1 A B S=0
A
B
On sait que deux nombres A=ana3a2a1a0 et B=bnb3b2b1b0 sont gaux si tous les bits de mme poids sont gaux.Llment de base est donc le comparateur lmentaire de 2 bits :
ai bi 0 1
0
1
1
10
0
a i
b iS
i
a 1
a 0
a n
b 0
b 1
b n
S
So
S1
Sn
-
Electronique Numrique A. Oumnad 71
A0A1A2A3B0B1B2B3
OA>B
74LS85
Comparateur du commerce : 74LS85
Comparateur de 2 mots de 4 bits
A > B OA>B = H, OA=B = L, OA
-
Electronique Numrique A. Oumnad 72
Cascadage des 74LS85
-- Pour le comparateur de plus faible poids :Pour le comparateur de plus faible poids :IAB = L, IA=B= H
-- Pour les autres, connecter les entres de Pour les autres, connecter les entres de cascadage aux sortie coresponsablescascadage aux sortie coresponsables
A0A1A2A3
B0B1B2B3
74LS85
OA=BOA>BOABOABOABIABIABIA
-
Electronique Numrique A. Oumnad 73
Les circuits Arithmtique : Additionneur
a oa 1a 2a n-1
bob1b2bn-1 +s os 1s 2s n-1
r or 1r n-2
r n-1
r i-1b i a i
s ir i
b 3 a 3
s 3r 3
b 2 a 2
s 2
r 2
b 1 a 1
s 1
r 1
b 0 a 0
s 0
r 0
re
-
Electronique Numrique A. Oumnad 74
Additionneur lmentaire
r 00 01
0
1 10
0
biaii-1 11 10
1
0 1 0
1
( ) ( ) r b a s
ba r + ba rs
babarbabars
1iiii
ii1iii1ii
iiii1iiiii1ii
==
+++=
r 00 01
0
1
1
1 0
0
biaii-1 11 10
1 0
1 0
Si Ri
r i-1a ib i
r i s i
( )ii1iiii1iii1iiiiii
barbar
rbarbabar
+=++=
Half adder
full adder
-
Electronique Numrique A. Oumnad 75
Additionneur retenue anticipePour rduire le temps de calcul d la propagation dela retenue, chaque tage calcule sa propre retenueentrante sans attendre les tages prcdents
calculr 0
calculr1
calculr2
calculr3
aoboa1a2 b1b2b3 a3
s os 1s 2s 3r 3
re
-
Electronique Numrique A. Oumnad 76
Bloc de gnration de la retenue
ro = Go + Po rer1 = G1 + P1 ro = G1 + P1G0 + P1P0 rer2 = G2 + P2 r1 = G2 + P2G1 + P2P1G0 + P2P1P0 rer3 = G3 + P3 r2 = G3 + P3G2 + P3P2G1 + P3P2P1G0 + P3P2P1P0re
( ) 1iiiiii rbabar ++=ai bi = Gi : Gnration de la retenue : la retenue est gnre localementai + bi = Pi : Propagation de la retenue : la retenue vient de ltage de droite
Le temps de calcul de la retenue est le mme ltage. Il est gal 3 temps de propagation dune porte
-
Electronique Numrique A. Oumnad 77
Exemple additionneurs du commerce
reaoa1bob1
s os1r1
7482 calculr0
calculr1
calculr2
calculr3
aoboa1a2 b1b2b3 a3
s os 1s 2s 3r 3
re
74LS83
Additionneur srie 2 bits Additionneur retenue
anticipe 4 bits
-
tudier dans les cas C=0 et C=1
Electronique Numrique A. Oumnad 78
ao
bo
a1
b1
a2
a3
b2
b3
So
S1
S2
S3
Re
A1
Bo
Ao
B1
A2
B2
A3
B3
C
So
S1
S2
S3
S4
Rs
-
Electronique Numrique A. Oumnad 79
Afficheurs 7 segmentsa
b
c
d
e
f
g
a b c d e f g
ACa b c d e f g
CCSe commandentpar niveau haut
1 = allum
Se commandentpar niveau bas
0 = allum
-
Electronique Numrique A. Oumnad 80
Dcodeur BCD 7 segments Cathode commune
CBBADCB gCABA D BC f
BACA eCBBACACBA d
C A B cAB C BA b
ACDABCA a
+++=
+++=
+=
+++=
++=
++=
+++=
ab
c
de
fg
BADC 00 01 11 1000 1 0 1 101 0 1 1 011 x x x x10 1 1 x x
a
-
Electronique Numrique A. Oumnad 81
Pilotage des afficheur 7 segments
R R R
Vcd
Dcodeur
a
b
g
a b g
R
Dcodeur
a
b
g
abg
R R
R
Vcd
Dcodeur
a
b
g
abg
R R
Anode Commune Commande par
niveau bas Dcodeur sortie
totem-pole ou collecteur ouvert
dn
Dcd
IVVR =
Cathode Commune Commande par niveau
haut, sortie totem-pole Faible clairement Rsistances internes au
dcodeur = simplicit dutilisation
Cathode Commune Commande par niveau
haut, sortie OC Consommation mme si
lafficheur est teint
dn
Dcd
IVVR =
dn
DdnOH
IV)I(VR =
-
Electronique Numrique A. Oumnad 82
Dcodeurs BCD-7seg du commerce
ABCD
a
bc
de
fg
LT
BI/RBO
RBI
N
7446/47/48
ABCD
a
bc
de
fg
BI
N
7449
7446 /47 : commande par niveau bas, Sortie collecteur ouvert
7448 : commande par niveau haut. Rsistances intgres
7449 : commande par niveau haut, sortie collecteur Ouvert
7446 : Vcdmax = 30 V 7447 : Vcdmax = 15 V 7449 : Vcdmax = 5 V
Lentre RBI et la sortie RB0 permettent de ne pas afficher les zros de gauche
RBI0 N 0 , il est affich et RBO = 1N = 0, l'afficheur est teint et RBO = 01 N affich sa valeur, RBO = 1
ABCD
abcdefg
LT
RBORBI
ABCD
abcdefg
LT
RBORBI
ABCD
abcdefg
LT
RBORBI
ABCD
abcdefg
LT
RBORBI
-
Electronique Numrique A. Oumnad 83
Les circuits Squentiels
Usuels
Les circuits Squentiels
Usuels
-
Electronique Numrique A. Oumnad 84
Bascule RS
X Y Q0 0 interdit0 1 11 0 01 1 mmoire
QS
R
Y
X Q
R
SQ S R Q0 0 mmoire
0 1 01 0 11 1 interdit
Q
X
Y
Q
QQ
Q
-
Electronique Numrique A. Oumnad 85
Bascule RSH
H=1 Table de vrit
H=0 mmoire
-
Electronique Numrique A. Oumnad 86
Bascule JK et JKH
J K Q0 0 mmoire0 1 01 0 11 1 basculement
H=1 Table de vrit
H=0 sorties inchanges
La bascule JK lve lindtermination du cas entres = 00
-
Electronique Numrique A. Oumnad 87
Les bascules ragissant sur front dhorloge
Deux techniques :
Utiliser un dtecteur de front sur lentre horloge
Utiliser une structure Matre Esclave
Utiliser un dtecteur de front sur lentre horloge
Utiliser une structure Matre Esclave
Bascule en permanence dans ltat Mmoiresauf pendant les fronts de lhorloge
-
Electronique Numrique A. Oumnad 88
Bascule JK avec dtecteur de Front descendant
DtecteurDe front
Q
HJ
K
H
H
H
H J K Q 0 0 mmoire 0 1 0 1 0 1 1 1 basculement
Q
-
Electronique Numrique A. Oumnad 89
Exemples de dtecteurs de front
On exploite le retard lmentaire des portes logiques
-
Electronique Numrique A. Oumnad 90
Bascule RS Matre Esclave
H S R Q 0 0 mmoire 0 1 0 1 0 1 1 1 indtermin
H
Matre transparentEsclave Opaque
Matre OpaqueEsclave Transparent
-
Electronique Numrique A. Oumnad 91
Bascule JK Matre Esclave
H S R Q 0 0 mmoire 0 1 0 1 0 1 1 1 basculement
H
Matre transparentEsclave Opaque
Matre OpaqueEsclave Transparent
-
Electronique Numrique A. Oumnad 92
Convention de dessin
Bascule ragissant surniveau haut de H (latch)
J
K
Q
Q
H
J
K
Q
Q
H
J
K
Q
Q
H
J
K
Q
Q
Bascule ragissant surniveau bas de H (latch)
Bascule ragissant surfront montant de H
Bascule ragissant surfront descendant de H
H
-
Electronique Numrique A. Oumnad 93
Bascule D
Q
H
D Q
H
D
H = 1 : Q suit D H = 0 : Q reste bloqu :
tat mmoire
Pendant le front descendant deH, Q prend la valeur de D et lagarde jusquau prochain front
H
Q
D
H
D
Q
Q Q
-
Electronique Numrique A. Oumnad 94
Entre de forage Clear et Preset
QHJ
KC
PQ
HJ
KC
P
Lentre C force la sortie 0 J, K, HLentre P force la sortie 1 J, K, H
Il ne faut pas activer C et P simultanment
Lentre C force la sortie 0 J, K, HLentre P force la sortie 1 J, K, H
Il ne faut pas activer C et P simultanment
C et P actifs au niveau bas
C et P actifs au niveau haut
Q Q
-
Electronique Numrique A. Oumnad 95
Anti-rebond pour interrupteur Bipolaire
-
Anti-rebond pour bouton poussoir Dessiner les signaux VA et VB sachant que chaque fois que lon appuie
sur le bouton poussoir celui-ci rebondit 4 fois, avec une priode moyenne des rebonds gal 1 ms.
Electronique Numrique A. Oumnad 96
C=0.5F
A
R=10k
B
Vcc=5V
TTL0.8/1.7
-
Electronique Numrique A. Oumnad 97
Les Registres
-
Electronique Numrique A. Oumnad 98
Registres
QH
DA0 Q0
QH
DA1 Q1
QH
DA2 Q2
QH
DA3 Q3H
Un registre est une association deN bascules ralisant la fonction demmoire N bits
Au front dhorloge, linformationA3A2A1A0 est copie dansQ3Q2Q1Q0 et y reste jusquauprochain front
Un registre est une association deN bascules ralisant la fonction demmoire N bits
Au front dhorloge, linformationA3A2A1A0 est copie dansQ3Q2Q1Q0 et y reste jusquauprochain front
-
Electronique Numrique A. Oumnad 99
Registre Latch
QH
DA0 Q0
QH
DA1 Q1
QH
DA2 Q2
QH
DA3 Q3H
Tant que lhorloge est 1, lessortie Q suivent les entre A
Quand lhorloge passe zros, lessorties Q restent bloques(mmoire) jusqu ce que lhorlogepasse de nouveau 1
Tant que lhorloge est 1, lessortie Q suivent les entre A
Quand lhorloge passe zros, lessorties Q restent bloques(mmoire) jusqu ce que lhorlogepasse de nouveau 1
-
Electronique Numrique A. Oumnad 100
Exemple de registre commercialis
-
Electronique Numrique A. Oumnad 101
Registres dcalage
J/S
Clk
K/R
Q
Q
Clk
Q
Q
Clk
Q
Q
Clk
Q
Q
ES
Clk
A B C D (SS)
J/S J/S J/S
K/R K/R K/R
D
Clk
Q D
Clk
Q D
Clk
Q D
Clk
QES
Clk
A B C D (SS)
A chaque coup dhorloge, le contenu dune bascule est remplac par celui de labascule sa gauche tous les bits sont alors dcals vers la droite
ES constitue lentre srie, ABCD constituent les sorties parallle, SS est la sorties srie
A chaque coup dhorloge, le contenu dune bascule est remplac par celui de labascule sa gauche tous les bits sont alors dcals vers la droite
ES constitue lentre srie, ABCD constituent les sorties parallle, SS est la sorties srie
-
Electronique Numrique A. Oumnad 102
Registre dcalage avec chargement parallle synchrone
ES
H
D Q D Q D Q D Q
S/L
A B C D
QA QB QC QD
H H HH
SS
ES : Entre sries A B C D : entres parallles QA QB QC QD : sorties parallles SS : sorties srie S/L : entre de control :
S/L = 1 : dcalage S/L = 0 : chargement parallle
synchrone (au coup dhorloge)
ES : Entre sries A B C D : entres parallles QA QB QC QD : sorties parallles SS : sorties srie S/L : entre de control :
S/L = 1 : dcalage S/L = 0 : chargement parallle
synchrone (au coup dhorloge)
H
S/L
Chargement dcalage
0
1
-
Electronique Numrique A. Oumnad 103
Registre dcalage avec chargement parallle asynchrone
S/L = 0 chargement parallle sans attendre le coup dhorloge
H
D P Q
H
D P Q
H
D P Q
H
D P Q
A B C D
QA QB QC QD SS
ES
H
S/L
CC C C
A de chargement bascule la deru 0,P 1,C 1A SiA de chargement bascule la derz 1,P 0,C 0 A Si
AP A, C 0 S/Ldcalage libres bscules 1PC 1S/L
======
===
===
-
Electronique Numrique A. Oumnad 104
Synchronisation du chargement sur lautre front de lhorloge
H
D P Q
H
D P Q
H
D P Q
H
D P Q
A B C D
QA QB QC QD SS
ES
H
S/L
CC C C
H
D
Q
Q
Le dcalage se fait sur les fronts montants de H Le chargement se fait sur le front descendant de H qui
suit le passage 0 du signal S/L Quand S/L repasse 1, le registre repasse en mode
dcalage au front descendant de H suivant
Le dcalage se fait sur les fronts montants de H Le chargement se fait sur le front descendant de H qui
suit le passage 0 du signal S/L Quand S/L repasse 1, le registre repasse en mode
dcalage au front descendant de H suivant
-
Electronique Numrique A. Oumnad 105
Registre dcalage bidirectionnel
QH
D QH
D QH
D QH
D
QA QB QC QD
ESG
ESD
HDir
MXR MXR MXR MXR
ESG : entre srie gauche ESD : entre srie droite Dir = 0 dcalage gauche Dir = 1 dcalage droite
ESG : entre srie gauche ESD : entre srie droite Dir = 0 dcalage gauche Dir = 1 dcalage droite
-
Electronique Numrique A. Oumnad 106
Registre dcalage UniverselQA QB QC QD
ESG
ESD
HSL0
QH
DMXR QH
DMXRQH
DMXR
QH
DMXR
SL1
A B C D
SL1 SL00 0 Dcalage gauche0 1 Dcalage droite1 0 Chargement parallle synchrone1 1 Non utilis
MXR MXR MXR
-
Registre dcalage Universel (2)
Electronique Numrique A. Oumnad 107
QA QB QC QD
ESG
ESD
H
SL0
QH
D QH
DQH
D QH
D
SL1
A B C D
MXRMXR MXRMXR
-
Electronique Numrique A. Oumnad 108
Les Compteurs
Asynchrones
-
Electronique Numrique A. Oumnad 109
Compteur Asynchrone
Q
H
J
K
1
1
Q
H
J
K
1
1
Q
H
J
K
1
1
Q
H
J
K
1
1
A(lsb) B C D
H
0
1 0 1 0 1 0 1 0 10 1 0 10 1 0
10 0 0 0 0 0
0 00 00 00 0
0 00 0 0 00 0
0 0
0
0
11 1 1 11 1
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1
1
0
0
0
H
A
B
C
D
Dcimal
J = K = 1 Basculement chaque coup dhorlogeJ = K = 1 Basculement chaque coup dhorloge
0
Q QQ Q
-
Electronique Numrique A. Oumnad 110
Pourquoi asynchrone ?
tats transitoires
A
B
C
D
7 86 4 0
Tp Tp Tp
Les bascules ne changent pas toutes en mme temps.Chaque bascule change un temps de propagation aprs la bascule prcdente ce qui engendre des tats transitoires
Les bascules ne changent pas toutes en mme temps.Chaque bascule change un temps de propagation aprs la bascule prcdente ce qui engendre des tats transitoires
-
QHJ
K
1
1
QHJ
K
1
1
Electronique Numrique A. Oumnad 111
Dcompteur asynchrone
QHJ
K
1
1
QHJ1
1
A B C D
H
Q Q Q Q
0
101010101 0101 010
1 000000
00 00 00 00
00 0000 00
00
0
0
1 1111 11
11111111
11111111
01234567891011121314150
H
A
B
C
D
Dcimal
-
Electronique Numrique A. Oumnad 112
Dcompteur , autre mthode
A B C D
QHJ
K
1
1
QHJ
K
1
1
QHJ
K
1
1
QHJ
K
1
1Q Q Q Q
H
A B C D
ABCDABCD
00000111115
11000011114
20100101113
31100001112
40010110111
51010010110
6011010019
7111000018
8000111107
9100101106
10010110105
11110100104
12001111003
13101101002
14011110001
15111100000
-
Electronique Numrique A. Oumnad 113
Compteur dcompteur Asynchrone
H
Dir
J
KH
Q1
1
J
KH
Q1
1
J
KH
Q1
1
J
KH
Q1
1
Q0 Q1 Q2
MXRMXR MXR
Q3
Au changement de direction, si Q=1, le passage Q gnre unfront descendant provoquant un changement dtat de labascule suivante ce qui peut tre indsirable.
Au changement de direction, si Q=1, le passage Q gnre unfront descendant provoquant un changement dtat de labascule suivante ce qui peut tre indsirable.
0
1
0
1
0
1Q Q Q Q
-
Compteur Dcompteur Asynchrone
Electronique Numrique A. Oumnad 114
J
CLK
Q
Q
K
J
CLK
Q
Q
K
DIR
J
CLK
Q
Q
K
J
CLK
Q
Q
K
-
Electronique Numrique A. Oumnad 115
Compteur dcompteur Asynchrone Amlior
Dir
J/K
H123
J
K
H
Q
H
Dir
Q0 Q1 Q2
J
K
H
Q J
K
H
Q J
K
H
Q
MXR MXR MXR
Q3
Lide est de mettre les bascules en mode mmoire (J = K = 0)pendant le basculement des horloges entre Q et QLide est de mettre les bascules en mode mmoire (J = K = 0)pendant le basculement des horloges entre Q et Q
Dtecteur de front
0
1
0
1
0
1Q Q Q Q
-
Electronique Numrique A. Oumnad 116
Compteur modulo N
Compteur n bitsCompteur n bits Compteur modulo 2nCompteur modulo 2n
Compteur modulo N < 2nCompteur modulo N < 2n Dtecter N et rz le Compteur
Dtecter N et rz le Compteur
Compteur n bits
C
Dtecteur de N
H
-
Electronique Numrique A. Oumnad 117
Compteur modulo 10 : Dcade
Compteur 4 bits
C
H
ABCD
On dtecte le 10 = 1 0 1 0 et on sen sert pour remettre le compteur 0
On dtecte le 10 = 1 0 1 0 et on sen sert pour remettre le compteur 0
-
Electronique Numrique A. Oumnad 118
Division de frquence
Une bascule divise la frquence par 2Une bascule divise la frquence par 2
QH
J
K
1
1
H
Q
Une compteur modulo N divise la frquence par N
Frquence du MSB = frquence de lhorloge / N
Une compteur modulo N divise la frquence par N
Frquence du MSB = frquence de lhorloge / N
Compteur modulo N
H
f
f/N
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1
A
B
C
rz rz
C
o
m
p
t
e
u
r
m
o
d
u
l
o
5
C
o
m
p
t
e
u
r
m
o
d
u
l
o
5
-
Electronique Numrique A. Oumnad 119
Mise en cascade des compteur asynchrones
HCompteur
i
Compteuri+1
Compteuri+2
Le MSB du compteur i est appliqu lhorloge du compteur i+1 (suivant)
Chaque fois quun compteur repasse 0, le compteur suivant est incrment
Le MSB du compteur i est appliqu lhorloge du compteur i+1 (suivant)
Chaque fois quun compteur repasse 0, le compteur suivant est incrment
-
Electronique Numrique A. Oumnad 120
Compteur BCD
HD C B A
DcadeD C B A
Dcade
0000000000111111111122...
UnitsDizaines
0123456789012345678901...
On obtient un compteur BCD en cascadant des compteurs modulo 10
On obtient un compteur BCD en cascadant des compteurs modulo 10
-
Electronique Numrique A. Oumnad 121
Le compteur Binaire 74LS93
J
K
1
1
Q
QA QB QC QD
ConteurBinaire 3 bits
HA
HB
C C
RZ
-
Electronique Numrique A. Oumnad 122
La dcade Asynchrone 74LS90
J
K
1
1
Q
QA QB QC QD
CompteurModulo 5
HA
HB
C C
RZ R9
P PD
-
Electronique Numrique A. Oumnad 123
Compteur des secondesmodulo 60
Horloge secondes , minutes Heures
D C B A D C B A
Compteur des heuresmodulo 24
D C B A D C B A
Compteur des minutesmodulo 60
D C B A D C B A
DcodeurBCD-7seg
DcodeurBCD-7seg
DcodeurBCD-7seg
DcodeurBCD-7seg
DcodeurBCD-7seg
DcodeurBCD-7seg
Horloge1 seconde
Donner le dtail des compteurs et leur interconnexionDonner le dtail des compteurs et leur interconnexion
C CCCCC
-
Electronique Numrique A. Oumnad 124
Les
Compteurs
Synchrones
-
Electronique Numrique A. Oumnad 125
Le principe des compteurs synchrones
Toutes les bascules reoivent la mme horlogeToutes les bascules reoivent la mme horloge
Au coup dhorloge, toutes les bascules changent en mme temps Pas dtats transitoires
Au coup dhorloge, toutes les bascules changent en mme temps Pas dtats transitoires
Q
QHJ
K
Q
QHJ
K
Q
QHJ
K
Q
QHJ
K
A B C D
H
?
?
?
?
?
?
?
?
Que doit on faire des J et des K pour que a compte ?
-
Electronique Numrique A. Oumnad 126
Compteur synchrone suite
On connat la squence de comptage, donc, Au coup dhorloge, on sait pour chaque bascule si
elle doit changer dtat ou non, On en dduit le J et le K quil faut lui appliquer Pour a, on utilise la table des transitions
On connat la squence de comptage, donc, Au coup dhorloge, on sait pour chaque bascule si
elle doit changer dtat ou non, On en dduit le J et le K quil faut lui appliquer Pour a, on utilise la table des transitions
H J K
0 0
0 1
1 0
1 1
Qn Q n+1 J K
0 00 1
1 11 0
1 10 1
0 01 0
0 x
x
x
x
1
1
0
-
Electronique Numrique A. Oumnad 127
Synthse dun compteur Synchrone 4 bits
1x1x1x1x111115
0x0x0xx1011114
0x0xx11x101113
0x0xx0x1001112
0xx11x1x110111
0xx00xx1010110
0xx0x11x10019
0xx0x0x100018
x11x1x1x11107
x00x0xx101106
x00xx11x10105
x00xx0x100104
x0x11x1x11003
x0x00xx101002
x0x0x11x10001
x0x0x0x100000
KDJDKCJCKBJBKAJAABCD
-
Electronique Numrique A. Oumnad 128
Synthse dun compteur Synchrone 4 bits (suite)
JB = AJB = A
KB= AKB= A
JA = 1JA = 1
KA = 1KA = 1
JD = ABCJD = ABC
KD = ABCKD = ABC
JC = ABJC = AB
KC = ABKC = AB
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
1
1
H
A B C D
H H H H
On utilisant les tables de Karnaugh, on obtient :On utilisant les tables de Karnaugh, on obtient :
-
Electronique Numrique A. Oumnad 129
Synthse dun dcompteur Synchrone 4 bits
JB = AJB = A
KB = AKB = A
JA = 1JA = 1
KA = 1KA = 1
JD = A B CJD = A B C
KD = A B CKD = A B C
JC = A BJC = A B
KC = A BKC = A B
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
1
1
H
A B C D
H H H H
Avec une tude similaire, on obtient :Avec une tude similaire, on obtient :
-
Electronique Numrique A. Oumnad 130
Compteur dcompteur Synchrone
J
K
Q
Q
A
H
J
K
Q
Q
B
H
J
K
Q
Q
C
H
J
K
Q
Q
D
H1
H
DIR
MXR
CLR
M0
1M0
1M0
1
-
Electronique Numrique A. Oumnad 131
Compteur dcompteur Synchrone avec RAZ
J
K
Q
Q
A
H
B C D
H
DIR
MXR
CLR
M0
1
J
K
Q
Q
H1 M0
1
J
K
Q
Q
H M0
1
J
K
Q
Q
H
-
Compteur dcompteur Synchrone bis
Electronique Numrique A. Oumnad 132
J
CLK
Q
Q
K
J
CLK
Q
Q
K
J
CLK
Q
Q
K
J
CLK
Q
Q
K
A
CLkDir
C DB
-
Electronique Numrique A. Oumnad 133
Compteur dcompteur Synchroneavec chargement parallle Asynchrone
J
K
Q
Q
A
H
J
K
Q
Q
B
H
J
K
Q
Q
C
H
J
K
Q
Q
D
H1
H
DIR
C P C PC PC P
QA QB QC QD
L
M0
1M0
1M0
1
-
Electronique Numrique A. Oumnad 134
Synthse dune dcade Synchrone
1xx0x01x10019
0xx0x0x100018
x11x1x1x11107
x00x0xx101106
x00xx11x10105
x00xx0x100104
x0x11x1x11003
x0x00xx101002
x0x0x11x10001
x0x0x0x100000
KDJDKCJCKBJBKAJAABCD
JB=ADJB=AD KB = AKB = A
JA = 1JA = 1 KA = 1KA = 1
JD = ABCJD = ABC KD = AKD = A
JC = ABJC = AB KC = ABKC = AB
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
J
K
Q
Q
1
1
H
A B C D
H H H H
-
Electronique Numrique A. Oumnad 135
Mise en cascade des compteurs synchrones
La mise en cascade doit tre synchrone. Tous les compteurs doivent recevoir la mme Horloge
La mise en cascade doit tre synchrone. Tous les compteurs doivent recevoir la mme Horloge
Dans ces conditions, tous les compteurs fonctionneront simultanment et on naura pas le comptage dsir.
Dans ces conditions, tous les compteurs fonctionneront simultanment et on naura pas le comptage dsir.
Il faut quun compteur ne sincrmente que pendant le dbordement du compteur prcdent.
Il faut quun compteur ne sincrmente que pendant le dbordement du compteur prcdent.
D C B A
CTR0H
D C B A
CTR1
D C B A
CTR2
D C B A
CTR3
-
Electronique Numrique A. Oumnad 136
Mise en cascade des compteurs synchrones (2)
On va rajouter chaque compteur une entre de validation V et une sortie de retenue ROn va rajouter chaque compteur une entre de validation V et une sortie de retenue R
La sortie de retenue R passe 1 pour indiquer au compteur suivant quil peut sincrmenterLa sortie de retenue R passe 1 pour indiquer au compteur suivant quil peut sincrmenter
Lentre de validation V permettra de le contrler : V=1 Comptage, V=0 arrtLentre de validation V permettra de le contrler : V=1 Comptage, V=0 arrt
-
Electronique Numrique A. Oumnad 137
Compteur Synchrone avec E/S de cascadage
R D C B A V
CTR0
1R D C B A V
CTR3
R D C B A V
CTR1
R D C B A V
CTR2
H
Un compteur ne doit sincrmenter que si tous les compteurs qui sont sa droite sont 9. Autrement dit un compter ne doit valider le compteur suivant (R=1) que si lui mme contient 9 et il reoit V=1 (le prcdent = 9)
R = 1 quand (DCBA=9) ET V=1
Un compteur ne doit sincrmenter que si tous les compteurs qui sont sa droite sont 9. Autrement dit un compter ne doit valider le compteur suivant (R=1) que si lui mme contient 9 et il reoit V=1 (le prcdent = 9)
R = 1 quand (DCBA=9) ET V=1
-
Electronique Numrique A. Oumnad 138
Compteur Synchrone 4 bits avec E/S de cascadage
H
A B C D
J
K
Q
QH
J
K
Q
QH
J
K
Q
QH
J
K
Q
QH
V
R
-
Electronique Numrique A. Oumnad 139
dcade Synchrone avec E/S de cascadage
H
A B C D
J
K
Q
QH
J
K
Q
QH
J
K
Q
QH
J
K
Q
QH
V
R
-
Compteur Synchrone base de bascule D
Electronique Numrique A. Oumnad 140
Faire ltude dun compteur Synchrone 4 bits base de bascules DFaire ltude dun compteur Synchrone 4 bits base de bascules D
DA = A DB = B A DC = C (AB) DD = D (ABC)
DA = A DB = B A DC = C (AB) DD = D (ABC)
DDDD CCCC BBBB AAAA DDDDDDDD DDDDCCCC DDDDBBBB DDDDAAAA
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
0000 0000 0000 1111 0000 0000 1111 0000
0000 0000 1111 0000 0000 0000 1111 1111
0000 0000 1111 1111 0000 1111 0000 0000
0000 1111 0000 0000 0000 1111 0000 1111
0000 1111 0000 1111 0000 1111 1111 0000
0000 1111 1111 0000 0000 1111 1111 1111
0000 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000
1111 0000 0000 0000 1111 0000 0000 1111
1111 0000 0000 1111 1111 0000 1111 0000
1111 0000 1111 0000 1111 0000 1111 1111
1111 0000 1111 1111 1111 1111 0000 0000
1111 1111 0000 0000 1111 1111 0000 1111
1111 1111 0000 1111 1111 1111 1111 0000
1111 1111 1111 0000 1111 1111 1111 1111
1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000
-
Compteur Synchrone base de bascule D (2)
Electronique Numrique A. Oumnad 141
D
CLK
Q
Q D
CLK
Q
Q D
CLK
Q
Q D
CLK
Q
Q
H
-
Dcompteur Synchrone base de bascule D
Electronique Numrique A. Oumnad 142
Faire ltude dun dcompteur Synchrone 4 bits base de bascules D
Faire ltude dun dcompteur Synchrone 4 bits base de bascules D
DA = A DB = B A DC = C (A B) DD = D (A B C )
DA = A DB = B A DC = C (A B) DD = D (A B C )
DDDD CCCC BBBB AAAA DDDDDDDD DDDDCCCC DDDDBBBB DDDDAAAA
0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111
0000 0000 0000 1111 0000 0000 0000 0000
0000 0000 1111 0000 0000 0000 0000 1111
0000 0000 1111 1111 0000 0000 1111 0000
0000 1111 0000 0000 0000 0000 1111 1111
0000 1111 0000 1111 0000 1111 0000 0000
0000 1111 1111 0000 0000 1111 0000 1111
0000 1111 1111 1111 0000 1111 1111 0000
1111 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111
1111 0000 0000 1111 1111 0000 0000 0000
1111 0000 1111 0000 1111 0000 0000 1111
1111 0000 1111 1111 1111 0000 1111 0000
1111 1111 0000 0000 1111 0000 1111 1111
1111 1111 0000 1111 1111 1111 0000 0000
1111 1111 1111 0000 1111 1111 0000 1111
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000
-
Dcompteur Synchrone bascules D
Electronique Numrique A. Oumnad 143
D
CLK
Q
QA DCLK
Q
QB DCLK
Q
QCD
CLK
Q
QD
H
-
Compteur dcompteur Synchrone
Electronique Numrique A. Oumnad 144
D
CLK
Q
QD
CLK
Q
Q
CLK
D
CLK
Q
Q D
CLK
Q
Q
u/d