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De plus, il y a une différence fondamentale dans la structure. Les circuits à contacts créent unchemin continu, dans leque...
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* Additionneur complet :1) Remplir la table de vérité suivante : S= Cin xor a xor b                             Cin     a ...
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Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1

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Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1

  1. 1. Manipulation 1 : Porte logiqueIntroduction :Un circuit combinatoire est un circuit à n entrées et m sorties, où létat de chaque sortie (0 ou 1)dépend uniquement de létat des entrées. Les circuits combinatoires les plus simples sont aussiappelés des portes logiques.Les portes logiques à transistors :La forme la plus simple de la logique électronique est la logique à diodes. Cela permet lafabrication de portes ET et OU, mais pas de portes NON ce qui conduit à une logiqueincomplète. Pour créer un système logique complet, il est nécessaire dutiliser des lampes ou destransistors.La famille la plus simple de portes logiques utilisant des transistors bipolaires est appeléerésistance-transistor ou RTL (resistor-transistor logic). Au contraire des portes à diodes, les portesRTL peuvent être mises en cascade indéfiniment pour produire des fonctions logiquescomplexes. Pour diminuer le temps de retard, les résistances utilisées par les portes RTL furentremplacées par des diodes, ce qui donna naissance aux portes logiques diode-transistor ou DTL(diode-transistor logic). On découvrit ensuite quun transistor pouvait faire le travail de deux diodesen prenant la place dune seule, ce qui mena à la création de portes logiques transistor-transistorou TTL (transistor-transistor logic). Dans certains types de circuits, les transistors bipolaires furentremplacés par des transistors à effet de champ (MOSFET) ce qui donna naissance à la logiqueCMOS. Les concepteurs de circuits logiques utilisent actuellement des circuits intégréspréfabriqués, notamment en TTL, la série 7400 de Texas Instruments, et en CMOS, la série 4000de RCA, ainsi que leurs dérivés plus récents. La plupart de ces circuits contiennent des transistorsà plusieurs émetteurs, utilisés pour implémenter la fonction ET, et qui ne sont pas disponiblesséparément. De plus en plus, ces circuits logiques fixes sont remplacés par des circuitsprogrammables, qui permettent aux concepteurs dintégrer un grand nombre de portes logiquesdiverses dans un seul circuit intégré. La nature programmable de ces circuits, parmi lesquels lesFPGA, a enlevé au hardware son aspect "dur" : il est désormais possible de changer les fonctionslogiques dun système en reprogrammant certains de ses composants, ce qui permet de modifierles caractéristiques dun circuit logique hardware.Les portes logiques électroniques diffèrent de manière significative de leurs équivalents à relais etcontacts. Elles sont bien plus rapides, moins gourmandes et beaucoup plus petites (au moins unmillion de fois dans la plupart des cas). 1
  2. 2. De plus, il y a une différence fondamentale dans la structure. Les circuits à contacts créent unchemin continu, dans lequel le courant peut circuler dans les deux directions entre lentrée et lasortie. La porte logique à semi-conducteurs, au contraire, agit comme un puissant amplificateurde tension, qui reçoit un courant faible en entrée et produit une tension de basse impédance ensortie. Le courant ne peut pas circuler entre la sortie et lentrée dune porte à semi-conducteurs.Un autre grand avantage des circuits logiques standardisés est quils peuvent être mis en cascade.Autrement dit, la sortie dune porte peut être reliée aux entrées dune ou plusieurs portes, et ainside suite à linfini, ce qui permet de construire des circuits dune complexité quelconque sans avoirbesoin de connaître le fonctionnement interne des portes. Dans la pratique, la sortie dune portene peut être connectée quà un nombre fini dentrées, mais cette limite est rarement atteinte dansles nouveaux circuits CMOS comparé aux circuits TTL. Il existe également un délai nommé tempsde propagation entre la modification dune entrée et la modification correspondante en sortie. Dansdes portes en cascade, le temps de propagation total est à peu près égal à la somme des temps depropagation individuels, ce qui peut poser problème dans les circuits à grande vitesse. Circuit intégré 7400 contenant 4 portes NON-ET (NAND). Les deux autres broches servent à lalimentation 0V / 5V.Rappel : Propriété des fonctions logiques et symboles correspondantA+0 =A A . (B +C ) =A . B + A . CA+B =B+A A . 0 =0A+1 =1 A . 1 =AA+A =A A . A =0A+A = 1 A . A =AA+A.B =A+B ; A+A+A =A 2
  3. 3. Opération booléenne Type Symbole Americain Symbole Européen Table de vérité entre A et B Entrée Sortie A B A ET B 0 0 0ET 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Entrée Sortie A B A OU B 0 0 0OU 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Entrée Sortie A NON ANON 0 1 1 0 Entrée Sortie A A B NAND BNON-ET (NAND) 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Entrée Sortie A NOR A B BNON-OU (NOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Entrée Sortie A XOR A B BOU exclusif (XOR) 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Entrée Sortie A A B XNOR BNON-OU exclusif ou OU-exclusif complémenté (XNOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 3
  4. 4. Aplication 1 : Contrôle de chauffageUn dispositif de chauffage industriel est contrôlé par trois détecteurs de seuil detempérature a, b et c . Il faut au moins que deux détecteurs sur trois indiquent un niveau hautpour que l’information soit validée sur la sortie S1.a) Donner la table de vérité de S1 en fonction de a, b et c et écrire l’équation de sortie a b c Sb) Simplifier lexpression de S1par la méthode graphique ( tableau de Karnaugh.)c) Représenter le schéma logique de S1.d) Faire la mise en œuvre, tester puis faire valider le bon fonctionnement par leProfesseur. 4
  5. 5. Application 2 : Demi -additionneur et additionneur complet : * Demi-additionneur :1) Remplir le tableau suivant : donner la somme arithmétique en binaire des différentescombinaisons possibles a b A+b2) Soit le tableau suivant : a b Somme Retenu 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 a)Déduire la porte logique correspondante a chaque colonne Somme et Retenu. b) Écrire les équations de sortie R et S sous la forme la plus simplifiée. c) Représenter le schéma logique de R et S d) Faire le câblage à l’aide des circuits intégrées SN74LS 136 ,SN74LS08,SN74LS02 et tester. 5
  6. 6. * Additionneur complet :1) Remplir la table de vérité suivante : S= Cin xor a xor b Cin a b S Cout2) Écrire les équations de sortie de S et Cout sous la forme la plus simplifiée.3) Représenter le schéma logique de R et S4) Faire le câblage à l’aide des circuits intégrées SN74LS 136, SN74LS08,SN74LS02 et tester.5) Quelle est la différence entre un demi-additionneur et un additionneur complet 6

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