4. - PREMIÈRE EXPÉRIENCE : "EXAMEN D'UN CIRCUIT LATCH"
Le terme anglais "latch"
signifiant "verrou, loquet" est utilisé pour désigner en général un
circuit de mémoire. La bascule D utilisée
dans la pratique précédente peut fonctionner comme latch synchrone. Elle mémorise
en effet, l'état logique présent sur l'entrée D
au moment de la transition positive appliquée sur l'entrée CLOCK.
Avec la manipulation qui va suivre,
vous allez vérifier le fonctionnement du circuit intégré CD
4042 contenant quatre circuits latch asynchrones de type
D.
La représentation schématique du quadruple latch asynchrone CD
4042 est indiquée à la figure 12.
Étant donné la complexité du
circuit, le schéma électrique (comme vous pouvez l'observer) est constitué
simplement par un rectangle d'où sortent les liaisons aux différentes broches.
Toutefois, chaque broche est repérée par un symbole permettant de comprendre
le fonctionnement du circuit comme pour la bascule de type D
que vous connaissez déjà.
En effet, les quatre broches
D1,
D2, D3, D4 sont autant d'entrées analogues à l'entrée
D
(ou DATA) de la bascule
D.
Les broches Q1, Q2, Q3, Q4 et1,
2,
3,
4
sont les sorties complémentées des quatre circuits latch tout comme Q
et
sont les sorties complémentées de la bascule D.
Il y a ensuite deux entrées de validation C1
et C2 communes aux quatre bascules. Ces deux
entrées ont une fonction analogue à l'entrée C
de la bascule R.S.C.
Enfin, les broches marquées
VDD
et VSS doivent être reliées respectivement
au (+) et au (-)
de la tension d'alimentation.
4. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Assurez-vous que
l'alimentation est débranchée et enlevez toutes les liaisons encore en place
après la dernière expérience effectuée lors de la pratique précédente.
b) Insérez le circuit intégré
CD 4042 sur la matrice, à cheval sur la
rainure centrale, dans la position indiquée par la figure 13-a, en faisant
attention à ce que les 16 broches du circuit intégré soient correctement
introduites dans les contacts de la matrice.
c) En vous servant du fil étamé
isolé que vous avez en votre possession, coupez des morceaux de longueur
appropriée et préparez-les de la manière que vous connaissez maintenant et
effectuez les liaisons illustrées par la figure 13-a.
Vous réalisez ainsi les connexions
suivantes avec les broches d'entrée du CD
4042.
entrée D1 (broche 4) avec
l'interrupteur SW0
entrée D2 (broche 7) avec
l'interrupteur SW1
entrée D3 (broche 13)
avec l'interrupteur SW2
entrée D4 (broche 14)
avec l'interrupteur SW3
Les sorties Q1,
Q2, Q3, Q4 du circuit intégré sont reliées aux quatre
LED
suivantes :
sortie Q1 (broche 2) avec
la LED L0
sortie Q2 (broche 10) avec
la LED L1
sortie Q3 (broche 11) avec
la LED L2
sortie Q4 (broche 1) avec
la LED L3
Les sorties complémentaires 1,
2,
3,
4
ne sont par contre pas reliées : rappelez-vous que la barre
au-dessus de chaque symbole de ces sorties indique la présence d'un signal
inversé par rapport à la sortie correspondante non inversée. Donc, si par
exemple la sortie Q1 se trouve au niveau L,
la sortie 1
sera au niveau H; il en
est de même pour Q2
et 2,
Q3
et 3,
Q4 et 4.
L'entrée C1
est reliée au contact P0
(broche 5) et l'entrée C2 à la masse
"0
V" (broche 6).
Les liaisons du CD
4042 que nous venons de décrire sont facilement contrôlables sur le
schéma pratique de la figure 13-a ainsi que sur le schéma électrique de la
figure 13-b.
A ce sujet, rappelez-vous
qu'il est conseillé de toujours consulter le schéma électrique pour vérifier
l'exactitude des liaisons effectuées en pratique.
De cette manière, au fur et à
mesure que vous effectuerez les manipulations de plus en plus complexes prévues
au programme, vous acquérrez la capacité de passer facilement du schéma
pratique au schéma théorique et vice-versa, et surtout vous apprendrez à "lire"
n'importe quel schéma électrique de circuit logique.
Après vous être ainsi assuré que
le montage effectué correspond au schéma électrique de la figure 13-b,
commencez l'expérience en vous conformant aux indications suivantes.
4. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT
a) Mettez les quatre entrées
D1, D2, D3, D4 au niveau
L
en commutant les quatre interrupteurs SW0, SW1, SW2,
SW3 sur la position 0.
b) Alimentez le circuit en
raccordant les pinces crocodiles noire et rouge à la pile de 4,5
V.
Observez les
LED, vous constatez qu'elles sont toutes éteintes ; dans le
cas contraire, débranchez l'alimentation et revoyez les liaisons effectuées.
c) Mettez maintenant
l'interrupteur SW0
sur la position 1
appliquant ainsi un niveau H sur l'entrée
D1: vous constatez que la LED L0
s'allume.
d) Mettez ensuite chacune des
entrées restantes au niveau H en disposant
les interrupteurs correspondants les uns après les autres sur la position 1: vous remarquez qu'à chaque entrée portée au niveau H
correspond un niveau H en sortie indiqué
par l'allumage des différentes LED.
Avec cet essai, vous avez constaté
que sur chaque sortie du circuit intégré en question, vous retrouvez le niveau
présent sur l'entrée correspondante. Donc, si l'entrée D1
est au niveau H, la sortie
Q1
sera aussi au niveau H; si
D1
est au niveau L,
Q1
sera aussi au niveau L. La même situation
peut se vérifier pour chacun des autres couples entrée - sortie D2-Q2,
D3-Q3 et D4-Q4.
e) Mettez maintenant les
quatre interrupteurs sur une position quelconque. Mettez, par exemple SW0
sur la position 0,
SW1
sur la position 1,
SW2
sur la position 0 et
SW3
sur la position 1. Dans ces cas, les LED
L1 et L3 s'allument.
f) Appuyez sur le bouton
P0
et commutez ensuite à volonté les quatre interrupteurs tout en maintenant P0
enfoncé.
En observant l'indication des
LED,
vous constatez que les sorties ne changent pas d'état, mais que ces dernières
conservent bien l'état qu'elles avaient avant que P0
n'ait été actionné, ce qui signifie que le circuit a mémorisé la situation
existant avant l'action sur P0.
En tenant compte des observations précédentes,
il est possible de rédiger la première partie de la table de fonctionnement du
circuit intégré CD 4042
reportée dans la
figure 14, et qu'on résume ainsi :
Avec l'entrée
C1
au niveau L et l'entrée
C2
au niveau L, le circuit est
"transparent": c'est-à-dire que les sorties reproduisent les niveaux logiques des
entrées correspondantes.
Avec l'entrée
C1
au niveau H et l'entrée
C2
au niveau L, le circuit
mémorise
le dernier niveau logique présent sur l'entrée à l'instant qui précède immédiatement
celui où l'entrée C1 est passée du niveau
L
au niveau H.
g) Coupez l'alimentation et
portez l'entrée C2 au niveau
H
en déconnectant la broche 6 du
CD 4042
de la ligne reliée au contact (-) et en la
raccordant avec un autre fil de longueur appropriée à la ligne reliée au
contact (+).
h) Branchez de nouveau
l'alimentation et refaites les essais réalisés précédemment.
Vous constatez cette fois que la
situation s'est inversée ; quand l'entrée C1
est au niveau L, le circuit est insensible
aux changements de niveaux H et
L
qui se manifestent sur les entrées. Il mémorise le niveau logique présent à
l'instant où l'entrée C1 passe du niveau
H
au niveau L. Avec l'entrée
C1
au niveau H, le circuit est
"transparent".
A l'aide de ces dernières
observations, vous pouvez compléter la table de fonctionnement du CD
4042 qui se présente donc comme le montre la figure 15.
Le fonctionnement du
quadruple
latch que vous venez d'examiner peut en définitive être résumé
ainsi :
le circuit dispose de quatre entrées et de quatre
sorties.
l'état où se trouvent les sorties dépend de l'état
des deux entrées de commande
C1 et
C2.
si l'entrée
C1
et l'entrée C2 sont toutes les deux à l'état
H ou à l'état
L,
les sorties reproduisent ou recopient l'état des entrées.
si l'entrée
C1
est à l'état L, quand l'entrée
C2
passe à l'état H, le circuit mémorise les
états des entrées.
Il en est de même
quand l'entrée C1 est à l'état H
et que l'entrée C2 passe à l'état
L.
Bas de page
1,
(broche 5) et l'entrée C2 à la masse
"0
V" (broche 6).
Avec l'entrée
C1
au niveau L et l'entrée
C2
au niveau L, le circuit est
"transparent"
: c'est-à-dire que les sorties reproduisent les niveaux logiques des
entrées correspondantes.
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