 Étude d'un circuit inverseur |
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Étude d'un Circuit Inverseur MM 74C04 :
4. - CONTRÔLE DU FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT INTÉGRÉ MM 74C04
Comme première expérience, vérifiez le fonctionnement d'un circuit intégré à 6 inverseurs, en relevant les niveaux de tension haut (ou état haut) et bas (ou état bas) présents à l'entrée et à la sortie d'un inverseur au moyen de l'indicateur à LED.
Voyons tout d'abord quelles sont les caractéristiques de ce circuit intégré.
4. 1. - DESCRIPTION DU CIRCUIT INTÉGRÉ MM 74C04
Avec la première série de matériel que vous avez acheté ou que vous êtes en possession d'un circuit intégré marqué MM 74C04 ou type équivalent, illustré par la figure 13-a.
Dans le schéma de la figure 13-b, on peut voir que la broche 1 correspond à l'entrée du premier inverseur, tandis que sa sortie aboutit à la broche 2. Les broches 3, 5, 9, 11, 13 constituent les entrées des cinq autres inverseurs dont les sorties correspondent respectivement aux broches 4, 6, 8, 10, 12.
Les six inverseurs sont indépendants entre eux bien qu'ils soient contenus dans un boîtier unique par mesure d'économie et dans un but de miniaturisation.
Par contre, leur alimentation est commune : on doit appliquer une tension positive comprise entre + 3 et + 15 V sur la broche 14 marquée Vcc (pour tension collecteur) ou parfois avec le symbole VD ou encore VDD (pour tension drain) ; on doit, par contre, relier à la masse la broche 7 marquée GND (pour ground ou terre en français) ou parfois VSS (pour tension source).
Cette fourchette de tension d'alimentation comprise entre + 3 V et + 15 V est caractéristique des circuits intégrés que vous utiliserez pour les expériences et en général d'une grande partie des circuits intégrés de la famille CMOS.
D'autres circuits intégrés, appartenant à la famille TTL nécessitent, par contre, une tension d'alimentation de + 5 V avec une tolérance de ± 5 % ; pour ces circuits, une tension supérieure à 5,5 V serait assurément destructrice, tandis qu'une valeur de tension inférieure à + 4,5 V ne pourrait garantir un fonctionnement correct.
4. 2. - PREMIÈRE
EXPÉRIENCE : ÉTUDE D'UN CIRCUIT INVERSEUR
Avec cette expérience, vous allez étudier le fonctionnement du premier inverseur contenu dans le circuit intégré dont l'entrée est reliée à la broche 1 et la sortie à la broche 2
Les cinq autres inverseurs inclus dans le même circuit intégré ont un fonctionnement exactement identique du premier. Vous pourrez les vérifier vous-même l'un après l'autre si vous le désirez, en répétant les mêmes opérations.
L'essai consiste à relier la sortie de l'inverseur en question à l'indicateur à LED, L0 et à voir quels niveaux de tension sont obtenus en sortie selon les niveaux de tension présents à l'entrée.
Sur la base de ces résultats, vous établirez la table de fonctionnement et la table de vérité de l'inverseur.
Enlevez maintenant le circuit intégré MM 74C04
de la mousse graphitée et introduisez-le dans le support d'essai ICX,
en l'orientant correctement selon les indications de la figure 14-a et en vous
conformant aux instructions suivantes :
a) - Avant d'introduire le circuit intégré dans le support, examinez
soigneusement ses broches ; si l'une d'elles est tordue, redressez-la délicatement
à l'aide d'une pince brucelle.
b) - Présentez le circuit intégré sur le support et vérifiez que les broches
correspondent aux trous du support ; si ce n'est pas le cas, c'est-à-dire
que les broches du circuit intégré sont légèrement décalées (comme illustré
figure 14-b), vous devez les redresser. Pour cela, il convient de poser le
circuit de côté sur un plan dur et d'exercer une pression adéquate de manière
à plier les broches uniformément vers l'intérieur, comme indiqué figure 15.
La même opération doit être effectuée de l'autre côté du circuit intégré,
de manière que les deux rangées de broches soient pliées symétriquement par
rapport au boîtier.
c) - Les broches du circuit intégré se présentant bien en face des trous
du support (figure 14-c), appuyez délicatement mais fermement sur le circuit
intégré pour l'enficher dans le support.
d) - En respectant les indications fournies précédemment, préparez deux
morceaux de fil étamé isolé d'environ 10 cm chacun
afin d'établir les liaisons entre connecteurs.
e) - A l'aide de l'un de ces fils, reliez la sortie de
l'inverseur, c'est-à-dire
la broche 2
à l'entrée de l'indicateur à LED repéré par le
symbole L0 du groupe de connecteurs.
f) - Avec l'autre fil, reliez l'entrée de l'inverseur,
c'est-à-dire la broche 1 au contact
"-"
du groupe de connecteurs.
Les liaisons effectuées sont représentées sur la figure 16-a et avec elles vous avez réalisé le circuit schématisé par la figure 16-b.
Comme vous pouvez le remarquer, les liaisons relatives à la tension d'alimentation ne sont pas représentées dans ce circuit, sa valeur n'y est pas indiquée non plus : ceci est une convention généralement adoptée dans la représentation des schémas des circuits logiques. Il reste cependant bien entendu que la tension d'alimentation doit, dans chaque cas, être présente et avoir une valeur appropriée aux circuits alimentés.
Dans la figure 16-b, le circuit indicateur à LED est représenté simplement par un rectangle, car il ne fait pas partie du circuit logique proprement dit, mais il est utilisé uniquement en tant que dispositif de contrôle. Ce rectangle représente donc le circuit indicateur à LED, L0 avec le transistor de commande correspondant, dont le schéma complet a déjà été donné figure 12.
Vous pouvez voir à l'intérieur du symbole graphique de l'inverseur l'indication 1 / 6 qui signifie que le schéma représente l'un des six inverseurs inclus dans un même circuit intégré. Cependant cette fraction est souvent omise par souci de simplification.
Le numéro de la broche est reporté à l'entrée et à la sortie de l'inverseur. Cette indication se trouve toujours sur les schémas des circuits logiques. Elle est d'une grande utilité pour leur compréhension en vu de leur réalisation pratique.
g) - Après avoir vérifié l'exactitude des liaisons réalisées,
alimentez le circuit : c'est-à-dire, reliez les pinces crocodiles rouge et
noire à la pile en respectant, bien entendu, les polarités comme vous savez le
faire maintenant. Vous constatez que la LED L0 s'allume.
h) - Débranchez la pile. Enlevez le fil du contact "-"
et introduisez-le dans le contact "+",
comme représenté sur la figure 17-a. Vous réalisez ainsi le circuit de la
figure 17-b. Alimentez de nouveau le circuit. Vous constatez que la
LED L0 s'éteint.
La figure 18 résume sous la forme d'un tableau le résultat obtenu. La première colonne (entrée) contient les niveaux de tension bas (0 V) et haut (4,5 V) appliqués à l'entrée de l'inverseur. Dans la deuxième colonne (sortie) figurent les états correspondants de l'indicateur à LED L0 relié à la sortie du même inverseur.
Rappelez-vous que l'état de l'indicateur à LED signifie :
LED allumée = niveau de tension haut
LED éteinte = niveau de tension bas
Considérez qu'un niveau haut de tension est représenté conventionnellement par la lettre H (initiale du mot anglais High, c'est-à-dire haut) et un niveau bas de tension par la lettre L (initiale du mot anglais Low signifiant bas). On peut transformer le tableau de la figure 18-a en celui de la figure 18-b appelé TABLE DE FONCTIONNEMENT de l'inverseur.
En définitif, on peut conclure sur la base de ce tableau que le niveau de sortie d'un inverseur est toujours l'inverse de celui de l'entrée, ou encore qu'un niveau bas d'entrée correspond à un niveau haut de sortie et vice-versa.
La première expérience terminée, débranchez l'alimentation du circuit.
4. 3. - TABLE DE VÉRITÉ DE L'INVERSEUR
Vous verrez dans la théorie N° 3 que les circuits fonctionnant avec des signaux à deux niveaux, haut (tension positive) et bas (tension nulle) comme ceux dont nous disposons, peuvent assurer deux fonctions logiques distinctes selon que l'on opère en logique positive ou négative.
Selon la convention logique positive qui est la plus utilisée, au niveau bas L est associé l'état logique 0 et au niveau H l'état logique 1.
Dans ce cas, en partant de la table de fonctionnement de la figure 18-b, on obtient la table de vérité de la figure 19.
| Entrée | Sortie |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Pour définir les caractéristiques d'un composant de type numérique, les constructeurs de circuits intégrés fournissent généralement la table de fonctionnement, quelquefois la table de vérité ou bien les deux.
Pour conclure, il est à noter que si l'on représente par la lettre a le signal d'entrée, c'est-à-dire la variable d'entrée (1 ou 0) et par la lettre S le signal de sortie d'un inverseur, la relation liant a et S peut être écrite sous la forme suivante :
S =
où la barre au-dessus de la lettre a indique l'inversion de l'état logique de sortie par rapport à celui de l'entrée.
Nous continuerons à approfondir sur les deux autres circuits intégrés à savoir MM 74C08 et MM 74C00 sur une autre page afin de ne pas encombrer celle-ci.
 Cliquez ici pour la leçon suivante ou dans le sommaire prévu à cet effet. |
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