Essais de fonctionnement du circuit intégré MM 74C00 "NAND"Fonctionnement des Circuits Intégrés 74C08 et 74C00 :
5. - ESSAIS DE FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT INTÉGRÉ MM 74C08
Avec l'expérience qui va suivre, nous allons vérifier expérimentalement le fonctionnement d'un circuit intégré à quatre portes ET, type MM 74C08 ou équivalent, et vous constaterez en particulier qu'un circuit ET peut être utilisé pour permettre ou interdire le passage d'un signal binaire selon l'état d'une entrée de commande.
Vous vérifierez par la pratique la table de fonctionnement et la table de vérité du circuit en question.
5. 1. - LIAISONS PRÉLIMINAIRES
a) - Enlevez toutes les liaisons faites dans l'expérience
précédente.
b) - Ôtez le circuit intégré
MM 74C04 du support ICX ;
pour réaliser cette opération, procédez de la manière suivante :
enfilez délicatement la lame d'un tournevis entre
le boîtier du circuit intégré et le support.
tournez le tournevis : le circuit intégré
se soulève comme on le voit sur la photo de la figure 20.
en faisant levier délicatement avec le tournevis
pour éviter de déformer les broches du circuit intégré, enlevez ce dernier
entièrement du support.
c) - Introduisez dans le support ICX
le circuit intégré MM 74C08 en respectant
les précautions indiquées lors du montage du premier circuit intégré.
Comme on peut le voir dans le schéma représenté par la figure 21-c et fourni par le constructeur, le circuit intégré MM 74C08 contient 4 circuits ET ayant des caractéristiques identiques mais fonctionnant indépendamment les uns des autres. Ils ont toutefois une alimentation commune.
Pour ce circuit intégré (comme d'ailleurs pour tous les circuits intégrés en général) la numérotation des broches correspond à la vue de dessus ; la broche 1 est celle qui se trouve à proximité du point de repère (figure 21-a) ou à droite d'une encoche semi-circulaire faite sur un des petits côtés du boîtier, comme indiqué sur la figure 21-b.
5. 2. - SECONDE EXPÉRIENCE : EXAMEN D'UN CIRCUIT ET
L'expérience qui suit concerne le premier circuit ET dont les deux entrées sont les broches 1 et 2 tandis que la sortie est la broche 3.
Comme il a déjà été indiqué, les trois autres circuits ET contenus dans le circuit intégré fonctionnent de la même manière. Vous pourrez donc les vérifier facilement en répétant les mêmes essais.
L'expérience consiste à relier la sortie du circuit ET à l'indicateur à LED, L0 afin de relever les niveaux de tension de sortie correspondant aux différentes combinaisons de niveaux de tension possibles sur les entrées.
Effectuez les opérations dans l'ordre en vous reportant à la figure 22.
a) - Préparez un nouveau morceau de fil rigide isolé
de 15 cm environ et reliez la première entrée, broche
1,
du circuit ET au contact repéré par
"-"
en haut à gauche de l'ensemble des connecteurs. Par cette liaison, l'entrée
est mise au potentiel de la masse.
b) - Au moyen du fil que vous avez préparé
(longueur à votre choix), reliez la deuxième entrée du circuit
ET,
broche 2, à l'autre contact repéré par
"-",
comme représenté sur la figure 22-a ; cette entrée est ainsi mise à la masse.
c) - Au moyen d'un autre morceau de fil, reliez la
sortie, broche
3, du circuit
ET
à l'entrée de l'indicateur à LED repérée par le symbole
L0 sur le groupe de connecteurs.
Par ces liaisons, vous avez réalisé le circuit représenté figure 22-b (premier essai).
Vous pouvez alimenter le circuit et observez la LED L0 : elle reste éteinte. Vous constatez ainsi que : lorsque les entrées du circuit ET sont toutes les deux au niveau de tension bas, c'est-à-dire L, la sortie se trouve elle aussi au niveau L.
d) - Débranchez l'alimentation et reliez maintenant
l'entrée 2 au contact repéré par le signe
"+", comme représenté en pointillé
figure 22-a. De cette manière, la deuxième entrée ne se trouve plus à un
niveau de tension bas (0 V), mais à un
niveau de tension Haut (+ 4,5 V).
Le circuit électrique relatif aux nouvelles liaisons est également représenté figure 22-b (deuxième essai).
Alimentez à nouveau le circuit et observez la LED L0 : elle reste éteinte. Vous constatez donc que : lorsqu'une entrée du circuit ET est à l'état H (haut) et l'autre à l'état L (bas), la sortie se maintient à l'état L.
Par commodité, les deux essais de l'expérience ont été représentés sur une seule figure ; au premier essai l'entrée 2 est reliée à la masse et se trouve au niveau L, tandis qu'au deuxième essai, elle est reliée à la tension + 4,5 V et se trouve alors au niveau H.
A partir de ces deux expériences, vous pouvez déduire que, si l'une des deux entrées (dans notre cas l'entrée correspondant à la broche 1) est à un niveau bas, le niveau que peut prendre l'autre entrée n'a aucune influence sur la sortie.
e) - Reliez à présent l'entrée 1
du circuit intégré au contact "+" c'est-à-dire
au niveau haut et en la maintenant dans cette position, répétez les deux
essais précédents en reliant l'entrée 2
d'abord à la masse sur le contact "-",
comme indiqué figure 23-a (troisième essai), et ensuite sur le contact "+",
comme indiqué en pointillé sur la même figure (quatrième essai). La figure
23-b représente le schéma électrique du circuit réalisé.
La façon de procéder est toujours identique :
-
débranchez l'alimentation
-
effectuez les liaisons
-
rebranchez l'alimentation
-
observez la LED L0.
Vous constatez cette fois que l'entrée 1 étant à un niveau haut, la sortie prend le même niveau que celui de l'entrée 2, c'est-à-dire qu'elle prend un niveau bas (L) si le niveau de l'entrée 2 est bas (L) ou se met à un niveau haut (H) si le niveau de l'entrée 2 est haut (H).
Ceci est le fonctionnement caractéristique d'un circuit ET qui peut ainsi être utilisé pour commander la transmission d'un signal binaire.
Dans ce cas, l'entrée 1 est appelée entrée de commande, car si cette entrée est au niveau L, la sortie est insensible aux variations du niveau présent sur l'entrée 2 ; tandis que si l'entrée 1 se trouve au niveau H, la sortie prend le même niveau, haut ou bas, que celui présent sur l'entrée 2.
Bien entendu, les deux entrées étant symétriques, elles sont interchangeables, et l'entrée 2 peut devenir l'entrée de commande si elle est portée au niveau H ; dans ce cas, la sortie prendra l'état correspondant à celui de l'entrée 1.
5.3. - TABLE DE FONCTIONNEMENT ET TABLE DE VÉRITÉ DU CIRCUIT ET (Retour 3ème pratique)
Les essais réalisés vous fournissent toutes les données utiles pour établir la table de fonctionnement du circuit ET. Vous avez constaté par exemple qu'avec les deux entrées au niveau L, la sortie est au niveau L.
Vous avez pu vérifier ensuite pour toutes les autres combinaisons de niveaux de tension sur les entrées les niveaux de tension en sortie grâce à l'observation de la LED L0.
Transcrivons les résultats obtenus dans la TABLE DE FONCTIONNEMENT représentée en figure 24.
En observant cette table, vous pouvez conclure que dans un circuit ET, la sortie se trouve à un niveau haut (H) uniquement lorsque les entrées sont toutes les deux à un niveau haut (H) ; si l'une ou l'autre ou les deux entrées sont à un niveau bas (L), la sortie est à un niveau bas (L).
A partir de la table de fonctionnement on peut établir la table de vérité en associant au niveau L la valeur logique 0 et au niveau H la valeur logique 1, comme représenté figure 25.
Dans cette table, les deux entrées appelées a et b et la sortie S sont désignées par les numéros des broches correspondantes, car dans les catalogues de circuits numériques, la table de vérité est habituellement présentée sous cette forme.
Cette table décrit le fonctionnement logique du circuit ET. La sortie S est à l'état logique 1 uniquement lorsque les deux entrées a et b sont toutes les deux à l'état logique 1.
Ceci peut également être exprimé simplement sous la forme :
-
S = a . b
ou aussi, en négligeant le point, sous la forme :
-
S = ab
6.
- ESSAIS DE FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT INTÉGRÉ MM 74C00 (Retour
3ème pratique)
Le circuit intégré MM 74C00 contient 4 circuits NAND comme représenté figure 26. Avec l'expérience qui suit, vous pouvez constater qu'un circuit NAND se comporte comme un circuit ET suivi d'un INVERSEUR.
6. 1. - TROISIÈME EXPÉRIENCE : EXAMEN D'UN CIRCUIT NAND
a) - Débranchez l'alimentation et enlevez tous les
raccordements effectués lors de la dernière expérience.
b) - Enlevez le circuit intégré
MM 74C08 du support d'essai
ICX et
introduisez dans ce dernier le nouveau circuit intégré MM
74C00.
Maintenant vous pouvez commencer l'essai de fonctionnement du premier circuit NAND (ses entrées sont les broches 1 et 2 et la sortie la broche 3). Vous procéderez exactement de la même manière que pour l'expérience précédente conduite sur le circuit ET.
En effectuant les quatre combinaisons possibles d'états des entrées du circuit NAND, relevez l'état de la sortie en observant chaque fois la LED L0.
A l'aide des résultats obtenus, vous pouvez établir la table de fonctionnement puis la table de vérité du circuit NAND. Ces deux tables sont représentées figure 27.
En comparant la table de fonctionnement du circuit NAND avec celle du circuit ET, vous pouvez constater que les niveaux de sortie du circuit NAND peuvent être obtenus en partant de ceux du circuit ET par une simple inversion, c'est-à-dire en remplaçant dans la dernière colonne relative à la sortie, H par L et vice-versa.
La même observation est valable pour la table de vérité des circuits ET et NAND où le 0 logique est remplacé par le 1 logique et vice-versa.
Ceci confirme qu'un circuit NAND est équivalent à un circuit ET suivi d'un inverseur, comme montré figure 28.
c) Après avoir terminé l'expérience, enlevez le
circuit intégré MM 74C00 du support et
replacez-le dans la mousse graphitée. Avec cette pratique, vous avez terminé
le montage de l'indicateur à LED et son
essai.
En utilisant l'indicateur à LED pour visualiser les niveaux de tension haut et bas en sortie d'un circuit intégré numérique, vous avez analysé le fonctionnement de quelques circuits intégrés dont des inverseurs, des circuits ET et des circuits NAND.
Dans la prochaine pratique, vous poursuivrez le câblage de la plaquette du circuit imprimé et vous examinerez le fonctionnement d'autres types de circuits.
Les différents essais réalisés avec les transistors et les diodes LED n'ont pas encore reçu d'explications théoriques, celles-ci sont données dans les nouvelles leçons de TECHNOLOGIE 1 qui traite des semi-conducteurs, (ces leçons sont très importantes pour bien comprendre le système numérique, donc à ne pas négliger).
Il sera intéressant lorsque vous examinerez cette technologie de revenir sur la pratique N° 2 afin de mieux comprendre.
L'enchaînement du programme peut vous paraître illogique mais en réalité il est motivé par le déroulement des pratiques et vous pourrez voir après avoir lu cinq ou six théories et cinq ou six pratiques que celles-ci se complètent et permettent, grâce à quelques retours en arrière, de faire des révisions afin de bien comprendre les points importants.
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