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Examen d'un Circuit Latch Asynchrones CD 4042 :
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 et
1,
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.
.gif)
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.
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