3. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT

Dans cette première phase, vous allez vérifier le fonctionnement de l'un des huit buffers bidirectionnels du circuit intégré.

a) Mettez SW1 sur la position 0 pour valider le circuit et mettez SW0 sur la position 1.

b) Mettez sous tension le Digilab : L0 et L1 clignotent alors au rythme de 10 Hz. En effet, lorsque SW0 est en position 1, le passage du signal dans la direction de A8 à B8 est autorisé. Ceci est dû au fait que la sortie de la porte 2 de la figure 15 est au niveau haut alors que celle de la porte 1 est au niveau bas interdisant ainsi la direction B8 vers A8.

c) Mettez SW1 sur la position 1 ; de cette façon, les deux voies sont coupées et le signal ne passe dans aucune des deux directions.

En effet, L0 clignote encore, commandée par le signal provenant de CP1 ; par contre L1 ne clignote plus. Elle présente une luminosité plus faible que la normale.

d) Sans changer les autres liaisons, reliez la sortie B8 du buffer (broche 11) avec le + : L1 s'allume avec sa pleine intensité.

e) Reliez la sortie B8 avec la masse : L1 s'éteint. Vous avez ainsi constaté que L1 peut être commandé indépendamment du buffer qui, non validé, n'intervient pas.

f) Enlevez la liaison entre la broche 11 du buffer et la masse.

g) Éteignez le Digilab.

Inversez maintenant le sens de transmission, en appliquant le signal rectangulaire fourni par CP1 à l'entrée B8. Observez ce qui se passe sur A8.

h) Pour cela, enlevez la liaison entre la broche 9 et le contact CP1, puis reliez la broche 11 et le contact CP1. Basculez ensuite SW1 sur la position 0 pour valider à nouveau le circuit.

i) Placez SW0 sur la position 0, vous inversez ainsi le sens de transmission par rapport à l'essai précédent.

j) Allumez le Digilab ; vous voyez que L1 et L0 clignotent toutes les deux, le signal passe en effet de B8 vers A8. Pour vérifier si le signal va effectivement de B8 vers A8, répétez la même procédure que pour le cas précédent.

k) Mettez SW1 sur la position 1 : les deux voies sont interrompues, L1 clignote, tandis que L0 reste allumée.

l) Reliez L0 avec le + ; vous constatez qu'elle s'allume.

m) Mettez L0 à la masse ; elle s'éteint.

Vous venez de vérifier les deux sens de transmission du signal entre A8 et B8 de l'une des huit voies du circuit intégré. Adoptez la même procédure pour les sept autres voies afin de vérifier le fonctionnement correct.

n) Éteignez le Digilab.

En vous basant sur les résultats obtenus, vous pouvez construire la table de fonctionnement du buffer bidirectionnel indiquée figure 17 qui peut être résumée schématiquement par la figure 18.

4. - DEUXIÈME EXPÉRIENCE : ESSAI DE FONCTIONNEMENT D'UN COMPTEUR A DOUZE ÉTAGES.

Pour effectuer les expériences suivantes, il sera nécessaire d'utiliser un compteur. Dans les pratiques précédentes, vous avez expérimenté différents types de compteurs ; celui que vous allez examiner maintenant n'est pas différent des autres quant à sa conception, mais il a le grand avantage de contenir 12 étages dans un unique circuit intégré.

Il s'agit du CD4040, compteur asynchrone binaire à 12 bits, dont le schéma synoptique est représenté figure 19. Le brochage de ce circuit est indiqué à la figure 20.

Les impulsions à compter doivent être appliquées à l'entrée repérée par f1, qui est reliée à une porte NAND commandée par l'entrée RESET.

La porte d'entrée NAND est suivie d'un trigger de Schmitt qui sert à améliorer la qualité du signal, puis viennent deux inverseurs qui pilotent la chaîne de diviseurs.

Le compteur s'incrémente chaque fois que l'entrée f1 passe du niveau haut au niveau bas, c'est-à-dire à chaque front descendant. Ceci est symbolisé par une bulle placée sur l'entrée f1 dans la figure 20.

L'entrée RESET remet le compteur à zéro, elle est asynchrone ; dès qu'on lui applique un niveau H, le compteur passe à 0.

Le compteur peut aller de 0 à 4095 (2¹² positions). Sur les sorties, on obtient le nombre binaire en appliquant la convention logique positive (niveau L = 0 ; niveau H = 1).

4. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT

a) Enlevez de la matrice les liaisons et les composants relatifs à l'expérience précédente.

b) Insérez sur la matrice le circuit intégré CD4040 dans la position indiquée à la figure 21-a et effectuez les liaisons.

Le schéma électrique du circuit réalisé est représenté figure 21-b, tandis que la figure 21-c représente son schéma synoptique.

4. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT

a) Mettez SW0 sur la position 1.

b) Branchez l'alimentation : vous observez que les LED de L0 à L3 sont éteintes et que les deux afficheurs indiquent les chiffres 00.

c) Mettez SW0 sur la position 0 : vous constatez que le compteur se débloque et commence à compter à partir de 0.

Sur les douze sorties de Q1 à Q12, on trouve un nombre binaire de douze bits allant de :

Le bit le plus significatif (M.S.B.) correspond à la sortie Q12 et le bit le moins significatif (L.S.B.) à la sortie Q1.

Avec les LED L0 à L3, on visualise les bits de Q1 à Q4, avec DIS 0, on peut visualiser les bits de Q5 à Q8 et avec DIS 1, on visualise ceux de Q9 à Q12.

Observez les LED et les afficheurs ; puisque l'horloge est à la fréquence de 10 Hz, la LED L0 clignote à la fréquence de 5 Hz, L1 à la fréquence de 2,5 Hz, L2 à 1,25 Hz, L3 à 0,625 Hz.

Après la seizième impulsion d'horloge, l'incrémentation de l'indication des afficheurs commence, celle-ci étant en code hexadécimal, de 00 pour finir à FF au terme du comptage.

En observant les LED et les afficheurs, vérifiez le fonctionnement correct du compteur en consultant la table de la figure 22. Au chiffre 0 de la colonne devra correspondre la LED éteinte et au chiffre 1, la LED allumée.

Bien entendu, il ne s'agit pas de compter les impulsions d'horloge jusqu'à 4095 pour vérifier la table : il suffit d'observer que les LED et les afficheurs suivent la séquence indiquée dans la table.

d) Après avoir terminé l'essai, éteignez le Digilab.

En commentant l'expérience, on peut dire que chaque étage du compteur effectue une division par deux de la fréquence du signal appliqué à son entrée ; si on injecte le signal à 10 Hz, provenant du contact CP1, à l'entrée f1 du compteur, aux différentes sorties, on obtient des signaux dont la fréquence est à chaque fois réduite de moitié. Ceci peut être facilement vérifié, en observant le rythme auquel clignotent les LED et auquel s'incrémentent les afficheurs. La table de la figure 23 indique la fréquence et la période des signaux des différents étages du compteur et résume les résultats de l'essai.

Fig. 23. - Fréquence en Hz et période correspondante en secondes des signaux obtenus aux sorties du compteur pendant la 2ème expérience.

Sortie	Broche	Fréquence (Hz)	Période (s)
Q1	9	5	0,2
Q2	7	2,5	0,4
Q3	6	1,25	0,8
Q4	5	0,625	1,6
Q5	3	0,3125	3,2
Q6	2	0,15625	6,4
Q7	4	0,078125	12,8
Q8	13	0,0390625	25,6
Q9	12	0,0195313	51,2
Q10	14	0,0097656	102,4
Q11	15	0,0048828	204,8
Q12	1	0,0024414	409,6

Comme vous pouvez le constater, les fréquences s'échelonnent de 5 Hz à 0,0024414 Hz, c'est-à-dire une fréquence extrêmement basse. Il suffit donc d'un peu d'attention pour observer le phénomène et au cas où il resterait quelques points obscures, n'hésitez pas à recommencer plusieurs fois l'expérience.

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