Ch1 - La Fonction Mémoire Ch2 - Les Bascules Ch3 ...peip.polytech.free.fr/page/Elecnum2/Ch2.pdf · Ch1 - La Fonction Mémoire ... Solutions Ouvrir l’entrée

Plana

Ch1 - La Fonction Mémoire

Ch2 - Les Bascules

Ch3 - Machines Asynchrones

Ch4 - Machines Synchrones

Logique SéquentielleCopyright © F. Muller 2005

Ch2 - 1 -

Les Bascules

IntroductionBascules sur niveauxBascules sur frontsUtilisations des basculesSynthèse

Copyright © F. Muller 2005

Ch2 - 2 -

De la mémoire à la basculeProblématiqueProblématique

MémoirePermet de stocker une informationPermet de stocker une information

On voudrait aussiCompter (des impulsions)Compter (des impulsions)Décaler d’un ou plusieurs pasRecopier au rythme d’une horlogep y gTransmettre en série sur un fil des informations parallèles

Nécessité d’une horloge

Horloge T Horloge T

Exemple avec une mémoire DT

Informationreçue

D


Ch2 - 3 -

Q 0 ou 1 ?

De la mémoire à la basculeSolutionsSolutions

Ouvrir l’entrée juste les temps nécessairesRéduire la durée pendant laquelle on a T=1 à la valeur minimale, voire à la durée d’un frontFaire un circuit sensible aux fronts montants ouFaire un circuit sensible aux fronts montants ou descendantsDonner au circuit une structure dite « maître-esclave »

M1 M2

entrée sortie

Commandede l’enregistrement (T=1)

Commande de l’affichage (T=0)T

Dans ces 3 cas, on parle de Bascules

de l enregistrement (T=1)


Ch2 - 4 -

Solution 1La structure maître-esclave (1/4)La structure maître esclave (1/4)

Cette structure a été créée pour décaler des informations permettant de réaliser la multiplication et la divisionpermettant de réaliser la multiplication et la division

0 0 1 0 1 0 0 0 40

0 1 0 1 0 0 0 0 80 = 40 * 21Décalage de 1 vers la gauche 0 1 0 1 0 0 0 0 80 = 40 * 21

Décalage de 1 vers la droite 0 0 0 1 0 1 0 0 20 = 40 / 21

Principe du registre à décalage

Bascule Bascule BasculeSk Sk-1 S0Bascule

kBascule

k-1Bascule

0

horloge


Ch2 - 5 -


Fonctionnement monophaseFonctionnement défectueuxFonctionnement défectueuxPassage en rafale => résultat aléatoire

BasculeRST

k

BasculeRSTk-1

BasculeRST

0

décalage

T

SolutionRetard avec 2 horlogesRetard avec 2 horlogesBascules à déclenchement sur front

retard

BasculeRST

k

BasculeRSTk-1

BasculeRST

0


Ch2 - 6 -

T


Fonctionnement biphase2 mémoires : mémoire M (maître) et mémoire E (esclave)2 mémoires : mémoire M (maître) et mémoire E (esclave)2 horloges : H1 et H2Principe : les 2 mémoires fonctionnent alternativement àPrincipe : les 2 mémoires fonctionnent alternativement à l’aide de H1 et H2

M Metc

H1 H2 H1 H2 H1

H1

E E E H2


Ch2 - 7 -


Fonctionnement biphase (suite)enregistrement affichage

MaîtreM

1 3Esclave

Eentrées sorties

enregistrement affichage

M2 4

E

HH

H(H1) (H2)

Mémoire MMémoire E

acquisition

acquisition

acquisitionverrouillage

verrouillageverrouillage

H1

H2

Mémoire E acquisition verrouillageverrouillage

H


Ch2 - 8 -

H

Solution 2Déclenchement sur front d’horloge (1/2)Déclenchement sur front d horloge (1/2)

Sans front d’horloge …Cas de la mémoire RST et DTCas de la mémoire RST et DT

Ouvertes aux parasites lorsque T=1Variation de la sorties en fonctions des entrées lorsque T=1

Cas de la structure Maître EsclaveCas de la structure Maître-EsclavePlus la durée de T=1 est grande, plus le risque de recevoir des parasites est grand

SolutionSolutionacquisition sur fronts d’horloge montants ou descendant

F t d d t

Horloge T

Fronts montants

Horloge T

Fronts descendants

enregistrement

entrée

enregistrement

entrée


Ch2 - 9 -

sortie sortie

Solution 2Déclenchement sur front d’horloge (2/2)Déclenchement sur front d horloge (2/2)

Structure d’un bascule à autoblocage

Ci it

mémoireS

S’

R’Q

entréesCi it

mémoireD

D’ Q

Circuitsd’auto-blocage T

R

R

Q

Circuitsd’auto-blocage T

Q

T T

T

Prélèvement de l’information d’entrée

Blocage des entrées(autoblocage)

Suppression de l’autoblocage+ blocage mémoire par T=0


Ch2 - 10 -

Solution 3Combinaison maître-esclave & frontCombinaison maître esclave & front

Bascule « data lock out »L’information est prise en compte à l’instant du front montant de l’horlogeLa sortie ne restitue l’information que lorsque l’horlogeLa sortie ne restitue l information que lorsque l horloge revient au niveau 0

Horloge T

EntréeEntrée

enregistrement

affichage

Sortie


Ch2 - 11 -

Sortie

Les Bascules

IntroductionBascules sur niveauxBascules sur frontsUtilisations des basculesSynthèse


Ch2 - 12 -

Les bascules Maître/Esclave – RST & DT (1/4)Les bascules Maître/Esclave RST & DT (1/4)Maître Esclave

SDQ

Bascule RST M/E

S1

T1

R1

Q1

Q1

S2

T2

R2

Q2

Q2R

Q

Q1 2

TBascule D M/E

S1

R1

T1

S2 = Q1

R2 = Q1

enregistrement enregistrement

R2 Q1

T2

Q2Q =

affichage


Ch2 - 13 -

Q2Q =

Les bascules Maître/Esclave – RST & DT (2/4)Les bascules Maître/Esclave RST & DT (2/4)RésuméRésumé

modeEntrées Sorties

étatRA1 RAZ T S R Q(t+Δ) Q(t+Δ)

Asynchro

0 1 X X X 1 0 Forçage à 1

1 0 X X X 0 1 Forçage à 0ST

RA1

Q one

0 0 X X X 1 1 Interdit

1 1 0 0 Q(t) Q(t) Mémoire

M/ERT

Q

Synchro

1 1 1 0 1 0 Mise à 1

1 1 0 1 0 1 Mise à 0

RAZ

one

1 1 1 1 1 1 Interdit

1 1 0 X X Q(t) Q(t) mémoire


Ch2 - 14 -

Les bascules Maître/Esclave – Compteur (3/4)Les bascules Maître/Esclave Compteur (3/4)Bascule M/E RST affiche l’information après chaque front descendant de Tdescendant de TT S R Q(t) Q(t+Δ) φ

1 0 0 Q Q 0 )()( .... tt QRSQRS +=ϕ

1 0 1 0 0 0

1 0 1 1 0 1

1 1 0 0 1 1

1.car .. )()( ≠+= SRQSQR ttϕ

Pour une fonction de comptage φ=11 1 0 0 1 1

1 1 0 1 1 0 )()( et tt QRQS ==Pour une fonction de comptage, φ=1

T

S

T

S

R S

RT

Q

QM/E

R

Q

Q


Ch2 - 15 -

Q

Les bascules Maître/Esclave (4/4)es bascu es a e/ sc a e ( / )Avantages

A toutes les propriétés des mémoiresRéalise la fonction de comptageP d t ti ’ l i f tiPrend en compte en sortie qu’une seule information par impulsion

InconvénientsInconvénientsInterdit la combinaison S = R =1 (résolu avec la bascule D)Lorsque T=1 la bascule a ses entrées ouvertes et peut êtreLorsque T=1, la bascule a ses entrées ouvertes et peut être perturbée par des parasites


Ch2 - 16 -

La structure JK (1/3)PrincipePrincipe

La bascule RST en diviseur par 2 n’a plus d’entréeAjout de quelques portes => structure JK

J J k i ifi t V l tJ pour « Jack » signifiant ValetK pour « King » signifiant Roi

Utilisé pour la fonction de décalage (synchrone)

H Qp-1 Qp

Niveau 1 ou ou 1 0

Ni 1 0 1

La bascule N°p doit changer d’état (état de commutation)Niveau 1 ou ou 0 1

Niveau 1 ou ou 1 1

Niveau 1 ou ou 0 0

de commutation)

La bascule N°p n’a pas à changer d’état (état mémoire)Niveau 1 ou ou 0 0 mémoire)

11 .. −− += ppppp QQQQϕ JQp

JQp-1

N°p-1 N°p

ppppp

)).(( 11 −− ++= ppppp QQQQϕ KQp

KQp-1


Ch2 - 17 -

φp dépend de Qp. Les connexions sont faites à l’intérieur du circuit : BASCULE JK

La structure JK (2/3)La fonction de commutationLa fonction de commutation

La fonction de commutation autorise les fronts ou niveaux de l’horlogeniveaux de l horloge

B désigne une bascule sensible à des niveaux ou frontsz = H.φ est la fonction de commande de la basculez H.φ est la fonction de commande de la basculeφ est la fonction de commutation

QJQK .. +=ϕ )).(( QJQK ++=ϕouQQϕ )) (( QQϕou

BH

Jz

Q

BH

Jz

Q

BH

KQ

BH

KQ


Ch2 - 18 -

La structure JK (3/3)Fonction de comptageFonction de comptage

J = 1 et K = 0 implique φ = /Q : la bascule ne change d’ét t i Q 0 H é li Q 1d’état que si Q = 0, H réalise Q = 1

J = 0 et K = 1 implique φ = Q : la bascule ne change d’état que si Q = 1, H réalise Q = 0

J = K = 0 implique φ = 0 : la bascule est figée

J = K = 1 implique φ = 1 : on obtient la fonction deJ K 1 implique φ 1 : on obtient la fonction de comptage (bascule T)


Ch2 - 19 -

La structure JK Maître/EsclavePrincipePrincipe

Combinaison de la structure M/E et la structure JKMise à 1Mise à 0C t & di i 2Comptage & diviseur par 2mémoire

QJQK QJQK .. +=ϕ

M/E

QS

T

J

T

Q

QQRKQ


Ch2 - 20 -

La structure JK Maître/EsclaveAvantages / InconvénientsAvantages / Inconvénients

Les mêmes que ceux de la bascule RST M/E (cf Ch2 16)– 16)

J et K ne doivent pas varier tant que l’on a T = 1Pour être à l’abri des parasites, il faut limiter la durée d’enregistrement des informations

Soit en utilisant d’autres bascules M/E avec des commandes de verrouillage indépendantes (H1 pour l’enregistrement et H2 pour l’affichage)l enregistrement et H2 pour l affichage)Soit en utilisant d’autres types de bascules (suite du cours)


Ch2 - 21 -

La structure JK Maître/EsclaveDouble Bascule JK M/E (74107)Double Bascule JK M/E (74107)

Dual JK flip-flop with resetSymbole Physique

Chronogrammes

Symboles Logiques « US » Symboles Logiques « Europe »y g q pAffichage lorsque CLK revient à 0


Ch2 - 22 -

Les Bascules

Introduction Bascules sur niveauxBascules sur frontsUtilisations des basculesSynthèse


Ch2 - 23 -

La Bascule JKPrincipePrincipe

SymbolesJK Fronts montants JK Fronts descendants

J

HQ

J

HQ

Le triangle symbolise le Front

K

HQ

K

HQ

Table de vérité

H J K Q /Q Remarques

Le changement d’état des sorties Q et /Q sont faites à chaque front d’horloge H

H J K Qt /Qt Remarques↑ ou ↓ 0 0 Qt-1 /Qt-1

Aucun changement

↑ ou ↓ 0 1 0 1 Mise à 0 de la sortie Q

↑ ou ↓ 1 0 1 0 Mise à 1 de la sortie Q

↑ ou ↓ 1 1 /Qt-1 Qt-1Complément de la sortie

0 1 A h t


Ch2 - 24 -

0 ou 1 X X Qt-1 /Qt-1Aucun changement

La Bascule JKExempleExemple

J K Qt

0 0 Qt-1

JQ

0 1 0

1 0 1

1 1 /Qt-1

K

HQ

H

J

K

Q


Ch2 - 25 -

La Bascule JKExemple du Circuits 7470Exemple du Circuits 7470

Asynchrone Etat interdit

Synchrone


Ch2 - 26 -

La Bascule DPrincipePrincipe

SymbolesD Fronts montants D Fronts descendants

D Q D Q

H Q H Q

Table de vérité

Le changement d’état des sorties Q et /Q sont faites à chaque front d’horloge H

H D Qt /Qt Remarques↑ ou ↓ 0 0 1 Mise à 0 de la sortie Q

Le changement d état des sorties Q et /Q sont faites à chaque front d horloge H

0 0↑ ou ↓ 1 1 0 Mise à 1 de la sortie Q

0 ou 1 X Qt-1 /Qt-1Aucun changement


Ch2 - 27 -

La Bascule DExempleExemple

D QD

H Q« Q prend l’état de D à chaque front descendant de H »

H

D

Q

Q


Ch2 - 28 -

La Bascule DExemple du Circuit 7474Exemple du Circuit 7474

Asynchrone Pas stable (non garantie)

Synchrone


Ch2 - 29 -

La Bascule JK Data Lock OutPrincipePrincipe

SymbolesLe symbole signifie que la bascule est Data Lock

J

H

Q

Q

J

H

bascule est « Data Lock Out » Q

QK

QK

L’information d’entrée est enregistrée lors du front montant et l’affichage des sorties Q et /Q sont

Q

L’information d’entrée est enregistrée lors du front descendant et l’affichage des sorties Q et /Q sont

Table de véritéH J K Q /Q R

montant et l affichage des sorties Q et /Q sont faites à chaque front descendant d’horloge H.

descendant et l affichage des sorties Q et /Q sont faites à chaque front montant d’horloge H.

H J K Qt /Qt Remarques↑ ↓ 0 0 Qt-1 /Qt-1

Aucun changement

↑ ↓ 0 1 0 1 Mise à 0 de la sortie Q0 1 0 1↑ ↓ 1 0 1 0 Mise à 1 de la sortie Q

↑ ↓ 1 1 /Qt-1 Qt-1Complément de la sortie


Ch2 - 30 -

0 ou 1 X X Qt-1 /Qt-1Aucun changement

La Bascule JK Data Lock Out ExempleExemple

J K Qt

0 0 Qt-1J Q

0 1 0

1 0 1

1 1 /Qt-1K

HQ

H

J

K

Q


Ch2 - 31 -

La Bascule JK Data Lock OutExemple du Circuit 74111Exemple du Circuit 74111

Asynchrone Pas stable (non garantie)

Synchrone


Ch2 - 32 -

Les Bascules



Ch2 - 33 -

Temps de setup / Temps de maintiene ps de se up / e ps de a eTemps de SETUP (T setup)

Le signal d’entrée doit être stable pendant un temps Tsetup avant le front de l’horloge

Temps de MAINTIEN (T hold)Temps de MAINTIEN (T hold)Le signal d’entrée doit être stable pendant un temps Thold après le front de l’horlogeaprès le front de l horloge

EntréeEntrée instable !

Entrée

?

Horloge

S ti


Ch2 - 34 -

Sortie

Registre à entrée série et sorties parallèlesCircuit 74164Circuit 74164


Ch2 - 35 -

Registre à entrées et sorties parallèlesCircuit 74174Circuit 74174


Ch2 - 36 -

Registre à entrées parallèles et sortie sérieCircuit 74165Circuit 74165


Ch2 - 37 -

Circuit universel 74299C cu u e se 99


Ch2 - 38 -

Les Bascules



Ch2 - 39 -

SynthèseSy èseCompréhension des structures Maitre/EsclaveBascules sur niveauBascules sur niveau

Bascule RST et DT (combinaison interdite)Bascule JK (M/E)

Bascules sur frontsBascule DBascule JK (Data Lock Out)Bascule JK (Data Lock Out)

Quelques utilisations …Parallèle / SérieSérie / ParallèleParallèle / Parallèle

Autres utilisations ??Autres utilisations ??Compteur / DécompteurSynthèse des descriptions de comportement


Ch2 - 40 -

Monostables, astables

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