Electronique numrique

III-4-1Electronique et lectrotechnique

Table des matires

3. Electronique numrique

3-4 Bascules et applications

1. Compteurs

2. Additionneurs

3. Dcodeurs

4. Multiplexeurs

5. Dmultiplexeurs

6. Les mmoires (RAM, ROM, EPROM, FLASH, )

Electronique numrique

III-4-2Electronique et lectrotechnique

Compteur

Oprations de squenage, de comptage et doprations arithmtiques.

Ce compteur compte de 0 1, revient 0 et recommence

Active sur le front descendant

T

0 1 0

Qt

t1 2 3

Compteur lmentaire

TQ

Bascule T

Electronique numrique

III-4-3Electronique et lectrotechnique

Compteur (octal)

Q0Q1Q2n

1117

0116

1015

0014

1103

0102

1001

0000

T

0 1 0

0Q t

t1 2 3 4

1 0

0 0

1Q t1 1 0

0 00

2Q t10

T0Q

T1Q

T2Q

Electronique numrique

III-4-4Electronique et lectrotechnique

Application

Ralisation dun systme de comptagedimpulsions en base 10

Compteur: DCBA (binaire)

10 = (1010)2

T0Q

T1Q

T2Q

T3Q

A B C D

clear clear clear clear

Attention: D est le bit de poids fort

Electronique numrique

III-4-5Electronique et lectrotechnique

Application

Ralisation dun systme de comptagedimpulsions en base 12

NB: 12 = (1100)2

T0Q

T1Q

T2Q

T3Q

A B C D

clear clear clear clear

Electronique numrique

III-4-6Electronique et lectrotechnique

ApplicationRalisation dun systme de comptageBCD dimpulsions. (le circuit devra permettreun affichage dcimal des impulsions comptes)

10 = (1010)2

A B C D A B C D

Remarque: Pour un affichage, par exemple sur afficheur 7-segments, ce circuit sera complt par un dcodeur binaire afficheur 7-segments (voir plus loin).

Electronique numrique

III-4-7Electronique et lectrotechnique

Additionneur

Il sagit dun demi-additionneur

1011

0101

0110

0000

RSE2E1

Additionneur de 2 bits

2E

1E S

R..AD

21 EES =

21 .EER=et

1E

2E

S

R

Electronique numrique

III-4-8Electronique et lectrotechnique

Additionneur

Il faut une entre supplmentaire (retenue ventuelle)

Additionneur complet

2E

1E S

A1nR n

R

2E

1E

..AD

S

..AD

1nRnR

Pour additionner 2 nombres plusieurs bits, il faut tenir compte de lventuelle retenue de ltage prcdent.

Electronique numrique

III-4-9Electronique et lectrotechnique

Additionneur

2E

1ES

1nRnR

1

1

1

1

Rn-1

1111

1001

1010

0100

RnSE2E1

0

0

0

0

Rn-1

1011

0101

0110

0000

RnSE2E1

Il suffit de vrifier la table de vrit suivante :

1

0

0

1 1 1

1

0

0 1

01

1

1 0

1

1 1

Exemple

Electronique numrique

III-4-10Electronique et lectrotechnique

Additionneur quatre bits

0a0S

A0R0b

1a1S

A1R1b

2a2S

A2R2b

3a3S

A3R3b

Addition de 2 nombres binaires 4 bits

+

0123

0123

0123

SSSS

bbbb

aaaa

Electronique numrique

III-4-11Electronique et lectrotechnique

Additionneur quatre bits

CI4008

Electronique numrique

III-4-12Electronique et lectrotechnique

QUESTIONS

r Expliquez le fonctionnement duncompteur.

r Expliquez le fonctionnement dunadditionneur.

Electronique numrique

III-4-13Electronique et lectrotechnique

Dcodeur (DCB-7 segments)

Electronique numrique

III-4-14Electronique et lectrotechnique

Exercice

Dterminez les quations logiques permettant dexprimer la sortie relative au segment e .

DCBADBCA

DCBADCBAe

++

+=

DCBADBCADCA ++=

)( CBDBDCA

CBADBADCA

++=

++=

Electronique numrique

III-4-15Electronique et lectrotechnique

Dcodeur binaire (2 bits)

1

0

0

0

S3

0

1

0

0

S2

0011

0001

0110

1000

S0S1E0E1

Dcodeur 2 entres

1E 0E

3S 0S

01010 . EEEES +==

01011 . EEEES +==

10102 . EEEES +==

10103 . EEEES +==

1E 0E

0S

1S

2S

3S

Electronique numrique

III-4-16Electronique et lectrotechnique

3E 2E 1E 0E

15S 0S1S

Dcodeur 4 entres

Dcodeur binaire (4 bits)

Analysez le CI suivant (4028)

Electronique numrique

III-4-17Electronique et lectrotechnique

Multiplexeur

S

7E 1E 0E

Multiplexeur0A

1A

2A

Entres dadressage (n)

Entres dinformation

(N)

Sorties

nN 2=Nous avons

MultiplexeurCommutateur plusieurs positions

Interface parallle-srie

Un multiplexeur est un circuit logique N entres dites de donnes (ou dinformation) et une sortie qui correspond une des entres. Celle-ci est slectionne parmi les entres en fonction de n entres dadressage. N et n sont lis par N=2n

Un multiplexeur joue le rle de commutateur plusieurs positions qui aiguillerait vers la sortie les informations de nimporte quelle entre.

Par une utilisation cyclique des entres dadressage, les donnes des entres, qui sont en parallle lentre du multiplexeur, se retrouvent en srie la sortie.

Il sagit daiguillage des donnes.

Electronique numrique

III-4-18Electronique et lectrotechnique

MultiplexeurExemple de ralisation: multiplexeur 2 entres

S

1E 0E

Multiplexeur0A0100 .. AEAES +=

Lquation logique correspondant ce multiplexeur est

0E

1E

0A

S

Electronique numrique

III-4-19Electronique et lectrotechnique

Multiplexeur

Lentre SELECT permet de slectionner les entres A ou les entres B

A quoi sert lentre STROBE ?

Electronique numrique

III-4-20Electronique et lectrotechnique

Multiplexeurs: exemple

Electronique numrique

III-4-21Electronique et lectrotechnique

Multiplexeurs CMOS 45128-INPUT Multiplexer with 3-state OUTPUT

Lentre 100 (4) est slectionne)

Electronique numrique

III-4-22Electronique et lectrotechnique

DmultiplexeursLe dmultiplexeur est un dcodeur jouant un rle de distribution.

Commutateur plusieurs positions

Interface srie-parallleDmultiplexeur

Entres dadressage (ici une de ces entres est active la fois)

Entre dinformation

Sorties

Electronique numrique

III-4-23Electronique et lectrotechnique

Dmultiplexeurs

Si ladressage est binaire, nous obtenons

Electronique numrique

III-4-24Electronique et lectrotechnique

Dmultiplexeurs: exemple

Electronique numrique

III-4-25Electronique et lectrotechnique

Les mmoires1. Les mmoires vives statiques

Appele RAM statique (random access mmory)

Elle se lisent simplement en accdant linformation sous forme dadresse (voir ci-dessous). Leffacement est immdiat en cas de coupure de lalimentation (On parle de mmoire volatile ). Les cellules lmentaires sont des flip-flop classiques.

2. Les mmoires vives dynamiquesAppele RAM dynamique

Llment individuel est muni dun condensateur qui ncessite un signal de rafrachissement frquence rgulire pour compenser les pertes de charge (Ce sont celles-ci qui sont utilises dans les ordinateurs actuels)

Electronique numrique

III-4-26Electronique et lectrotechnique

Les mmoires3. Les mmoires mortes

Appele ROM (read only mmory)

Mmoire lecture seule appele aussi mmoire morte ou permanente. Seule la lecture des informations est possible. Ces mmoires sont programmes la construction.

4. Les mmoires mortes programmablesAppele PROM

Lutilisateur programme lui-mme le contenu des mmoires. Aprs programmation, celles-ci deviennent des ROM classiques.

Electronique numrique

III-4-27Electronique et lectrotechnique

Les mmoires4. Les mmoires UVPROM ou EPROM

Leffacement ncessite lexposition du composant une source dultraviolet durant plusieurs minutes. La rtention des donnes est de plusieurs annes hors alimentation.

5. Les mmoires EEPROM

Elles aussi conservent les donnes hors alimentation. Lavantage considrable provient du fait quelle sefface lectriquement et ce de manire beaucoup plus rapide.

Electronique numrique

III-4-28Electronique et lectrotechnique

Les mmoires

Celle-ci ressemblent aux EEPROM et sont gnralement intgres aux microcontrleurs et servent essentiellement stocker le programme.

5. Les mmoires dites FLASH

Electronique numrique

III-4-29Electronique et lectrotechnique

Les mmoires

Comme toutes les mmoires, celle-ci contient un certains nombres de bits (cellule lmentaire). Chaque cellule est caractrise par une adresse et une donne.

Pratiquement, illustrons lutilisation dun CI spcifique : le CI 2102(L)

A7

A5

A1

A2

A4

A0

A3

A9

A8A6

16 2 4 5 7 8 6 14 15 1

+

DOUT

GND

R/W

CEDIN

VCC3

9

1311

10

12

IC 2102

Bornes dadresse210 places mmoire

Lecture 1 et criture 0

Donne crire (borne 3 au niveau 0 )

Donne lire (borne 3 au niveau 1 )

Le CI est disponible lorsque la borne 13 est 0

Electronique numrique

III-4-30Electronique et lectrotechnique

Exercice

On veut stocker 3800 bits (3800 * 1 bit) dinformation dans une mmoire R.A.M. Quelle doit tre le nombre minimal de bornes dadresses ?

210=1024

212=4096

12 bornes dadresse211=2048

Electronique numrique

III-4-31Electronique et lectrotechnique

Logique et lectronique

Les diffrentes parties de ce cours ont montrlimportance des portes logiques. Ceci montre que des lments trs simples peuvent conduire des fonctions labores.

Electronique numrique

III-4-32Electronique et lectrotechnique

ExerciceAnalysez le CI suivant (4019)

Si les entres KA et KB sont 1 (H), le circuit est quivalent 4 portes ou . Si lentre KA=1 et KB=0, les sorties sont gales aux entres A . Idem pour lentre KB . Si KA=0 et KB=0, les sorties seront aussi gales 0 .

Electronique numrique

III-4-33Electronique et lectrotechnique

Divers circuits numriques

//// Portes logiques

//// Bascules

//// Compteurs

Exemple: 4033 ou 4026

Electronique numrique

III-4-34Electronique et lectrotechnique

ApplicationRalisation dun systme de comptage dimpulsionsavec affichage sur afficheurs 7 segments

40334033

Electronique numrique

III-4-35Electronique et lectrotechnique

QUESTIONS

r Expliquez le fonctionnement dun dcodeur.

r Expliquez le fonctionnement dunmultiplexeur.

r Quest-ce quune R.A.M. et une EEPROM ?