Enoncé du TP (fichier PDF, 34 Ko)

L A
R O C H E L L E
UNIVERSITÉ
iup
INSTITUT UNIVERSITAIRE PROFESSIONNALISE
G E N I E I N F O R M A T I Q U E
Travaux Pratiques d’électronique numérique
2 : Logique Combinatoire
c­B. Besserer
année universitaire 2003-2004
1 Comparateur de magnitude 2 bits
On souhaite réaliser un comparateur simple permettant de savoir si deux valeurs logiques
codées sur deux bits (soit ½ ¼ et ½ ¼ ) sont égales, ou si ou (donc trois sorties,
qui seront visualisées par des LEDs). Les entrées seront concrétisées par quatre interrupteurs (dans la
partie 8 BITS DATA SWITCH). Attention, la partie pratique est ici essentielle : le montage demande
beaucoup de cablâge, donc beaucoup de rigueur.
1. Etablir les tables de vérités pour ce montage.
On remarquera que les trois sorties sont corrélées (par exemple, si ¼, alors et .
En fait, seules deux sorties sont à déterminer d’après table de vérité, la troisième se déduisant des
deux autres sorties.
2. Si possible, simplifiez les équations. Transformez-les en utilisant exclusivement des opérateurs
NON et NON-ET. L’usage d’opérateurs NON-ET à 4 entrées est autorisée.
3. Dessinez le schéma, câblez et testez. Pour une réalisation plus simple, l’usage de fonctions logiques
à 3 entrées (74LS10) ou 4 entrées (74LS20) en plus des portes NON-ET à 2 entrées
(74LS00) et des inverseurs (74LS04) est autorisée. N’oubliez pas de relier les entrées non utilisées
des portes logiques utilisées à un potentiel fixe (5V ou 0V selon l’opérateur logique, réfléchissez...).
Commencez par mettre en place les circuits nécessaires et câblez les alimentations. Puis organisez
les signaux d’entrées de manière à disposer de ¼ et ¼ , ¼ et ¼ , etc.
4. Et pour finir, un petit peu d’analogique. Afin de faciliter la lecture du résultat du comparateur,
nous allons utiliser des LEDs de couleurs différentes. Une LED rouge signifie , une LED
jaune signifie et une LED verte .
Pour connecter des LED en sortie des circuits logiques TTL, il est préférable de disposer de
composants bénéficiant d’une sortie de type collecteur-ouvert :
– En effet, un circuit TTL ne fournit pas toujours une tension et un courant adéquat pour l’alimentation
d’une LED,
– Le niveau bas TTL étant défini "en dessous" de 2.4 V, il est fort possible que la LED soit
faiblement allumée même à l’état bas.
On ajoutera donc en sortie un étage de driver disposant de sorties de type collecteur ouvert.
En observant le schema, on constate qu’avec l’utilisation de circuit de type collecteur ouvert, la
LED s’allume lorsque la sortie est au niveau 0. Afin de garantir un fonctionnement identique au
monatge précédent, il faut utiliser des circuits 74LS05 (même brochage que le 74LS04), contenant
6 inverseurs collecteur ouvert.
1

+5V
R
LED
1/6 74LS05
Comme les diodes, les LED possèdent une tension de seuil. Il faut au moins que la tension d’alimentation
dépasse cette tension de seuil pour que la LED conduise. Lorsque la LED est conductrice,
la chute de tension à ses bornes est approximativement équivalente à la tension de seuil,
quelque soit le courant qui traverse la LED 1 . Cette tension de seuil (qui est de 0,6V pour une
diode silicium normale) varie dans le cas d’une LED avec la couleur d’émission de celle-ci. On
donne :
– approximativement 1.8 V pour une LED rouge,
– approximativement 2 V pour une LED jaune,
– approximativement 2.2 V pour une LED verte.
+5V
I
R
UR
LED
ULED
Sortie collecteur ouvert (agit
comme un interrupteur)
Lorsque la tension d’alimentation excède cette tension de seuil, le courant dans la LED doit être
limité, à l’aide d’une résistance. La valeur de celle-ci se calcule au moyen de la loi d’Ohm. Supposons
que nous souhaitons alimenter chaque LED sous 5V, avec un courant de 10mA traversant
chaque diode. Calculez la valeur de résistance nécessaire pour chaque LED, choisissez la valeur
normalisée la plus proche (faut-il choisir la valeur normalisée supérieure ou inférieure ; reflechissez
!), faites le montage et mesurez le courant.
Alimentez maintenant, à l’aide de l’alimentation variable de votre plaquette, les LED sous 10V
(attention à ne pas alimenter des circuits TTL sous cette tension). Recalculez vos résistance et
testez. Vos circuits intégrés fonctionnent-ils correctement ? Testez ce montage sans l’étage de
sortie collecteur ouvert (pendant un court laps de temps, c’est une épreuve peu appréciée des
circuits)
1 Dans la limite des valeurs nominales de fonctionnement
2

A
Brochage des circuits intégrés
A.1 74LS00 et 74LS04
FIG. 1 – A gauche, 74LS00 quadruple 2-input positive-nand gates et à droite 74LS04 hex inverters.
A.2 74LS10, 74LS13 et 74LS20
FIG. 2 – 74LS10 Triple 3-input positive-nand gates à gauche et 74LS13 Dual 4-input positive-nand
schmitt triggers ou 74LS20 Dual 4-inputs positive-nand gates à droite (brochage identiques).
3