MONTRE À QUARTZ (portes logiques et oscillateurs)

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1 T.P MONTRE À QUARTZ (port logiq t ocillatr) Capacité xigibl : mttr n œvr n A.L.I o n port logiq por réalir n ocillatr. mttr n ovr d port logiq, étdir l opération logiq ffcté. avoir lir n data ht. Q.) Rmplir la tabl d vérité d chacn d port logiq ivant à dx ntré : ET (AND), NON ET (NAND), OU (OR) t NON OU (NOR).. Réaliation à l aid d diod ) Réalir l montag ivant r plaqtt : On prnd R = kω. D t D ont dx diod a ilicim idntiq d tnion d il V d,6 V. E = V t impoé à l aid d n prmir G.B.F. On règl éparémnt l tnion d ntré V t V oit à la valr V DD = 5 V (valr obtn à l aid d n cond G.B.F), oit à V (n rliant la diod donné à la ma). En élctroniq logiq, on n conidèr q dx valr : FAUX t : VRAI. Par xmpl, por n tnion V compri ntr V t 5V, corrpond à V <,5 V t à V > 3,5 V (l contrctr d compoant logiq atrignnt à c q l tnion délivré baclnt trè rapidmnt d à t d à ). ) En faiant d mr d tnion à l ocillocop, rmplir l tabla ivant pi la tabl d vérité :. PORTES LOGIQUES V (V) V (V) V (V) V V V Conclr r l typ d port logiq réalié aini. Q.) Fair l étd théoriq d montag t jtifir aini l obrvation fait. 3) On impo maintnant E = V. Donnr l n d diod D t D prmttant d réalir n port OU.. Tabl d vérité d n port Nand On tili maintnant n port logiq Nand. L compoant CD 4 dont on donn l brochag ci-contr comport 4 port Nand. On l alimnt n V DD = +5 V / V. ) Vérifir l bon comportmnt d n port Nand n rmpliant a tabl d vérité. Un l G.B.F forniant n tnion contin allant jq à V ffira. ) On connct l dx ntré ntr ll. Qll rlation ntr la orti t ntré (maintnant niq) a-t-on réalié? Mrr l valr d l ntré por laqll la orti bacl d à pi d à. 3) Rlir alor orti t ntré. Q pa-t-il? Qll grandr pt-on aini évalr?

2 . Montag L montag t rprénté ci-contr. L invrr tilié t l n d 6 invrr q prént l compoant HEF469UBP dont on donn n xtrait d la «data ht» n annx (docmnt 3). On l alimnt n V DD = +5 V / V. Sa caractéritiq tatiq d tranfrt ntr la tnion d ntré t cll d orti t d la form ivant :. OSCILLATEUR DE PIERCE À QUARTZ La pnt d la corb lor d baclmnt d t grand t négativ, on la not µ = A. On prnd R = MΩ, R = kω ; C = 33 pf ; C = 66 pf. Q.3) Évalr la valr d A à l aid d la data ht. Docmnt : Étd théoriq d l ocillatr d Pirc L qartz t bin modélié par l dipôl ci-contr, t la réitanc r pt êtr négligé por l étd d ocillation. Q.4) Montrr q l impédanc d qartz écrit alor : ω r = j ω Z = ( ( + ) ω jx. Exprimr ω r t ω a n fonction d L, C C C ω ωa t C. Por l qartz tilié, on a f r 33,8 khz t C 3. Commntr. C Régim tationnair L ocillation prodint ator d valr contin U t U : U + Q.5) En étdiant l corant dan l circit n régim tationnair, détrminr R? = t = U + U t U. Ql t l rôl d la réitanc Démarrag d ocillation Initialmnt, l ignax dan l circit ont trè faibl (brit d fond) t n t pa atré. La chaîn d action poèd alor n comportmnt linéair t on a por l flctation = A : µ ( j = = A. Q.6) Montrr q la fonction d tranfrt d la bocl d réaction vat : β( j = = + jr( C + C ) ω X ( C ω jx ( RC C ω L critèr d Barkhan fornit alor la condition por avoir d ocillation inoïdal t lr plation ω : + A = X ( C ω µβ( j = + jr( C + C) ω X ( Cω jx ( RCC ω = A ( C + C) ω = X ( CC ω

3 + A = X ( ω ) Cω oit C + = X ( ω ) Cω C C A = C C + C X ( ω ) = CC La condition n t pa vérifié piq n pratiq pa qai-inoïdal. ω Régim établi En régim établi, l ocillation ont limité par l valr xtrêm t pt prndr : vari ntr comportmnt non-linéair. Un tnion V DD t C A >> : l ocillation démarrnt bin car µβ( j > mai n ront C V DD q V DD. La chaîn d action a donc n inoïdal provoq la atration d V lorq ll dépa n valr abol la valr DD. A Por détrminr la plation ω fondamntal d, on conidèr on fondamntal (inoïd d plation ω ) dont la répon par la bocl d réaction (linéair) rait la tnion inoïdal : = β( j. On définit la fonction d tranfrt éqivalnt d la chaîn d action µ ( j ω, V ) = qi dépnd d l amplitd V d. Il agit d n approximation prmttant d trovr ω, d atant mix vérifié q la bocl d réaction élimin l harmoniq d t donc q t inoïdal (filtrag pa-ba o, comm ici, d typ pa-band a voiinag d ω ). La valr d ω t alor forni par la condition d ocillation µ ( j ω, V ) β( j =. Or la non linéarité n introdit pa d déphaag ntr t : µ ( jω, V ) t rél, c qi impliq comm on l a v dan la ction précédnt : X ( ω ) C + C = CC ω On contat n traçant X ( ω ) t C + C n fonction d ω q l intrction d dx corb fait nécairmnt CC ω ntr ω r t ω a, c t-à-dir là où l qartz poèd n comportmnt indctif ( X ( > ).

4 L réltat fondamntal t donc q la fréqnc fondamntal d ocillation d ytèm t compri dan n 5 f intrvall trè ptit (n cinqantain d Hz) a voiinag d f = 3768 Hz = Hz, oit n <<. f 5 Aini, aprè diviion d la fréqnc par, on obtint n fréqnc d ocillation trè proch d Hz. Dan la plpart d 5 montr à qartz, on ajt n d capacité d montag por avoir Hz à prè (dériv maximal d 3 par moi). D atr part, ctt fréqnc t trè tabl mai ll dépnd légèrmnt d la tmpératr. Por d application pl point, l qartz ont compné n tmpératr : n capacité vari n fonction d la tmpératr afin d maintnir la fréqnc d ocillation contant. ) Réalir l montag r plaqtt. On porra d abord vérifir l bon fonctionnmnt d l n d 6 invrr q prént l compoant HEF469UBP (par xmpl ntré born t orti born ). Obrvr l ocillation t mrr à l ocillocop lr fréqnc : f = ( ) Hz ± ) Rlvr t commntr la form d ignax t (valr moynn, parti flctant). Commntr.. Obtntion d la fréqnc Hz Docmnt : comptr binair L compoant t alimnté n V DD = +5 V / V (born 6 t 8). L ignal d ntré t appliqé r la born (Clock). Acn ignal d ynchroniation n t nécair ici : la born (Rt) t à la ma. Soit Q l ignal d ntré. L ignax Qi ont binair (il n prnnnt q dx valr,, corrpondant à n tnion d V, t, corrpondant à n tnion V DD. Q i + chang d valr lmnt qand Qi bacl d à. Q.7) Montrr à l aid d graph q la fréqnc f i d ignal d la born Qi f vat fi =. i 5 ) Réalir à l aid d dx compoant CD 44 la diviion par d la fréqnc forni par l ocillatr d Pirc. Mrr la fréqnc obtn à l ocillocop nmériq. ) Por trminr la réaliation d la montr à qartz, il fadrait rajotr n affichr nmériq. On contnt ici d fair clignotr n LED. réitanc MΩ, kω, kω diod N94 a ilicim 3 capacité d 33 pf port Nand CD 4 invrr HEF469UBP qartz NC38 LF-37 comptr binair CD 44 LED Matéril :

5 Docmnt 3 : xtrait d la dataht d HEF469UB