CIRCUITS LOGIQUES EN COMMUTATION

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1 IUITS LOIQUES EN OMMUTTION ee éude es limiée à des iruis logiques présenan à l'éa hau omme à l'éa bas une impédane d'enrée rès éleée, que l'on onsidérera infinie. 1. onsiuion d'un inerseur à MOSET : gae ou grille S : soure D : drain 1 D1 anal N T1 es bloqué si VS négaif ou nul S1 T1 ondui si VS posiif D anal T es bloqué si VS posiif ou nul T ondui si VS négaif S e T T1 / Il es onsiué de deux ransisors MOS omplémenaires, un anal N e un anal monés ous deux en soure ommune : si V e = 0 V V 1S1 = 0 V don T 1 es bloqué e V D1S1 = V V S = -V don T es sauré e V DS = 0 V par onséquen V s = V si V e = V V 1S1 = V don T 1 es sauré e V D1S1 = 0 V V S = 0 V don T es bloqué e V DS = -V par onséquen V s = 0 V La fonion réalisée es don bien une inersion. Si les ransisors son rigoureusemen ideniques, on obien la araérisique de ransfer i-dessous, le basulemen ayan lieu pour V e = V /; 'es ee araérisique que nous onsidérerons désormais.. omparaeur à hysérésis e e 1 On hoisi 1 < D'après Millman : 1 e. +. = + s 1 1 osons α= 1 /( 1 + ) < 1/ ar 1 < e β = 1-α si e = 0, 1 = α. s < V / don = V s = 0 1 = 0 faisons roîre e : 1 = α. s + β. e = β. e le sysème basulera lorsque 1 > V / 'es à dire lorsque : V 1 1 e e = = = 1+ β β passe alors à 0 e s à V si e oninue à roîre les ensions de sorie des pores son inhangées. faisons mainenan déroîre e : 1 = α. s + β. e = α.v + β. e i iir ruui ii ss llooggi l iiqquueess eenn oomm uu aa i iioonn...ddoo 1

2 le sysème basulera lorsque 1 < V / 'es à dire lorsque : 1 1 e e1 = α = 1 β passe alors à V e s à 0 si e oninue à déroîre les ensions de sorie des pores son inhangées. Les ensions de seuil e1 e e son symériques par rappor à V /. e e e1 e1 e e / Exemple : les inerseurs éan alimenés sous une ension de 15 V, déerminer les aleurs des résisanes 1 e pour que la largeur du yle d'hysérésis soi de 3V. éponse : = 5 1 exemple 1 = 0 kω e = 100 kω 3. Muliibraeur asable 3.1 éalisaion à parir de pores inerseuses rinipe 1 1 i ' Le ondensaeur es à l'éa iniial déhargé ( = 0V) e n'es parouru par auun ouran (i = 0). Dans es ondiions : V = V V = 0 V = V V - V = V le ondensaeur end à se harger sous la ension V à raers la résisane ; le poeniel du poin déroî don exponeniellemen. l'insan 1, lorsque < V /, basule à V e à 0, ee ariaion de ension de -V es ransmise par le ondensaeur, si bien que passe à V / - V = - V /. V - V = -V le ondensaeur end à se harger sous la ension -V à raers la résisane ; le poeniel du poin roî don exponeniellemen. l'insan, lorsque > V /, V basule à 0 e V à V, le fron de ension de V es ransmis par le ondensaeur, passan alors à V / + V = 3V /. Le ondensaeur a mainenan endane à se harger sous la ension V. déroî jusqu'à aeindre V / à l'insan 3, dae du noueau basulemen, débu du prohain yle. i iir ruui ii ss llooggi l iiqquueess eenn oomm uu aa i iioonn...ddoo

3 / -/ 3/ / -/ 3.1. Equaions L'équaion différenielle s'éri : d d + = osons : = de 0 à 1 : - = -V () = 1.e -/ + V or (0) = 0 = 1 + V don () = V (1 -.e -/ ) 1 = -V de 1 à : - = V -(- 1)/ () =.e V or ( 1 ) = V / = - V don = 3V / () = 1-3.e V -(- )/ 1 de à 3 : - = V -(- )/ () =.e + V or ( ) = -V / = 3 + V don 3 = -3V / () = V 1-3.e -(- )/ alul de la période T Le rappor ylique éan égal à 1/, - 1 représene une demi période. eprenons l'expression de () enre les insans 1 e e érions qu'à l'insan, au -V / : () = 1-3.e -( - 1)/ = don : - 1 =.Ln(3) e T =.Ln(3) i iir ruui ii ss llooggi l iiqquueess eenn oomm uu aa i iioonn...ddoo 3

4 3.1.4 Modifiaion du rappor ylique Un poeniomère e deux diodes permeen de faire arier le rappor ylique. 1 1 i ' 1 D1 D Dans e as le ondensaeur se harge sous la ension V à raers 1 e sous -V, à raers ôle de la résisane ' our éier la desruion des enrées des pores MOS, elles-i son proégées onre les surensions par un irui à diodes : e Elles onduisen dès que la ension d'enrée es supérieure à V ou négaie (à la ension de seuil près des diodes). our limier l'inensié du ouran dans le irui de proeion, on inerale enre les poins e une résisane de fore aleur (généralemen plusieurs enaines de kω) afin de pouoir négliger le ouran irulan dans ' dean elui qui raerse. Il fau diminuer sa aleur lorsqu'on raaille à plus haue fréquene ar, l'enrée d'une pore éan apaiie, la onsane de emps du irui '' ainsi formé diminue la fréquene maximale d'uilisaion emarques On peu réaliser le muliibraeur à l'aide de pores NND ou NO. L'enrée E perme d'inhiber le fonionnemen du muliibraeur : E ' i si E es au nieau 0, es au nieau 1 e au nieau 0 en permanene. i iir ruui ii ss llooggi l iiqquueess eenn oomm uu aa i iioonn...ddoo 4

5 3. Uilisaion d'un inerseur à rigger 3..1 rinipe La araérisique de ransfer d'une elle pore (4584 par exemple) e le shéma de prinipe son donnés i-dessous : V VN VN V e Le ondensaeur iniialemen déhargé a endane à se harger à raers sous la ension de sorie s = V, mais dès que e >, à l'insan 1, s passe à 0 V. Le ondensaeur se déharge alors jusqu'à la dae, pour laquelle = N, s basulan à V se reharge à noueau jusqu'à l'insan 3 où e = e Equaions, période L'équaion différenielle es du ype : d d + = s de 1 à : s = 0 don : -(- 1)/ () = V.e de à 3 : s = V don : -(- )/ () =.e + V or ( ) = V N = + V don e : = V N - V -(- )/ () = V + (VN ).e our déerminer la période il suffi d'érire que : T = ( 3 - ) + ( - 1 ) en reprenan l'équaion de 1 à : -( - 1)/ ( ) = V.e = VN don - 1 =.Ln(V /V N ) i iir ruui ii ss llooggi l iiqquueess eenn oomm uu aa i iioonn...ddoo 5

6 à parir de la seonde équaion, enre e 3 : -( 3 - )/ ( 3 ) = V + ( V V ).e = V 3 =. Ln V V N V la période a don pour expression : T Ln V Ln V V N =. +. V V V N Le rappor ylique ne peu êre égal à 1/ que si les ensions V N e V son symériques par rappor à V /, e qui n'es pas oujours le as, ela dépendan des onsrueurs. Exemple : Naional donne pour V = 15 V, V = 9 V e V N = 6,3 V. 4. irui monosable 4.1 rinipe N e ' e 3/ / -/ θ Dans l'éa sable V = 0, V s = V e si V = V, V = 0 : le ondensaeur es don déhargé. Lors de l'impulsion qui fai huer de V à 0, la ension V passe à V. e fron de ension d'ampliude V es ransmis par le ondensaeur, passan à V e V s à 0 e qui perme de mainenir à V lorsque remone à V. Le ondensaeur se hargean à raers sous la ension V, déroî exponeniellemen jusqu'à e que < V /; à e insan θ, V s basule à V, à 0. Le fron de ension -V éan ransmis par le ondensaeur, passe insananémen de V / à -V /. Si on appliquai une impulsion à l'enrée à e insan, la durée de l'impulsion de sorie serai inférieure à θ. Il fau don aendre que le sysème se reroue dans son éa d'équilibre, 'es le emps de réupéraion : emps pendan lequel remone exponeniellemen, ae la onsane de emps, ers 0. our diminuer ee durée, on peu moner en parallèle sur une diode (anode à la masse) en série ae une résisane de plus faible aleur que. 4. Durée de l'impulsion De l'insan iniial à l'insan θ : () = -V.e -/ + V ae = à l'insan θ : (θ) = -V.e -θ/ + V = V / don : θ =.Ln() i iir ruui ii ss llooggi l iiqquueess eenn oomm uu aa i iioonn...ddoo 6