Circuits séquentiels complexes

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1 ircuis séqueniels complexes Réalisé à parir des bascules élémenaires, des foncions logiques séquenielles plus élaborées que ces dernières son inégrées dans des circuis Nous nous inéresserons ici pariculièremen aux regisres e aux compeurs A ire indicaif une référence de circui es donnée pour chaque foncion ; on rappelle cependan que ces références corresponden à des circuis aujourd hui obsolèes pour une nouvelle concepion, la facilié de mise en œuvre des circuis configurables les rendan mainenan préférables aux circuis à archiecure figée Regisres Le regisre assure la mémorisaion d'un mo binaire (e évenuellemen sa ransformaion) Il exise plusieurs ype de regisre Regisres parallèles (sorage regisers) Il es composé de bascule monée en parallèle avec l'enrée d' commune n n Les enrées des bascules son généralemen reliées à un bus Au fron acif de l', le mo présen sur le bus es alors mémorisé jusqu'au prochain coup d' On parle de regisre à enrées e sories parallèles, comme l inègre le circui 74H66 On réalise sensiblemen la même foncion en uilisan des bascules à verrouillage, la mémorisaion se faisan alors lorsque l'enrée de chargemen repasse à, le circui éan "ransparen" (c'es à dire enrées e sories égales) lorsque cee dernière es au niveau logique On uilise alors le erme "verrou" pour différenier du regisre Le circui : 74H373 es par exemple un verrou 8 bis (ocal - ype ransparen laches) Regisres à décalage (shif regisers) En relian dans le schéma précéden la sorie des bascules à l'enrée de la suivane, on obien à chaque coup d' un décalage vers la droie des bis conenus dans le mo Le regisre obenu es alors à enrée e sorie enis Rabasé ; IUFM Aix Marseille /

2 circuis séqueniels complexes enrée n sorie Plusieurs applicaions son possibles : - réalisaion d'une ligne à reard numérique, un bi mean N fois la période de l' pour raverser le regisre de N bascules - division par deux d'un nombre binaire Avec les regisres à décalage commercialisés, on a parfois accès direcemen aux enrées e sories des bascules; il es alors possible de se servir du circui comme d'un regisre parallèle, de charger un mo, d'effecuer un décalage à droie, puis de lire le mo sur les sories En forçan l'enrée de la première bascule à, la valeur binaire conenue dans le regisre es alors divisée par deux à chaque coup d' - conversion pour les communicaions s L'échange de mos binaires enre deux sysèmes numériques peu se faire en parallèle (un fil par bi plus la masse) ou en (un fil e la masse) Il es alors nécessaire pour l'émeeur d'envoyer ous les bis d'un mo les uns après les aures On charge pour cela le mo à émere dans un regisre, puis par décalage les bis passen par la sorie e son coé, le récepeur les reçoi par l'enrée d'un regisre idenique e recompose le mo égalemen par décalage; il suffi alors de lire les sories des bascules du regisre récepeur ém eeur ransm ission récepeur chargem en récepion Il es égalemen possible de réaliser un décalage à gauche en relian les enrées de chaque bascule à la sorie de la suivane sorie enrée n enis Rabasé ; IUFM Aix Marseille /

3 circuis séqueniels complexes L'applicaion principale es la muliplicaion par deux à chaque coup d' de la valeur binaire conenue dans le regisre 3 Regisres universels erains circuis inégrés réalisen oues les foncions décries ci-dessus; on parle alors de regisre universel : suivan les signaux appliqués sur des enrées de commande, un sysème combinaoire inerne relie les bascules de manière à obenir la foncion désirée Exemple de référence : le circui 74H99, regisre universel de 8 bis (8-bi universal shif/sorage regisers) ompeurs es circuis son rès imporans en élecronique numérique Leur rôle ne se limie pas à comper des impulsions élecriques correspondan par exemple au passage d'une pièce sur le apis d'une chaîne de monage ou au nombre de our d'une roue don on veu connaîre la viesse, ils permeen égalemen d'éablir un ordre dans une succession d'événemens 'es par exemple, grâce à l'uilisaion d'un compeur (enre aures) qu'un microprocesseur peu effecuer oues les âches d'un programme, les unes après les aures dans le bon ordre La opologie de base des compeurs es oujours à peu près la même : - une enrée d' recevan les impulsions à comper - N sories sur lesquelles se rouve le résula du compage en binaire, en B ou dans un code quelconque (en décimal par exemple avec une seule des sories au NL ) Le nombre d'éas possibles sur les sories d'un compeur binaire es exprimé par son modulo : un compeur de modulo M compe de à M - omme pour les bascules, il exise deux ypes de compeur : asynchrone e synchrone Le premier comme nous le verrons es rès simple à réaliser, mais ceraines limiaions on condui à la mise au poin du second ompeurs asynchrones L'élémen de base es la bascule ou JK monée en diviseur de fréquence par deux enrée sorie enrée J K sorie On remarque en effe que dans cee configuraion, le signal sur la sorie du compeur es de fréquence deux fois plus faible que celui sur l'enrée d' En associan ces bascules en cascade, on obien sur les sories un mo binaire don la valeur es foncion du nombre d'impulsions apparues à l'enrée (l indice de la sorie correspondan à la puissance de deux associée à la sorie) enis Rabasé ; IUFM Aix Marseille 3/3

4 circuis séqueniels complexes enis Rabasé ; IUFM Aix Marseille 4/ Si le compeur comprend N bascules, son modulo es N, (le compage s'effecuan de à N - ) Pour obenir un modulo M inférieur, il suffi de déecer à l'aide de pores l'éa M - e de mere les bascules à lors de l'impulsion suivane 'es de cee manière que l'on réalise un compeur B en remean à zéro un groupe de quare bascules oues les dix impulsions Si on uilise des bascules déclenchan sur fron monan, on obien alors un décompeur La configuraion asynchrone présene une grande simplicié, mais son uilisaion es limiée par l'appariion d'éas insables au momen des ransiions Prenons l'exemple du compeur lors de

5 circuis séqueniels complexes l'arrivée de la quarième impulsion : le nombre rois éan présen en sorie (éa sable), l'impulsion provoque le passage à de la première bascule (on rerouve alors le nombre sur la sorie du compeur), ce qui provoque le passage à de la seconde bascule (on li alors en sorie du compeur), ce qui provoque la mise à de la roisième bascule, le nombre 4 (éa sable) pouvan alors êre lu en sorie Les nombres e n'apparaissen que pendan un emps rès cour correspondan au emps de propagaion des bascules, mais cela peu êre rès gênan pour ceraines applicaions Aussi l'uilisaion de ces compeurs es souven limiée à la division de fréquence : on remarque en effe que sur la sorie de la bascule N on obien un signal de fréquence N fois plus faible que le signal d' ee propriéé es uilisée par exemple lorsque l'on souhaie avoir un signal carré de fréquence basse sable e précise: on réalise alors un oscillaeur à quarz don la fréquence es élevée (pour des raisons mécaniques il es impossible de réaliser des quarz basse fréquence) puis on uilise un compeur asynchrone pour diminuer la fréquence Le circui 74H46 comprend par exemple une secion oscillaeur suivi de 4 éages monés en diviseur de fréquence par ompeurs synchrones Le seul moyen d'évier le problème des compeurs asynchrone es de faire en sore que les bascules changen d'éa en même emps Pour cela les enrées d' de celles-ci doiven êre reliées ensemble (comme pour les regisres) Le basculemen de chaque élémen es alors auorisé ou non par des pores logiques en foncion de l'éa du compeur On obien alors un schéma beaucoup plus compliqué que les précédens 3 Foncions annexes A l'inérieur des compeurs auour des bascules es organisé un cerain nombre de circuis logiques combinaoire ou séqueniels permean la réalisaion de foncions annexes : - choix du mode de compage; enre du binaire e du B par exemple par une enrée BIN/B (compage binaire si NL e B si NL) - choix du compage ou décompage par enrée UP/OWN par exemple - possibilié par l'inermédiaire d'enrées e de sories de mere plusieurs compeurs en cascade de manière à augmener le modulo de l'ensemble - cerains compeurs possèden un regisre de sorie permean de mémoriser le résula à un momen donné andis que le compage coninue - enfin cerains compeurs son programmables, c'es à dire qu'il es possible de commencer le compage ou le décompage à parir de n'impore quel nombre chargé préalablemen Le chargemen peu se faire de manière synchrone (c'es à dire au fron acif de l', lorsque l'enrée ordonnan le chargemen es au niveau acif) ou asynchrone (c'es à dire lorsque l'enrée ordonnan le chargemen es au niveau acif) ions par exemple le circui 74H43 enis Rabasé ; IUFM Aix Marseille 5/5

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