OU 1I : I-11 LE BAULE (I7 : LE YTÈME LOGIUE ÉUENTIEL) page 1 / 7 1 PÉENTATION 3.2 MIE EN ÉVIENE E POPIÉTÉ E LA BAULE Pour cerains circuis logiques l'éa des sories dépend non seulemen de la combinaison appliquée aux enrées mais aussi de l'éa précéden des sories. es circuis son di séqueniels e possèden un "effe mémoire". Ils son consiués de bascules. Une bascule es une microsrucure séquenielle qui, pour chaque combinaison d'éas appliquée sur ses enrées, présene en sorie deux éas sables complémenaires. ompléer la able de vérié de l'opéraeur NON OU à 2 enrées i l'une ou les 2 enrées son à '1' = E1 E2 ircui inégré conenan 2 bascules. 2 IENTIFIATION E LA FONTION TENIUE ÉALIÉE Les circuis logiques séqueniels réalisen la foncion TAITE de la chaîne d'informaion : Grandeurs physiques à acquérir haîne d'informaion AUEI TAITE OMMUNIUE En vous aidan de la able de vérié de l'opéraeur NON-OU, compléer la able de foncionnemen de la bascule (en respecan la séquence des combinaisons d'enrées donnée). La sorie change--elle d'éa enre deux combinaisons d'enrée successives (O / N)? onsignes enrées logiques sories logiques La combinaison = = 1 correspond-elle à un foncionnemen normal pour la bascule? Ordres ALIMENTE ITIBUE ONVETI TANMETTE ATION éfinir l'acion de e de sur la sorie : Energie d'enrée haîne d'énergie uand = '1' : uand = '1' : 3 BAULE 3.1 ÉALIATION AVE E OPÉATEU NON-OU 1 YMBOLE 1 Pour quelle combinaison d'enrée les sories demeuren-elles inchangées? 3.3 TABLE E VÉITÉ ÉUITE Foncion réalisée
OU 1I : I-11 LE BAULE (I7 : LE YTÈME LOGIUE ÉUENTIEL) page 2 / 7 3.4 ONOGAMME E FONTIONNEMENT 4.3 ONOGAMME E FONTIONNEMENT m : i : m i m 5 IGNAL 'OLOGE ET BAULE YNONE (FLIP-FLOP) 4 BAULE / / 4.1 ÉALIATION AVE E OPÉATEU NON-ET & YMBOLE & 4.2 TABLE E VÉITÉ ÉUITE Foncion réalisée ans la bascule éudiée précédemmen les enrées de commande e peuven modifier l'éa de la sorie à ou momen : son foncionnemen es di asynchrone. Il s'avère parfois indispensable d'associer une commande qui auorisera ou non l'acion demandée par les enrées e. ee nouvelle enrée s'appelle horloge (clock ou LK) e la bascule ainsi réalisée sera qualifiée de synchrone. Le signal d'horloge es généralemen appliqué à l'ensemble des bascules d'un monage e perme de synchroniser le changemen d'éa de oues les sories. e changemen d'éa s'effecuera seulemen lorsque le signal d'horloge effecue une ransiion. es ransiions, appelés frons son idenifiés sur le dessin suivan. On disingue : - Les frons monans (passage de '0' à '1' du signal d'horloge, ransiion posiive). - Les frons descendans (passage de '1' à '0' du signal d'horloge, ransiion négaive). ignal d'horloge Frons monans Frons descendans Toues les bascules synchrones son doées d'une enrée d'horloge (repérée ) acive sur un fron seulemen du signal d'horloge. es enrées son dies dynamiques. Enrée d'horloge acive sur un fron monan Enrée d'horloge acive sur un fron descendan
OU 1I : I-11 LE BAULE (I7 : LE YTÈME LOGIUE ÉUENTIEL) page 3 / 7 6 BAULE YNONE OU 6.1 FONTIONNEMENT Les enrées e déerminen l'éa de la sorie mais ce éa n'apparaî que lorsque l'horloge es acive. Elles son dépendanes de l'horloge (enrées synchrones). 6.2 YMBOLE 1 1 6.3 TABLE E VÉITÉ ÉUITE La noaion de dépendance es réalisée en marquan : - L'accès influençan par son symbole () suivi d'un numéro d'idenificaion (1). - hacun des accès qu'il influence par le même numéro (1 devan e ). 7 BAULE ( TYPE FLIP-FLOP) 7.1 ÉALIATION 1 1 1 7.2 FONTIONNEMENT La bascule es une bascule pour laquelle =, afin d'évier l'ambiguïé de foncionnemen = = 1. La bascule es une bascule synchrone qui ne possède qu'une seule enrée de donnée. Lorsqu'un fron acif se présene sur l'enrée d'horloge, la sorie recopie. Elle conserve cee informaion (éa mémoire) jusqu'à l'appariion d'un aure fron acif sur l'horloge. Lorsque l'enrée d'horloge n'es pas acive : la bascule se rouve dans l'éa mémoire 6.4 ONOGAMME E FONTIONNEMENT 7.3 TABLE E VÉITÉ YMBOLE 0 1 1 X 1 X 0 X 7.4 ONOGAMME E FONTIONNEMENT
OU 1I : I-11 LE BAULE (I7 : LE YTÈME LOGIUE ÉUENTIEL) page 4 / 7 8 BAULE JK (JK FLIP-FLOP) La bascule JK es une bascule synchrone qui présene un foncionnemen analogue à la bascule : - L'enrée J (comme ) provoque la mise à '1' de (sur le fron acif de l'horloge). - L'enrée K (comme ) provoque la mise à '0' de (sur le fron acif de l'horloge). La différence enre ces deux bascules a lieu pour la combinaison J = K = 1 qui n'enraîne pas de foncionnemen ambigu de la bascule JK. Lorsque cee combinaison es présene sur les enrées, (sur le fron acif de l'horloge), les sories changen d'éa. 'es le mode de basculemen (Toggle). 8.1 YMBOLE J K 1J 1K 8.2 TABLE E VÉITÉ J K Foncion réalisée Lorsque l'enrée d'horloge n'es pas acive : la bascule se rouve dans l'éa mémoire Les bascules JK exisen sous forme de circui inégré (ex : le 74107 qui en conien 2) mais elles son d'une uilisaion peu courane. On les rouven surou monées en associaion dans des circuis inégrés pour réaliser des compeurs binaires. 9 LE ENTÉE AYNONE ET Les bascules synchrones précédemmen éudiées possèden oujours une ou plusieurs enrées qui permeen à ou momen de forcer la sorie à '0' où à '1'. Elles son surou uilisées pour placer les sories dans un éa connu lors de la mise sous ension. es enrées, dies de préposiionnemen ou de forçage, son prioriaires e agissen indépendammen du signal d'horloge. Elles son dies asynchrones. On disingue : - L'enrée (ese aussi appelée clear ou AZ) qui force la sorie à '0' quel que soi l'éa des aures enrées. - L'enrée (e aussi appelée prese ou A1) qui force la sorie à '1' quel que soi l'éa des aures enrées. 10 ONIÉATION U LA YNONIATION E BAULE Les fabricans de bascules inégrées spécifien quelques paramères e caracérisiques de synchronisaion imporans qu'il fau prendre en considéraion lors de l'éude de monages comporan des bascules. Les caracérisiques emporelles essenielles des bascules son présenées ci-après. 10.1 TEMP E POPAGATION haque fois qu'un signal doi changer l'éa de la sorie d'une bascule, on observe un reard enre le momen où le signal es appliqué e le momen où le changemen apparaî en sorie. Une illusraion des reards de propagaion affecan la réponse à un fron monan d'horloge es donnée sur le dessin suivan : 8.3 ONOGAMME E FONTIONNEMENT ignal d'horloge 50% ignal d'horloge J 50% K PL PL Les bascules inégrées acuelles on des emps de propagaion compris enre quelques dizaines e quelques cenaines de nanosecondes. (es emps son mesurés à 50% de la haueur des frons.) Les mêmes genres de reard se produisen en réponse à des signaux placées sur les enrées asynchrones e. La prise en compe du emps de propagaion es essenielle pour bien comprendre le foncionnemen des monages comporan des bascules.
OU 1I : I-11 LE BAULE (I7 : LE YTÈME LOGIUE ÉUENTIEL) page 5 / 7 10.2 EXEMPLE E TEMP E YNONIATION E LA BAULE 7474 (TTL) e circui conien deux bascules acive sur fron monan de l'horloge avec deux enrées e acives à '0'. bascule 7474 durée en ns PL de LK à (Propagaion delay ime, high-o-low level) 40 PL de LK à (Propagaion delay ime, low-o-high level) 25 PL de à 40 PL de à 25 11 ÉAPITULATIF E BAULE ÉTUIÉE Le ableau suivan dresse un récapiulaif de ceraines des bascules exisan sous forme de circui inégrés. Il présene : - Le symbole de chaque bascule suivan la norme en vigueur. - a able de vérié e son chronogramme de foncionnemen (à compléer). 11.1 BAULE / / (74279) YMBOLE 1 1 11.2 BAULE (7474) Foncion réalisée 11.3 BAULE JK (7476) YMBOLE J K X X X X X X J 1J X X X 1* 1* K 1K 1 1 * éa insable YMBOLE 1 X X X X X X 1* 1* 1 1 J K * éa insable
OU 1I : I-11 LE BAULE (I7 : LE YTÈME LOGIUE ÉUENTIEL) page 6 / 7 12 MONTAGE 'APPLIATION 12.1 MONTAGE À BAULE Le monage suivan, placé à l'enrée d'un local à surveiller, perme de donner l'alarme lorsqu'un inrus pénère dans le local. Vcc FAIEAU INFA OUGE T AVETIEU ONOE 12.2 MONTAGE À BAULE 12.2.1 IVIEU E FÉUENE oi le monage suivan réalisé par une bascule 4013 1 X X X X 0 1 Un faisceau infrarouge es dirigé vers la base du phooransisor T : - Lorsque la base es éclairée le phoo ransisor es sauré, - Lorsque le faisceau es inerrompu (déecion d'un inrus) la base n'es plus éclairée e le phooransisor es bloqué. Le signal appliqué sur l'enrée d'horloge es un signal carré de fréquence 1 Kz (de période 1 ms). ompléer la able de vérié de la bascule. ompléer les chronogrammes de la sorie e de l'enrée de la bascule. (On considérera l'éa iniial de la sorie égal à '0'). ompléer les chronogrammes de foncionnemen de ce monage : éecion inrus Ouver fermé T = 1ms uelle es la foncion réalisée par ce monage? uelle es la foncion de la bascule dans le monage? uelle es la foncion de l'inerrupeur?
OU 1I : I-11 LE BAULE (I7 : LE YTÈME LOGIUE ÉUENTIEL) page 7 / 7 12.2.2 EGITE À ÉALAGE Le monage suivan, appelé regisre à décalage, a pour rôle de mémoriser les informaions arrivan en série sur son unique enrée de données e de les resiuer sous forme parallèle (sur plusieurs sories). L'acquisiion des données es cadencée par un signal d'horloge. 1 2 3 1 1 ompléer les chronogrammes des sories 0, 1, 2 e 3 de ce monage. 1 On donne le schéma du monage d'un compeur / décompeur : '1' EN E2 J K 1 = 1 2 1J 1J 1K 1K ompléer la able de vérié de la bascule JK. 12.3.2 ANALYE U FONTIONNEMENT U MONTAGE Eablir l'équaion de E2 en foncion de EN e de 1 : ompléer les chronogrammes des sories 1, E2 e 2. (A = 0s, 1 e 2 son à '0'.) 0 1 2 3 EN 1 E2 2 12.3 MONTAGE A BAULE JK 12.3.1 ÉMA 'UN OMPTEU / ÉOMPTEU 2 BIT : Valeur numérique On noe = 2 1.2 + 2 0.1. alculer la valeur numérique de pour chaque période de. ommen évolue lorsque EN = '1'? ommen évolue lorsque EN = '0'?