L'électronique numérique - ppt télécharger

1/ Analogique - Numérique Bases de l’électronique numérique Le monde analogique Le monde numérique Exemple : mesure d’une température Exemple : capteur de position angulaire ( girouette )  Les avantages du numérique Tolérance sur les niveaux de tension ( Immunité au bruit ) Puissance de calcul – Programmation – Facilité de stockage  Les inconvénients du numérique Beaucoup de fils en transmission parallèle Erreurs de quantification et d’échantillonnage Giustini R. -
La place du numérique. Dans la technologie actuelle. Dans le programme de MPI. Comprendre les fiches techniques de matériel Exao : Interfaces Exao. Bases de l’électronique numérique. Programme. Les bases. Le monde Analogique / Le monde numérique. Les numérations binaire / décimale / hexadécimale. Opérateurs logique / Circuits intégrés logique. Mémoires. Conversion Analogique Numérique. Résolution , erreur de quantification. Échantillonnage. Technologie des CAN. Conversion Numérique Analogique. Réseau R/2R Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Le monde analogique Le monde numérique. Exemple : mesure d’une température. Exemple : capteur de position angulaire ( girouette )  Les avantages du numérique. Tolérance sur les niveaux de tension ( Immunité au bruit ) Puissance de calcul – Programmation – Facilité de stockage.  Les inconvénients du numérique. Beaucoup de fils en transmission parallèle. Erreurs de quantification et d’échantillonnage Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Les 3 principales bases de numération. Base. Binaire. 2. Décimale. 10. Hexadécimale. 16. Symboles utilisés. 0,1. 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. 0,1,..,9,A,B,C,D,E,F. Bit = Binary Unit 0 : état bas = Low 1 : état haut = High. Chiffres. Le A est l équivalent du chiffre 10 … Un même nombre N possède une écriture différente suivant la base : Le nombre 31 ( en décimal ) s’écrit en binaire et 1E en hexadécimal , Il vaut mieux préciser la base pour éviter les ambiguïtés : N10 = 31 N2 = N16 = 1E ou b, # Eh, $1E, Ox1E Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Dans une numération de position , un chiffre n’a pas le même poids suivant sa position ( son rang ) dans le nombre. Exemple en décimal : ce 4 signifie 4 dizaines , son poids est 10 ce 4 signifie 4 milliers , son poids est Nombre Rang du chiffre Poids du chiffre Règles générales. Rang d’un chiffre : le chiffre le plus à droite a toujours le rang 0. Dans une écriture en base B, le poids du chiffre de rang R est BR. En écriture binaire, le bit le plus à droite s appelle le LSB ( Less Significant Bit ) le bit le plus à gauche s appelle le MSB ( Most Significant Bit ) Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Pour obtenir l’écriture décimale d’un nombre écrit dans une base B, il suffit d’attribuer à chaque chiffre son poids. Exemples : N2 = 1001  N10 = = 9. N16 = 4F  N10 = = 79 ( F représente le « chiffre » 15 ) Autres codes binaires : Binaire réfléchi ( Gray ) , avec signe , … La calculatrice Windows permet les conversions dans les deux sens entre les bases 2 , 8 , 10 et Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Il faut réaliser des divisions Euclidiennes successives par B, chaque reste donne un chiffre.  Le premier reste donne le chiffre de poids faible. Exemple : écriture du nombre N10 = 43 en base 2  N2 = LSB = 1 : chiffre impair Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Base … Base … C’est déjà le dernier chiffre ! Remises à 0 en cascade ! C’est le nombre max avec 3 bits, le nombre suivant est 1000b = 23. Voir couleurs dans Propriétés de l affichage / Paramètres. Voir palette couleur de PaintShopPro avec codage RVB sur 3 octets = 6 chiffres Hexa ouvrir un nouveau dessin ( bmp 24 bits ) puis cliquer sur sélection de couleur avant ou arrière plan. En base B avec n chiffres, on peut compter de 0 à Bn – 1. Soit Bn valeurs différentes. Exemple : sur un PC les couleurs sont codées par un nombre de 16 bits ( 2 octets ), on peut donc dénombrer 216 = couleurs différentes Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Exemple : TA et TB sont les températures aux deux extrémités d’une très grande salle. Le chauffage doit se mettre en marche si TA ou TB est inférieure à 25°C. On peut définir la table de vérité de cet opérateur OU : Logique combinatoire sur des grandeurs binaires ( 1 bit ) TA<25. TB<25. Résultat. Commentaires. il ne faut pas chauffer. 1. il faut chauffer ( il fait trop froid à l’extrémité B ) il faut chauffer ( il fait trop froid à l’extrémité A ) il faut chauffer ( il fait trop froid partout ) Giustini R. -
Les 5 opérateurs logique de base : R est à 0 si l’entrée est à 1. A R. Not. Non. Symbole. R = /A. R = A . B. R = /(A . B) R = A + B. R = /(A + B) R = A  B. R est à 1 si toutes les entrées sont à 1. A. R B. And. Et. R est à 0 si toutes les entrées sont à 1. A. R B. Nand. Non Et. R est à 1 si au moins une des entrées est à 1. A. R B. Or. Ou. Algèbre de Bool. R est à 0 si au moins une des entrées est à 1. A. R B. Nor. Non Ou. R est à 1 si une seule des entrées est à 1. A. R B. Xor. Ou Exclusif Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Le HEF4011 construit par Philips est un Circuit Intégré ( CI ) de la famille CMOS . Extraits de la documentation : Attention, ancienne norme du symbole. Laisser ouvert la doc du 4011 pour Voh Vol … Documentation complète du 4011 ( pdf ) : HEF4011UB. Pour pouvoir fonctionner le CI doit être alimenté par une tension continue entre VDD ( +5 à +15V ) et VSS ( Ground = 0V ). Il existe une autre famille de CI logique : la famille TTL, plus rapide mais consommation plus importante. L’équivalent du 4011 en TTL est le Giustini R. -
Pour mettre une entrée à 1 , il faut la porter à un potentiel compris entre 3,5V et 5V : on peut la relier au +5V. Si le résultat est 0 : le potentiel de O1 sera proche de 0V. Si le résultat est 1 : le potentiel sera proche de VDD. Pour mettre une entrée à 0 , il faut la porter à un potentiel compris entre 0V et 1,5V : on peut la relier à la masse ( 0V ). Le CI est alimenté avec VDD = +5V. 5V.  C’est l’utilisateur qui doit fixer l’état des entrées ( pas d entrée en l air ) : Courant limite en CMOS , entrée en l air en TTL = 1. Document ( pdf ) : HEF4000 family.  C’est le CI qui fournit l’état de la sortie : Pour un courant  0 dans la sortie Giustini R. -
Des interrupteurs pour choisir l état des entrées R : Résistance de tirage ( Pullup ) de l ordre de 10 k Inter fermé = 0 sur l entrée. Bases de l’électronique numérique. Une DEL pour visualiser l état de la sortie la DEL en direct sur la sortie c est pas clean : suivant la famille logique , la tension sur la sortie O1 peut chuter en dessous de VOH on utilise un transistor pour que le courant demandé à la sortie O1 reste faible. On peut remplacer le transistor par un inverseur tampon ( 4049B ) Simulation Crocodile: DELvisualisation. Liaison avec inter et del de crocodile. Mesurer U sur une entrée du port parallèle / mesure de Rpullup par ½ tension Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Somme ( arithmétique ) de deux bits. Réalisation d un demi additionneur A. B. S. R. A. B. Somme. Retenue Somme de deux nombres binaires = 36. Attention : opérateur logique + <> opérateur arithmétique Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Des portes qui se mordent la queue ! S. R. Q. 1. Qn-1. Interdit. Qn-1. état précédent de Q. Simulation Crocodile : Bascule RS. Un interrupteur ça rebondit Simulation Crocodile : AntiRebond Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. La bascule D. Simulation Crocodile : BasculeD. D. H. Q. x. Qn  Une bascule D est une mémoire élémentaire. Document ( pdf ) : Bascule D : HEF4013B. Logique séquentielle , voir 4013 avec Set (preset) et Reset (clear) Laisser ouvert fichier croc pour compteur. Autres bascules : bascule JK. bascule T … Giustini R. -
Si D=/Q, Q change d état à chaque front actif de H. Le front montant de /Q , c est le front descendant de Q. Défaut des compteurs asynchrone. Document ( pdf ) : Compteur 12bits : HEF Giustini R. -
- ROM : Read Only Memory ( Mémoire morte ) ROM , PROM : destruction de fusibles , court circuit de jonctions. EEPROM : charge piégée dans la grille isolée d un transistor MOS. - RAM : Random Access Memory ( assimilé à Mémoire vive ) SRAM (statiques) : bascule à transistor MOS. DRAM (dynamiques) : charge ( ou absence de charge ) de la capacité d un transistor MOS. MRAM (magnétiques) : en développement. Bases de l’électronique numérique. Mémoires de masse : disquette , disque dur : changement de polarité ( +/- ) de la magnétisation d une couche magnétique lecture et écriture par induction magnétique. CD , DVD : trou / absence de trou dans une couche métallique , lecture et écriture optique. Un site très intéressant : Comment ça marche l informatique Giustini R. -
Je dispose d un CI qui peut mémoriser des données sous forme d octet (8 bits) sa capacité est de 64 Octets ( 64 Bytes ) Chaque case numérotée de 0 à 63 contient un octet. Pour repérer une case, je dois fournir son adresse donc un nombre ( binaire ) de bits. 6. Pour accéder au contenu d une case , la donnée il faut bits. 8. Bus d adresse. Bus de donnée. Document ( pdf ) : Mémoire SRAM 512K x Giustini R. -
Bases de l’électronique numérique. Une entrée R/W du CI sert à sélectionner l opération : R/W = 0 : opération écriture la donnée présente sur le bus est écrite à l adresse spécifiée ( l ancienne donnée est perdue ). R/W = 1 : opération lecture c est la mémoire qui fournit sur le bus la donnée lue à l adresse spécifiée Giustini R. -
Plusieurs CI sont branchés sur le même bus , Bases de l’électronique numérique. lorsqu un CI n est pas concerné par l échange des données , on met ses broches Do… Dn dans l état Haute Impédance ( Hi-Z ) à l aide d une broche E ( Enable ) ou CE ( Chip Enable ) ou OE ( Output Enable ) … Principe d une sortie 3 états : TH. TL. Dx. Fermé. Ouvert. 1. Hi-Z. Voir doc SRAM page 8 ; /E : stand by ; /G : tri state. On peut aussi trouver une broche qui met le CI en mode Standby : économie d énergie. Document ( pdf ) : Mémoire SRAM 512K x 8 mode Hi-Z et standby page Giustini R.

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