Llectronique numrique

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Lélectronique numérique
Bases de lélectronique numérique

• La place du numérique
• Dans la technologie actuelle
• Dans le programme de MPI
• Comprendre les fiches techniques de matériel
  Exao Interfaces Exao

• 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

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1/ Analogique - Numérique
Bases de lélectronique numérique
Le monde analogique Le monde numérique

• ? 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 déchantillonnage

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2.a/ Numération - Bases
Bases de lélectronique numérique

• Les 3 principales bases de numération

Un même nombre N possède une écriture différente
suivant la base Le nombre 31 ( en décimal )
sécrit 11110 en binaire et 1E en hexadécimal
, Il vaut mieux préciser la base pour éviter les
ambiguïtés N10 31 N2 11110 N16 1Eou
31 11110b, 11110 1Eh, 1E,
Ox1E
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2.b/ Numération de position - Rang , Poids
Bases de lélectronique numérique
Règles générales Rang dun 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 )
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2.c/ Conversion dune base B vers le décimal
Bases de lélectronique numérique
Pour obtenir lécriture décimale dun nombre
écrit dans une base B, il suffit dattribuer à
chaque chiffre son poids. Exemples N2 1001
? N10 1.23 0.22 0.21 1.20 9 N16
4F ? N10 4.161 15.160 79 ( F
représente le  chiffre  15 )
La calculatrice Windows permet les conversions
dans les deux sens entre les bases 2 , 8 , 10
et 16
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2.d/ Conversion de décimal vers une base B
Bases de lélectronique numérique
Il faut réaliser des divisions Euclidiennes
successives par B,chaque reste donne un chiffre.
? Le premier restedonne le chiffre de poids
faible.
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2.e/ Compter en base B
Bases de lélectronique numérique
Cest déjà le dernier chiffre !
Remises à 0en cascade !
Cest le nombre max avec 3 bits,le nombre
suivant est 1000b 23
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 65536 couleurs différentes.
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3.a/ Opérateur logique - exemple
Bases de lélectronique numérique
Exemple TA et TB sont les températures aux deux
extrémités dune très grande salle. Le
chauffage doit se mettre en marche si TA ou TB
est inférieure à 25C.
On peut définir la table de vérité de cet
opérateur OU
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3.b/ Opérateurs logique
Bases de lélectronique numérique
? Ce sont des opérateurs booléens et non
arithmétiques
Les 5 opérateurs logique de base
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3.c/ Exemple de Circuit Intégré HEF4011
Bases de lélectronique numérique
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.Léquivalent du 4011 en TTL est le
7400.
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3.d/ Utilisation du CI 4011
Bases de lélectronique numérique
?5V
? Cest lutilisateur qui doit fixer létat des
entrées ( pas d'entrée en l'air )
Document ( pdf ) HEF4000 family
? Cest le CI qui fournit létat de la sortie
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3.e/ En plus pratique

• 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 lélectronique numérique

• Une DEL pour visualiser l'état de la sortiela
  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 VOHon
  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
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3.f/ Addition
Bases de lélectronique numérique

• Somme ( arithmétique ) de deux bits

100100
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4.a/ Bascule RS antirebond
Bases de lélectronique numérique

• Des portes qui se mordent la queue !

Qn-1 état précédent de Q
Simulation Crocodile Bascule RS

• Un interrupteur ça rebondit ?

Simulation Crocodile AntiRebond
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4.b/ Bascule D
Bases de lélectronique numérique
Une bascule D est une mémoire élémentaire.
Document ( pdf ) Bascule D HEF4013B

• Autres bascules
• bascule JK
• bascule T

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4.b/ Compteurs
Bases de lélectronique numérique

• Un compteur ( binaire ) asynchrone avec des
  bascules D

Si D/Q,Q change d'étatà chaque front actif de H
Le front montant de /Q , c'est le front
descendant de Q
Document ( pdf ) Compteur 12bits HEF4040
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4.d/ Mémoires
Bases de lélectronique numérique

• Mémoires électroniques
• - 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

• Mémoires de masse
• disquette , disque dur changement de polarité
  ( /- ) de la magnétisation d'une couche
  magnétiquelecture 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 http//www.commentcamarche.net
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4.e/ Adresse - Donnée
Bases de lélectronique numérique

• 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
  adressedonc un nombre ( binaire ) de bits.

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• Pour accéder au contenu d'une case , la
  donnéeil faut bits.

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Document ( pdf ) Mémoire SRAM 512K x 8
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4.f/ Lire Écrire dans une RAM
Bases de lélectronique numérique
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4.g/ Le troisième état du binaire ??
Plusieurs CI sont branchés sur le même bus ,
Bases de lélectronique 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
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 8