La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Bases de lélectronique numérique La place du numérique Dans la technologie actuelle Dans le programme de MPI Comprendre les fiches techniques de matériel.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Bases de lélectronique numérique La place du numérique Dans la technologie actuelle Dans le programme de MPI Comprendre les fiches techniques de matériel."— Transcription de la présentation:

1 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 ExaoInterfaces 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 Lélectronique numérique

2 Bases de lélectronique numérique Le monde analogiqueLe monde numérique Exemple : mesure dune température 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 Exemple : capteur de position angulaire ( girouette ) 1/ Analogique - Numérique

3 Bases de lélectronique numérique Base Binaire 2 Décimale 10 Hexadécimale 16 Symboles utilisés 0,10,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,..,9,A,B,C,D,E,F Bit = Binary Unit 0 : état bas = Low 1 : état haut = High ChiffresLe 'A' est l'équivalent du "chiffre" 10 … Les 3 principales bases de numération Un même nombre N possède une écriture différente suivant la base : Le nombre 31 ( en décimal ) sécrit en binaire et 1E en hexadécimal, Il vaut mieux préciser la base pour éviter les ambiguïtés : N 10 = 31N 2 = 11110N 16 = 1E ou b, # Eh, $1E, Ox1E 2.a/ Numération - Bases

4 Bases de lélectronique numérique Dans une numération de position, un chiffre na 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 1000 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 B R Nombre4941 Rang du chiffre3210 Poids du chiffre b/ Numération de position - Rang, Poids 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 )

5 Bases de lélectronique numérique Pour obtenir lécriture décimale dun nombre écrit dans une base B, il suffit dattribuer à chaque chiffre son poids. Exemples : N 2 = 1001 N 10 = = 9 N 16 = 4F N 10 = = 79 ( F représente le « chiffre » 15 ) 2.c/ Conversion dune base B vers le décimal La calculatrice Windows permet les conversions dans les deux sens entre les bases 2, 8, 10 et 16

6 Bases de lélectronique numérique Il faut réaliser des divisions Euclidiennes successives par B, chaque reste donne un chiffre. Exemple : écriture du nombre N 10 = 43 en base 2 N 2 = Le premier reste donne le chiffre de poids faible. 2.d/ Conversion de décimal vers une base B

7 Bases de lélectronique numérique Base … Base … Cest déjà le dernier chiffre ! Remises à 0 en cascade ! En base B avec n chiffres, on peut compter de 0 à B n – 1 Soit B n valeurs différentes. Cest le nombre max avec 3 bits, le nombre suivant est 1000b = 2 3 Exemple : sur un PC les couleurs sont codées par un nombre de 16 bits ( 2 octets ), on peut donc dénombrer 2 16 = couleurs différentes. 2.e/ Compter en base B

8 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 25°C. On peut définir la table de vérité de cet opérateur OU : TA<25TB<25RésultatCommentaires 000 il ne faut pas chauffer 011 il faut chauffer ( il fait trop froid à lextrémité B ) 101 il faut chauffer ( il fait trop froid à lextrémité A ) 111 il faut chauffer ( il fait trop froid partout ) 3.a/ Opérateur logique - exemple

9 Bases de lélectronique numérique Les 5 opérateurs logique de base : R est à 0 si lentrée est à 1 A R NotNon Symbole R est à 1 si toutes les entrées sont à 1 A R B AndEt R est à 0 si toutes les entrées sont à 1 A R B NandNon Et R est à 1 si au moins une des entrées est à 1 A R B OrOu R est à 0 si au moins une des entrées est à 1 A R B NorNon Ou R est à 1 si une seule des entrées est à 1 A R B Xor Ou Exclusif R = /A R = A. B R = /(A. B) R = A + B R = /(A + B) R = A B 3.b/ Opérateurs logique Ce sont des opérateurs booléens et non arithmétiques

10 Bases de lélectronique numérique Le HEF4011 construit par Philips est un Circuit Intégré ( CI ) de la famille CMOS. Extraits de la documentation : Documentation complète du 4011 ( pdf ) : HEF4011UBHEF4011UB Pour pouvoir fonctionner le CI doit être alimenté par une tension continue entre V DD ( +5 à +15V ) et V SS ( 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 Attention, ancienne norme du symbole 3.c/ Exemple de Circuit Intégré : HEF4011

11 Bases de lélectronique numérique 3.d/ Utilisation du CI 4011 Pour un courant 0 dans la sortie Le CI est alimenté avec V DD = +5V Cest lutilisateur qui doit fixer létat des entrées ( pas d'entrée en l'air ) : 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. 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 ). Si le résultat est 0 : le potentiel de O1 sera proche de 0V Si le résultat est 1 : le potentiel sera proche de V DD On veut utiliser le 1er Nand : entrées I1, I2, sortie O1 Cest le CI qui fournit létat de la sortie : 5V Document ( pdf ) : HEF4000 family

12 Bases de lélectronique numérique 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 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 V OH 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

13 Bases de lélectronique numérique 3.f/ Addition Réalisation d'un "demi additionneur" A B S R ABSommeRetenue Somme ( arithmétique ) de deux bits Somme de deux nombres binaires

14 Bases de lélectronique numérique 4.a/ Bascule RS – antirebond Des portes qui se mordent la queue ! SRQ Qn-1 11Interdit Qn-1 état précédent de Q Simulation Crocodile : Bascule RS Bascule RS Un interrupteur ça rebondit ? Simulation Crocodile : AntiRebond AntiRebond

15 Bases de lélectronique numérique 4.b/ Bascule D DHQ x0Qn-1 x Une bascule D est une mémoire élémentaire. Document ( pdf ) : Bascule D : HEF4013BBascule D : HEF4013B La bascule D Simulation Crocodile : BasculeD Autres bascules : bascule JK bascule T …

16 Bases de lélectronique numérique 4.b/ Compteurs Un compteur ( binaire ) asynchrone avec des bascules D : Document ( pdf ) : Compteur 12bits : HEF4040Compteur 12bits : HEF4040 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

17 Bases de lélectronique numérique 4.d/ Mémoires 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 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

18 Bases de lélectronique numérique 4.e/ Adresse - Donnée 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 8Mémoire SRAM 512K x 8

19 Bases de lélectronique numérique 4.f/ Lire – Écrire dans une RAM Une entrée R/W du CI sert à sélectionner l'opération : R/W = 1 : opération lecture c'est la mémoire qui fournit sur le bus la donnée lue à l'adresse spécifiée. 1 R/W = 0 : opération écriture la donnée présente sur le bus est écrite à l'adresse spécifiée ( l'ancienne donnée est perdue ). 0

20 Bases de lélectronique numérique 4.g/ Le troisième état du binaire ?? Plusieurs CI sont branchés sur le même bus, 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 : THTH TLTL Dx FerméOuvert1 Fermé0 Ouvert Hi-Z 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 8Mémoire SRAM 512K x 8


Télécharger ppt "Bases de lélectronique numérique La place du numérique Dans la technologie actuelle Dans le programme de MPI Comprendre les fiches techniques de matériel."

Présentations similaires


Annonces Google