Logique électronique et circuits intégrés numériques

Description

La bible technique de Roger Damaye, indispensable pour comprendre l’informatique industrielle classique.

Sommaire

Un ouvrage de référence sur l’électronique numérique

D’abord, ce livre propose un traité fondamental sur la logique électronique. En effet, l’auteur couvre en détail la technologie des circuits intégrés numériques. Justement, l’écrivain explique clairement les principes de fonctionnement électrique. De plus, le texte décortique les fondements de la logique binaire. Ainsi, le chercheur adopte une approche à la fois théorique et pratique. Alors, ce manuel aide à comprendre et utiliser les composants électroniques. En somme, l’auteur présente de nombreux schémas d’utilisation concrets.

Une progression logique des composants aux systèmes

D’une part, l’auteur commence son étude par les semi-conducteurs et les composants de base. Précisément, le texte explique les diodes, les transistors bipolaires et à effet de champ. Ensuite, l’écrivain consacre le cœur du livre aux familles logiques historiques. Parallèlement, l’ouvrage compare directement les technologies TTL, DTL, ECL et CMOS. De fait, le concepteur aborde la modélisation de systèmes séquentiels. Aussi, les chapitres traitent des registres, des compteurs et des mémoires. Bref, le livre présente également les circuits arithmétiques et d’affichage.

Un guide pratique pour la conception de circuits

D’autre part, la dernière partie détaille la méthodologie de conception. Concrètement, elle guide le lecteur du schéma de principe au circuit imprimé final. Puis, des applications pratiques complètes illustrent efficacement la théorie. Notamment, l’auteur décrit un pendule électronique à affichage numérique. Effectivement, le texte présente aussi un système de mesure de fréquence. Ainsi, ce livre constitue un outil de formation et de travail. En conclusion, ce volume s’adresse aux techniciens et ingénieurs des années 70-80.

Caractéristiques

• Titre : Logique électronique et circuits intégrés numériques – Technologie, principes de fonctionnement électrique et logique, schémas d’utilisation des circuits intégrés de logique (L’Informatique industrielle)

• Auteur : Roger Damaye

• Format : Broché

• Nombre de pages : 528 pages

• Date de parution : 1975

• Editeur : Editions Radio (2e édition)

• ISBN-13 : 9782709106382

Par Roger Damaye

Envoi soigné et Déposé en 48h (jours ouvrables) Edition Radio 15,6 x 23,4 x 2,5 cm 528 pages DL 1975 bon état

Résumé

Le contenu fondamental de l’électronique numérique

D’abord, ce livre couvre entièrement la logique électronique. En effet, l’auteur traite les circuits intégrés complexes. Justement, l’ouvrage commence par des notions élémentaires indispensables. De plus, le rédacteur explique la physique des semi-conducteurs. Ainsi, il présente en détail les diodes à jonction. Alors, le texte aborde le fonctionnement des transistors bipolaires. Précisément, l’auteur décrit aussi les transistors à effet de champ. Effectivement, les ingénieurs utilisent ces éléments en commutation. De fait, le manuel rappelle clairement l’algèbre de Boole. Aussi, les chapitres définissent les fonctions logiques de base. Justement, l’écrivain explique les tableaux de Karnaugh pour la simplification. Puis, les leçons enseignent les principes de la numération binaire. En somme, cette matière constitue un fondement essentiel pour la suite.

Les composants et familles logiques principales

D’une part, la deuxième partie présente les bistables. Précisément, ces circuits possèdent une mémoire élémentaire. Ensuite, l’auteur compare les différents types de bascules. Parallèlement, le livre présente aussi les circuits intégrés linéaires. De fait, le texte décrit les amplificateurs opérationnels. Alors, l’ouvrage détaille ensuite les grandes familles logiques. Effectivement, le rédacteur couvre largement la logique TTL. Aussi, il explique la logique DTL. Justement, le chercheur aborde les logiques à transistors non saturés comme l’ECL. De plus, il présente en détail la technologie MOS et CMOS. Ainsi, le livre compare les avantages de chaque famille. Cependant, l’application détermine le choix d’une technologie. Bref, la vitesse et la consommation représentent des critères clés.

Les fonctions et systèmes séquentiels avancés

D’autre part, la troisième partie entre dans les applications pratiques. Concrètement, elle traite des circuits d’interface d’entrée et de sortie. Puis, l’auteur explique la transmission des signaux sur des lignes. De plus, le manuel présente les circuits générateurs de signaux. Notamment, cela inclut les multivibrateurs et les oscillateurs. Alors, l’écrivain décrit en détail les convertisseurs numérique-analogique. Effectivement, il explique les registres à décalage avec leurs variantes. Ainsi, le lecteur étudie les différents types de compteurs. Justement, l’auteur compare les compteurs asynchrones et synchrones. Aussi, les paragraphes passent en revue les techniques d’affichage numérique. Parallèlement, l’ouvrage aborde les mémoires à semi-conducteurs. De fait, les circuits combinatoires réalisent des fonctions logiques fixes. En conclusion, les circuits arithmétiques permettent l’addition et la soustraction.

La méthodologie de conception et les applications

Pour finir, la dernière section s’avère très pratique. En effet, elle guide l’étudiant vers la réalisation d’ensembles électroniques. D’ailleurs, la méthode va du schéma au circuit imprimé final. Justement, l’implantation des composants reste une étape cruciale. Alors, l’auteur explique la réalisation des cartes étape par étape. Effectivement, des applications concrètes illustrent merveilleusement la théorie. Précisément, le livre décrit un pendule électronique à affichage numérique. Aussi, le concepteur présente un afficheur de fréquence pour récepteur. De plus, il propose un dispositif de surveillance de vitesse. Ainsi, ces exemples relient directement les concepts à l’usage réel. Pourtant, l’ouvrage sert avant tout de guide complet. Notamment, il allie la théorie fondamentale et la pratique industrielle. Globalement, ce volume convient parfaitement aux étudiants et aux ingénieurs.

Table des matières

INTRODUCTION… 5

PREMIÈRE PARTIE

1. — Notions élémentaires sur la physique des semi-conducteurs (la diode à jonction)… 7

Constitution de la matière… 7

Semi-conducteurs intrinsèques… 8

Semi-conducteurs dopés… 10

Porteurs majoritaires et porteurs minoritaires… 12

Bandes permises et bandes interdites… 12

Courant de dérive et courant de diffusion… 13

Jonction p-n. La diode… 16

Courant dans une jonction p-n non polarisée… 18

Jonction polarisée en inverse… 19

Jonction polarisée en sens direct… 19

Propriétés des jonctions p-n… 20

Application des jonctions p-n… 22

2. — Le transistor à jonction… 23

La jonction p-n asymétrique… 23

Le transistor à jonction… 24

Le transistor, dénomination des électrodes… 25

Propriétés du transistor… 26

Les trois montages fondamentaux des transistors… 29

3. — Le transistor à effet de champ… 32

Transistor à effet de champ à jonction… 32

Le transistor à effet de champ MOS… 35

Le T.E.C. MOS à enrichissement… 36

4. — Les éléments semi-conducteurs utilisés en commutation… 38

Emploi des diodes en commutation… 38

Emploi des transistors en commutation… 40

Commutation par transistors à effet de champ… 48

5. — Rappel des notions élémentaires de logique… 51

Qu’est-ce que la logique?… 51

Variable binaire… 51

Opérations logiques… 52

Algèbre de Boole… 53

Circuits électroniques élémentaires de logique… 55

Logique négative. Fonctions NI et NON-ET… 58

Théorème de de Morgan… 59

Règles de l’algèbre logique… 60

Démontrons quelques théorèmes… 61

Simplification des fonctions logiques… 62

Tableaux de Karnaugh… 66

Fonction OU exclusif… 67

Inhibition… 68

Passage de la logique ET-OU à la logique NI-ET-NON… 73

Circuit ET-OU à décision majoritaire… 74

Logique asynchrone. Logique synchrone… 75

Récapitulations… 75

6. — Notions élémentaires sur la numération… 80

Les diverses manières de compter… 80

Notion de numération… 81

Numération binaire… 83

Qu’appelons-nous « informations »?… 84

Différents codes… 86

7. — Les bistables… 94

Principe de base… 94

Symboles et conventions… 96

Modes de commande d’un bistable… 96

Différents types d’attaque des bistables commandés par les fronts… 99

Bascules déclenchées en niveau… 103

Bistables à transistors à effet de champ… 112

8. — Circuits intégrés linéaires… 114

Amplificateur de différence… 114

Amplificateurs opérationnels… 116

9. — Fonctions et circuits auxiliaires… 124

La fonction « OU-Câblé »… 124

Portes analogiques — Multiplexage… 125

Circuits auxiliaires dont la fonction est liée à la notion de temps… 127

— Fonction de retard — Bascule monostable… 127

— Générateurs de signaux d’horloge et de base de temps… 131

— Fonction de mémoire… 132

— Compteurs — Échelles de comptage… 133

— Registres… 134

Fonctions auxiliaires liées à la notion de forme des signaux… 135

— Éléments de mise en forme… 136

— Conversion analogique – numérique… 137

— Conversion numérique analogique… 142

10. — Caractéristiques électriques des circuits intégrés logiques (problème des parasites)… 147

Courbe caractéristique de transfert… 148

Facteur de charge d’entrée… 149

Facteur de charge de sortie… 149

Influence de la température… 153

Influence de la tension d’alimentation… 153

Gabarit de la caractéristique de transfert. Détermination des marges de bruit… 153

Temps de propagation… 157

Mesure des temps de retard et de propagation… 161

Influence des capacités sur la durée de propagation… 163

Sensibilité aux parasites de faible durée… 172

Influence de la température sur la sensibilité aux parasites de courte durée… 175

Origine et mode d’action des parasites… 175

Influence de la consommation sur la sensibilité aux parasites… 177

DEUXIÈME PARTIE LES DIFFÉRENTES FAMILLES LOGIQUES

11. — Modes R.T.L., R.C.T.L. et D.C.T.L…. 180

Caractéristiques commune… 180

Modes logiques à transistors et résistances (R.T.L.) et à transistors, résistances et condensateurs (R.C.T.L.)… 180

Modes R.T.L. et R.C.T.L. (deuxième version)… 182

Logique à couplage direct des transistors (D.C.T.L.)… 183

12. — Logiques à émission de courant D.T.L., T.T.L…. 187

Logiques à injection de courant et logiques à émission de courant… 187

Logiques positives ou négatives?… 187

Logique à diodes et transistors (diode transistor logic : D.T.L.)… 189

Autres modes logiques dérivés de la D.T.L…. 194

Bistables D.T.L…. 196

Mode logique à couplage par transistors (transistor coupled logic : T.C.L. ou transistor logic : T.T.L. ou T²L)… 196

Autres circuits dérivés de la T.T.L…. 202

Entrées d’expansion… 204

Bistables… 205

Le mode « Utilogic »… 206

T.T.L. rapides à diodes Schottky… 209

La logique « TRI-STATE »… 211

Le mode I²L (Integrated Injection Logic)… 211

13. — Logiques à transistors non saturés C.M.L., E.C.L., C.T.L…. 214

Mode à couplage en courant (C.M.L.)… 214

Logique à couplage par les émetteurs… 216

Bistables… 221

Logique par transistors complémentaires (Complementary transistors logic : C.T.L.)… 221

Porte inverseuse… 223

Temps de propagation… 225

Bistables… 225

14. — Coup d’œil sur la logique à seuil (Threshold Logic)… 226

Économie de portes… 226

Schéma de principe… 227

Exemples d’application… 230

Intégration à grande échelle… 231

15. — Logiques à transistors MOS à effet de champ… 234

Comparaison des techniques à transistors à effet de champ MOS et à transistors bipolaires… 234

Emploi d’un T.E.C. MOS comme résistance de charge… 237

Circuits de logique… 242

Bistables… 243

Buffers… 245

Registres… 247

Logiques à MOS complémentaires (COS MOS = Complementary symetry MOS)… 253

16. — Demain, 500 MHz avec la T.D.T.L.?… 259

La diode tunnel élément de commutation rapide… 259

Circuits de logique à diode tunnel et transistors (tunnel diode transistor logic : T.D.T.L.)… 261

Circuit universel T.D.T.L…. 263

17. — Choix d’un mode logique… 265

Compatibilité… 265

18. — Fonctions complexes, M.S.I., L.S.I. De quoi s’agit-il exactement?… 275

Où il est question de définitions… 275

Tour d’horizon dans le domaine de la M.S.I…. 278

Boîtiers… 284

TROISIÈME PARTIE

19. — Circuits d’interface : entrée… 286

Circuits de mise en forme — Triggers de Schmitt… 286

Adaptation de capteurs optiques… 290

Création d’impulsions courtes à partir d’un signal sinusoïdal… 292

Détecteur de seuil à mémoire… 294

Oscillateurs à fréquence commandée (V.C.O. : Voltage controled oscillators)… 295

Comparateurs de phase… 299

20. — Circuits d’interface : circuits de sortie… 305

Transposition de niveaux continus. Passage d’une logique à une autre… 305

Commande directe d’organes d’exécution par des circuits intégrés… 309

Commande de charges de puissance en continu… 310

Commande de charges en courant alternatif… 312

21. — Circuits d’interface. Transmission des informations binaires par ligne ou câble… 315

Propagation d’un échelon unité dans une ligne… 315

Cas de la logique T.T.L…. 316

Cas de la logique à couplage par les émetteurs (E.C.L.)… 318

Emploi d’un circuit intégré spécial d’interface pour liaison par un câble… 320

Liaisons électro-optiques… 320

22. — Circuits générateurs de signaux monostables multivibrateurs, astables… 323

Monostables… 323

Monostables pour temporisations longues… 327

Autres dispositifs de temporisation… 330

Production d’impulsions très brèves… 333

Multivibrateurs… 335

Oscillateurs à quartz… 337

Autres générateurs de signaux… 341

Générateurs d’impulsions déphasées… 344

Multiplication de la fréquence d’horloge… 344

23. — Conversion numérique analogique… 348

Les codes… 348

Convertisseurs numériques analogiques à résistances pondérées… 349

Emploi d’un réseau de résistances en échelle… 357

Convertisseur économique… 361

24. — Circuits séquentiels (Registres)… 363

Registres à écriture et lecture parallèles… 363

Registres à écriture parallèle et lecture en série… 365

Registres à écriture série et lecture parallèle… 367

Registres à entrée et sortie série. Registres à décalage… 369

Registres à circulation… 371

Commande monophase et commande biphase… 371

Registres rétrogrades (Registres droite-gauche). Registres réversibles… 372

Registres à fonctions multiples… 374

25. — Circuits séquentiels (Compteurs)… 377

Compteurs asynchrones… 377

Les compteurs synchrones… 383

Registres bouclés. Compteurs de Johnson… 404

Compteurs de Johnson pour modulos impairs — Compteurs programmables… 406

Emploi de registres à décalages MOS pour la réalisation de compteurs en anneau… 413

26. — Affichage du contenu des compteurs… 415

Décodage… 415

Commande des tubes d’affichage à gaz… 422

Commande des voyants d’affichage à lampes à incandescence… 429

Affichage par diodes électroluminescentes… 430

Tube afficheur à cathode chaude type « Digivac »… 437

Afficheurs à cristaux liquides… 439

Comparaison des divers dispositifs d’affichage… 441

27. — Mémoires à semi-conducteurs, circuits de lecture de mémoires magnétiques… 443

Mémoires à transistors bipolaires en technologie T.T.L…. 443

Mémoires à transistors MOS à effet de champ… 447

Amplificateurs de lecture de mémoires à tores magnétiques… 452

28. — Circuits combinatoires… 459

Circuits OU exclusif… 459

Circuits de transcodage… 460

Compareurs. Générateurs de parité… 465

Conversion binaire pur. B.D.C…. 468

Conversion statique… 475

29. — Circuits arithmétiques… 476

Circuits d’addition… 476

Soustraction… 483

Circuits de complémentation… 486

Soustraction par addition du complément… 486

30. — Étude et réalisation d’ensembles équipés de circuits intégrés de logique… 494

Du schéma de principe au circuit imprimé… 494

Implantation des circuits, dessin des connexions de la carte imprimée… 497

Réalisation du circuit imprimé… 499

31. — Quelques applications pratiques… 501

Pendule électronique à affichage numérique… 501

Affichage numérique de fréquence pour un récepteur de trafic… 507

Détermination du sens de rotation d’un arbre… 512

Dispositif de surveillance de vitesse… 514

Récréation… 515

Quatrième de couverture

Véritable « Handbook » du C.I.N., le présent volume met à la portée de tout technicien ayant quelques notions d’électronique l’ensemble des connaissances actuelles sur les circuits intégrés logiques.

Une première partie résume les notions générales nécessaires à la bonne compréhension du fonctionnement des C.I.N.

Vient ensuite une étude où sont présentées et confrontées, du point de vue de leurs qualités et défauts respectifs, les différentes familles logiques.

La troisième partie, la plus importante de l’ouvrage, est consacrée aux applications des C.I.N. De très nombreux schémas théoriques et pratiques, largement commentés, sur les circuits séquentiels, circuits arithmétiques, conversions analogique-numérique et numérique-analogique, circuits de contrôle, etc. donneront quelques solutions toutes prêtes au technicien appelé à utiliser ou à réaliser des circuits logiques.

ISBN 2 7091 0638 8