Micro Systèmes n°49 janvier 1985
Micro Systèmes n°49 janvier 1985
  • Prix facial : 24 F

  • Parution : n°49 de janvier 1985

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (203 x 271) mm

  • Nombre de pages : 198

  • Taille du fichier PDF : 137 Mo

  • Dans ce numéro : dossier sur l'ordinateur biologique.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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UNE NOUVELLE SERIE D'INITIATION Par Jean-Michel COUR MICRO-ELECTRONIQUE POUR INFORMATICIENS La partie unoble » de vos micro-ordinateurs, c'est un petit nombre de composants à très haute intégration, assez faciles à assembler  : processeur, mémoires... Il reste qu'il faut toujours, grâce à des composants plus simples, décoder, coder, adapter, fabriquer des horloges etc. sans parler des interfaces... Bienvenue dans le cercle des initiés ! 116 — MICRO-SYSTEMES Janvier 1985
LES OSCILLATEURS  : DU "RC"AU QUARTZ Le quartz est devenu, dans l'esprit du public, synonyme de haute précision pour la mesure du temps. A propos, qu'est-ce qu'un quartz ? Pour le physico-chimiste, c'est la forme cristalline de l'oxyde de silicium. Eh oui, encore du silicium  : décidément, la panacée de l'électronique contemporaine ! L'anneau instable Nous le savons bien depuis que nous avons décrit les bistables set/reset et autres bascules D, un anneau composé d'un nombre pair d'inverseurs est une mémoire, c'est-à-dire un système qui se maintient dans un état stable. En revanche, un anneau composé d'un nombre impair d'inverseurs est par essence instable. Son comportement est une course sans fin vers un équilibre impossible  : « 0 en entrée, donc 1 en sortie, donc 1 en entrée, donc... » La vitesse à laquelle un anneau comme celui de la figure 1 passe d'un état à l'autre est déterminée par le retard que l'on introduit entre la sortie de l'inverseur et son entrée. L'anneau est fugitivement en équilibre, tant que l'élément de retard n'a pas été « traversé ». Des délais cumulés La figure 1 est bien trop théorique pour que nous sachions construire des oscillateurs qui marchent réellement. En revanche, c'est un bon « guide de pensée », pour l'analyse des oscillateurs présents dans les montages ; on recherchera systématiquement la fonction inverseuse (un véritable inverseur, un ampli-opérationnel...) et la fonction de délai. Ainsi, la figure 2 présente, redessiné, un oscillateur dont nous avons déjà usé et abusé, où l'on reconnaît  : - l'inverseur du type « à hystérésis », - la cellule RC comme élément de retard. Fig. 1. - Principe général des oscillateurs tout-ou-rien  : un anneau avec un nombre impair d'inverseurs (ici  : 1) assorti d'éléments de retard. Janvier 1985 1/6 74C14 Cellule de retard Fig. 2. - Interprétation de l'oscillateur RC avec inverseur à hystérésis ; le RC s'identifie au « retard ». En fait, une analyse vraiment complète doit tenir compte des retards internes à l'inverseur (qui ne commute jamais instantanément), et aussi de ses traits singuliers, comme dans notre cas le trigger de Schmitt qui déplace les seuils de la commutation. Un diapason de cristal... Les montages « RC » sont bien intéressants, ne serait-ce que parce qu'ils ne coûtent pas cher. Aussi conviennent-ils partout où l'on n'a que des exigences de précision limitées (klaxon, clignoteur...). Lorsque l'on veut atteindre à une précision helvète, force est de trouver autre chose, car les montages RC les plus soignés ne peuvent guère donner mieux que 1%, et avec des composants courants, c'est plutôt 5%... Sans parler des variations avec la température ! La clé de l'horlogerie moderne, c'est le fameux quartz devenu si populaire dans nos montres et réveils. Cela, tout le monde le sait. Ce que l'on sait moins, c'est que l'a inventeur » du quartz est le même Pierre Curie (avec Jacques Curie) qui s'est par ailleurs rendu célèbre dans l'aventure de la radioactivité. C'est à partir de ses travaux que l'on a pu utiliser des cristaux comme de véritables diapasons... ultra sensibles à l'électricité. Fig. 3. - Principe des « quartz ». Les déformations de la lame de cristal produisent des flux de charges électriques, et vice-versa. Il y a une résonance pour un (ultra-) « son » qui dépend de la taille de la lame piézo-électrique Un cristal de quartz, c'est un édifice composé d'atomes de silicium et d'atomes d'oxygène, selon un motif de base hexagonal. En fait, c'est un peu plus compliqué qu'à la figure 3, mais celleci nous suffira pour imaginer ce qui se passe dans une mince lame de quartz sur laquelle sont fixées deux électrodes. Le cristal est taillé de telle sorte que les « centres de charge électrique » (marqués + et - sur la figure) sont alignés à la perpendiculaire des électrodes. Quand le réseau subit une compression, un déséquilibre se crée qui « charge » les deux faces du cristal ; il en est de même s'il subit une expan- Un quartz  : ce composant n'a pas de sens défini. sion. En bref, si l'on tape sur le cristal dans la bonne direction, il se comporte comme un générateur. Réciproquement, si l'on applique sur les électrodes des oscillations électriques, le quartz va vibrer. Il s'agit d'un phénomène mécanique et, comme pour une cloche ou un diapason, il y a une fréquence de résonance qui dépend de la taille du cristal. Avec et sans jeu de mots ! Pour exciter le quartz Les modèles physiques et mathématiques du quartz vibrant sont plutôt complexes, d'autant que le cristal n'est pas seul en cause ; citons  : le montage des électrodes, la capacité du boîtier qui va le protéger... Il en résulte non une seule. mais deux fréquences de résonance dites « série » et « parallèle » ; au demeurant, très voisines. Les montages classiques pour exciter le quartz, c'est-à-dire pour le faire vibrer à fréquence de résonance, font pour la plupart intervenir des inverseurs biaisés (biased) comme à la figure 4. La résistance R ad hoc dépend de la technologie  : un million d'ohms est une valeur courante pour des com- MICRO-SYSTEMES — 117



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