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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FICHE 9A posantsC.MOS, quelques centaines d'ohms pour des portes TTL. L'effet peut s'imaginer intuitivement. La résiitance est juste assez faible pour apporter une certaine contribution aux changements d'état (elle « relève le 0 » et « abaisse le 1 ») , mais pas trop faible pour aller jusqu'à l'instabilité dont il a été question tout à l'heure. forme est un second inverseur, emprunté au même circuit intégré. Outre sa fonction de relais, cet inverseur va donner une allure plus « carrée » au signal qui circule dans l'oscillateur. Ceux qui ont vu ce genre de signal sur un oscilloscope reconnaîtront qu'il fait davantage penser à des hautes herbes qu'à des créneaux de château-fort ! L'anneauC.MOS La figure 5 est sans doute le schéma du plus simple des oscillateurs à quartz possibles. On y reconnaît sans peine  : - l'inverseur « biaisé » pour une plus grande sensibilité, - le quartz, dans le rôle d'élément de retard. Grosso modo, le montage est amorcé par le premier « choc » électrique reçu par le cristal quand l'inverseur est mis sous tension, présentant deux niveaux contrastés entre l'entrée et la sortie. Ce choc fait faire un va-et-vient au réseau des atomes, qui développe des charges contraires sur les électrodes. Ce qui va provoquer un changement de l'état de l'entrée de l'inverseur, donc de sa sortie, donc nouveau choc inverse, etc. Le quartz « sonne »... à une fréquence qui peut atteindre couramment le million de fois par seconde (MHz). La figure 6 indique un autre montage très, très classique, qui se réalise cette fois avec des inverseurs TTL. Son fonctionnement est un petit peu plus compliqué à décrire, mais il a l'avantage de supporter des rapidités dix fois supérieures. L'auteur l'a utilisé sans problèmes de 1 MHz à 4 MHz avec des inverseurs 74LSO4 ; on préférera des composants plus rapides (74SO4) pour aller jusqu'à 12 MHz environ. Une mise en forme Notre montage pratique complétera ce (trop) bref aperçu de la question des horloges à quartz en introduisant, parderrière l'oscillateur proprement dit, deux « étages » de nature à fournir un signal bien meilleur que celui présent dans l'anneau proprement dit. Cet anneau sera monté avec un inverseurC.MOS courant  : l'une des portes d'un 74C04 (fig. 7). Elle est biaisée par une résistance de 1 MS1, et reliée aux deux « pattes » d'un quartz de 1 MHz environ(*). Les quartz n'ont bien entendu pas de sens défini ; le seul conseil pratique, c'est de ne pas les faire tomber ou leur taper dessus  : ils sont parfois vulnérables aux chocs. Le premier élément de mise en 118 MICRO-SYSTEMES Un simple poste de radio commuté sur P.O. permet de vérifier le bon fonctionnement de l'oscillateur. Fg. 4. - Un inverseur rendu plus sensible par une résistance entre entrée et sortie. Les électroniciens parlent «, d'amener l'ampli dans sa région de fonctionnement linéaire ». Fig. 5. - Le plus simple des oscillateurs à quartz  : un inverseurC.MOS avec 1 INS2 environ en retour, et le quartz dans la boucle. Fg. 6. - Montage très classique (et virtuellement inratable) avec des inverseurs TTL qui couvre les applications de 1 MHz à plus de 10 MHz  : gamme des horloges usuelles pour les microprocesseurs. Fig. 7. - Montage d'expérience. On « recevra » les deux fréquences sur un poste de radio (sur 300 et 600 menviron, en P0). On court-circuite le quartz pour rendre les changements audibles, et visibles par le témoin LED. Soigner le rapport cyclique Un autre inconvénient du signal d'horloge « brut » est habituellement sa dissymétrie. Il y a des applications où l'on se moque de la durée relative des temps « haut » et « bas » de l'horloge. Dans d'autres, non. Nous avons vu dans les Fiches n°7 un artifice tout à fait convenable pour obtenir un signal rigoureusement symétrique à partir d'une horloge qui ne l'est pas  : on la divise par deux (en fréquence) grâce à une bascule D travaillant sur flanc, et rebouclée sur sa sortie complémentaire. Le principe est très sain. Pour obtenir une horloge bien propre de fréquence F, on prendra un quartz taillé pour 2 F, que l'on montera comme à la figure 5 ou 6. Une division par deux donnera l'horloge désirée. Avec un poste de radio Il n'est pas nécessaire de disposer d'un oscilloscope pour vérifier que le montage marche bien. Il suffit d'avoir à côté de la planchette un poste de radio ordinaire, commuté sur la gamme des petites ondes (marquée PO ou MW). En effet, l'oscillateur va se comporter comme un petit émetteur sur la fréquence 1 MHz, c'est-à-dire sur une longueur d'onde voisine de 300 mètres. Dès que l'on a réglé le poste sur la bonne « station », l'effet est le suivant  : le bruit de fond du récepteur s'atténue lorsque l'oscillateur est en marche, et réapparaît si on le bloque (il suffit de court-circuiter les pattes de quartz). On retrouve le même phénomène, mais plus net, en réglant sur 500 kHz (voisinage de 600 mètres). C'est normal, le courant délivré par le diviseur par deux est bien plus fort que celui desC.MOS ; donc l' « émetteur » est plus puissant ! Une LED témoin visualise également le fonctionnement  : elle brille plus fort si on bloque l'oscillateur, moins si on le laisse fonctionner ; auquel cas la diode reçoit moitié moins de courant. () On trouve dans le commerce deux valeurs très voisines  : 1 MHz ou 1,024 MHz qui nous conviennent aussi bien. Janvier 1985
FICHE 9B DES COMPTEURS Au suivant... Au suivant... (* *). Le poète a chanté ainsi la plus monotone des opérations arithmétiques• le comptage. Derrière chaque horloge de l'univers micro-informatique, il y a un compteur qui, tel l'adjudant de la chanson, détermine l'opération suivante. A moins qu'il ne serve à mesurer le temps qui passe... L'addition binaire Rien de plus simple que l'addition binaire, c'est-à-dire avec deux chiffres seulement. 0 + 0 = 0 ; ce n'est pas difficile. 0 + 1 = 1 ; pas trop dur non plus, 1 + 1 = O... et l'on retient 1 ; vraiment, c'est très élémentaire ! C'est avec ces règles que débute toute l' « arithmétique binaire » des ordinateurs, celle qui est matérialisée par les montages logiques. En bref, celle qui nous intéresse ici. La figure 8 donne, avec la bascule D travaillant sur flanc que nous avons décrite dans les Fiches n°7, le plus simple des compteurs binaires que l'on se peut concevoir. La simple recopie de la « valeur contraire » (Q) fait bien passer la sortie Q de 0 à 1 puis de 1 à 0 et ainsi de suite, au rythme de l'horloge (CLK). Plus d'un chiffre Pour compter avec plus d'un chiffre, il va falloir donner un sens (électronique) à la retenue. Retenue que l'on appelle aussi le report (carry en langue anglaise). Examinons le tableau d'un comptage binaire sur, disons, trois chiffres  : (0) 0 (1) 0 (2) 0 (3) 0 (4) 1 (5) 1 (6) 1 (7) 1 Fig. 8. - Le compteur binaire le plus rudimentaire, à un chiffre  : la recopie de l'état contraire dans la bascule D, à chaque » top » d'horloge, fait l'affaire. On peut essayer avec un 74LS74. Janvier 1985 0 l +1 0,) 1 0) 1 1) 0 0 1), 1 0), Fig. 9. - Un montage qui compte sur plusieurs bits par reports Fig. 10. - Un compteur synchrone à deux bits. Le OU-exclusif » préen cascade. Chaque changement de 1 à 0 fait changer le bit suivant, dit » la valeur suivante du bit Q 1, en fonction des valeurs courantes de etc. 00 etQt. Il est clair que la règle des reports est celle-ci  : si un chiffre passe de 1 à 0, alors le chiffre suivant, celui qui est présenté à gauche selon notre coutume, doit changer. Ainsi, on passe en binaire de cinq à six de façon mécanique  : - le chiffre le plus à droite (unité) change, de 1 à 0 ; - on fait donc, selon cette règle, changer le suivant de 0 en 1 ; - le chiffre le plus à gauche ne change pas. La retenue baladeuse Avec des bascules D et des inverseurs, il est aisé de matérialiser cette méthode de comptage (fig. 9). Les bascules successives ont leurs sorties baptisées Qo, Q1, Q2... pour dénoter leurs poids binaires croissants. Ces bascules, par exemple autant de moitiés de 74LS74, ont leur sortie complémentaire rebouclée sur l'entrée D, de telle sorte qu'elles changent d'état sur chaque flanc ascendant d'horloge. Avec un inverseur intercalé, notre cahier des charges sera complètement respecté  : si Qo passe de 1 à 0, le flanc ad hoc arrive sur la bascule suivante, et Q1 change, etc. Le lecteur avisé dira que l'inverseur est inutile, qu'il suffit de relier le « Q de chaque bascule à l'entrée d'horloge de la suivante. Correct ! Le montage fonctionne de proche en proche  : s'il y a retenue sur un certain chiffre, cela fait changer le suivant. Puis, si ce chiffre donne une retenue, on fait changer le suivant... Pour les électroniciens anglophones, c'est la « retenue baladeuse » (ripple carry). Le compteur synchronisé Les compteurs à retenue baladeuse fonctionnent, mais avec un phénomène qui n'est pas toujours indifférent  : la retenue se propage de proche en proche, de telle sorte qu'il y a un délai entre le changement du premier chiffre, MICRO-SYSTEMES — 119



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