Aller au contenu


Information tutoriel

  • Ajouté le: mai 30 2008 09:11
  • Date Updated: sept. 15 2014 02:03
  • Lectures: 35771
 


* * * * *
0 Notes

[Technologie] TTL et CMOS

Posté par 4Aklisme on mai 30 2008 09:11

Introduction


Le but de ce cours est d'apporter une connaissance sur les deux grandes familles technologiques utilisées dans les circuits logiques en électronique. Ce cours va donc comparer les familles TTL et CMOS en donnant leurs principales caractéristiques.

Présentation


1- Définition :


Avant toute chose il faut définir ce que sont TTL et CMOS. Ce sont deux familles technologiques utilisées pour les circuits logiques en électronique.
Pour ceux qui ne comprennent pas le terme 'circuit logique', c'est en faite un circuit intégré contenant des portes logiques telles que des OR, AND, NAND etc...

Image IPBPour en savoir plus sur les portes logiques voici un tuto de Robocop : Les portes logiques


2- La famille TTL :


TTL est l'abréviation de ''Transistor-Transistor Logic''. Elle a été inventée en 1960. Cette famille est réalisée avec des transistors bipolaires. (De nos jours, la technologie TTL tend à être remplacée par la technologie CMOS).

Les avantages de cette famille :
  • Les entrées laissées en 'l'air' ont un état logique à 1 par défaut.
  • Une bonne immunité au bruit.
  • Un temps de propagation faible.
Les inconvénients de cette famille :
  • L'alimentation doit être précise à 5V +/- 5 % sinon on risque de détruire le circuit.
  • Du fait qu'elle est réalisée avec des transistors bipolaires elle consomme pas mal de courant comparer à la famille CMOS. (Car les transistors bipolaires sont commandés en courant).
Le nom des circuits de cette famille commencent par 74 suivi d'une ou plusieurs lettres représentant la série et suivi d'un code à 2 ou 3 chiffres représentant le modèle du circuit.

Exemple : le circuit 74LS08 (porte ET).

Les lettres au milieu du nom représente donc la série. On décline plusieurs séries :
74xx : série standard.
74Lxx : série faible consommation.
74Sxx, 74ASxx, 74ALSxx 74Fxx, 74AFxx : série rapide.
74LSxx : mélange des technologies L et S, c'est une des séries la plus répandue.

Il existe aussi des séries 74HCxx et 74HCTxx qui est le résultat d'une combinaison de la technologie TTL et CMOS afin d'ajouter leurs avantages.


3- La famille CMOS :


CMOS est l'abréviation de ''Complementary Metal Oxide Semi-conductor''. Le premier dispositif MOS est apparu en 1960. Son développement a été rendu possible par les progrès réaliser par la technologie TTL. Cette famille est réalisée avec des transistors à effet de champs.

Les avantages de cette famille :
  • L'alimentation peut aller de 3V à 18V.
  • Le courant d'entrée est nul, car elle est réalisée avec des transistors à effet de champs. (Les transistors à effet de champs sont commandés en tension).
  • Une excellente immunité au bruit.
Les inconvénients de cette famille :
  • La vitesse de commutation est plus faible que pour la technologie TTL.
Le nom des circuits de cette famille commencent par 40 suivi de deux chiffres représentant le modèle du circuit.

Exemple : le circuit 4081 (porte ET).
Prochain chapitre : Alimentation.
4Aklisme


Alimentation


Circuit TTL :
L'alimentation doit être continue et stable de 5V à +/- 5 %.

Circuit CMOS :
On a un choix d'alimentation plus large de 3V à 18V. Mais en faible alimentation, les performances dynamiques sont moins bonnes. (Certaines séries peuvent maintenant être alimenté à moins de 3V...)
Image IPBProchain chapitre : Niveaux d'entrée et de sortie.

4Aklisme


Niveaux d'entrée et de sortie



Une fonction TTL reçoit une tension de 5V sur une de ses entrées. Elle la traduit en un état logique haut, c'est-à-dire un '1' logique. Imaginons maintenant qu'elle reçoit 4,7V à cause des parasites. Comment va telle traduire cette information ?

C'est pour cela que les entrées et les sorties des fonctions logiques ont des marges pour qualifier un état logique :
Image IPB
(VCC = tension d'alimentation)

Technologie TTL : (VCC = 5V)
Image IPB
Image IPB
Image IPB
Image IPB

Technologie CMOS : (dépend de VCC)
Image IPB
Image IPB
Image IPB
Image IPB

Exemple : Si une fonction TTL reçoit une tension d'entrée comprise entre 5V et 2V celle-ci sera considérée comme un état logique haut. Si elle reçoit une tension d'entrée entre 0V et 0,8V elle la considèrera comme un état logique bas. Entre 2V et 0,8V l'état sera aléatoire.

Prochain chapitre : Courant d'entrée et de sortie.
4Aklisme


Courant d'entrée et de sortie



1- En TTL :


Les circuits TTL étant réalisés à l'aide de transistors bipolaires NPN ou PNP, la commande se fait par l'intermédiaire du courant de base, donc le courant d'entrée des opérateurs TTL est différent de 0.

Courant d'entrée :
A l'état bas une entrée TTL a besoin d'un courant sortant maxi de 1,6mA.
A l'état haut une entrée TTL a besoin d'un d'un courant entrant maxi de 40µA.

Courant de sortie :
A l'état bas une sortie TTL peut absorber un courant maxi de 16mA.
A l'état haut une sortie TTL peut délivrer un courant maxi de 400µA.

On voit qu'une sortie TTL peut commander 10 entrées TTL.


2- En CMOS :


Les circuits CMOS étant réalisés à l'aide de transistors à effet de champs, la commande se fait par une tension, donc le courant d'entrée des opérateurs CMOS est quasi nul.

Courant d'entrée :
Inférieur à 1µA.

Courant de sortie :
Une sortie peut fournir jusqu'à plus de 1mA selon les modèles.
Prochain chapitre : Types de sorties.
4Aklisme


Types de sorties


Certain circuit on une sortie spéciale dite à ''collecteur ouvert'' qui permet des commandes sur des charges reliées à une alimentation de tension supérieure à l'alimentation du circuit. Pour savoir si un circuit est à sortie à collecteur ouvert il suffit de regarder dans la documentation technique du constructeur. On trouve ce symbole sur les portes logiques :
Image IPB

'Sortie à collecteur ouvert' veut dire que la sortie du circuit est composée d'un transistor dont la borne du collecteur est en ''l'air'' :
Image IPB

Il faut donc prévoir des composants externes permettant la polarisation du transistor.
On câblera donc la sortie de cette manière :
Image IPB

Ainsi avec notre sortie à collecteur ouvert (TTL) on peut avoir une commande en 12V. (sans collecteur ouvert on aurait eu une commande en 5V).
Prochain chapitre : Tableau récapitulatif et exemples de nom de CI.
4Aklisme


Tableau récapitulatif et exemples de nom de CI



VI- a : Tableau récapitulatif :


Image IPB

VI- b : Exemples de nom de CI :


Technologie TTL :


7400 -> Quadruple porte NON - ET à 2 entrées
7402 -> Quadruple porte NON - OU à 2 entrées
7404 -> 6 portes inverseuses
7408 -> Quadruple porte ET à 2 entrées
7413 -> Double porte NON - ET à 4 entrées
7420 -> Double porte NON - ET à 4 entrées
7428 -> Quadruple porte NOR à 2 entrées
7430 -> Porte NON - ET à 8 entrées
7442 -> Décodeur décimal BCD
7448 -> Décodeur BCD 7 segments
7470 -> Flip-Flop JK à 2 x 3 entrées
7482 -> Additionneur complet à 2 bits
7486 -> Quadruple porte OU Exclusif
7493 -> Compteur binaire
74121 -> Monostable
Etc ...


Technologie CMOS :


4001 -> Quadruple porte NON - OU à 2 entrées
4008 -> Additionneur 4 bits avec retenue
4011 -> Quadruple porte NON - ET
4016 -> Quadruple interrupteur bidirectionnel
4023 -> Triple porte NON - ET à 3 entrées
4030 -> Quadruple porte OU – EXCLUSIF
4047 -> Monostable
4054 -> Driver pour afficheur 4 segments LCD
4068 -> Porte NON - ET à 8 entrées
4070 -> Quadruple porte OU – EXCLUSIF
4071 -> Quadruple porte OU à 2 entrées
4081 -> Quadruple porte ET à 2 entrées
4098 -> Double monostable re-déclenchable
4518 -> Double compteur décimal
4721 -> Mémoire vive 1 024 bits (256 x 4)
40195 -> Registre à décalage universel 4 bits
Etc...


Image IPBVoila la fin de ce tuto !
N'hésitez pas à poster vos questions sur le forum !!!



4Aklisme
Voilà la fin de ce tutoriel !