Les technologies

Les circuits intégrés TTL (Transistor-Transistor Logic), de la famille 7400, sont concus avec des transistors bipolaires.

• Transistor bipolaire avec fonctions à diodes ou transistor multiémetteurs.
• Tension d’alimentation 5v ± 5%
• Consommation non négligeable, quelque soit la fréquence
• Courant d’entrée non négligeable à l’état bas

La famille TTL n'est plus utilisée.

Les circuits intégrés de cette famille (ex HEF4000) sont concus avec des portes CMOS.

• Tension d’alimentation 3 à 18v pour la CMOS standard, et 2 à 6v pour la série 74 HC
• Consommation négligeable en statique (ou basse fréquence)
• Courants d’entrée faibles

Les circuits intégrés qui implémentent des portes logiques ne sont également plus utilisés, au profit d'une plus grande intégration de fonctions numériques de haut niveau comme des circuits logiques programmables, microprocesseurs que nous verrons dans les chapitres suivants.

• Lorsque au moins un émetteur de T₁ est connecté à la masse, le transistor T₁ est passant. Ce qui implique que le transistor T₂ est bloqué. Le transistor T₃ est également bloqué. Le transistor T₄ est polarisé avec la résistance R₂, il est donc passant. La sortie est relié au +Vcc par l'intermédiaire de T₄.
• Lorsqu'aucun émetteur de T₁ n'est connecté à la masse, la jonction BC, qui est polarisée en direct (NPN), conduit et polarise le transistor T₂ qui est passant. Ce qui a pour effet de faire conduire le transistor T₃ et de bloquer le transistor T₄. La sortie est relié à la masse par l'intermédiaire de T₃.

+Vcc* :
Avec ce type de circuit on ne connectait pas les entrées directement au +Vcc pour ne pas détruire le circuit. Pour obtenir un état 1 en entrée, soit on ne connectait pas l'entrée, soit on la connectait par l'intermédiaire d'une résistance de quelques kΩ. En effet si on connecte les émetteurs directement au +Vcc, la jonction BC étant polarisée, on a un courant trop important qui risque de circuler de l'émetteur vers le collecteur sans résistance pour le limiter.

Les diodes D₁ et D₂ sont des diodes qui permettent de protéger le circuit en cas de tension négative en entrée.

La diode D₃ permet d'assurer le blocage de T₄ lorsque T₂ conduit en compensant la tension de saturation de T₂.

• Lorsqu'au moins une des tensions V_e1 ou V_e2 est à 0v, au moins un transistor entre T₃ et T₄ conduit. Ils sont connectés en parallèle, ce qui établit une connexion entre la sortie et +Vcc. De plus au moins un transistor entre T₁ et T₂ est bloqué. Ils sont connectés en série, ce qui permet d'isoler la sortie de la masse.
• Lorsque les deux tensions V_e1 ou V_e2 sont à +Vcc, les deux transistors T₁ et T₂ sont passants, ce qui a pour effet de relier la sortie à la masse. Les deux transistors T₃ et T₄ sont tous les deux bloqués, ce qui isole la sortie du +Vcc.

P* :
Les transistor est polarisé, mais ne laisse passer aucun courant car l'autre transistor en série est bloqué.

*Pour la série CMOS bufferisée, le courant I_OLmaxi vaut 3.75mA

La fonction de transfert d'une porte logique est celle d'un amplificateur rapide avec une faible zone linéaire autour de +Vcc/2, ce qui correspond à la zone d'incertitude de l'état logique de la porte logique.

• T_m : temps de montée
• T_d : temps de descente
• T_p : temps de propagation

En réalité, les signaux numériques sont très éloignés des signaux carrés théoriques. Le temps de montée qui correspond passage de l'état bas à l'état haut n'est pas instantané. Il en est de même pour le temps de descente. Le signal n'étant pas parfait,la norme de mesure impose de calculer ce temps entre 10% et 90% de la valeur de la tension d'alimentation.

La mesure du temps de propagation qui correspond au délai entre la commutation appliquée à l'entrée et la commutation obtenue en sortie est, de fait, mesurée à 50% de la tension d'alimentation d'alimentation. Ce temps de propagation dépend de la technologie et varie environ entre 10ns et 20ns pour la connexion à l'extérieur du circuit intégré et est beaucoup plus court à l'intérieur du circuit intégré (environ 1ns).

La sortie collecteur ouvert transistor bipolaire ou drain ouvert (transistor MOS) possède deux états

• Transistor bloqué : état non connecté
• Transistor passant : état 0

Ce type de sortie permet, par exemple, de réaliser des bus de communication avec plusieurs sorties connectées sur le même conducteur. L'état 1 est fourni par une résistance connectée au +Vcc. L'état 0 est prioritaire. Une seule sortie à 0 force l'état du bus à 0. Toutes les sorties à 1 donnent un état 1 sur le bus (+Vcc). On a donc une fonction ET câblée en logique positive, et une fonction OU câblée en logique négative.

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