164. - Examen d’un Commutateur Numérique à deux voies

Bonjour,
Dans la trente-cinquième pratique, nous allons examiner l’Examen d’un Commutateur Numérique à deux Voies.
Dans la vidéo numérotée 293, nous avons utilisé quatre portes NOR qui ont été utilisées pour former un circuit assurant la fonction de commutateur.
Ainsi, on pouvait envoyer à l’entrée du registre MM 74C164, l’un ou l’autre des deux signaux appliqués aux entrées du commutateur, selon l’état de SW2 concernant le simulateur.
Dans cette leçon, nous allons utiliser l’Arduino R3-R4 ou le Méga 2560
Une représentation schématique de ce circuit est donnée à la figure 2 ou sur notre chaîne, en cliquant sur l’Onglet de communauté figure 1.
Celui-ci est équivalent à un commutateur mécanique qui aiguille vers l’entrée du registre les données relatives à SW3, quand SW2 est sur la position 1, ou les données provenant du sommateur quand SW2 est sur la position 0.
Dans l’expérience qui va suivre, vous allez examiner en détail, un circuit équivalent en tout point réalisé avec des portes NAND au lieu des portes NOR.
Réalisation du Circuit
a) Enlevez de la matrice les circuits intégrés dans l’expérience précédente, ainsi que les liaisons s’y rapportant.
b) Insérez sur la matrice les circuits intégrés MM 74C163 (compteur modulo 16), et MM 74C00 (quadruple Portes NAND) dans les positions indiquées à la figure 2, et effectuez les liaisons correspondantes.
c) Nous avons mis un générateur d’horloge sur la fréquence de 10 Hz, en mettant une bascule trigger de Schmitt MM 74C14, une résistance de 100 Kilo-ohms 1/4 de Watt et un condensateur électrolytique au tantale de 1 μF / 10 Volts branché entre les broches 1 et 2 du circuit intégré avec une LED témoin afin de connaître le bon fonctionnement de ce dernier.
Pour trouver la fréquence d’oscillateur, il suffit d’appliquer la constante de temps T = RC donc, 100 000 Ohms multiplié par 0,000001 Farad = 0,1 seconde, ensuite de faire l’inverse en appliquant la formule F = 1 / T = 1 / 0,1 = 10 Hertz.
Le schéma électrique du circuit réalisé est donné à la figure 2.
Le compteur MM 74C163 Modulo 16 fonctionne ici comme diviseur par 16.
Le signal rectangulaire de 10 Hz provenant de l’horloge, est divisé quatre fois de suite par deux. Ainsi, on obtient un signal de 5 Hz à la sortie Q1, un signal de 2,5 Hz à la sortie Q2, un signal de 1,25 Hz à la sortie Q3 et un signal de 0,625 Hz à la sortie Q4.
Le signal de 10 Hz et celui de 1,25 Hz sont envoyés au réseau de quatre portes NAND.
Essais de fonctionnement
a) Mettez SW0 ou le fil Vert sur la position 0.
b) Mettez sous tension l’Arduino ou le simulateur.
c) Observez L0 : elle doit clignoter à la fréquence de 10 Hz.
d) Commutez SW0 ou le fil Vert sur la position 1.
e) Observez L0 : elle doit clignoter à la fréquence de 1,25 Hz.
f) Commutez SW0 ou le fil Vert alternativement sur 0 et sur 1 : vous remarquez que SW0 ou le fil Vert commande le commutateur de manière à envoyer à la LED L0 soit le signal de 10 Hz, soit le signal de 1,25 Hz.
g) Mettez hors tension L’Arduino ou le simulateur.
Le circuit que vous venez d’expérimenter est le type le plus simple de commutateur numérique. Il est très utilisé pour envoyer sur un seul conducteur un signal parmi deux selon le niveau d’une entrée de commande. Ici, c’est l’interrupteur SW0 ou le fil Vert qui joue le rôle de l’entrée de commande.
Comment fonctionne le commutateur à deux voies ?
Le fonctionnement du commutateur est simple : lorsque SW0 ou le fil Vert est au niveau L, c’est-à-dire si les deux entrées « IA et IB » sont au niveau 0, la sortie S de la Porte NAND A est à zéro donc invalidée, si les deux entrées « IA et IB » sont à 0 et 1, La sortie S de la porte NAND A est à zéro donc la sortie S = 0 donc, la Porte NAND A est invalidée, en revanche, si les deux entrées « IA et IB » sont à 1, la sortie de la porte NAND A est donc à un niveau H = 1, la porte A est validée et le signal de 1,25 Hz se retrouve donc à la sortie S ; la porte B est invalidée donc bloquée. La même chose se produit que si les deux entrées IA = 1 et IB = 0, La sortie S = 1 donc, la Porte NAND A est validée et le signal de 1,25 Hz se retrouve donc à la sortie S, la Porte NAND B est invalidée donc bloquée.
En revanche, lorsque SW0 ou le fil Vert est au niveau L, la porte B est validée, et la porte A est invalidée donc, la porte est bloquée ; c’est donc le signal de 10 Hz qui se retrouve à la sortie S de la Porte NAND B qui est validée comme nous l’avons évoqué, il suffit de bien connaître la table de vérité des Portes NAND.
La table de vérité du circuit est reportée à la figure 3, ou voir notre chaîne, en cliquant sur l’Onglet Communauté. Les deux entrées du commutateur sont appelées IA et IB.
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Daniel