La porte logique ET

Cette fiche vous permet de modéliser, sous la solution LTspice, à l'aide de diodes à jonction une porte logique ET, puis de l'analyser et de comprendre son fonctionnement.

Un petit rappel ? Une diode est un dipôle électronique appelé aussi semi-conducteur qui se comporte principalement comme un interrupteur à sens unique. Ce comportement est dépendant du sens de circulation du courant électrique. Plus de détails? Nous vous invitons à consulter cette page: Les diodes La diode à jonction (Travaux pratiques)

Modélisation d'une porte logique avec deux diodes à jonction 1N4007

A l'aide de la solution LTSpice, réalisez le schéma électrique ci-dessous ci-dessous:

Configurez maintenant le seul élement de notre circuit sous LTSpice telle que la résistance soit égale à R = 1KΩ.

Sélectionnez, ensuite, la référence 1N4007 pour les deux diodes D1et D2 comme le démontre la capture ci-dessous:

Et enfin, pour modéliser les deux interrupteurs A et B sous LTspice, nous allons les remplacer par deux sources de signal carrée d'amplitude 5G, de même fréquence mais décalées dans le temps. Pour cela, nous allons modéliser deux sources de tensions V₁ et V₂ comme deux générateurs de tension à un signal carré d'amplitude 5V et de fréquence 1 Hertz. Soit chaque seconde, nous obtiendrons deux états logiques tels que:

• une demi-période d'une durée 0.5s pour l'état "0" 
• et une demi-période d'une duére de 0.5s pour l'état "1".

Pour obtenir les différentes combinaisons entre A et B, nous allons différer V₂ par rapport à V₁ en le décalant de 0.25s.

Pour cela, la source de notre générateur doit être configurée comme suit pour V₁

et pour V₂ comme suit:

Ainsi, vous pouvez lancer la simulation sous LTSpice tout en choisisant la commande DC op pnt telle que :

Ajoutez dans le même graphe, les deux traces V₁ et V₂ et V_R. A l'aide du taleau ci-dessous, récupérez les différentes valeurs de V_R en fonction des différents états de A et de B:

Que remarquez-vous ?

Réalisation et méthodologie

En se reférent au circuit électrique proposé ci-dessus, et en remplaçant les deux interrupteurs A et B par deux sources de tension de type PULSE sous LTspuce, nous pouvons modéliser notre schéma sous LTSpice comme suit :

Configurons maintenant les différentes composants avec les valeurs demandées telles que:

• R = 1KΩ.
• V₁ et V₂ ave les valeurs fournies pour obtenir les deux signaux carrés différés.
• les deux diodes D1 et D2 à la référence 1N4007.

Nous pouvons maintenant lancer la simulation sous LTspice avec la configuration suivant pour notre simulateur:

Dès que notre simulateur a terminé de calculer, nous pouvons ajouter les trois variables modélisées dans notre circuit V1, V2 et V_out dans trois traces différentes comme suit :

Remplissons maintenant le tableau demandé comme suit:

• Si V1 = -5V ⇒ A = 0 et si V1 = 0V ⇒ A = 1
• Si V2 = -5V ⇒ B = 0 et si V2 = 0V ⇒ B = 1
• Si V_out = ≅ -5V ⇒ S = 0 et si V_out  0V ⇒ S = 1 (la valeur V_out dépend essentiellement des caractéristiques de la diode à jonction utilisée pour concevoir la porte logique).

L'image ci-dessous vous explique cela :

récupérez les différentes valeurs de V_R en fonction des différents états de A et de B :

Ainsi, nous retrouvons la porte logique ET, ou l'opérateur AND en anglais. Cette porte logique qui ne valide la sortie S que si seulement toutes ces entrées sont égales à 1.

Projets LTspice (schéma et simulation) Vous pouvez télécharger les différents fichiers de ce TD au format projet de la solution LTspice intitulé La porte logique ET à partir de notre espace Github : https://github.com/ElectroRobot/porte-logique-et