Circuit intégré - la fonction logique NAND

Dans cette activité, nous allons manipuler un circuit intégré de type DIL (l'abréviation en anglais Dual in-Line Package pour une forme particulière d'un boîtier de circuit intégré). Un circuit intégré est un composant électronique de petite taille qui intègre en général une ou plusieurs fonctions dans un même puce.

Afin de se familiariser avec le monde de l'électronique numérique, nous allons utiliser une plaque d'essai pour valider une fonction logique NAND. Pour cela, nous allons réaliser et tester une porte logique d'un circuit intégré 74LS00.

Pour commencer, découvrons ensemble ce circuit intégré 74LS00. La figure ci-dessous nous le présente :

Il est à noter que le circuit intégré 74LS00 est un circuit qui fonctionne avec une source de tension comprise entre 4.75V et 5.25V. Pour cela, nous allons utiliser les deux broches 7 et 14 pour alimenter ce circuit intégré tel que la broche 7 sera connectée à la borne (-) de notre générateur et la broche 14 sera connectée à la borche (+) de ce dernier; soit respectivement 0V (GND) et 5V (VCC).

Pour réaliser ce band de test, vous allez modéliser le schéma ci-dessous sur la plaque d'essai :

Pour cela, vous disposez des composants électroniques suivants :

Soit donc la liste des composants suivante : 

• Une plaque d'essai,
• Une source de tension de 5V,
• Un circuit intégré 74LS00
• Une diode LED (de couleur verte),
• Une résistance de valeur 330 Ohm,
• Et des fils de connexion.

Réalisation, test et interprétation

1. En se référeant au schéma de l'activité ci-dessus, réalisez en utilisant les différents composants le montage demandé.
2. En jouant sur les différentes combinaisons possibles en activant et en désactivant les deux entrées A et B, déterminez le tableau de vérité de cette fonction.
3. Que pouvez-vous interpréter et constater ?

Réalisation et explication de l'activité : Circuit intégré - la fonction logique NAND

Avant de commencer dans cette activité, regardons ensemble ce que nous disposons comme composants mis à notre disposition pour la réalisation du schema demandé :

En se référant au schéma de l'énoncé, nous allons câbler notre montage sur la plaque d'essai en tenant en compte des conditions suivantes :

• Les deux lignes rouges situées de part et d'autre dans la plaque d'essai seront nos lignes d'alimentation +5V.
• Les deux lignes bleues situées de part et d'autre dans la plaque d'essai seront nos lignes d'alimentation 0V (GND).
• Les fils rouges fournis seront utilisés pour tout fil d'alimentation +5V (soit la borne + dans notre circuit).
• Les fils bleus fournis seront utilisés pour tout fil d'alimentation 0V (soit la borne - dans notre circuit).
• Le fil vert fourni sera utilisé pour la ligne de l'interrupteur A.
• Le fil blanc fourni sera utilisé pour la ligne de l'interrupteur B.
• Les deux interrupteurs A et B ne seront pas implémentés sous forme de deux interrupteurs mais plutôt nous allons jouer avec les deux files vert et blanc en modifiant respectivement leur borne de connexion entre la ligne bleue et la ligne rouge de la plaque d'essai.

Remarque: La diode LED fournie sera utilisée pour la lecture de la valeur à la sortie de notre fonction logique. Pour protéger ce composant, une résistance d'une valeur de 330Ω sera connectée en série avec.

Vérification de la valeur de la résistance Si vous souhaitez vérifier la valeur de la résistance exprimée en Ohm, vous pouvez utiliser l'un de nos outils mis en ligne ; la calculette pour les codes couleur des résistances. Dans l'ordre, nous pouvons lire sur la résistance, les bandes de couleurs suivantes : orange pour la première bande, orange pour la deuxième bande, noir pour la troisième bande, noir pour la quatrième bande et la couleur marron pour la dernière. Avec l'outil de code de couleur des résistances, nous pouvons affirmer que la valeur de la résistance est bien 330 Ω ±1%.

Maintenant, une fois câblé, notre montage devra ressembler à la photo ci-dessous :

Comme vous le remarquez dans la photo ci-dessous, les deux fils qui représentent les deux interrupteurs A et B sont connectés directement sur les deux lignes rouges de part et d'autre de notre plaque d'essai. Ce qui représente dans la logique binaire A = 0 ou 1 et B = 0 ou 1.

Ainsi, la ligne bleue de la plaque d'essai représente la valeur 0 binaire et la ligne rouge de la plaque représente la valeur 1 binaire, soit respectivement, un interrupteur ouvert et un interrupteur fermé.

Pour réaliser toutes les combinaisons logiques possibles, nous allons dresser le tableau ci-dessous pour comprendre quelle connexion à réaliser dans chaque cas :

En jouant sur ces différentes combinaisons possible en passant les deux entrées A et B entre les deux valeurs 0V et 5V, nous pouvons lire facilement les différentes valeurs de la diode LED telles que:

• Scénario 1 (l'interrupteur A ouvert et l'interrupteur B ouvert; soit le fil vert et le fil blanc connectés à 0V) → Résultat : la diode LED est allumée.

• Scénario 2 (l'interrupteur A ouvert et l'interrupteur B fermé; soit le fil vert mis à 0V et le fil blanc mis à 5V) → Résultat : la diode LED est allumée.

• Scénario 3 (l'interrupteur A fermé et l'interrupteur B ouvert; soit le fil vert mis à 5V et le fil blanc mis à 0V) → Résultat : la diode LED est allumée.

• Scénario 4 (l'interrupteur A fermé et l'interrupteur B fermé; soit les deux fils vert et blanc connectés à 5V) → Résultat : la diode LED est éteinte.

Résultat et conclusion:

Dressons maintenant la table de vérité de cette fonction logique à partir des différents résultats observés :

Nous pouvons ainsi conclure que le résultat retrouvé de la fonction logique testée de ce circuit est une fonction logique NAND.