Circuit intégré - la fonction logique OU (OR)

Enoncé de l'activité : la fonction logique OU

Dans cette fiche de travaux pratiques, nous allons utiliser un circuit intégré de type DIL (l'abréviation en anglais Dual in-Line Package pour une forme particulière d'un boîtier de circuit intégré).

C'est quoi un circuit intégré ? Un circuit intégré est un composant électronique de petite taille qui intègre en général une ou plusieurs fonctions analogiques ou numériques, ou voire même mixtes, dans une petite puce miniature fabriquée en silicium (le silicium est un composant obtenu à partir du silice).

Pour vous faire découvrir l'univers de l'électronique numérique, nous vous proposons cette fiche d'activité pour pour découvrir et valider la fonction logique OU en réalisant l'expérience avec un circuit intégré; pour cela, nous allons utiliser l'une des 4 portes logiques d'un circuit intégré 74LS32. La figure ci-dessous nous le présente :

Le 74LS32 est un circuit intégré de la famille 74LS qui contient 4 portes logiques de type OU et qui fonctionne avec une source de tension comprise entre 4.75V et 5.25V. Pour cela, nous allons l'alimenter avec une tension continue de 5V. La broche numéro 7 sera ainsi connectée à GND et la borche numéro 14 sera connectée à VCC soit les 5V dans notre cas de figure.

Pour tester les différentes valeurs possibles pour une fonction logique OU, nous allons modéliser le schéma ci-dessous sur la plaque d'essai :

Pour cela, nous disposons des composants électroniques suivants :

Comme vous pouvez le constater, nous disposons de la liste des composants suivante :

• Une plaque d'essai,
• Une source de tension de 5V,
• Un circuit intégré de référence 74LS32 de la famille 74LS
• Une diode LED (transparente de couleur verte),
• Une résistance d'une valeur de 330 Ohm,
• Et quelques fils de connexion.

Réalisation, test et interprétation

1. En se basant sur le schéma proposé ci-dessus, réalisez le montage demandé en utilisant les différents composants fournies.
2. En faisant les différentes combinaisons possibles en activant et en désactivant les deux entrées A et B, relevez le tableau de vérité de cette fonction.
3. Quelle est la fonction logique que le tableau de vérité la démontre ?

Réalisation et explication de l'activité : Circuit intégré - la fonction logique OU (OR en anglais)

Avant de se lancer dans la réalisation du schéma proposé de cette activité, faisons le tri ensemble des différents composants mis à notre disposition :

En se basant sur le schéma électrique pour tester la fonction logique demandée, nous allons réaliser notre montage nous permettant de tester la fonction logique demandé tel que :

• 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 (ce qui reprensente la masse, appelé aussi GND).
• Le fils rouge fourni sera utilisé pour alimenter notre circuit 74LS32 en +5V; soit la borne +VCC dans notre circuit.
• Les fils bleus fournis seront utilisés pour toute connection 0V (soit la borne GND dans notre circuit).
• Le fil blanc fourni sera utilisé pour simuler l'interrupteur A.
• Le fil vert fourni sera utilisé pour simuler l'interrupteur B.

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 avez une doute sur la valeur de la résistance, vous pouvez utiliser la calculette pour les codes couleur des résistances pour vérifier sa valeur. Pour rappel, une résistance d'une valeur de 330Ω doit avoir dans l'ordre, de gauche à droite au minimum les trois bandes de couleurs suivantes : orange, orange, marron.

Maintenant, une fois que nous avons fini de câbler notre montage, il devra ressembler à la photo ci-dessous :

Comme nous l'avons proposé, les deux fils blanc et vert joueront les interrupteurs A et B et seront connectés directement sur les deux lignes rouges et bleues de part et d'autre de la plaque d'essai. Ce qui représente dans la logique binaire A = 0 ou 1 et B = 0 ou 1.

Ainsi, si nous raisonnons en logique binaire, 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.

Pour réaliser toutes les combinaisons possibles, nous dressons le tableau ci-dessous pour comprendre quelle connexion à réaliser dans chaque cas de figure :

En réalisant les différentes combinaisons possibles en modifiant les deux bouts de fils ; le fil blanc, qui représente l'interrupteur A, et le fil vert, qui représente l'interrupteur B, entre les deux lignes de la plaque 0V et 5V, nous pouvons lire relever les différentes valeurs de notre diode LED telles que :

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

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

• Scénario 3 (l'interrupteur A fermé et l'interrupteur B ouvert; soit le fil blanc mis à 5V et le fil vert 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 allumée.

Remplissons maintenant la table de vérité de cette fonction logique à partir des différents résultats relevés ci-dessus :

Nous concluons ainsi que le résultat retrouvé de ce circuit est la fonction logique OU.