User manual

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1. Introduction
L’électronique numérique est la base de la technique informatique moderne. «Numérique»,
c’est-à-dire qu’il n’y a que des statuts de marche/arrêt nets dans un circuit, mais pas de degrés
intermédiaires comme à moitié ou les trois quarts, comme on peut les trouver dans l’électronique
analogique. Au premier coup d’oeil, on a donc moins de possibilités. Néanmoins, si on utilise
plusieurs circuits numériques en même temps, il y a dans l’ensemble beaucoup de statuts différents.
On dénomme chaque statut individuel un bit. Un système 8 bits peut constituer 256 statuts en même
temps, un système 16 bits peut atteindre 65 636 statuts. Si tous les statuts changent rapidement, il
est possible de traiter d’énormes quantités de données et de réaliser des systèmes complexes tels
que l’Internet, par exemple.
Les premières tentatives pour l’électronique numérique doivent être réalisées avec des composants
les plus simples possibles. Un module de base peut être une porte, c’est à dire un circuit avec des
entrées et une seule sortie. Le statut au niveau des entrées détermine se qu’il se passe au niveau
de la sortie. Un exemple typique est la porte NAND. La porte NAND 4011 utilisée quatre fois dans
ce pack d’apprentissage permet déjà de nombreuses variantes de circuit. A partir de plusieurs
portes NAND il est possible de monter des circuits avec d’autres fonctions. Même un ordinateur
complet est finalement monté selon de telles fonctions de base.
A partir des portes, il est par exemple possible de monter des bascules bistables ou des modules
de sauvegarde, qui conservent les derniers statuts acquis. Une bascule plus complexe est la
bascule JK, également montée en interne selon les fonctions de portes. Le pack d’apprentissage
contient une double bascule JK 4027. Les deux circuits intégrés font partie de la famille des CMOS
4000 et peuvent fonctionner avec une tension comprise entre 3 V et 15 V. Ainsi, ils sont parfaits
pour des expériences simples et pour un fonctionnement sur pile de 9 V.
Dans un premier temps, les composants seront présentés. Les différents essais seront menés
sur un circuit enfichable. Pour chaque essai, vous trouverez un schéma de circuit et une photo de
montage. La photo correspondante est à percevoir comme une proposition; vous pouvez tout à fait
agencer les composants différemment. Les fils de raccordement des différents composants ont été
partiellement tronqués pour une meilleure vue d’ensemble sur les photos. Utilisez toutefois les fils
de raccordement en entier, afin qu’ils puissent rester utilisables pour d’autres essais.
1.1 Panneau enfichable
Toutes les essais sont montés sur une platine d’expérimentation de laboratoire. Le panneau
enfichable, disposant au total de 270 contacts de 2,54 mm, assure la sécurité des connexions des
composants.
IMG 1 : Le panneau d’expérimentation
Dans le premier niveau, J et K sont connectés à VBUS, de sorte qu’on obtient une bascule toggle.
Lorsque Q1 = 1, l’impulsion d’horloge suivante commute le statut. On obtient ainsi la suite de
nombre correcte pour un compteur binaire marche avant.
IMG.61 : Compteur synchrone
Ici, quatre LEDs doivent également s’allumer les unes après les autres. Dans l’ensemble, un
modèle lumineux se constitue, semblable à un point circulant par la gauche de façon circulaire.
Sortie Q2 Sortie Q1 Valeur LED 1 LED 2 LED 3 LED 4
0 0 0 1 0 0 0
0 1 1 0 1 0 0
1 0 2 0 0 1 0
1 1 3 0 0 0 1
IMG.62 : Clignotement en cercle