ELECTRONIQUE 3D
L'ELECTRONIQUE FACILE ET AMUSANTE
Le triggers de Schmitt CD 4093
- Le CD4093 : Il s'agit d'un boîtier de quatorze broches contenant quatre triggers de Schmitt. Les applications sont multiples. Le CD4093 est alimenté par une tension continue pouvant aller de 3 à 18 V, pour une consommation de quelques microampères. Le courant de sortie, comme sur tous les boîtiers CMOS non « bufferisés», est limité à quelques milliampères. Le CD 4093 comporte quatre triggers totalement indépendants les uns des autres. Chaque trigger possède deux entrées et une sortie.
Brochage de CD 4093:
- Le boîtier comprend 14 broches « dual in line» disposées en deux rangées de 7. Le « plus » alimentation est à relier à la broche 14, la broche 7 reçoit le« moins ».
Brochage de CD 4093:
- Le boîtier comprend 14 broches « dual in line» disposées en deux rangées de 7. Le « plus » alimentation est à relier à la broche 14, la broche 7 reçoit le« moins ».
- Fonctionnement :
- Pour rappel, le rôle essentiel d'un trigger est de basculer de manière franche au niveau de la sortie, alors que les variations de potentiel présentées sur les entrées peuvent être beaucoup plus progressives. Au voisinage du seuil de basculement, il se produit une réaction positive interne qui a pour effet l'accélération du phénomène, ce qui se traduit par des fronts montants et descendants verticaux.
Un trigger se caractérise par un niveau d'enclenchement qui correspond au basculement pour un signal croissant et par un niveau de déclenchement se rapportant à un signal décroissant. Le seuil d'enclenchement est toujours supérieur au seuil de déclenchement (figure 2)
On appelle hystérésis du trigger la différence entre les deux seuils, elle est de l'ordre de 0,9 V si l'alimentation est de 5 V et 2,3 V si l'alimentation atteint 10 V. Étant donné que les triggers du CD 4093 se caractérisent par deux entrées, les règles de fonctionnement logique sont identiques à celles d'une porte NAND.
- Pour rappel, le rôle essentiel d'un trigger est de basculer de manière franche au niveau de la sortie, alors que les variations de potentiel présentées sur les entrées peuvent être beaucoup plus progressives. Au voisinage du seuil de basculement, il se produit une réaction positive interne qui a pour effet l'accélération du phénomène, ce qui se traduit par des fronts montants et descendants verticaux.
Un trigger se caractérise par un niveau d'enclenchement qui correspond au basculement pour un signal croissant et par un niveau de déclenchement se rapportant à un signal décroissant. Le seuil d'enclenchement est toujours supérieur au seuil de déclenchement (figure 2)
On appelle hystérésis du trigger la différence entre les deux seuils, elle est de l'ordre de 0,9 V si l'alimentation est de 5 V et 2,3 V si l'alimentation atteint 10 V. Étant donné que les triggers du CD 4093 se caractérisent par deux entrées, les règles de fonctionnement logique sont identiques à celles d'une porte NAND.
Figure 2
Utilisation (figure 3)
- Les utilisations sont nombreuses. La figure 3 en présente quatre à titre d'exemple.
a) Fonction trigger:
- C'est le rôle spécifique du trigger CD 4093. L'une des deux entrées est reliée au « plus », ce qui rend le trigger opérationnel. L'autre entrée reçoit des signaux dont les valeurs mini et maxi passent certes par des valeurs voisines de 0 ou du potentiel d'alimentation, mais d'une manière progressive et pouvant même être irrégulière ou non-périodique. La sortie restitue ce signal sous la forme d'un créneau dont les fronts sont bien verticaux et tout à fait aptes à attaquer une entrée «horloge» d'un compteur.
Notons que le signal de sortie est inversé par rapport au signal d'entrée.
b) Circuit dérivateur:
- Il s'agit de prendre en compte le front montant d'un signal. Ce dernier se trouve acheminé sur l'entrée du trigger par une capacité. Cette entrée se trouve normalement « forcée» à zéro par une résistance R. Il en résulte une impulsion positive que l'on retrouve d'ailleurs sous la forme négative au moment où le front du signal de commande est descendant.
Ces impulsions correspondent en fait à la charge et à la décharge de la capacité C dans la résistance R. La sortie SI restitue cette impulsion, sous une forme inversée, donc négative, mais avec des fronts bien verticaux. Une seconde porte permet d'obtenir cette même impulsion, mais positive.
c) Circuit intégrateur :
- Un tel circuit assimile une succession rapprochée d'impulsions positives, à un état haut permanent, tout en détectant les pauses, qui sont en fait des durées pendant lesquelles ces impulsions cessent.
Le fonctionnement est très simple, en effet, les impulsions positives, par l'intermédiaire d'une diode antiretour D, chargent rapidement la capacité C. Celle-ci se décharge de manière plus lente dans R, lors des états bas. Il en résulte la subsistance d'un niveau de potentiel qui reste supérieur au seuil de déclenchement du trigger si les impulsions sont suffisamment rapprochées.
En revanche, lorsque les impulsions sont plus éloignées les unes des autres ou encore si elles cessent, le potentiel atteint le seuil de déclenchement du trigger, qui bascule à ce moment. Comme précédemment, l'adjonction d'un second trigger permet d'obtenir un signal de sortie non inversé.
- Les utilisations sont nombreuses. La figure 3 en présente quatre à titre d'exemple.
a) Fonction trigger:
- C'est le rôle spécifique du trigger CD 4093. L'une des deux entrées est reliée au « plus », ce qui rend le trigger opérationnel. L'autre entrée reçoit des signaux dont les valeurs mini et maxi passent certes par des valeurs voisines de 0 ou du potentiel d'alimentation, mais d'une manière progressive et pouvant même être irrégulière ou non-périodique. La sortie restitue ce signal sous la forme d'un créneau dont les fronts sont bien verticaux et tout à fait aptes à attaquer une entrée «horloge» d'un compteur.
Notons que le signal de sortie est inversé par rapport au signal d'entrée.
b) Circuit dérivateur:
- Il s'agit de prendre en compte le front montant d'un signal. Ce dernier se trouve acheminé sur l'entrée du trigger par une capacité. Cette entrée se trouve normalement « forcée» à zéro par une résistance R. Il en résulte une impulsion positive que l'on retrouve d'ailleurs sous la forme négative au moment où le front du signal de commande est descendant.
Ces impulsions correspondent en fait à la charge et à la décharge de la capacité C dans la résistance R. La sortie SI restitue cette impulsion, sous une forme inversée, donc négative, mais avec des fronts bien verticaux. Une seconde porte permet d'obtenir cette même impulsion, mais positive.
c) Circuit intégrateur :
- Un tel circuit assimile une succession rapprochée d'impulsions positives, à un état haut permanent, tout en détectant les pauses, qui sont en fait des durées pendant lesquelles ces impulsions cessent.
Le fonctionnement est très simple, en effet, les impulsions positives, par l'intermédiaire d'une diode antiretour D, chargent rapidement la capacité C. Celle-ci se décharge de manière plus lente dans R, lors des états bas. Il en résulte la subsistance d'un niveau de potentiel qui reste supérieur au seuil de déclenchement du trigger si les impulsions sont suffisamment rapprochées.
En revanche, lorsque les impulsions sont plus éloignées les unes des autres ou encore si elles cessent, le potentiel atteint le seuil de déclenchement du trigger, qui bascule à ce moment. Comme précédemment, l'adjonction d'un second trigger permet d'obtenir un signal de sortie non inversé.
Figure 3a
Figure 3b
Figure 3c
Figure 3d
d) Multivibrateur :
- Encore un montage très classique. Il repose sur la charge et la décharge de la capacité C dans la résistance R. Ces phénomènes sont ponctués par l'atteinte, suivant que le potentiel croit ou décroît, du seuil d'enclenchement ou de déclenchement du trigger. Ainsi le potentiel que l'on relève sur l'armature positive de la capacité varie entre ces deux seuils. Le fonctionnement est donc possible grâce à l'existence du phénomène d'hystérésis évoqué au paragraphe précédent. Le multivibrateur délivre ainsi, sur sa sortie, des créneaux aux fronts verticaux pouvant servir, par exemple, à l'attaque de l'entrée horloge d'un compteur.
- Encore un montage très classique. Il repose sur la charge et la décharge de la capacité C dans la résistance R. Ces phénomènes sont ponctués par l'atteinte, suivant que le potentiel croit ou décroît, du seuil d'enclenchement ou de déclenchement du trigger. Ainsi le potentiel que l'on relève sur l'armature positive de la capacité varie entre ces deux seuils. Le fonctionnement est donc possible grâce à l'existence du phénomène d'hystérésis évoqué au paragraphe précédent. Le multivibrateur délivre ainsi, sur sa sortie, des créneaux aux fronts verticaux pouvant servir, par exemple, à l'attaque de l'entrée horloge d'un compteur.
Bibliographie: Revue Electronique pratique
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