Introduction
Circuits intgrs numriquesQuelques bases
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ca/Pierre
Langlois
INF3500 : Conception et implmentation de systmes numriquesSujets
de ce thmeTransistors CMOSPortes logiques ralises avec des
transistors CMOSCircuits intgrs SSI, MSI, LSI et VLSI2
INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesTransistors CMOS : structure gnraleUn transistor MOS
(Mtal-Oxyde-Semiconducteur) a trois terminaux:Une sourceUn drainUne
grille de contrleEn situation normale la source et le drain sont
isols lectriquement.Le courant peut passer entre la source et le
drain si des charges lectriques sont attires dans le canal sous
laction dune tension lectrique applique la grille de contrle.Il y a
deux types complmentaires de transistors MOS: nMOS et pMOS, do
lacronyme CMOS.3
INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesTransistors nMOS et pMOSUn transistor CMOS conduit quand
des charges lectriques sont attires dans son canal.Un transistor
nMOS conduit quand une tension positive (1 logique) est applique sa
grille de contrle.Un transistor pMOS conduit quand sa grille de
contrle est relie la masse (0 logique).4
INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesInverseur CMOSUn inverseur CMOS contient:un transistor
pMOS reli lalimentation; etun transistor nMOS reli la masse.Le
signal dentre est appliqu la grille des transistors.Le signal de
sortie est reli aux drains des transistors.Quand A = 1, le
transistor nMOS conduit et la sortie F est relie la masse pour un
0.Quand A = 0, le transistor pMOS conduit et la sortie F est relie
lalimentation pour un 1.
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INF3500 : Conception et implmentation de systmes numriquesPortes
logiques NON-ET et NON-OU avec transistors CMOS6
ABG = (A + B)00011011
ABF = (AB)00011011
INF3500 : Conception et implmentation de systmes numriquesForme
gnrale dun circuit CMOSUn circuit CMOS est compos de deux rseaux
complmentairesUn rseau pMOS de charge - pull-upUn rseau nMOS de
dcharge - pull-downUn et un seul des deux rseaux doit conduire le
courant en tout moment.Si les deux rseaux sont ouverts au mme
moment, la sortie est alors flottante ou considre en haute
impdance.Si les deux rseaux conduisent au mme moment, il y a un
court-circuit entre lalimentation et la masse.7
INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesCircuits CMOS: exemple 1 analyseDonnez la fonction logique
ralise par le circuit suivant, sous forme dune quation et sous
forme de diagramme de portes logiques.La fonction est compose de
deux sous-rseaux en cascade.8
Arrtez la vidoet faites lexercice!
INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesCircuits CMOS: exemple 2 conceptionDonnez un diagramme de
circuit CMOS pour implmenter la fonction logique suivante.F = (A +
B + C)9Arrtez la vidoet faites lexercice!
INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesCircuits intgrs de 1960 nos joursLes premiers circuits
numriques intgrs sont apparus sur le march dans les annes 1960.On
les classifiait alors selon le nombre de transistors quils
intgraient. Les trois acronymes de base, SSI, MSI et LSI, rfraient
respectivement Small, Medium et Large Scale Integration.TermeAnne#
TransistorsExemplesSSI1960< 102Portes logiquesMSIFin 1960s<
103Multiplexeurs, dcodeursLSI1975104Mmoires, processeurs (p.ex.
Intel 4004)VLSI1980105+ULSI(peu usit)Fin 1980s106
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INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesCircuits SSI, MSI et LSI: srie 7400Une famille de circuits
SSI/MSI trs populaire jusquau dbut des annes 1990 tait la srie
7400.Normaliss dans lindustrie, ils taient manufacturs par
plusieurs fournisseurs. Les deux derniers chiffres refltaient la
fonction logique ralise et la position des signaux sur les pattes
de la puce.Ne sont plus vraiment utiliss de nos jours.
11numrofonction74004 NON-ET74024 NON-OU74048 NON74113 ET (3
entres)74732 bascule JK avec reset
Wikipdia
INF3500 : Conception et implmentation de systmes numriquesUn
systme numrique avec des composantes discrtes12Wikipdia
Cc By-SA 2.0, Utilisateur oomlout, Wikipdia
INF3500 : Conception et implmentation de systmes numriquesUn
systme numrique avec des composantes discrtesPrototype de
Macintosh, ca 198013
Macintosh Wire Wrap Logic Board #5 1980-1983, Digibarn Computer
Museum. Consult le 18 juin 2014, images tires de
http://www.digibarn.com/collections/parts/mac-wirewrap5-board/index.html
INF3500 : Conception et implmentation de systmes
numriquesCircuits intgrs de 1960 nos joursWikipdia a une page
contenant une liste de puces et leur nombre de
transistors.http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_count14
Wgsimon, Wikipdia
INF3500 : Conception et implmentation de systmes numriquesVous
devriez maintenant tre capable de Expliquer le fonctionnement dun
transistor MOS. (B2)Donner la fonction logique ralise par un
circuit CMOS et donner le circuit CMOS correspondant une fonction
logique simple. (B3)Expliquer les grandes tapes du dveloppement des
circuits intgrs numriques et donner les ordres de grandeur du
nombre de transistors intgrs de 1960 nos jours. (B2, B3)
15CodeNiveau
(http://fr.wikipedia.org/wiki/Taxonomie_de_Bloom)B1Connaissance -
mmoriser de linformation.B2Comprhension interprter
linformation.B3Application confronter les connaissances des cas
pratiques simples.B4Analyse dcomposer un problme, cas pratiques
plus complexes.B5Synthse expression personnelle, cas pratiques plus
complexes.
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