Portes Logiques
Manipuler les portes logiques
Les circuits intégrés, comprenant les transistors, sont capables d'effectuer des opérations très simples, appelées opérations logiques. On appelle ces circuits des portes logiques. Ces opérations logiques ont des entrées, représentées par des nombres binaires (0 ou 1) pour caractériser la présence de courant électrique ou non, et disposent d'une sortie après traitement.
On distingue 6 grandes portes logiques, dont les valeurs sont recensées dans des tables de vérité :
- NON
- ET
- NON ET
- OU
- NON OU
- OU EXCLUSIF
Appelée NOT en anglais.
| Entrée A | Sortie |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Prend une entrée, et donne l'inverse de sa valeur.
Appelée AND en anglais.
| Entrée A | Entrée B | Sortie |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
La sortie est à 1 si et seulement si toutes les entrées sont à 1.
Appelée NAND en anglais.
| Entrée A | Entrée B | Sortie |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
La sortie est l'inverse du résultat de la porte ET.
Appelée OR en anglais.
| Entrée A | Entrée B | Sortie |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
La sortie est à 1 dès que au moins l'une des entrées est à 1.
Appelée NOR en anglais.
| Entrée A | Entrée B | Sortie |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
La sortie est l'inverse du résultat de la porte OU.
Appelée XOR en anglais.
| Entrée A | Entrée B | Sortie |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
La sortie est à 1 quand l'une des entrées mais pas l'autre est à 1.
Dans ce TP, nous allons nous intéresser à la simulation de portes logiques, avec le simulateur disponible sur ce lien.
Sur ce site, nous pourrons déposer des éléments de circuit, et les brancher pour créer des systèmes logiques.
Les réponses aux exercices sont à mettre dans un document word, enregistré sous le nom TP1_portes_logiques.
Vous mettrez les captures d'écran de vos circuits en précisant au préalable le numéro de la question.
Pour ce TP nous utiliserons les éléments suivants :
Toggle Switch: un interrupteur qui donne 1 quand le levier est baissé, 0 quand il est levé ;Light Bulb: une ampoule qui s'allume quand elle reçoit la valeur 1 ;- Les différentes
portes logiques: NOT gate, AND gate ....
Exercice 1 - Prise en main
- Déposer un interrupteur et une ampoule. Les relier, et activer l'interrupteur.
- Faire un clic droit sur le fil →
deletepour le supprimer. Ajouter laNOT Gate(porte NON), brancher l'interrupteur à gauche, l'ampoule à droite. Activer l'interrupteur. - Déposer 2 interrupteurs et une ampoule. Déposer la porte
AND, connecter un interrupteur sur chaque point à gauche de la porte (entrée), et l'ampoule sur le point à droite (sortie). - Tester les 4 cas possibles de la porte
ANDen activant et désactivant les interrupteurs, et vérifier que les résultats sont identiques à ceux de la table. - Reproduire les questions 3 et 4 avec la porte
OR. - Quelles différences va-t-on avoir entre ces 2 portes ?
La porte NAND est dite universelle car elle permet de reproduire toutes les autres portes logiques.
Exercice 2 - NAND
On n'utilisera que des portes NAND dans cet exercice. Vous pouvez vous servir des tables de vérité plus haut pour vous aider à reproduire les différentes portes logiques.
- Déposer un interrupteur, une ampoule, et la porte
NAND. Brancher l'interrupteur sur les 2 entrées, et l'ampoule sur la sortie, puis activer. Quelle porte logique a été reproduite ? - En utilisant un second interrupteur, faire le circuit permettant de reproduire la porte
AND. - En vous aidant du circuit précédent, construire le circuit permettant de reproduire la porte
OR. - En vous aidant du circuit précédent, construire le circuit permettant de reproduire la porte
NOR. - Faire le schéma de la porte
XOR.
Bien regarder dans la table de vérité XOR les positions de l'entrée A et B quand la sortie vaut 1.
On a besoin de 5 portes NAND.