CAN 3 bits BUP pratique - Union des Professeurs de Physique et de

BUP PRATIQUE
1605
CAN 3 bits
[email protected]
et Pierre LAFAYSSE
Certifié sciences physiques
Lycée Arnaud Daniel - 24600 Ribérac
RÉSUMÉ
Cet article propose une réalisation pratique d’un CAN 3 bits dans le cadre de l’option
MPI (Mesures physiques et informatique). Le bloc « comparateur » et le bloc « codeur »
sont alimentés par une seule alimentation permettant une étude plus simple.
1. ENCADRER LA VALEUR D’UNE TENSION : GÉNÉRALITÉS
Le « CAN pédagogique 3 bits » comporte deux blocs : un bloc « comparateur » et
un bloc « codeur » que l’on étudiera ultérieurement.
Remarque : tous les CIL (monoalimentation LM358) et les portes logiques (74HC86)
sont alimentés par un même générateur 6 V.
Vol. 98 - Novembre 2004
Sébastien GRASSET et Pierre LAFAYSSE
BUP pratique
par Sébastien GRASSET
Agrégé sciences physiques
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Comparateur.
CAN 3 bits.
Vous trouverez ci-dessous le schéma du bloc « comparateur ».
Figure 1
CAN 3 bits
Le BUP no 868 (1)
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Brancher les deux générateurs comme sur la figure 1 en réglant UG2 d’abord à 0 V.
♦ Calculer le pas p du comparateur.
6 Ureference
p= =
8
23
♦ Faire varier UG2 de 0 à 6 V. Observer. Dans un tableau, indiquer dans une colonne le
nombre de DEL allumées et dans l’autre, l’encadrement de la valeur inconnue de UG2.
Tableau 1
♦ Faire des commentaires sur la précision de ce comparateur.
Plus le nombre de comparateur serait important, plus l’encadrement de UG2 serait
minimisé. Ici, l’encadrement reste assez grossier.
2. COMMENT TRADUIRE LE NOMBRE DE DEL VERTES ALLUMÉES
EN BINAIRE ?
L’objectif est ici de traduire en binaire le nombre de DEL vertes allumées ; ce
nombre, comme nous venons de le voir, permet de donner un encadrement de la valeur
de la tension UG2. Nous allons donc nous servir du bloc « codeur » qui va coder la
tension UG2 en tension UG2 binaire. Pour ce faire, nous utiliserons neuf portes logiques
à deux entrées « ou exclusif » :
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Vous trouverez ci-dessous le câblage réalisé :
Figure 2
2.1. Approche préliminaire
Nous voulons que le nombre de DEL
vertes allumées corresponde au nombre
binaire exprimé par les DEL rouges.
Exemple : 4 DEL vertes allumées
doit se traduire par 100 soit en DEL
rouges (cf. figure 3).
Figure 3
CAN 3 bits
Le BUP no 868 (1)
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Vous trouverez ci-dessous le tableau où les 3 bits S2, S1 et S0 traduisent en binaire
le nombre N de DEL vertes allumées ; ce dernier permettant d’encadrer la valeur inconnue
d’une tension UG2.
Tableau 2
2.2. Câblage
Maintenant, on souhaite faire le branchement de ces portes logiques pour vérifier le
tableau 2. Il va falloir trouver par tâtonnement les combinaisons des entrées des portes
logiques et des sept sorties du bloc « comparateur » pour pouvoir trouver les S2, S1 et
S0 correspondants.
♦ On s’intéresse à S2
Sur le schéma, on voit que S2 ne fait intervenir qu’une seule porte logique « ou
exclusif ». Écrire la table de vérité de ces portes logiques. En regardant le tableau 2
et la table de vérité, trouver l’expression de S2 en fonction de D4.
On trouve que : S2 = D4 5 masse
♦ On s’intéresse à S1
Sur le schéma, on voit que S1 ne fait intervenir que deux portes logiques. En regardant le tableau 2 et la table de vérité, trouver l’expression de S1 en fonction de D2,
D4 et...
On trouve que : S1 = (D2 5 D4) 5 D6
♦ On s’intéresse à S0
Sur le schéma on voit que S0 fait intervenir six portes logiques. En regardant le
tableau 2 et la table de vérité, trouver l’expression de S0 en fonction de D1, D2, ...
Les fonctions S2, S1 et S0 sont des fonctions associatives. Il a fallu, pour réaliser les
branchements de la plaquette, donner une solution.
On trouve que : S0 = ` _ (D1 5 D2) 5 D3i 5 _ (D4 5 D5) 5 D6 ij 5 D7
♦ Finir le schéma du bloc « codeur » en respectant des couleurs (bleu pour S0, jaune
pour S1 et rouge pour S2).
♦ Réaliser le câblage du « CAN 3 bits » en respectant la couleur des fils.
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♦ Dans un tableau, préciser l’encadrement de la tension UG2 en fonction du nombre de DEL
rouges allumées. À partir de quelle tension, les trois DEL rouges sont-elles allumées ?
Tableau 3
Remarque : On peut utiliser le CAN avec, comme alimentation une pile de 9 V, mais
nous observons une chute de tension de l’ordre de 0,7 V lorsque toutes les DEL sont allumées. Si vous décidez de travailler avec cette alimentation, il faudra pour chaque mesure,
rectifier la valeur de référence et donc le pas du convertisseur.
REMERCIEMENTS
Nous remercions M. DROUILLAC, aide technique, du CRMS du lycée Albert Claveille
(Dordogne) sous la responsabilité de M. SOUILLE pour la réalisation des CAN.
Sébastien GRASSET
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