Portes à sortie spéciale

Portes de sortie complémentaires

Il est parfois souhaitable d'avoir une porte logique qui fournit à la fois des sorties inversées et non inversées. Par exemple, une porte à entrée unique qui est à la fois un tampon et un inverseur, avec une borne de sortie distincte pour chaque fonction.

Ou, une porte à deux entrées qui fournit à la fois les fonctions ET et NAND dans un seul circuit. De telles portes existent et elles sont appelées portes de sortie complémentaires .

La symbologie générale d'une telle porte est la figure de base de la porte avec une barre et deux lignes de sortie qui en dépassent. Un tableau de symboles de portes complémentaires est présenté dans l'illustration suivante :

Utilisations des portes complémentaires

Les portes complémentaires sont particulièrement utiles dans les circuits « surpeuplés » où il n'y a peut-être pas assez de place physique pour monter les puces de circuit intégré supplémentaires nécessaires pour fournir des sorties inversées et non inversées à l'aide de portes standard et d'inverseurs supplémentaires. Ils sont également utiles dans les applications où une sortie complémentaire est nécessaire à partir d'une porte, mais l'ajout d'un inverseur introduirait un décalage temporel indésirable dans la sortie inversée par rapport à la sortie non inversée.

Le circuit interne des portes complémentées est tel que les sorties inversées et non inversées changent d'état presque exactement au même moment :

Portes à trois états

Un autre type de sortie de porte spéciale est appelé trois états, car il a la capacité de fournir trois modes de sortie différents :courant descendant (niveau logique « bas »), source de courant (« élevé ») et flottant (« haut-Z » ou haute impédance ). Les sorties à trois états se trouvent généralement en tant que fonctionnalité optionnelle sur les portes tampon. De telles portes nécessitent une borne d'entrée supplémentaire pour contrôler le mode « Z élevé », et cette entrée est généralement appelée activer .

Avec l'entrée d'activation maintenue « haute » (1), le tampon agit comme un tampon ordinaire avec un étage de sortie totémique :il est capable à la fois de générer et d'absorber du courant. Cependant, la borne de sortie flotte (passe en mode « haut-Z ») si jamais l'entrée d'activation est mise à la terre (« bas »), quel que soit le niveau logique du signal de données.

En d'autres termes, rendre la borne d'entrée d'activation « bas » (0) efficacement déconnecte la porte de quel que soit sa sortie est câblée afin qu'elle ne puisse plus avoir aucun effet.

Diagramme schématique et table de vérité des tampons à trois états

Les tampons à trois états sont marqués dans les diagrammes schématiques par un caractère triangulaire dans le symbole de porte comme ceci :

Fonctionnement du tampon à trois états avec entrées d'activation inversées

Les tampons à trois états sont également fabriqués avec des entrées de validation inversées. Une telle porte agit normalement lorsque l'entrée d'activation est « bas » (0) et passe en mode de sortie Z élevé lorsque l'entrée d'activation est « haute » (1) :

Commutateur bilatéral

Un type spécial de porte connu sous le nom de commutateur bilatéral utilise des transistors MOSFET commandés par grille agissant comme des commutateurs marche/arrêt pour commuter des signaux électriques, analogiques ou numériques. La résistance « on » d'un tel interrupteur est de l'ordre de plusieurs centaines d'ohms, la résistance « off » étant de l'ordre de plusieurs centaines de méga-ohms .

Les commutateurs bilatéraux apparaissent dans les schémas sous forme de commutateurs SPST (Single-Pole, Single-Throw) à l'intérieur de boîtes rectangulaires, avec un terminal de commande sur l'un des côtés longs de la boîte :

Un commutateur bilatéral peut être mieux envisagé comme une version à semi-conducteurs (semi-conducteur) d'un relais électromécanique :un contact de commutateur actionné par un signal qui peut être utilisé pour conduire pratiquement n'importe quel type de signal électrique. Bien sûr, étant à semi-conducteurs, le commutateur bilatéral n'a aucune des caractéristiques indésirables des relais électromécaniques, telles que le « rebondissement », l'arc électrique, la vitesse lente ou la sensibilité aux vibrations mécaniques.

Inversement, cependant, ils sont plutôt limités dans leur capacité de transport de courant. De plus, le signal conduit par le « contact » ne doit pas dépasser les tensions d'alimentation « rail » alimentant le circuit de commutation bilatéral.

Quatre commutateurs bilatéraux sont emballés à l'intérieur du populaire modèle de circuit intégré « 4066 » :

AVIS :

• Portes complémentaires fournissent à la fois des signaux de sortie inversés et non inversés, de telle sorte qu'aucun des deux ne soit retardé par rapport à l'autre.
• Tristate les portes fournissent trois états de sortie différents :haut, bas et flottant (High-Z). Ces portes sont commandées dans leurs modes de sortie à haute impédance par une borne d'entrée distincte appelée enable.
• Commutateurs bilatéraux sont des circuits MOSFET fournissant une commutation marche/arrêt pour une variété de types de signaux électriques (analogiques et numériques), contrôlés par des signaux de tension de niveau logique. Essentiellement, ce sont des relais à semi-conducteurs avec une très faible capacité de gestion du courant.

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Feuille de travail d'algèbre booléenne