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Description de la technologie TTL
La réalisation physique des circuits intégrés a vu la succession de plusieurs technologies. La technologie actuellement dominante est sans doute celle de la technologie CMOS. Mais avant d’entrer dans le vif du sujet, nous allons présenter la technologie qui a marqué une grande révolution dans les années 1980. La technologie TTL est apparue en 1965 et fait suite à la technologie DL qui est purement passive c’est-à-dire sans amplification puis vient la technologie DTL. Pour cette dernière, un transistor bipolaire joue le rôle d’amplificateur. Le composant de base de la logique DTL est sans doute la porte NON-ET (NAND en anglais) qui est un opérateur universel. Dans la technologie TTL toute la logique est réalisée par des transistors. La logique TTL peut être considérée comme une variante de la logique DTL ou l’on remplace les diodes d’entrée par des transistors comportant plusieurs émetteurs mais une seul base et un seul collecteur.
Le passage de la logique DTL à la logique TTL est lié à une évolution technologique compte tenu des insuffisances de la technologie DTL.
Description de la technologie CMOS
La technologie CMOS est apparue en 1968 avec la famille de circuits CD4000. Au début très lent comparé à la technologie TTL, elle a fini, au fil des décennies, par supplanter cette dernière. Actuellement, 98% des circuits numériques utilisés sont basés sur la technologie CMOS. La structure de base de la technologie MOS est caractérisée par la fonction inverseur. Elle est constituée de deux transistors : 𝑇1, un MOS canal N et 𝑇2un MOS canal P. l’association complémentaire de MOS N et MOS P a donné son nom à la famille technologie CMOS pour » Complementary MOS » . Leurs caractéristiques permettent de comprendre le comportement de la porte pour les deux états logiques d’entrée. Ainsi, on constate pour la porte composée d’une paire complémentaire de transistor MOS, que la lorsque 𝑉𝑖𝑛 = 1 𝑈𝐺𝑆 = 𝑉𝑑𝑑 pour 𝑇2 alors qu’il est nul pour 𝑇1 entrainant la mise à zéro de 𝑉𝑜𝑢𝑡. Inversement, lorsque 𝑉𝑖𝑛 = 0, 𝑈𝐺𝑆 = 0 𝑣𝑜𝑙𝑡 pour 𝑇2 et −𝑉𝑑𝑑 pour 𝑇1 ce qui met la sortie 𝑉𝑜𝑢𝑡 à 𝑉𝑑𝑑 c’est-à-dire à un logique. Le circuit fonctionne ainsi en inverseur logique. Par ailleurs, le courant dans les transistors est nul pour l’état stable (0 et 1) et seul le changement d’état est consommateur d’énergie.
Technologie de fabrication des circuits intégrés
Le site de fabrication des circuits intégrés est une usine répondant à des normes strictes. En effet, dans ce site de production la moindre poussière peut entrainer des conséquences néfaste sur le substrat de silicium et pouvant même le rendre inutilisable.
Pour fabriquer un circuit intégré de nombreuses étapes sont nécessaires. Les principales sont : la fabrication d’un barreau de silicium monocristallin très pur, après découpe en tranche de ce barreau la réalisation des différentes zones de dopage du silicium pour les transistors, puis la réalisation des métallisations qui constituent les contacts entre les composantes élémentaires comme les transistors, puis après découpe et dépose chaque puce dans un boitier, une greffe de fils d’or est réalisée entre les broches du boitier et ensuite il faut faire un test avant de passer à la vente. Chaque grande étape est complexe et nécessite des équipements très couteux. Les phases les plus complexes sont les phases appelées gravure et métallisation. Pour mémoire un transistor MOS canal N est réalisé sur un substrat P dans lequel on réalise des puits N qui deviendrons la source et le drain. Pour réaliser ces puits on utilise une technique de photolithogravure.
Etude et réalisation des applications à base du circuit NE555
Un circuit intégré, aussi appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes. Il intègre souvent plusieurs types de composants électroniques de base dans un volume réduit, rendant le circuit facile à mettre en œuvre. Le NE555 est un circuit intégré utilisé pour la temporisation ou en mode multivibrateur. Ce circuit a été créé en 1970 par Hans R. Camenzind et commercialisé en 1971 par Signetics. Ce composant est toujours utilisé de nos jours en raison de sa facilité d’utilisation, son faible coût et sa stabilité avec un milliard d’unités sont fabriqués par an.
Le circuit intégré NE555 permet de réaliser les fonctions monostable, astable et bistable de longue durée qui permettent la réalisation de temporisation allant de quelques microsecondes à quelques heures. Il se présente sous la forme d’un circuit intégré à 8 broches et représente aujourd’hui une des solutions les plus utilisées pour la génération de signaux rectangulaires.
Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Étude des composants dans un circuit intégré
I. 2. Technologie des circuits intégrés
I.2.1.Introduction
I.2.1.1.Description de la porte TTL
I.2.1.2.Amélioration de l’étage de sortie des portes DTL et TTL
I.2.1.3.Description de la porte CMOS
I.2.2.Technologie de fabrication des circuits intégrés
I.3. Conclusion
Chapitre II : étude pratique du circuit intégré NE555
II. Etude et réalisation des applications à base du circuit NE555
II.1. Présentation
II.2. Principe de fonctionnement
II.3.Modes de fonctionnement
II.3.1.Mode astable
II.3.2.Mode monostable
II.3.3.Mode bistable
II.4.Réalisation d’une sirène
II.5.Conclusion
Conclusion générale
Référence bibliographique
