ÉLECTRONIQUE TERMINALE F2  : LES MONOSTABLES

III. MONOSTABLE A PORTES LOGIQUES CMOS

1. Exemple du montage à étudier

Notre étude portera sur le montage de la figure 7 ci-dessous :

Les portes NOR présentes dans le montage ont les caractéristiques suivantes :

Caractéristique de la porte (inverseuse) CMOS (le circuit est alimenté entre VDD et la masse)

2. Fonctionnement du montage de la figure 7

2.1 Étude de l'état stable (figure 8 ci-dessous)

Le montage est dans l'état stable tel que les potentiels n'évoluent plus : Uc = constante et Ic = 0 → VB = VDD → Vs = 0 → VA = VDD et Ve = 0. Le condensateur est déchargé (Uc = 0).

Pour basculer à l'état instable, il faut que Ve passe au niveau logique 1 (Ve > ½VDD) pendant un temps Δt << T0

2.2. Étude de l'état instable

  • A l'instant t1, Ve = VDD → VA = 0 →VB = 0 (puisque la même variation de tension s'opère sur les deux armatures du condensateur).

VB = 0 → Vs = VDD →VA = 0.

  • Pour t = t1+, Ve est revenue zéro ; ce qui ne change pas l'état de VA. Le condensateur se charge ; de zéro, Uc va croître vers VDD.

Le circuit de charge

  • Pour t > t1, le condensateur se charge exponentiellement à travers la résistance R donc avec une constante de temps . Uc et VB croissent exponentiellement de zéro vers VDD.

  • A t = t2, lorsque VB atteint VDD/2, Vs bascule de VDD à zéro ; or Ve était à zéro ; ce qui entraîne VA = VDD. L'armature A subit une variation de +VDD Cette variation est reportée sur l'autre armature (armature B) du condensateur, donc VB passe de VDD/2 à (VDD/2 + VDD) = (3/2)VDD.

2.3. Phase de récupération

  • A l'instant t2, le circuit de décharge du condensateur devient la figure ci-contre :

  • A t = t2+, on a VB = (3/2)VDD → Vs = 0 → VA = VDD et Ve = 0. Pour t > t2, le condensateur C se décharge à travers la résistance R, donc avec une constante de temps . Uc et VB décroissent exponentiellement. Dés que VB atteint VDD, la différence de potentiel aux bornes de R est nulle → Ic = 0. la décharge s'arrête et Uc = 0. On a toujours Uc = constante = 0, Ic = 0 →VB = VDD →Vs = 0 → VA = VDD et Ve = 0. On retrouve l'état stable.

2.4. Les chronogrammes

2.5. Calcul de la durée propre T0

. Appliquons la propriété fondamentale de la fonction exponentielle à Uc sur l'intervalle (t1 à t2)

Avec Uf = VDD ; Ui = 0 ; U0 = VDD/2

Ce qui donne :

2.6. Calcul de la durée de la phase de récupération TR

On suppose qu'à partir de 3τ le condensateur est totalement déchargé d’où TR = 3.RC

2.6. Vidéo de simulation

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