Circuit intégré

1 Introduction

Le circuit intégré (CI) est un composant électronique qui permet de réaliser une fonction logique. Dans un circuit intégré, la valeur logique "faux" est représentée par une tension égale à 0V et la valeur "vrai" par une tension positive, le plus souvent égale à +5V (notamment dans les circuits TTL). On parle également de niveaux hauts et de niveaux bas pour les valeurs d'entrée / sortie.

Les circuits intégrés renferment généralement plusieurs composants électroniques de base dans un volume réduit (transistor, résistance, etc.).

Chaque circuit intégré possède une table de vérité qui décrit les relations entre valeurs d'entrée et valeurs de sortie.

Vous trouverez ci dessous quelques informations supplémentaires à propos de ces composants.

2 Numérotation des broches

Les broches (pin) d'un circuit intégré sont numérotées. Pour déterminer la position du pin n°1, il faut repérer une encoche sur le composant. Lorsqu'on regarde le composant avec cette encoche orientée vers le haut, le pin n°1 est toujours celui à gauche de l'encoche. Sur certains CI, il existe également un point qui identifie la position du pin n°1.

Comme le montre la photo ci-dessous, les pins sont numérotés dans le sens inverse de l'aiguille d'une montre.

3 Datasheet

Les fabricants de circuit intégré fournissent des documents nommés Datasheet qui décrivent le fonctionnement et les caractéristiques techniques de leurs produits.

Ces Datasheets contiennent généralement les informations suivantes :

• Table de vérité
• Schéma

Il est donc essentiel de récupérer le Datasheet d'un CI si on souhaite comprendre son fonctionnement. On trouve facilement ces Datasheets avec Google.

4 Circuit TLL

Les circuits intégrés les plus utilisés dans les flippers sont ceux de la famille "Transistor-Transistor Logic" (TTL). Il s'agit d'une technologie inventée dans les années 1960. Son nom "Transistor-Transistor Logic" vient du fait que toutes les fonctions logiques et d'amplifications sont réalisées par des transistors.

Les circuits intégrés TTL sont composés de transistors et de résistances.

Il existe plusieurs sous familles de circuits TTL avec des vitesses et des puissances variables : LS, F, ALS, HCT etc. La sous famille LS est la plus répandue.

4.1 Convention de nommage

Les circuits TTL respectent une convention de nommage bien précise.

Exemple avec le circuit intégré nommé SN74LS00 :

• Les 2 premiers caractères indiquent le constructeur du composant. Par exemple, SN signifie que le constructeur est Texas Instrument
• Le chiffre suivant est soit 74, soit 54. 74 désigne les circuits intégrés grands publics qui supportent une température ambiante comprise entre 0 et 70 dégré. 54 désigne les CI à usage militaire, ils supportent des températures plus extrêmes de -55 à 125 degrés
• Les lettres suivantes indiquent la sous famille du circuit TTL (LS, HCT etc.)
• Les derniers chiffres indiquent la fonction logique réalisé par le composant (00=Porte NAND, 02=Porte NOR, 08=Porte AND etc.)

Sur un CI, se trouve parfois 4 chiffres qui indiquent l'année et la semaine de fabrication du composant. Par exemple 8012 signifie 12ème semaine de l'année 1980

4.2 Exemple du circuit TTL 7408

Ce circuit est pourvu de 4 porte AND. La première a pour entrée les pins 1 et 2, et pour sortie le pin 3. La seconde a pour entrée 4 et 5 et sortie 6 etc. La masse doit être reliée au pin 7 et le voltage au pin 14.

5 Circuit CMOS

Il existe une autre famille de circuits intégrés également utilisée dans les flippers : Les CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductors). Les flippers Stern Pinball produits à partir des années 2000 sont par exemple composés de CMOS. Cette famille tend à remplacer les circuits TTL car elle consomme moins d'énergie. D'autre part, les circuits CMOS peuvent opérer avec des tensions plus importantes que celles gérées par les TTL.

Remarque : Les circuits 74HCTxxx sont, malgré leur nom TTL, des circuits CMOS qui possèdent une interface compatible avec TTL (voltage semblable aux TTL). Ils peuvent dans la plupart des cas remplacer des circuits TTL.

6 Tester un circuit intégré

Pour tester un CI, il faut récupérer son schéma. Celui ci est fourni dans le datasheet du composant.

Reprenons l'exemple du circuit TTL 7408

Pour tester ce circuit intégré, il faut vérifier que les quatre portes AND qui le composent sont fonctionnelles.

Pour cela, il faut vérifier la cohérence des tensions sur chaque pin d'entrée et chaque pin de sortie. Par exemple, étant donné qu'il y a une porte AND avec les pin n°1 et n°2 pour entrée et le pin n°3 pour sortie, on devra avoir :

• Si pin n°1 = +5V et pin n°2 = +5V alors pin n°3 = +5V
• Si pin n°1 = +0V et pin n°2 = +5V alors pin n°3 = +0V
• Si pin n°1 = +5V et pin n°2 = +0V alors pin n°3 = +0V
• Si pin n°1 = +0V et pin n°2 = +0V alors pin n°3 = +0V

Tout autre état signifierait que le composant est défectueux.

NB : Il faut ensuite faire les mêmes vérifications sur les 3 autres portes AND.