Les mémoires RAM dynamiques

Pour réaliser une RAM statique avec un flip flop il faut intégrer quatre transistors MOS (dont deux servent de charge). La recherche d’une diminution de ce nombre a abouti à la cellule à un seul MOS.
Dans ce cas, l’élément mémoire lui-même est constitué par la capacité drain-substrat de ce MOS. En beaucoup d’autres occasions on parleraitde capacité parasite, alors qu’ici elle est essentielle. Les fabricants l’accroissent, du reste, en modifiant les dimensions du MOS.
Le MOS étant donc adressé par le « gate », un 1 en écriture va charger cette capacité (figure n°4).

Les mémoires mortes

Par opposition aux RAM statiques ou dynamiques, mémoires qui permettent à tout moment l’écriture ou lecture. Les mémoires sont dites mortes si le contenu est à lire mais ne peut pas être modifié. Dans ce cas on les a appelées ROM (Read Only Memories) au lieu d’être RAM alors qu’elles ont été, tout autant que les RAM à accès aléatoire. C’est-à-dire, elles pourront être atteindre n’importe laquelle des informations qu’elles contiennent en appliquant l’adresse convenable sur les registres de sélection.
La ROM est donc une mémoire dont le contenu a été enregistré dès la fabrication, la plupart de temps en utilisant de masques correspondant aux souhaits de l’utilisateur. Ce caractère définitif entraîne quelques conséquences :

Les PROM

Les PROM sont des ROM « programmables », c’est-à-dire que le fabricant laisse à l’utilisateur le soin de définir et d’inscrire les informations à l’intérieur de ces mémoires. Une fois cette inscription faite, la PROM ne pourraplus être effacée et réinscrite ; elle jouera exactement le rôle d’une ROM. A chaque intersection d’une ligne et d’une colonne,le constructeur a placé un transistor prolongé par un fusible (figure n°8). Ce fusible est capable de résister aux courants habituels des réseaux TTL (de l’ordre du milliampère), mais s’il est soumis à quelques dizaines de milliampères, il fond et provoque la coupure du circuit entre la cellule correspondante. Pour enregistrer ces informations dans la PROM il faudra utiliser un programmateur de PROM, permettant de sélectionner par leur adresse les cellules devant contenir un zéro et d’envoyer un courant de 20 à 30 mA dans les fusibles de ces cellules.

Numérisation

Définition

La numérisation est la transformation d’un signal analogique en signal numérique (digital). Elle comporte deux activités parallèles : l’échantillonnage et la quantification.

La différence entre le signal analogique et numérique

Les phénomènes qui nous entourent sont quasiment tous continus, c’est-à-dire que lorsque ces phénomènes sont quantifiables, ils passent d’une valeur à une autre sans discontinuité.
Ainsi, lorsque l’on désire reproduire des valeurs phénoménales, le support physique peut prendre des valeurs continues, on parle d’enregistrement analogique, par exemple une cassette vidéo, une cassette audio ou un disque vinyle sont des supports analogiques. Par contre, lorsque le signal ne peut prendre que des valeurs bien définies, en nombre limité, on parle alors d’un signal numérique.

Le rôle de numérisation dans le stockage

Stockage des signaux

Si l’on veut stocker un signal par voie numérique à l’aide d’une mémorisation, il faut le représenter au préalable par une suite de valeurs numériques ponctuelles prélevées régulièrement, c’est-à-dire « échantillonner ».

Quelque types de conversion digitale analogique (structure)

Avant toute opération de conversion, il faut faire passer les signaux d’entrée, fournis sous forme parallèle, par des amplificateurs à niveaux de sortie précis. En effet, les entrées sont simplement définies par les « niveaux logiques standards ». Par exemple, dans le cas des circuits TTL, le niveau « zéro » est simplement inférieur à 0,4 V et le niveau « un » est supérieur à 2,4 V. Or s’il y a plus de bits, la disposition de signaux dont le niveau zéro et le niveau un doit être défini avec une précision d’autant plus grande.
Donc chaque entrée doit passer par un étage amplificateur, fonctionnant entre le blocage et la saturation, donnant des niveaux de sortie extrêmement précis. La courbe de réponse de ces amplificateurs sera donc celle de la figure n°28 sur laquelle figure le « gabarit » où doit s’inscrire la courbe.

Explication du montage

Convertisseur D-A utilisant la méthode dite « rampe et comptage ».Le nombre N est appliqué en « prépositionnement » au décompteur. Letemps nécessaire pour le « vider » par des impulsions d’horloge est donc proportionnel à N. Pendant ce temps, qui correspond à un niveau haut sur la sortie Q du bistable, on intègre la tension Q, donnant une tension de sortie S en « rampe », qui varie linéairement en fonction du temps. Une impulsion, sortant du « borrow » du décompteur quand celui-ci arrive à zéro, rebascule B. La tension atteinte par S est alors proportionnelle à N. Il faut, après chaque décomptage, décharger C, cette action est exécutée par le « contact » K. On peut garder en mémoire la valeur finale de S, c’est le rôle de l’échantillonneur bloqueur.

Principe du montage

A intervalles réguliers, un générateur d’impulsions G commande simultanément :
– l’introduction du nombre à convertir dans un décompteur pré-déterminable (en agissant sur la commande « charge ») ;
– la remise au zéro d’un intégrateur (amplificateuropérationnel A, résistance R et condensateur C) en court-circuitant le condensateur C par un « contact » (en fait, un transistor à effet de champ qui joue le rôle de « contact ») ;
– le basculement d’un bistable R, S (B)
Le basculement du bistable B fait passer sa sortie Q à niveau haut, cela a deux effets :
• Par action sur l’intégrateur, on commence la production d’une rampe (signal à variation linéaire dans le temps) descendante en S ;
• Par action sur la porte P, on autorise l’arrivée detops d’une horloge à fréquence fixe, qui vient de décompter dans le décompteur C.
Quand ce dernier arrive à zéro, l’impulsion qui estalors fournie sur la sortie « borrow » remet la sortie Q à zéro, ce qui stoppe la variation de S.
Comme le décompteur C a été pré-positionné par le nombre N à convertir, le temps que l’on met à le « vider » par les tops d’horloge est propositionnel à ce nombre.
Ce système qui a l’avantage de la simplicité ne nécessite pas de résistances de précision.
Mais il est limité en précision par : la qualité de l’intégrateur, la constance de la tension haute de la sortie Q du bistable, des temps de retard éventuel dans les commandes, ainsi que par l’échantillonneur bloqueur.

Analyse et synthèse des filtres actifs

Dans l’analyse du filtre, on établit les équations pour les nœuds de connexion, avec les fonctions de transfert des cellules comme coefficients. A chaque cellule, on fait correspondre un système linéaire en interprétant la tension d’entrée comme signal et la tension de sortie comme réponse. La fonction de transfert du système et la fonction de transfert des cellules sont identiques.
Inversement, la synthèse de filtres consiste à réaliser les systèmes composés, en synthétisant les cellules et leurs connexions.
Grâce à cette décomposition de l’analyse et de la synthèse, des circuits très compliqués peuvent être traités en deux étapes distinctes :
– Un calcul de la cellule ou du sous-circuit simulantun élément.
– Un calcul du réseau de connexion.

Les filtres actifs passe-bas dans le domaine de production d’un signal

Dans le domaine de production d’un signal, les filtres ont deux rôles principaux :
– Séparer les composantes du signal selon leur fréquence ;
– Extraire le signal utile, en éliminant les signaux parasites : bruit, signalisation, fréquence pilote etc.

Analyse d’une cellule

La figure ci-dessous représente une cellule passe-bas élémentaire d’ordre deux (40dB/dec).

Méthodologie

Méthodologie générale

Le principe de base utilisé pour la réalisation du module de mémorisation se repose en grande partie sur la technique de numérisation du signal analogique pour être stocké dans la RAM statique et être restitué ensuite à la sortie du CNA.

Etudes de chaque bloc

Circuit de mise en forme

Face aux exigences qu’imposent le CAN, le signal d’entrée doit être limité et polarisé positif ; d’où l’utilité d’un circuit d’entrée de mise en forme du signal analogique. Pour ce fait, on procède à une sommation du signal analogique avec une tension à l’aide d’un amplificateur opérationnel, alimenté de 0 à 15 V.

Table des matières
Introduction
Partie I :THEORIES SUR LES TECHNIQUES DE NUMERISATION
Chapitre I 
Les mémoires à accès aléatoire 
I. Les mémoires
I.1. Définition
I.2. Mémoires et Rangement
I.3. L’élément de mémoire : la bascule bistable
I.4. Capacité des mémoires (unités de capacité)
II. Les mémoires vives
II.1. Les mémoires RAM statiques
II.2. Les mémoires RAM dynamiques
III. Les mémoires mortes
III.1. Construction d’une ROM
III.2. Les PROM
III.3. Les EPROM
III.4. Les EAROM
Chapitre II
Structure interne des circuits matriciels de mémoires
I. Circuits de lecture/ écriture
II. Circuits de contrôle des entrées/ sorties
III. Architecture d’ensemble
IV. Chronogrammes de lecture et d’écriture
IV.1. Chronogrammes d’un cycle de lecture
IV.2. Chronogramme d’un cycle d’écriture
Chapitre III 
Numérisation 
I. Définition
I.1. La différence entre le signal analogique et numérique
I.2. Classification des différents signaux
II. Echantillonnage et quantification
II.1. Echantillonnage
II.2. Choix de la période d’échantillonnage
II.3. Quantification
III. Le rôle de numérisation dans le stockage
III.1. Stockage des signaux
III.2. Reproduction
Chapitre IV 
Conversion Numérique Analogique 
I. Définition
I.1. La représentation numérique
I.2. Caractéristiques
II. Quelque types de conversion digitale analogique(structure)
II.2. Conversion digitale analogique par addition pondérée
II.3. Conversion digitale analogique par réseau R-2R
II.4. Conversion digitale analogique par comptage et rampe
Chapitre V 
Conversion Analogique Numérique
I. Définition
II. Caractéristique
III. Quelques différents convertisseurs
III.1. Méthodes utilisant un convertisseur D-A et une boucle de contre réaction
III.2. Méthodes à rampe et comptage
Chapitre VI 
Les filtres actifs passe bas
I. Généralités sur les filtres
I.1. Définitions
I.2. Filtres passifs et filtres actifs
I.3. Caractéristiques générales d’un filtre
I.4. Gabarits des filtres
I.5. Sélectivité et largeur de bande
II. Les filtres actifs
II.1. Définition
II.2. Structures des filtres actifs
II.3. Analyse et synthèse des filtres actifs
III. Les filtres actifs passe-bas dans le domaine de production d’un signal
III.1. Analyse d’une cellule
III.2. Mise en cascade des deux cellules
Partie II :LA CONCEPTION DU MODULE DE MEMORISATION
Chapitre VII 
Méthodologie 
I. Méthodologie générale
II. Phase de conversion écriture RAM
III. Phase de reproduction du signal
Chapitre VIII 
Etudes de chaque bloc 
I. Circuit de mise en forme
II. Convertisseur analogique numérique
III. Circuit de mémorisation
III.1. Caractéristiques de la RAM 6264
III.2. Fonctionnement
III.3. Schéma du montage de la RAM 6264
IV. Circuit d’horloge pour l’écriture sur RAM
IV.1. Distribution des signaux d’horloge
IV.2. Schéma du montage
V. Circuit d’horloge pour la lecture sur RAM
V.2. Circuit de sélection
VI. Convertisseur Numérique Analogique
VII. Circuit de démarrage et de remise à zéro (RESET)
VII.1. Schéma du montage
VII.2. Principe de la bascule
VII.3. Fonctionnement du circuit de démarrage et deremise à zéro
VIII. Filtrage
Partie III :RESULTATS
Chapitre IX
Réalisation
I. Problèmes technologiques
I.1. Utilisation pratique non destructive des circuits intégrés
I.2. Précautions d’emploi
II. Elaboration du module
II.1. Poursuite de vérification
II.2. Réalisation sur plaquette
II.3. Alimentation
III. Fonctionnement de commande
III.1. Les commandes
III.2. Mode d’emploi
Chapitre X 
Performance 
I. Capacité du convertisseur analogique numérique ADC804
I.1. Processus de conversion
I.2. Analyse de la conception
II. Inconvénient du système numérique
II.1. Problème introduit par la quantification
II.2. Influences de la période d’échantillonnage
III. Excursion
IV. Capacité du module de mémoire à oscilloscope simple
IV.1. Qualité du module de mémorisation
IV.2. Résultat de mémorisation dans la bonne condition de marche du module de mémorisation
Chapitre XI 
Avantages au niveau de la Société 
I. Introduction
II. Explication de l’appareil
III. Réalisation économique
IV. La sécurité
V. Conservation et protection du réseau
VI. Lutte contre les pollutions du réseau
VII. Le réseau pollué : confort et loisir
VIII. Conclusion
Conclusion générale
BIBLIOGRAPHIE
Annexe I : Définitions 
Annexe II : Amélioration de l’excursion dans le caspratique
Annexe III : Circuit combinatoire et séquentiel
Annexe IV : Liste des composantes
Annexe V : Tableau des caractéristiques électriquesdes circuits intégrés numériques et brochages
Annexe VI : Les chronogrammes des commandes