MonostablesI- BUT : Montrer le fonctionnement de monostables réalisés autour de circuits intégrés CMOS (4047) ou TTL (74121).

II- MATERIELS :

Composants : Matériels :

- 2 LEDs - 1 générateur de fonctions carrées

- 1 CI 4047 - 1 générateur TTL

- 1 CI 74121 - 1 alimentation continue régulée 5V

- 2 résistances 220 Ω - 1 alimentation continue régulée 9V

- 1 résistance 1 KΩ - 1 oscilloscope

- 1 résistance 10 KΩ

- 1 résistance 100 KΩ

- 1 résistance 220 KΩ

- 1 résistance 330 KΩ

- 1 capacité 1 µF

- 1 capacité 10 µF

- 1 capacité 100 µF

Rapport d’expérience d’électronumérique n° 23 le 02 novembre 2007

III- MONTAGES :

+9V

4047

Fig.51

220 !

D1

10

220 !

D2+

220K!

10µF

/QQ

G1

+5V

Fig.52

74121

1

3

4

7

5

6

9101114B

S

A

R2 1K!

R1

C

Q

/Q

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+5V

Fig.53

74121

1

3

4

7

5

6

9101114

S

R2 1K!

R1 100K!

C 100µF

Q

/QA

B

+5V

Fig.54

74121

1

3

4

7

5

6

9101114

R1 10K!

C 0.01µF

Q

/Q

G 33 kHz5 Vpp

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IV- ETAPES :

ATTENTION : Les étapes 1à 8 ne sont pas complètes car il y avait un problème avec le composant 4047.

1- Circuit de la figure 51 réalisé.

2- A l’aide d’un chronomètre, je mesure pendant combien de temps la LED D1

reste allumée lorsque le générateur G1 est appuyé et relâché rapidement.

t(220KΩ) =

3- L’ entrée de déclenchement est reliée à la broche 8 car ce montage à besoin d’une

impulsion d’entrée pour pouvoir fonctionner, contrairement au principe de

fonctionnement des monostables.

4- Après avoir débranché l’alimentation continue de 9 V, j’ai remplacé la résistance

de 220 KΩ par une autre de 390 KΩ. Après avoir rebranché l’alimentation, j’ai

répété l’étape 2.

t(390KΩ) =

En comparant cette valeur à celle théorique déterminée avec la relation :

t(calcul) =2.48 RC

avec 220 KΩ t(calcul) =2.48 *220000*10-5 = 5.456 secondes

avec 390 KΩ t(calcul) =2.48 *390000*10-5 = 9.672 secondes

Je constate que leurs valeurs respectives sont très proches.

5- Ne pas faire.

6- Après avoir débranché l’alimentation continue de 9V, j’ai modifié le circuit en

connectant la broche 8 du 4047 au circuit d’alimentation 9V et sa broche 6

(entrée -Tr) à la sortie du générateur G1(état logique haut).

Le mode de déclenchement du circuit est alors :

7- Après avoir branché l’alimentation, j’ai appuyé légèrement puis relâché le

générateur G1 et déterminé pendant combien de temps la LED D1 est restée

allumée.

t(390KΩ) =

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En comparant cette valeur à celle de l’étape 4, je constate que

8- Ne pas faire.

9- Circuit de la figure 52 réalisé avec une valeur de C1 et de R1 respectivement de

100 µF et de 100 KΩ.

10- Branchement des canaux 1 et 2 de l’oscilloscope respectivement aux bornes de

sorties Q et/Q.

11- Calcul de la durée de temporisation du circuit et notation de sa valeur dans le

tableau 27.

t(calcul) = 0.693 R1C1

t(calcul) = 0.693 *100000*10-4 = 6.93 secondes

12- J’ai placé momentanément l’interrupteur S sur la position B puis suis revenu sur

la position A.

En analysant les courbes à l’oscilloscope, je constate que Q(trace du haut sur les

photos) passe au niveau logique “1” et que /Q (trace du bas) passe au niveau

logique “0” pendant le temps calculé et les deux sorties reviennent à leur état

initial après le temps écoulé.

2V/DIV et 0.2ms/DIV état initial Q = 0 (en haut) et /Q= 1 (en bas)

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2V/DIV et 0.2ms/DIV état après avoir mis S sur B. Q = 1 (en haut) et /Q= 0 (en bas)

13- A l’aide d’un chronomètre, j’ai calculé la durée des changements observés sur les

sorties Q et /Q.

t(Q) = 7 sec

t(/Q) = 7 sec

14- Répétition des étapes 12 et 13 avec des valeurs tel qu’indiquées dans le tableau 27

ci-après. Pour l’étape 12, les courbes sont les mêmes, seule la durée des

changement va varier.

R1(KΩ) C1(µF) t(mesure)(s) t(calcul) (s)

100 100 7 0.693 *100000*10-4 = 6.93 secondes

100 10 0.8 0.693 *100000*10-5= 0.693 secondes

100 1 pas mesurable 0.693 *100000*10-6 = 0.0693 secondes

10 100 0.7 0.693 *10000*10-4 = 0.693 secondes

10 10 pas mesurable 0.693 *10000*10-5 = 0.0693 secondes

tableau 27

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En analysant les résultats obtenus, je constate que plus l’on diminue la capacité, plus le temps d’allumage de Q est court et que si l’on diminue la résistance mais que l’on augmente la capacité, ce temps varie dans un rapport direct.

15- Circuit de la figure 53 réalisé.

16- Activation de l’interrupteur S pour observer comment un déclenchement négatif

peut être réalisé avec le circuit intégré 74121. Dans ce cas, c’est un niveau logique

bas qui active la sortie Q et non un niveau logique haut.

17- Circuit de la figure 54 réalisé.

18- Après avoir réglé le signal carré fourni par le générateur G à une amplitude de

5Vpp et une fréquence de 33 KHz, j’ai branché respectivement le canal 1 et le

canal 2 de l’oscilloscope aux bornes des sorties Q et /Q.

19- En observant les ondes de sorties, je constate que l’on se retrouve avec 2 signaux

carrés, inversés. Les ondes de sorties sont visibles sur la photo ci-dessous, avec Q

en haut et /Q en bas.

1V/DIV et 50µs/DIV

La période du signal mesurée est 80 µs

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On peut observer aussi le signal d’entrée, en haut, et le signal de sortie Q, en bas sur la

photo suivante:

1V/DIV et 50µs/DIV

J’ai rempli ensuite le chronogramme de la figure 55.

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20- Déduction de la durée de la période d’une impulsion d’entrée avec la relation:

t =1/ƒ =1/33000 = 30 µs

21- Calcul de la durée de temporisation avec la relation:

T = 0.693 RC = 0.693*10000*10-8= 69.3 µs

Questions

1- Le principe de fonctionnement des monostables est de fournir en sortie un signal

d’une durée de temporisation déterminée par la valeur de la résistance et du

condensateur raccordés au circuit intégré.

2- La différence principale entre les deux types de monostables et que le premier, dit

non-redéclenchable, attend que l’impulsion de sortie soit finie avant d’accepter

une nouvelle impulsion en entrée.

Le deuxième, dit redéclenchable, accepte une impulsion d’entrée à tout moment

et prolonge d’autant l’impulsion de sortie.

3- Les monostables sont utilisés pour créer des oscillations, alarme de voiture,

``chenillard'' 12 voies programmables, convertisseur fréquence-tension DC.

Conclusions :

Les monostables permettent de créer des impulsions de largeurs prédéterminées

et sont beaucoup utilisés dans l’industrie, car ils permettent de réaliser différents

circuits tel que cité à la question 3.

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