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La base de l’électronique numérique est fondée sur l’algèbre de Boole. Les fonctions logiques directement issues de l’algèbre de Boole sont les outils de base de l'électronique numérique. Elles sont mises en oeuvre en électronique sous forme de portes logiques. Lorsqu'on parle de circuits logiques, les deux grandes familles sont les TTL (Transistor-Transistor Logic) et les CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). La famille TTL (la série 74xx) est à première à avoir été sortie sur le marché et ils sont composés de transistors bipolaires. Ensuite, afin d'avoir des circuits qui donnent plus de puissance, la famille CMOS (la série 4000) a été créé.

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Que ce soit des portes logiques TTL ou CMOS, ces portes logiques reçoivent en entrée des « 0 » ou des « 1 » que l'on appelle aussi niveau haut et niveau bas. En donnant des noms génériques comme ceux-là, les niveaux peuvent avoir différentes tensions. Par exemple, sur des circuits TTL, le niveau haut correspond à 5V (en fait, 2V et plus) alors que sur un microcontrôleur 32-bit, il y a de bonnes chances que le niveau haut soit plutôt de 3.3V. En sortie, il y a aussi des niveaux haut et bas. La tension de ces niveaux de sorties dépendent du type de sortie. La plupart du temps la tension d'un niveau haut correspond à la tension d'alimentation du circuit. Sinon, il existe des circuits à sorties "open collector" ou "open drain". Ces circuits à collecteur ouvert désigne que la sortie peut avoir une tension différente de celle dur circuit. Ainsi, le circuit peut fournir un niveau bas, mais pour avoir un niveau haut, il faudra mettre une résistance de pull-up sur la tension désirée. Par exemple, il est possible de mettre un relais 24V sur un circuit logique TTL si sa sortie est à collecteur ouvert.

      

Lorsque l'on utilise les circuits à collecteur ouvert, il faut faire attention de ne pas mettre un composant qui consomme trop pour le transistor interne. En effet, dans la fiche technique du circuit, il faut vérifier que la charge ne dépasse pas le courant à niveau bas. Par exemple, dans le montage de la photo ci-haut, le courant est de 2,4 mA (24V divisé par 10K Ohm) ce qui est largement inférieur au courant maximal supporté par le circuit (ici 40 mA).

Dans les portes logiques, le suiveur (buffer) est le plus simple. Le signal à l'entré est du même niveau à la sortie. Comme il ne change pas le niveau du signal d'entré, ce type de porte logique est plutôt utilisé lorsqu'un signal est faible et l'on veut lui donner plus de puissance. Son symbole schématique est représenté par un triangle sans inversion. 

   

L'inverseur est aussi très simple. Contrairement au suiveur (buffer), l'inverseur, comme son nom le dit, inverse le signal d'entré. Sa représentation schématique est la même que le suiveur exepté qu'il y a une petite boule à la sortie ce qui indique une inversion de signal. En anglais, l'inverseur se dit "NOT".

   

La porte ET ou "AND Gate" en anglais, est utilisée lorsque nous désirons avoir une sortie à niveau haut lorsque toutes les entrées sont à niveau haut. Il existe aussi le contraire de la porte ET qu'on appelle la porte NON-ET ou "NAND Gate" en anglais. Pour désigner cette inversion, tout comme l'inverseur, une petite boule est placé à la sortie de la porte logique.

   

   

Évidemment, les portes logiques peuvent avoir plusieurs entrées. Dans ces cas-là, la porte occupe la même fonction, mais sur plusieurs entrées en même temps. Par exemple, cette porte NON-ET à 4 entrées attend tout de même que les quatre entrées soient à niveau haut pour mettre la sortie à niveau haut. Remarquez que le symbole schématique et le tableau de vérité ne correspondent pas. En fait, le tableau correspond à une porte ET tandis que le symbole représente un NON-ET. Il faut simplement inversé la table de vérité pour obtenir les combinaisons de la porte NON-ET à quatre entrées.

   

 La porte OU, "OR Gate" en anglais, permet de mettre la sortie à niveau haut lorsque au moins une des entrée est à niveau haut. Comme la porte ET, la porte OU a une porte contraire qui s'appelle la porte NON-OU ("NOR Gate" en anglais). Lorsqu'il y a au moins une des entrées à niveau haut, la sortie sera à niveau bas.

   

   

Finalement, il existe une extension de la porte OU que l'on appelle la porte OU-Exclusif ("XOR Gate" en anglais). La particuliarité de cette porte contrairement à la porte OU, c'est que lorsque les deux entrées sont à niveau haut la sortie est à niveau bas. Donc, la combinaison où les deux entrées sont à niveau haut est exclu (n'est pas vrai) contrairement à la porte OU standard. Comme les autres portes, il existe son contraire que l'on appelle NON-OU-Exclusif ("XNOR Gate" en anglais).

   

   

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Le concept des portes logiques va toujours perdurer puisque c'est à la base même des ordinateurs. Par contre, de plus en plus, les circuits contenant uniquement des portes logiques comme la famille TTL et CMOS sont amenés à disparaître. Ils sont remplacés par des circuits beaucoup plus avancés qu'on appelle des circuits logiques programmables complexes (CPLD : Complex Programmable Logic Device) ou des FPGA (Field-Programmable Gate Array). Ce sont des circuits que l'on peut programmer la logique interne avec des langages comme le Verilog ou le VHDL. Ainsi, on peut reproduire des dizaines et des dizaines de circuits logiques de la série 74xx dans un seul circuit FPGA. En plus, comme les microcontrôleur, ils sont reprogrammables ce qui les rend très versatiles et de plus en plus utilisés.