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1 / 20 Deux nombres de 4 bits et cinq LED La rangée avant représente deux nombres de 4 bits. A est 0111 (7), B est 1001 (9). Suivez la lumière à travers 20 portes jusqu’à 10000, soit 16. Touchez un interrupteur ou choisissez un autre circuit avec « Circuit ».
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01 Deux nombres de 4 bits et cinq LED La rangée avant représente deux nombres de 4 bits. A est 0111 (7), B est 1001 (9). Suivez la lumière à travers 20 portes jusqu’à 10000, soit 16. Touchez un interrupteur ou choisissez un autre circuit avec « Circuit ».
02 Un interrupteur et une lampe Dans le circuit le plus simple, X est relié à la LED par un cavalier : elle suit exactement le levier, 1 allumé et 0 éteint.
03 Le transistor est aussi un interrupteur X commande maintenant la base. Un faible courant y permet un courant plus fort entre les deux autres pattes et allume la LED. En logique, il est utilisé seulement entièrement passant ou bloqué.
04 Des portes faites de transistors Quelques transistors câblés imposent une règle. AND donne 1 seulement si les deux entrées sont à 1. Choisissez NOT, OR ou NOR et comparez la LED à la table de vérité.
05 NAND, la porte la moins coûteuse NAND inverse le résultat de AND. En CMOS il demande 4 transistors, deux de moins que AND. Toute porte peut se construire avec des NAND seuls. Activez « Transistors par puce ».
06 XOR : l’un ou l’autre, pas les deux XOR donne 1 si les entrées diffèrent. Sa dernière ligne, 1 et 1 donnent 0, est le bit de somme de 1 + 1 en binaire : le 1 passe à la colonne suivante.
07 Le demi-additionneur XOR et AND reçoivent les mêmes bits. A et B à 1 donnent somme 0 et retenue 1 : 10, soit 2. Cette paire ajoute deux bits, rien de plus.
08 L’additionneur complet Une colonne intérieure reçoit deux bits et une retenue. Un second demi-additionneur ajoute la retenue, un OR réunit les deux retenues possibles. 1 + 1 + 1 donne somme 1 et retenue 1.
09 Quatre bits et une retenue lente Au départ 15 + 0. Passez B0 à 1 : la retenue va du bit 0 au bit 4, deux délais par bit. À 1,2 seconde par délai, les LED se stabilisent sur 16 après 8 délais.
10 Huit bits, deux fois plus longtemps Le même additionneur complet huit fois. 255 + 1 traverse tous les bits et se stabilise après 16 délais de porte. Chaque bit supplémentaire en ajoute deux.
11 Anticiper les retenues Chaque retenue vient directement des entrées : une colonne propage (P) ou génère (G). 15 + 1 se stabilise en 4 délais, avec 26 portes au lieu de 20.
12 Soustraire en additionnant SUB active une rangée de XOR qui inversent B et ajoute 1 en entrée de retenue. C’est le complément à deux : 5 − 7 donne 1110, soit −2 en signé.
13 Quel nombre est le plus grand ? Le comparateur trouve le bit de plus fort poids différent. 1001 et 0101 diffèrent au bit 3, où A porte 1 : A > B s’allume.
14 Choisir parmi quatre Deux bits choisissent l’entrée qui rejoint Y. Un seul AND est ouvert à la fois. Les multiplexeurs choisissent parmi plusieurs signaux sur un fil.
15 Des bits au chiffre Chaque segment a sa somme de produits : quelques AND puis un OR. 1001 allume a, b, c, d, f et g et affiche 9. Le décodeur dessine aussi A à F.
16 Un circuit qui mémorise Deux NOR se renvoient leurs sorties. S à 1 met Q à 1, qui reste à 1 quand S revient à 0. R remet à zéro. Cette boucle est la mémoire la plus simple.
17 Seulement au front d’horloge Six NAND forment une bascule D. D peut changer, mais Q ne le prend que lorsque CLK passe de 0 à 1. Appuyez sur « Impulsion d’horloge » et suivez le bit.
18 Compter les impulsions Quatre bascules gardent un nombre et un petit additionneur calcule le suivant. Chaque impulsion le charge : 0000, 0001, 0010, jusqu’à 1111.
19 Un circuit, quatre opérations L’UAL calcule ADD, SUB, AND et OR côte à côte, puis les multiplexeurs choisissent la sortie Y avec deux bits. 12 AND 10 donne 1000, soit 8.
20 À vous : XOR avec NAND Quatre NAND sont câblés en AND pour commencer. Sous les commandes, choisissez les entrées de chaque porte jusqu’à obtenir XOR dans les quatre lignes.
Circuit imprimé Carte de 62 × 36 cm. Sa sérigraphie change avec le circuit : noms des interrupteurs et LED, numéros de portes et cadres des blocs. Interrupteurs d’entrée Leviers sur le bord avant. Bleus pour A, rouges pour B, noirs pour le reste, rouge foncé pour l’horloge. LED des interrupteurs Une petite LED verte derrière chaque interrupteur montre son bit : allumée pour 1, éteinte pour 0. Puces de portes Chaque puce contient une porte et son symbole. Jusqu’à 59 pour l’UAL. Les étiquettes indiquent le dernier changement de sortie ou le nombre de transistors requis. Pistes de cuivre Fils imprimés sur la carte. Une piste brille en portant un 1 et un point la parcourt lorsqu’un nouveau 1 arrive. Pastilles de soudure Pastilles étamées aux broches et fins de pistes. Aux croisements, une vraie carte à deux couches utiliserait un via. LED de sortie La réponse : rouge pour les bits de somme, ambre pour une retenue, vert et bleu pour d’autres sorties comme A > B ou Q. Afficheur 7 segments Sept LED en barres, a à g. Le décodeur allume celles qui dessinent un chiffre hexadécimal. Transistor Un NPN utilisé comme interrupteur sur le banc. Un faible courant dans sa patte centrale permet un courant plus fort dans les deux autres.
