L'horloge tourne

Qu'est-ce qu'une horloge dans le secteur électronique ?

En électronique, une horloge ressemble à la représentation que se font les gens d'une horloge dans la vie quotidienne, tout en étant différente. Une horloge se charge de la coordination de toutes les différentes fonctions d'un système électronique, en mesurant le temps à une certaine fréquence. Tous les ordinateurs modernes sont équipés d'une horloge précise afin de leur permettre par exemple la connexion à un réseau ou l'analyse de la mise à jour des logiciels.

Mais, l'horloge fonctionne également à un niveau bien plus primaire dans un ordinateur. L'objectif de l'horloge dans un ordinateur est de fournir la base temporelle de tout le système. L'horloge fournit le signal de temps, qui représente une mesure que de nombreux systèmes différents dans l'ordinateur ou d'autres systèmes électroniques complexes utiliseront pour commander leurs actions.

Il faut absolument comprendre que pour fonctionner de manière pratique, l'ordinateur est équipé de deux types d'horloges. La première est l'horloge qui contrôle les différents composants utilisés par l'ordinateur afin d'exécuter certaines fonctions. Cette horloge ne donne pas l'heure. Son rôle principal est d'émettre un flux continu et fiable de signaux électriques, pouvant être utilisés comme mesures du temps et comme références pour la coordination de différentes tâches.

Le second type d'horloge que l'on peut trouver dans un ordinateur est l'horloge en temps réel, détaillée plus bas. L'horloge en temps réel constitue l'horloge qui permet l'émission des informations qu'un humain peut comprendre. Il existe plusieurs manières de différencier ces deux types d'horloge, bien que leurs fonctions se chevauchent quelquefois dans un ordinateur.

Les horloges en temps réel indiquent l'heure du jour ou de la nuit et sont généralement utilisées pour la connexion réseau, la sécurité ou d'autres usages. L'horloge matérielle fournit simplement une séquence d'impulsions dont nous, humains n'avons pas conscience sauf si nous testons l'équipement en question.

Alors que l'horloge matérielle coordonne les composants matériels, l'horloge en temps réel concerne bien plus les personnes utilisant leur ordinateur. L'horloge en temps réel garantit par exemple que les fichiers disposent d'une heure et d'une date correctes, du bon horodatage des messages électroniques etc.

 

Comment fonctionnent les horloges ?

Il existe un système complet associé à l'horloge dans un équipement électronique. Ce système est généralement alimenté par sa propre batterie dans la mesure où l'horloge doit rester à l'heure même lorsque la machine est éteinte.

Le composant principal d'un circuit d'horloge est l'oscillateur. Ce dernier comprend un cristal qui vibre à une fréquence spécifique et qui conserve cette fréquence lorsqu'une tension spécifique lui est appliquée. Toutes les horloges basculent entre un état de charge élevé et un état de charge faible, que l'on pourrait qualifier d'état de marche et d'arrêt.

Bien que le fait de ne posséder que deux états pourrait faire penser qu'une horloge est un composant simple, ceci n'est pas le cas. Un intervalle de temps correspondant à un état de charge élevé et à un faible état de charge est appelé « cycle complet de l'horloge ». Les événements peuvent être coordonnés sur plusieurs cycles d'horloge ou dans certains cas, le cycle d'horloge peut être divisé et plusieurs événements peuvent avoir lieu pendant un seul cycle.

L'usage de types spécifiques de circuits et d'une ingénierie intelligente permet aux ingénieurs en électricité d'utiliser les horloges sur les ordinateurs afin de procéder de manière fiable et cohérente à des calculs particulièrement complexes.

L'horloge en temps réel est généralement synchronisée avec une autre horloge. Il existe des services d'horloge en ligne qui donnent l'heure actuelle et permettent la synchronisation de l'ordinateur ou la détermination de l'horaire réseau par une horloge sur serveur. Lorsque l'ordinateur est éteint, la petite batterie sur la carte-mère assure le fonctionnement de l'horloge afin que cette dernière affiche l'heure exacte lors du redémarrage.

 

Qu'est-ce qu'un circuit de contrôle de temporisation et de fréquence ?

Les circuits de contrôle de temporisation et de fréquence sont responsables de la coordination de fonctions complexes sur un ordinateur. L'un des exemples pouvant être cités à cet égard est le fait que les équipements, lorsqu'ils doivent synchroniser un transfert de données entre eux, se basent sur le circuit d'horloge pour déterminer l'heure du transfert et de la réception.

Les circuits de temporisation sont utilisés dans de nombreuses applications variées dans le monde de l'électronique. Ils font en réalité partie des types de circuits à usage général les plus courants. Sans eux, il serait impossible d'exécuter un bon nombre de fonctions automatiques, dans la mesure où les circuits de temporisation et les circuits de contrôle dictent généralement l'heure à laquelle tous les sous-processus sont exécutés l'un en fonction de l'autre.

 

Comment fonctionnent les circuits de contrôle de temporisation et de fréquence ?

Les circuits de contrôle de temporisation et de fréquence, au niveau le plus basique, fonctionnent selon une théorie simplement électronique. L'un des types courants de circuit de temporisation utilise par exemple un condensateur. Le condensateur est chargé avec un niveau constant, produisant ainsi une tension avec une augmentation prévisible. Lorsque la tension atteint un certain niveau, elle peut déclencher d'autres composants électroniques afin d'activer le circuit.

D'autres types de composants électroniques peuvent être intégrés dans un circuit de contrôle de temporisation ou de fréquence donné. Il est possible d'utiliser des résistances ou des comparateurs, ce qui est souvent le cas dans l'exemple avec condensateur cité plus haut. Les principes de conception de ces circuits sont très variés.

En termes de fonctionnement au sein d'un système, les circuits de contrôle de temporisation et de fréquence reçoivent un signal d'horloge et déterminent le moment où lancer une action ou la terminer. Le signal de l'horloge fournit une mesure constante de temps avec une tolérance très faible.

Un circuit de temporisation peut se baser sur une modification d'état mathématiquement prévisible d'un composant électronique. Il peut par exemple reposer sur la charge d'un condensateur, comme décrit plus haut, sur les oscillations d'un cristal, sur l'heure acquise depuis une source externe ou une autre source fiable. Les circuits de contrôle de temporisation et de fréquence sont dotés de composants spécialisés, utilisés pour garantir la précision et la propreté à tout instant du signal. Ceci permet de prévenir les erreurs système liées à un horodatage incorrect.

 

Aperçu des différents types d'horloge

Vous trouverez ci-après une liste des types d'horloge les plus courants avec leur principe de fonctionnement. Les composants reliés entre eux et, quelquefois, des ordinateurs complets reliés entre eux se basent sur les horloges qui leur fournissent des informations de date et d'heure précises. D'une façon ou d'une autre, tous les composants cités plus bas en font partie et permettent le bon fonctionnement des systèmes électroniques.

 

Qu'est-ce qu'un répéteur de bus ? Comment fonctionne-il ?

Un répéteur de bus est un équipement qui permet à deux ordinateurs d'être reliés entre eux. Il fonctionne en connectant les deux ordinateurs l'un avec l'autre au niveau du châssis. Les répéteurs de bus sont souvent utilisés pour produire des ordinateurs très performants à partir de plusieurs ordinateurs moins puissants.

 

Qu'est-ce qu'un conditionneur d'horloge ?

Les conditionneurs d'horloge sont des composants qui permettent de préparer les signaux pour leur traitement. Ils sont capables de réaliser toute une série de fonctions différentes, comme notamment l'amplification du signal ou encore sa conversion vers un autre format.

 

Qu'est-ce qu'un circuit de distribution d'horloge ?

Les signaux d'une horloge doivent être distribués vers tous les équipements qui sont sensés les utiliser. C'est la mission remplie par le circuit de distribution d'horloge. Les circuits de distribution d'horloge sont des composants fondamentaux de tout système électronique complexe dans la mesure où ils produisent des signaux extrêmement précis, faciles à lire par les équipements.

 

Qu'est-ce qu'un séparateur d'horloge ?

Un séparateur d'horloge représente un équipement capable de recevoir un signal d'entrée venant d'une horloge et de produire un signal différent en fonction de la fréquence reçue. Il y arrive par un simple procédé de séparation. Ainsi, il est possible de coordonner des processus sur plusieurs cycles d'horloge ou des processus durant moins d'un cycle d'horloge.

 

Qu'est-ce qu'un circuit de commande d'horloge ?

Le circuit de commande d'horloge se situe entre la source du signal de l'horloge et une charge de réception. Le circuit de commande de l'horloge garantit des impulsions précises de l'horloge, faciles à interpréter par la charge. Le circuit de commande d'horloge commande également la latence.

 

Qu'est-ce qu'un circuit de ligne à retard ?

Un circuit de ligne à retard est un circuit contenant plusieurs composants électriques. L'équipement reçoit un signal et introduit un changement de phase (une différence de temps) entre l'heure d'entrée du signal et l'heure de sortie. Le délai varie considérablement entre ces équipements et peut quelquefois être réglé sur plusieurs millisecondes.

 

Qu'est-ce qu'un synthétiseur numérique direct ?

En se basant sur une horloge réglée à une fréquence spécifique, le synthétiseur numérique direct peut produire plusieurs longueurs d'onde différentes. Cet équipement est utilisé dans le secteur électronique, mais également pour la musique et de nombreuses autres applications.

 

Qu'est-ce qu'un circuit de générateur de fonctions ?

Un circuit de générateur de fonctions est souvent utilisé à des fins d'essai. Grâce à une horloge réglée à une fréquence spécifique, ces équipements peuvent générer une forme d'onde spécifique. Il peut s'agir d'équipements de grande taille ou de circuits imprimés.

Ces générateurs de fonctions sont capables de produire une grande variété de signaux. Les types les plus courants sont notamment les signaux en dents de scies, les signaux carrés, les ondes sinusoïdales et bien plus encore. Ces générateurs font partie des types d'équipements de base les plus utilisés dans l'ingénierie électronique et la recherche de pannes.

 

Qu'est-ce qu'un détecteur de fréquence de phase ?

détecteur de fréquence de phase dispose de deux entrées qui peuvent recevoir deux signaux différents. Souvent, l'équipement reçoit un signal d'un oscillateur capable de produire un signal au choix de l'utilisateur. Lorsque le détecteur verrouille les signaux, il peut donner des instructions à d'autres composants électroniques sur la façon dont traiter le signal.

 

Qu'est-ce qu'un circuit PLL ?

L'une des manières les plus simples de comprendre ce qu'est un circuit PLL est de penser qu'il s'agit d'un détecteur de phase et d'un oscillateur capables de produire différentes fréquences. Les circuits PLL sont souvent utilisés en tant que générateurs de signaux de contrôle. Ils reçoivent un signal d'entrée avec une phase définie et produisent un signal de sortie lié à la phase d'entrée d'une manière prédéfinie.

Il s'agit de circuits très courants dans la technologie des télécommunications. On les trouve également très fréquemment dans les ordinateurs. Dans les circuits numériques, ils sont généralement utilisés afin d'accroître la précision des impulsions d'une horloge, permettant ainsi un fonctionnement plus stable et efficace du système complet.

 

Qu'est-ce qu'un tampon d'horloge PLL ?

Un tampon d'horloge PLL permet la pénétration de bruit dans un signal ou la temporisation d'un signal selon une valeur définie. Généralement, sa fonction est identique à celle d'un tampon d'horloge standard.

 

Qu’est-ce qu’un circuit de commande d'horloge PLL ?

Les circuits de commande d'horloge PLL garantissent la clarté et la précision du signal reçu par l'équipement depuis l'horloge. L'on peut ainsi prévenir l'apparition de lacunes et d'erreurs dans le système. En raison de l'importance des horloges dans les systèmes électroniques, ces circuits de commande sont une véritable nécessité.

 

Qu’est-ce qu’un multiplieur de fréquence PLL ?

Un multiplieur de fréquence PLL est capable de recevoir un signal d'entrée d'une horloge et de le multiplier afin de l'émettre avec une fréquence différente. Ces équipements sont fréquemment utilisés dans les circuits de communication, ainsi que dans bon nombre d'autres applications.

 

Qu’est-ce qu’un synthétiseur de fréquence PLL ?

Un synthétiseur de fréquence est capable de recevoir un signal d'entrée et de l'utiliser comme base pour créer une nouvelle fréquence. Un synthétiseur de fréquence peut produire toute une série de types de fréquences différentes, avec des ondes sinusoïdales, carrées ou autres ondes courantes. Ces circuits sont souvent utilisés dans les équipements d'essai, ainsi que dans des instruments de musique quelquefois.

 

Qu'est-ce qu'une horloge en temps réel ?

Dans un ordinateur, il existe deux types d'heures utilisées pour exécuter diverses fonctions. L'horloge système émet des impulsions électroniques à une fréquence prévisible. L'horloge en temps réel suit l'heure actuelle sur la terre, permettant ainsi à l'équipement de procéder à plusieurs fonctions importantes.

Une autre façon de s'imaginer ce qu'est une horloge en temps réel est de se dire qu'il s'agit de l'horloge de l'ordinateur qui mesure le temps avec des unités compréhensibles par l'être humain : matin, après-midi etc.

L'horloge en temps réel sur un ordinateur se charge de l'heure système. Elle permet également de fournir une mesure afin de savoir quand mettre à jour un logiciel, le nombre de fois où un élément a été vu au cours d'un certain nombre de jours passés ainsi que de fournir d'autres informations importantes.

 

Qu'est-ce qu'un circuit de temporisation ?

Les circuits de temporisation sont des équipements capables de remplir de nombreuses fonctions basées sur une entrée de signal d'horloge. Ils sont par exemple en mesure d'intégrer une temporisation, une oscillation à un intervalle défini etc. Il s'agit d'équipements très courants, utilisés dans tous les secteurs depuis les ordinateurs de toute petite tailles jusqu'aux grandes machines industrielles, dans divers rôles.