Unité pédagogique

Gestion d’énergie et conditionnement du signal

Derniere édition le: 22/02/2024

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Responsable:

QUARTANA Jérôme

Description générale :

L’objectif de ce cours est d’apporter les connaissances en électronique analogique indispensables permettant de relever deux défis majeurs des objets connectés :

• Garantir une autonomie de l’objet compatible avec l’application visée
• Permettre une transmission performante des signaux issus des capteurs (c’est-à-dire fournir des signaux de qualité à moindre coût énergétique).

Le cours aborde à la fois les dispositifs d’électronique analogique et les ordres de grandeur de fonctionnement. En premier lieu l'étude de l'amplificateur opérationnel idéal ou réel, qui répond aux deux problématiques pré-citées de la gestion d’énergie d’une part et de la qualité d’acquisition et de mise en forme des signaux issus du monde physique d’autre part. A partir de là sont présentés les systèmes d’amplification, en particulier radio, les systèmes d’alimentation (alimentations à découpage, batteries, systèmes de récupération d’énergie), les filtres et la conversion analogique-numérique.

L’ensemble des cours est supporté par des simulations de type SPICE permettant d’illustrer les ordres de grandeur et le fonctionnement des dispositifs étudiés.

Mots-clés:

Amplification Puissance Gestion d'énergie Récupération d'énergie Conversion nalogique-numérique Filtrage passif Simulation éléctrique

Nombre d’heures à l’emploi du temps:

21

Domaine(s) ou champs disciplinaires:

Electronique, Télécoms et réseaux

Langue d’enseignement:

Français

Objectifs d’apprentissage:

A la fin de l’unité pédagogique, l’élève sera capable de :	Niveau de taxonomie	Priorité
Identifier les fonctions de l’électronique analogique	2. Comprendre	Essentiel
Comprendre le principe de l’amplification	2. Comprendre	Essentiel
Comprendre les principales caractéristiques d'un AO réel	2. Comprendre	Essentiel
Appliquer les principaux montages électroniques au conditionnement du signal (amplification, amplification différentielle, filtrage, mode commun)	3. Appliquer	Important
Savoir identifier les amplificateurs Radio (LNA, PA)	2. Comprendre	Important
Conversion analogique numérique (convertisseur delta-sigma)	2. Comprendre	Important
Comprendre le principe des convertisseurs d’énergie	2. Comprendre	Important
Savoir prendre en compte les aspects liés à la puissance et à la consommation dans les amplificateurs et les convertisseurs d’énergie	3. Appliquer	Important
Utiliser un simulateur de type "Spice" pour simuler un montage électronique	3. Appliquer	Important

Modalités d’évaluation des apprentissages:

Part de l'évaluation individuelle			Part de l'évaluation collective
Examen sur table :	100	%	Livrable(s) de projet :	0	%
Examen oral individuel :	0	%	Exposé collectif :	0	%
Exposé individuel :	0	%	Exercice pratique collectif :	0	%
Exercice pratique individuel :	0	%	Rapport collectif :	0	%
Rapport individuel :	0	%
Autre(s) : 0 %

Programme et contenus:

Type d’activité pédagogique :	Contenu, séquencement et organisation
Cours	I. La fonction amplification et l’amplificateur opérationnel idéal Quadripôles : -Définition, modélisation (impédances d’entrée et de sortie, coefficients d’amplification, gains)-Notions de filtrage Fonction amplification -Définition, différents éléments d’un amplificateur L'amplificateur opérationnel idéal -Caractéristiques, hypothèses-Fonctionnement linéaire, contre-réaction(Fonctionnement non-linéaire II. Introduction à la simulation de type SPICE III. Spécifications de l’amplificateur opérationnel réel Produit gain-bande passante, slew-rate, tensions d’offset, courants d’entrée, taux de réjection de mode commun, amplification différentielle forts signaux, impédance de sortie   Modélisation SPICE  Amplificateur RF : notions sur le LNA IV. Amplification de puissance Problématique, rendement, distorsion Différentes classes d’amplification de puissance (A, B, D) Différents types d’amplificateurs radio  PA Modulations PWM et Delta-Sigma Principe des CAN Delta-Sigma Exemples de réalisation V. Conversions d’énergie Contexte Principales structures de convertisseurs DC/DC  Alimentation à découpage Harvesting radio
Travaux Dirigés	Les notions abordées en cours seront illustrées par des TDs de simulations avec un logiciel de type SPICE (LTSPICE) gratuit, que les étudiants pourront installer sur leur propre ordinateur