Positionnement dans le cursus
Semestre 5
Intersemestre
Semestre 6
 
 
 
Semestre 7
 
Intersemestre
Semestre 9
 
 
Intersemestre

Unité pédagogique

Electronique analogique et numérique

Derniere édition le: 03/09/2024

Modifier

Responsable:

QUARTANA Jérôme

Description générale :

L’objectif de cette UP est d’apporter les connaissances en électroniques analogique et numérique permettant une acquisition, un traitement, un stockage et une transmission performantes de signaux issus de capteurs :

La première partie du cours étudie les dispositifs d’électronique analogique et les ordres de grandeur de fonctionnement :

  • l'amplificateur opérationnel idéal et réel, qui répond à la problématique pré-citée de la qualité d’acquisition et de mise en forme des signaux issus du monde physique ;
  • les systèmes d’amplification, en particulier radio, les systèmes d’alimentation (alimentations à découpage, batteries), les filtres et la conversion analogique-numérique
  • Cette partie est accompagnée de simulations de type SPICE permettant d’illustrer les ordres de grandeur et le fonctionnement des dispositifs étudiés.

    La second partie étudie l’électronique numérique, avec pour chaque dispositif des exemples de réalisations réelles :

    1. Rappels de logique booléenne, étude et conception de dispositifs élémentaires : portes, bascules, registres, compteurs, multiplexage, et plein d’autres. Cette partie s’appuie sur des TDs et des TPs à base de cartes à microcontrôleur et FPGA.

    2. Technologies de fabrication, structures d'un microprocesseur et d’un microcontrôleur, architectures et hiérarchies mémoire associées. Cette partie s’appuie sur des TDs d’études de cas.

    Les objectifs de cette seconde partie de l’UP sont de fournir les connaissances et les compétences pour pouvoir spécifier, sélectionner et utiliser les coeurs de  microcontrôleur d’un système embarqué.

    Mots-clés:

    Conversion analogique-numérique Filtrage Simulation electrique logique booléenne Logique combinatoire logique séquentielle Architecture des microcontrôleurs Architectures et hiérarchie mémoires

    Nombre d’heures à l’emploi du temps:

    45

    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 3. Appliquer Essentiel
    Comprendre le principe de l’amplification et les principales caractéristiques d'un AO réel null null
    Appliquer les principaux montages électroniques au conditionnement du signal (amplification, amplification différentielle, filtrage, mode commun) null null
    Savoir identifier les amplificateurs Radio (LNA, PA) null null
    Conversion analogique numérique (convertisseur delta-sigma) null null
    Comprendre le principe des convertisseurs d’énergie null null
    Utiliser un simulateur de type "Spice" pour simuler un montage électronique null null
    Comprendre et mettre en œuvre des dispositifs de logique combinatoire ou séquentielle simples null null
    Simuler des circuits numériques null null
    - Comprendre le fonctionnement d’un microprocesseur et d’un microcontrôleur null null

    Modalités d’évaluation des apprentissages:

    Part de l'évaluation individuelle Part de l'évaluation collective
    Examen sur table : 50 % Livrable(s) de projet : 0 %
    Examen oral individuel : 0 % Exposé collectif : 0 %
    Exposé individuel : 0 % Exercice pratique collectif : 0 %
    Exercice pratique individuel : 35 % Rapport collectif : 0 %
    Rapport individuel : 15 %
    Autre(s) : 0 %

    Programme et contenus:

    Type d’activité pédagogique : Contenu, séquencement et organisation
    Cours et TD

     Electronique analogique

    •  La fonction amplification et l’amplificateur opérationnel idéal :

    Quadripôles : Définition, modélisation
    Fonction amplification -Définition, composition
    L'amplificateur opérationnel idéal en fonctionnement linéaire,  et en contre-réaction (fonctionnement non-linéaire)

    •  Introduction à la simulation, avec un logiciel de type SPICE (LTSPICE) gratuit, que les étudiants pourront installer sur leur propre ordinateur


    • 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

    •  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

    Cours et TD

    Electronique numérique

    • Rappels de logique booléenne (opérateurs, symboles graphiques, fonction duale, diagramme de Karnaugh)
    • Etude d'une porte logique inverseuse


    • Systèmes logiques – concepts de base

    Représentation générale d'un système logique
    Système combinatoire et système séquentiel
    Analyse/Synthèse des systèmes logiques
    Le problème des aléas

    • Circuits combinatoires : codage, aiguillage, FPLA, calcul arithmétique

    Circuit de codage
    Circuit d'aiguillage : sélecteur, multiplexeur, démultiplexeur, utilisation des multi/demultiplexeurs
    Circuits programmables pour la réalisation de fonctions logiques
    Circuits arithmétiques combinatoires

    • Circuits séquentiels – bascules, registres, compteurs

    Bascules asynchrones et synchrones (définition, limitations et imperfections)
    Registres
    Compteurs (définition et synthèse)

    •  Analyse et synthèse de systèmes logiques

    Notion de machine d’état
    Analyse de systèmes logiques
    Synthèse de systèmes logiques

    •  Création d’un composant électronique en langage descriptif
    • Modélisation des feux d’un carrefour à partir d’une machine d’état
    • Les technologies silicium, l’architecture universelle d’un coeur de calcul (CPU)
    • Les architectures de microprocesseurs et de microcontrôleurs et les mécanismes logiciels bas niveau (type ABI).
    • Les architectures et la hiérarchie mémoire. Mécanismes de cache et virtualisation.
    • Détermination d’une architecture selon un cahier des charges