Cours d'électronique

Accueil . Bac STI . Electricité . Electronique . Electrotechnique . Spice . Logiciels éducatifs .

. Microcontrôleurs PIC . Electrostatique . Magnétisme . Optique . Acoustique . Matlab . Scilab . Gestion de projets . Maths appliquées

Cours d'électronique

Ce cours d'électronique est constitué de cinq parties :

1ère partie : Cours d'Electronique analogique
2ème partie : Cours d'Electronique numérique
3ème partie : Conversion analogique-numérique et numérique-analogique
4ème partie : Instrumentation : Amplificateur de différence & Amplificateur d'instrumentation
5ème partie : Métrologie électrique
6ème partie : Ligne de transmission

1ère partie : Cours d'électronique analogique

Chapitre 1 Les semiconducteurs 690 ko

1-1- La diode

1-1-1- Symbole

1-1-2- Constitution

1-1-3- Sens direct et sens inverse

1-1-4- Caractéristique courant-tension

1-1-5- Caractéristique idéalisée

1-1-6- Modèle équivalent simplifié

1-2- La LED

1-2-1- Symbole

1-2-2- Tension de seuil

1-2-3- Protection

1-3- La diode Zener

1-3-1- Symbole

1-3-2- Caractéristique courant-tension

1-3-3- Tension Zener

1-3-4- Caractéristique idéalisée

1-4- Le transistor bipolaire

1-4-1- Transistor bipolaire NPN et PNP

1-4-2- Caractéristique électrique du transistor NPN

1-4-2-1- Montage émetteur commun

1-4-2-2- Tensions et courants

1-4-2-3- Jonction base-émetteur

1-4-2-4- Transistor bloqué

1-4-2-5- Transistor passant

1-4-3- Caractéristique électrique du transistor PNP

1-4-4- Applications

1-4-4-1- Fonctionnement en commutation

1-4-4-2- Fonctionnement en régime linéaire

1-5- Le transistor à effet de champ JFET 284 ko

1- Transistor JFET canal N et canal P

2- Caractéristiques électriques du transistor JFET canal N

2-1- Montage source commune

2-2- Tensions et courants

2-3- Jonction Grille – Canal

2-4- Caractéristiques de transfert et de sortie

2-5- Zone de blocage

2-6- Zone ohmique

2-7- Source de courant

3- Caractéristiques électriques du transistor JFET canal P

4- Applications

4-1- Résistance commandée en tension

4-2- Interrupteur électronique

4-3- Amplificateur de tension

5- Remarques

Chapitre 2 L'amplificateur opérationnel 719 ko

Introduction : les circuits intégrés

2-1- L'amplificateur opérationnel

2-1-1- Brochage

2-1-2- Symboles

2-1-3- Alimentation

2-2- Caractéristiques électriques

2-2-1- Courants d'entrée

2-2-2- Tension différentielle d'entrée

2-2-3- Caractéristique de transfert

2-2-4- Courant de sortie

2-2-5- Réaction positive et contre-réaction

2-3- L'amplificateur opérationnel en régime linéaire

2-3-1- Montage amplificateur de tension

2-3-1-1- Introduction

2-3-1-2- Montage amplificateur inverseur

2-3-2- Fonctions mathématiques

2-3-2-1- Montage additionneur non inverseur

2-3-2-2- Montage soustracteur

2-4- L'amplificateur opérationnel en régime de saturation

2-4-1- Montage comparateur simple

2-4-2- Montage trigger de Schmitt

Chapitre 3 Les filtres analogiques 472 ko

Introduction

3-1- Etude du filtre en régime sinusoïdal

3-1-1- Filtre actif et filtre passif

3-1-2- Les principaux types de filtres (idéaux)

Filtre passe-bas

Filtre passe-haut

Filtre passe-bande

Filtre coupe-bande (réjecteur de bande)

3-1-3- Filtres réels

Fréquence de coupure

Diagramme de Bode

3-1-4- Fonction de transfert (transmittance complexe)

3-1-5- Exemple n°1 : filtre passe-bas passif (filtre RC)

3-1-6- Exemple n°2 : filtre passe-haut actif (à amplificateur opérationnel)

3-2- Filtre en régime non sinusoïdal

3-2-1- Introduction : représentation fréquentielle d'un signal (spectre de fréquence)

Théorème de Fourier

3-2-2- Exemples d'application

Annexe 1 : Simulation d'un filtre avec PSpice

Annexe 2 : Comment tracer les diagrammes théoriques de Bode avec Matlab ?

Annexe 3 : Comment tracer les diagrammes théoriques de Bode, Black et Nyquist avec Excel ?

Annexe 4 : Application Harmoniques (pour Windows)

Chapitre 4 Complément sur l'amplificateur opérationnel : Bande passante, Slew rate

978 ko

Introduction

1- Mise en évidence de la bande passante de l’A.O. : Exemple en régime linéaire avec le montage “amplificateur non inverseur”

1-1- Réponse à un signal d’entrée en forme de créneau

1-2- Réponse à un signal d’entrée de forme sinusoïdale

2- Fonction de transfert d’un A.O

2-1- Fonction de transfert d’un A.O. en boucle ouverte

2-2- Fontion de transfert en boucle fermée

2-2-1- Exemple du montage amplificateur non inverseur

2-2-2- Généralisation

3- Le slew rate

4- L’A.O. en commutation

4-1- Montage comparateur à un seuil

4-2- Montage trigger

5- Simulation avec Matlab / Simulink

Fichiers de simulation .m Matlab / Simulink 16 ko

Conclusion

Exercices

Annexe A : Calcul de la durée de commutation du montage comparateur à un seuil

Annexe B : Complément sur la commutation du montage trigger

2ème partie : Cours d'électronique numérique

Il faut qu'une porte soit ouverte ou fermée.

(proverbe)

Chapitre 1 : Introduction à l'électronique numérique 793 ko

1- Représentation des nombres

1-1- Numération dans le système décimal

1-2- Numération en base B

1-2-1- Base décimale

1-2-2- Base binaire

1-3- Changement de base

Annexe 1 : Table de conversion Décimal / Binaire naturel / Hexadécimal 31 ko

Annexe 2 : Application Windows de conversion Décimal / Binaire naturel / Hexadécimal

Annexe 3 : Application Windows de conversion Décimal / Binaire en complément à deux / Hexadécimal

2- Fonctions logiques

2-1- Fonctions logiques de base

2-2- Fonctions logiques dérivées

2-3- Représentation symbolique

2-4- Logigrammes

2-5- Algèbre de Boole

2-5-1- Propriétés de fonctions logiques

2-5-2- Simplification d'expressions logiques

Annexes :

Symboles des portes logiques 11 ko

Propriétés des fonctions logiques 8 ko

3- Circuits intégrés logiques

3-1- Famille TTL

3-2- Famille CMOS

4- Circuits combinatoires

4-1- Synthèse des circuits combinatoires

4-2- Circuits arithmétiques

4-2-1- Comparateur 1 bit

4-2-2- Additionneur 1 bit

5- Circuits séquentiels

5-1- Fonction mémoire

5-1-1- Bascule RS

5-1-2- Bascule RSH

5-1-3- Bascule D

5-1-4- Bascule JK

5-1-5- Entrées Preset et Clear

5-2- Les compteurs numériques

5-3- Les registres

5-3-1- Registre mémoire

5-3-2- Registre à décalage

Animations gif

Chapitre 2- Compléments sur la logique TTL-standard (séries 54/74) 793 ko

Introduction

1- Caractéristiques électriques d’une porte logique TTL-standard

1-1- Tensions

1-2- Courants

1-2-1- Courant de sortie (sortie « totem pôle »)

1-2-2- Courant d’entrée

1-3- Connexion d’une sortie à une entrée

1-4- Connexion d’une sortie à plusieurs entrées

1-5- Sortance (fan-out)

1-6- Connexion des sorties

1-7- Cas des entrées non utilisées

1-8- Découplage de la source d’alimentation

1-9- Durées de propagation

1-10- Fréquence maximale d’utilisation

1-11- Schéma interne des portes logiques

1-12- Consommation électrique

2- Porte à entrées « Trigger de Schmitt »

3- Sortie en configuration « buffer »

4- Sortie en configuration « collecteur ouvert »

5- Sortie en configuration « 3 états »

6- Autres familles TTL-5 volts

Conclusion

Chapitre 3- Filtrage numérique 298 ko

1- Contexte : Filtrage numérique d’un signal d’évolution lente avec un microcontrôleur
2- La chaîne de mesure
3- Le filtre numérique
- 3-1- Définitions générales
- 3-2- Filtre numérique à « moyenne glissante »
- 3-3- Réponse en fréquence d’un filtre numérique
- 3-4- Le problème du repliement du spectre de fréquence
- 3-5- Le filtre anti-repliement
- 3-6- Théorème de Shannon
- 3-7- Réponse en fréquence du filtre numérique à « moyenne glissante »
  - 3-7-1- Etude mathématique de la réponse en fréquence
  - 3-7-2- Influence du nombre d’échantillons
  - 3-7-3- Influence de la fréquence d’échantillonnage
- 3-8- Réjection de mode commun (élimination du bruit du secteur)
4- Exemple concret : Carte d’acquisition à 7 entrées analogiques à microcontrôleur PIC 16F88 (Microchip)
- 4-1- Présentation
- 4-2- Schéma électrique de la carte
- 4-3- Principe de fonctionnement de la carte
  - 4-3-1- Les filtres anti-repliements
  - 4-3-2- Le convertisseur analogique - numérique (ADC)
  - 4-3-3- Le filtrage numérique
- 4-4- La liaison RS232
  - 4-4-1- Le câble de communication entre l'ordinateur et la carte
  - 4-4-2- Protocole de communication entre l'ordinateur et la carte
Annexe 1 : Comment tracer les diagrammes de Bode d'un filtre numérique H(z) avec Matlab ?

Annexe 2 : simulation d'un filtre numérique avec le tableur libre et gratuit OpenOffice

Mots clés : filtre non récursif, filtre à réponse impulsionnelle finie RIF, filtre récursif, filtre à réponse impulsionnelle infinie RII, fonction de transfert en z, réponse en fréquence et phase, réponse impulsionnelle, réponse indicielle, réponse à une rampe, réponse à un signal sinusoïdal

Exemple :

Soit un filtre récursif passe-bas du deuxième ordre :

ou

La simulation de la réponse à un échelon donne :

Télécharger la feuille du tableur (format .ods)

Télécharger le logiciel libre et gratuit OpenOffice

Annexe 3 : simulation d'un filtre numérique avec Proteus-ISIS

Exemple :

Soit un filtre récursif passe-bas du deuxième ordre :

La simulation de la réponse indicielle donne :

3ème partie : Cours de Conversion analogique-numérique et numérique-analogique

Conversion analogique-numérique et numérique-analogique 924 ko

Introduction

1- Conversion numérique-analogique

1-1- Définitions

1-2- Caractéristiques d'un CNA (DAC)

1-3- Les principaux types de CNA

1-3-1- CNA à réseau de résistances pondérées

1-3-2- CNA à réseau de résistances R-2R

1-4- Restitution du signal analogique initial

1-4-1- Par interpolation

1-4-2- Par filtrage analogique

2- Conversion analogique-numérique

2-1- Définitions

2-2- Fonction de transfert

2-3- Caractéristiques

2-4- Echantillonnage

2-4-1- Fréquence d'échantillonnage

2-4-2- Influence de la résolution et de la fréquence d'échantillonnage

2-4-3- Théorème de Shannon

2-4-4- Application : le son numérique

2-4-4-1- Echantillonnage d'un son

2-4-4-2- Restitution d'un son numérique

2-5- Les différents types de CAN (ADC)

2-5-1- CAN à comparateurs en échelle (Flash)

2-5-2- CAN simple rampe

2-6- Echantillonneur bloqueur

Annexe : logiciel éducatif CAN_Flash (Auteur : Franck Fresnel)

http://franck.fresnel.free.fr/logiciel/CAN_Flash.exe

4ème partie : Cours d'Instrumentation

Amplificateur de différence et Amplificateur d'instrumentation 279 ko

1- L’amplificateur de différence

1-1- L’amplificateur de différence idéal

1-2- L’amplificateur de différence en pratique

1-3- Taux de réjection de mode commun

1-4- Structure de base de l’amplificateur de différence

1-5- Exemple : INA106 (Burr-Brown)

1-6- Remarque sur l’amplificateur opérationnel

2- L’amplificateur d’instrumentation

2-1- Structure à deux amplificateurs opérationnels

2-2- Structure à trois amplificateurs opérationnels

3- Rôle dans la chaîne de mesure

5ème partie : Cours de Métrologie électrique

Introduction à la Métrologie électrique 645 ko

Chapitre 1 - Le multimètre numérique

1- Mesure de tension continue (fonction V DC)

1-1- Conditionnement du signal & Amplification

1-2- Convertisseur analogique–numérique double rampe

1-3- Nombre de points d’un multimètre

1-4- Résolution numérique

1-5- Réjection de mode normal (NMR)

1-6- Le circuit intégré ICL7106

2- Mesure de courant continu (fonction A DC)

3- Mesure de la valeur efficace d’une tension (fonction V AC)

3-1- Conditionnement du signal

3-2- Convertisseur AC -> DC bas de gamme

3-3- Multimètre True RMS

3-4- Bande passante

4- Mesure de la valeur efficace d’un courant (fonction A AC)

5- Mesure de résistances

5-1- Technique 2 fils

5-2- Technique 4 fils

6- Mesure de fréquence et de période

Chapitre 2 - Incertitudes de mesures

1- Incertitude de mesure d’un multimètre numérique

2- Loi de propagation des incertitudes

3- Méthode de calcul préconisée par le COFRAC

3-1- Les incertitudes-types

3-2- Evaluation des incertitudes-types

3-3- Combinaison des incertitudes-types

3-4- Bilan d’incertitudes

Annexes : Spécifications du multimètre numérique HP 973A 234 ko

6ème partie : Ligne de transmission