Analog electronic systems

Enseignants

Bol David; Flandre Denis;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

Les étudiants doivent maîtriser les compétences suivantes: représentation des signaux, en temps continu dans les domaines temporel et en fréquentiel, représentations mathématique des systèmes (fonction de transfert, réponse impulsionnelle, stabilité, filtrage), principes et propriétes des transformées de Fourier, Laplace,analyse des circuits électriques utilisant des éléments passifs (R, L, C) en régimes continus, transitoires et alternatifs, compréhension du fonctionnement général des amplificateurs opérationnels, diodes et transistors ainsi que de leurs montages électroniques élémentaires, tels que vu dans les cours LFSAB1106, LELEC1370 et LELEC1530.

Thèmes abordés

Le monde dans lequel nous vivons devient de plus en plus numérique avec des systèmes embarqués digitaux qui nous entourent et communiquent avec le cloud. Cependant, le monde physique est intrinsèquement analogique. Les systèmes embarqués digitaux ont donc besoin de fonctions analogiques pour interagir avec le monde physique, leurs utilisateurs, le cloud, les sources d'énergie ainsi qu'entre eux. Pour ce faire, ils utilisent des capteurs, des actuateurs, des interfaces utilisateurs, des unités de gestion de l'alimentation, des communications filaires et sans fils. Les systèmes digitaux ont également besoin de certaines fonctions analogiques clé réalisée en interne pour un fonctionnement optimal : des mémoires, la génération d'horloges et  la régulation de tension. Dans ce cours, nous étudions les systèmes électroniques principaux qui implémentent ces fonctions.
Dans le cadre des formations ELEC et ELME, ce cours présente les architectures de systèmes analogiques de manière complémentaire au cours ELEC2531 sur les architectures de systèmes digitaux. Il sert de base aux cours de synthèse de circuits intégrés (ELEC2650, ELEC2570 et ELEC2620).

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

a. Contribution de l'activité au référentiel AA du programme ELEC AA1 Socle de connaissances: concepts électroniques (AA1.1), logiciels de simulation et de CAO (AA1.2-3); AA2 Compétences d'engineering: analyse de problème (AA2.1) et comparaison de solutions (AA2.3), 2.4 et 2.5; AA3 Compétences de R&D: se documenter sur les solutions existantes dans le domaine visé par les classes inversées (AA3.1), 3.2 et 3.3; AA5 Compétences de communication: communication orale (AA5.3, AA5.6), 5.4; b. Acquis d'apprentissage spécifiques À l'issue de ce cours, l'étudiant en circuits et systèmes électroniques sera en mesure de : identifier les performances clé d'une fonction analogique dans un contexte applicatif donné; expliquer le fonctionnement des architectures typiques de systèmes analogiques; modéliser qualitativement les performances par rapport à l'architecture; évaluer les performances des architectures typiques de systèmes analogiques avec des simulations SPICE.

Contenu

• Bruit dans les circuits analogiques.
• Circuits basés sur des amplificateurs opérationnels.
• Filtres analogiques.
• Convertisseurs analogiques-digitaux et digitaux-analogiques (ADC/DAC).
• Références de tension et courant.
• Régulateurs de tension.
• Circuits mémoires.
• Oscillateurs.
• Boucle à verrouillage de phase.
• Communications série à haute vitesse (si le temps le permet).
• Capteurs d'images CMOS (si le temps le permet)

Méthodes d'enseignement

Le cours est organisé selon la méthodologie suivante.
Des cours et séances d'exercices permettent de structurer l'apprentissage des concepts analogiques génériques et des blocs de circuits qui les implémentent. Ces activités visent la compréhension et la maîtrise des fonctions et performances des circuits dans un cadre professionel.
Ces activités sont suivies de classes inversées portant sur des problèmes industriels typiques en électronique analogique et les architectures de systèmes spécifiques associées. Ces classes sont basées sur les concepts et les blocs étudiés et pratiqués dans les cours et exercices précédents, une lecture à domicile de documents techniques supplémentaires, une séance de restructuration et Q/R sur le sujet, et finalement un challenge par groupe, en présentiel, utilisant un logiciel de simulation SPICE.
La participation active à l'ensemble des activités d'apprentissage est requise dans le cadre de la progression méthologique rapide et efficace du cours.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Dans le cadre de ce cours, les étudiant·es sont évalué·es par :

• un examen écrit individuel en session sur les cours théoriques et séances d'exercices;
• une évaluation continue certificative des classes inversées, qui inclut des brefs résumés des séances de travail en groupe à remettre pendant le quadrimestre;
• un examen écrit individuel pratique hors-session et à livre ouvert sur le contenu des classes inversées et utilisant des simulations SPICE.

L'examen individuel écrit en session intervient pour 50% de la note finale. La pondération donnée à la note de groupe est de :

• 20% si la note de l’examen individuel pratique hors session est supérieure à 9/20 ;
• 0% si la note de l’examen individuel pratique hors session est inférieure à 5/20 ;
• linéairement progressive entre 0%, si la note de l’examen individuel pratique hors session est de 5/20, et 20%, si la note de l’examen individuel est 9/20.

L'examen individuel pratique hors session intervient pour le pourcentage restant de la note finale (donc entre 30 et 50%).
La note d'évaluation continue est individualisée en fonction de l'implication continue de l'étudiant·e au sein du groupe pendant le quadrimestre du cours (présence obligatoire aux activités, participation active aux travaux).
L’évaluation continue se déroulant pendant le quadrimestre, les brefs résumés ne peuvent être refaits en seconde session; la note d'évaluation associée à ces résumés acquise en première session est donc conservée en cas de seconde session. Les examens individuels en échec doivent être représentés en seconde session. Un examen individuel réussi en première session ne peut être représenté en seconde session et la note de la première session est conservée.

Ressources
en ligne

https://moodle.uclouvain.be/course/view.php?id=620

Bibliographie

Chapitres de certains livres de référence.

Support de cours

• Transparents des cours, chapitres de certains livres de référence, disponibles sur Moodle

Faculté ou entité
en charge

> ELEC