Electronique I (01_XCELE)

• Coefficient : 6
• Volume Horaire: 150h estimées de travail (dont 78.75h EdT)
  CTD : 31.75h encadrées (et 5h de séances d'études dirigées)
  Labo : 36h encadrées (et 6h de séances d'études dirigées)
  Travail personnel hors EdT : 71.25h
• Dont projet : 13.5h encadrées et 25.5h projet personnel

Liste des AATs

Description

Connaître les dipôles idéaux fondamentaux utilisés en électronique ainsi que l'amplificateur opérationnel idéal. Utiliser les outils et mettre en oeuvre les méthodes de l'analyse des circuits électriques. Déterminer la réponse d'un circuit comportant des dipôles fondamentaux et des amplificateurs opérationnels idéaux, dans le cas d'excitations simples.

1. Les circuits électriques :

• Dipôles passifs linéaires, source de tension et source de courant, convention
• Associations de dipôles
• Lois de Kirchhoff
• Théorème généraux : Superposition, Thevenin et Norton
• Méthodes d'études analytiques et graphiques

2. L'amplificateur opérationnel et ses applications.

Toutes ces notions sont abordées à la fois sous forme de cours, de simulations et de travaux pratiques. Un projet permet à l'étudiant de mettre en application ses connaissances à la fois au travers du dimensionnement, de la simulation, de la réalisation pratique d'un montage électrique comportant plusieurs amplificateurs et de sa caractérisation expérimentale.

Acquis d'Apprentissage visés (AAv)

• AAv1 [heures: 23, C3,G2] : A l’issue du semestre 1, l’étudiant sera capable de manière individuelle de mesurer avec la précision demandée une grandeur électrique (courant ou tension, continue ou variable dans le temps) identifiable sur un schéma quelles que soient les normes de représentation utilisées pour présenter ce schéma.

  • Mesurer de manière correcte =
    • Câbler conformément à un schéma ;
    • Utiliser et régler les sources correctement ;
    • Utiliser un protocole de mesure adapté ;
    • Utiliser et régler les appareils de mesure.

• AAv2 [heures: 16, B3, C2,G2] : A l’issue du semestre 1, l’étudiant sera capable de déterminer sur un schéma électrique quelconque les caractéristiques d'une grandeur électrique fléchée en utilisant à bon escient les différents types de simulation (point de fonctionnement continu, temporelle) du logiciel de simulation LTSpice. Il saura tracer la caractéristique tension-courant d’un dipôle inconnu et entrée-sortie d’un montage en interprétant le résultat.

  • Précisions :
    • Caractéristiques d'une grandeur électrique continue : valeur algébrique;
    • Caractéristiques d'une grandeur électrique périodique : forme, amplitude, période;
    • Interpréter la caractéristique tension-courant d’un dipôle : donner la nature du dipôle (passif ou actif) et donner les valeurs des grandeurs pertinentes (résistance interne, tension à vide, courant de court-circuit);
    • Interpréter la caractéristique entrée-sortie d’un montage : donner la fonction réalisée et donner les valeurs des grandeurs pertinentes (résistance d’entrée, coefficient d’amplification, plage de validité des modèles de fonctionnement).
  • Simuler de manière correcte=
    • Connaitre le principe de fonctionnement du logiciel LTSpice de manière à pouvoir simuler un schéma imposé (netlist, label, masse, paramétrage, convention utilisée par le logiciel, interpréter les messages d’erreur, choix composants dans le menu, ajout de composants dans la bibliothèque, …);
    • Configurer les sources;
    • Utiliser les ordres de simulation adéquats;
    • Interpréter les résultats de simulation;

• AAv3 [heures: 72, B2, B3, B4,G2] : A l’issue du semestre 1, L’étudiant sera capable de résoudre un problème donné sur un schéma qu’il n’aura jamais vu auparavant en utilisant la méthode de son choix si elle n’est pas imposée. L’étudiant sera capable de déterminer l'expression littérale de n'importe quelle grandeur électrique d'un circuit en fonction des composants qui le composent. L’étudiant saura déterminer le point de fonctionnement d'une association de dipôles fonctionnant en régime continu, de manière graphique et analytique. Pour s’adapter à des structures de dipôles complexes non vues auparavant, il utilisera la modélisation de Thevenin/ Norton pour représenter le ou les dipôle(s) actif(s) de l'association avant sa mise en équation. Il saura évaluer les échanges de puissances entre récepteurs et générateurs en expliquant son raisonnement et en justifiant son résultat.

  • Précisions :
    • Méthodes de résolution : identification du mode de fonctionnement des AOP, simplification du circuit en identifiant les regroupements de résistances ou de sources réelles, utilisation des lois de Kirchhoff, utilisation des théorèmes généraux (Théorème de Thevenin et de Norton, Théorème de superposition) vus en cours. Les montages standards (diviseur de tension/courant, montage AOP, représentation de Thévenin/Norton) seront reconnus immédiatement;
    • Grandeurs électriques : Courant, tension, puissance;
    • Composants utilisés en S1 : Résistances, interrupteurs, AOPS, sources idéales de tension et courant;
    • Problèmes possibles : calcul d’une ou plusieurs grandeurs électriques en fonction des grandeurs fournies, détermination de valeurs de composants en fonction de conditions de fonctionnement imposées.
  • Travailler sur un schéma électrique de manière correcte=
    • Ecrire des expressions homogènes;
    • Utiliser les méthodes à bon escient et dans leur domaine de validité;
    • Adopter une démarche autonome de résolution de problèmes;
    • Reconnaitre les montages fondamentaux;
    • Mettre en équation une grandeur électrique d’un montage en fonction des données;
  • Savoir faire une transformation de modèle de dipôle actif série/parallèle;
  • Identifier et évaluer le comportement générateur et récepteur de puissance dans une association de dipôles.

• AAv4 [heures: 32, C2, C3, E3] : A l’issue du semestre 1, l’étudiant saura capable de dimensionner un système inconnu dont on lui fournira uniquement le schéma électrique et un cahier des charges (CDC). Pour cela il mobilisera ses connaissances et travaillera en équipe en gérant son temps. Il saura apporter la preuve du respect du cahier des charges par une caractérisation expérimentale et discuter les performances du prototype développé.

  • Précision :
    • Caractérisation expérimentale : mesures de toutes les grandeurs contraintes dans le CDC en expliquant le protocole utilisé.
  • Projet correct =
    • Méthodologie et organisation du travail;
    • Compréhension et mise en équation des fonctions élémentaires;
    • Compréhension du système global;
    • Détermination des valeurs pour répondre au CDC avec un tableur et vérification par simulation;
    • Câblage de l’association des différentes fonctions;
    • Caractérisation du prototype.

• AAv5 [heures: 7, F1] : A l’issue du semestre 1, l’étudiant saura capable de restituer par écrit un travail réalisé en binôme en respectant les consignes données pour la structuration et la présentation du rapport. Il présentera les différentes étapes de la démarche utilisée pour répondre au besoin exprimé.

  • Précision :
    • Restitution par écrit : rapport de synthèse du travail mené et destiné à être lu par une personne ayant des compétences techniques mais qui ne connait pas forcément le sujet.
  • Restitution correcte =
    • Respect des consignes de présentation (mise en page, orthographe, contexte, glossaire, éditeur d’équation, taille police, figures référencées, …);
    • Organisation du rapport;
    • Présentation de la méthodologie de travail et de l’analyse d’un système global;
    • Preuve des performances obtenues;
    • Vocabulaire adéquat.

Modalités d'évaluation

Les AAV seront validés par:

• des épreuves de contrôles continus (longs et courts) ;
• des épreuves pratiques ;
• la réalisation d'un projet.

Mots clés

Circuits électriques, dipôles linéaires, amplificateur opérationnel idéal.

Pré-requis

Bac Scientifique

Ressources

• Polycopiés de cours, QCM, vidéos disponibles sur Moodle.
• Electricité, cours et exercices résolus, H. Ouslimani et A. Ouslimani, Collection A. Capliez, Editions Casteilla.
• Exercices sur les circuits électriques - 111 exercices et problèmes corrigés avec rappels de cours, Y. Granjon, Editions Masson