OBJECTIFS :

Les systèmes électroniques dans le quotidien. Leur évolution est liée à la loi de Moore selon laquelle la complexité des circuits intégrés rentables double tous les dix-huit mois. Afin de pouvoir appréhender la complexité des systèmes actuels et comprendre leur évolution, il est nécessaire de connaître les bases de la technologie électronique.

Le cours ''Systèmes électroniques'' a pour objectif d'apporter à l'étudiant les bases scientifiques et technologiques nécessaires à la compréhension des fonctionnements des systèmes électroniques et de leur évolution (introduction à la physique du semiconducteur et technologie MOS) ainsi qu'à la conception de systèmes complexes composés d'analogique (montages élémentaires à base de transistor MOS et modélisation petit signal), de numérique (portes de bases et synthèse de fonctions numériques combinatoire et séquentielle complexes) et de mixte (interfaçage).

A l'issue de ce cours, l'étudiant maîtrisera les clés lui permettant de décrypter ces systèmes, de comprendre et d'exploiter leur évolution. Les bases délivrées dans ce cours lui permettront également d'évoluer (au travers de son cursus scolaire) vers les métiers de l'électronique centrés sur les alternatives à la loi de Moore (nanotechnologies) ou sur l'intégration de systèmes complexes autonomes (systèmes embarqués).

SOMMAIRE :

Contenu du cours

1. Cours d'introduction à l'électronique
2. Physique SC (jonction PN) et Transistor MOS : Compréhension des phénomènes élémentaires des semicondcuteurs et étude de la brique de base qu'est le transistor MOS (comportement, modélisation et simulation).
3. Modélisation quadripolaire et schéma équivalent : Modélisation de type boîte noire qui consiste à représenter tout système électronique sous forme d'une source de courant/tension commandée. Explication de l'approche petit signal - grand signal qui aborde des notions de modélisation et de simulation pouvant servir au-delà du domaine de l'électronique
4. Blocs élémentaires (1 à 3 transistors) : Les montages élémentaires de systèmes électroniques à base de transistor MOS..
5. Étude de l'inverseur MOS : L'étude statique et dynamique de l'inverseur CMOS permet de mettre en évidence les aspects analogiques du numérique et toutes les notions liées à la robustesse, au bruit, au calcul des performances, d'estimation des consommations , et des temps de transition/propagation. Auront ainsi été abordés sur ce cours tous les principes de bases de performance d'un système numérique.
6. Synthèse de fonctions logiques combinatoires et séquentielles : étude des portes logiques jusqu'aux éléments de mémorisation. Rappel de l'algèbre de Boole et des tables de Karnaugh. Principe des machines à états finis.
7. Interfaces : Conversion et amplification. A l'interface du traitement du signal, étude des structures électroniques permettant le conditionnement et la conversion du signal analogique.
8. Architecture microprocesseur : Description et principes de fonctionnement des architectures matérielles de toute unité de calcul.

Travail en autonomie

En début de semestre, un ensemble d'exercices à réaliser sous simulateurs électriques couramment employé dans l'industrie sera donné à chaque étudiant. De difficultés graduelles, les exercices à réaliser permettront de renforcer les notions vues en cours mais également d'aborder certains aspects complémentaires. Par ailleurs, l'apprentissage à l'utilisation du simulateur électrique permettra de doter l'étudiant d'outils informatiques performants afin de l'aider dans la compréhension des notions vues en cours et en TD.

BIBLIOGRAPHIE :

PSpice : méthodologie d'utilisation et techniques avancées . - Rousseau , Eric , DL 2007

Comprendre l'électronique par la simulation : 43 circuits simulés & rappels de cours . - Dusausay , Serge , DL 2000

Électronique analogique et numérique : aide-mémoire . - Poitevin , Jean-Marc, DL 2008

Deep-Submicron CMOS Ics, Harry Veendrick, Kluwer 2000.

Design of analog CMOS integrated circuits - Razavi , Behzad , 2001

CONTRÔLE DES CONNAISSANCES :

Le contrôle est basée sur une note théorique dite de savoir obtenue par un test final sans document. Une note pratique sera également donnée, issue du travail réalisé en activité de TP.