Filtrage Actif et Modelisation Sources Bruit - Semestre 7

Annee Universitaire : 2023-2024
Semestre : 7
Credits : 2.5 ECTS
Specialite : Electronique Analogique et Traitement du Signal

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PART A - Presentation Generale du Module

Vue d'ensemble

Ce cours traite deux aspects fondamentaux de l'electronique analogique : la conception de filtres actifs avec amplificateurs operationnels (AOP) et amplificateurs a transconductance operationnels (OTA), et l'analyse du bruit dans les circuits electroniques. Ces competences sont essentielles pour concevoir des chaines d'acquisition de signaux haute performance.

Objectifs pedagogiques :

• Concevoir et synthetiser des filtres actifs d'ordre eleve
• Maitriser les topologies Sallen-Key, Rauch, et capacites commutees
• Comprendre les sources physiques de bruit electronique
• Modeliser et calculer le bruit dans les circuits
• Optimiser le rapport signal sur bruit (SNR)
• Analyser les performances de chaines d'acquisition

Position dans le cursus

Ce module s'appuie sur :

• Circuits et Filtres analogiques (S5) : filtres passifs, fonction de transfert
• Filtrage numerique (S6) : theorie du filtrage, approximations
• Etude et Modelisation Composants Actifs (S7) : amplificateurs operationnels

Il prepare a :

• Chaines electroniques acquisition (S8) : conditionnement de capteurs
• Processus stochastiques et files d'attente (S8) : modelisation probabiliste
• Traitement du signal avance : filtrage optimal, detection
• Conception de systemes d'instrumentation : mesures de precision

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PART B - Experience Personnelle et Contexte d'Apprentissage

Organisation et ressources

Le module etait divise en plusieurs volets thematiques :

Cours magistraux (20h) :

Organises en 4 grandes parties :

• Partie 1 : Amplificateurs operationnels et OTA (dossier 1_AO_OTA)
  • Bruit interne des AOP
  • OTA CA3080 (amplificateur a transconductance)
• Partie 2 : Architecture electronique et filtres actifs (dossier 3_Archi_Elec_Filtre_Actif)
  • Gabarits et synthese de filtres
  • Topologies Sallen-Key et Rauch
  • Association de cellules d'ordre 2
• Partie 3 : Capacites commutees (dossier 4_Capa_Commute)
  • Principe et applications
• Partie 4 : Document de synthese (4AESE-filtrage4AE_2020-2021.pdf)

Travaux diriges (12h) :

• TD1 a TD6 avec corrections disponibles
• Exercices de synthese de filtres
• Calculs de bruit dans circuits
• Dimensionnement de chaines d'acquisition

Evaluations :

• Annales disponibles (2016-2022) avec corrections
• Examen portant sur filtrage ET bruit
• Projet de conception de filtre

Outils utilises :

• SPICE (simulation circuits, analyse bruit)
• MATLAB/Octave (synthese de filtres, calculs)
• Analyseur de spectre (mesure bruit)
• Oscilloscope numerique

Methodologie d'etude

Phase 1 : Specifications du filtre :

Definir le gabarit (frequences de coupure, ondulation, attenuation en bande coupee) selon l'application.

Phase 2 : Choix de l'approximation :

Selectionner Butterworth, Chebyshev, Bessel, ou Elliptique selon le compromis selectivite/phase/temps.

Phase 3 : Synthese de la fonction de transfert :

Utiliser tables ou logiciels pour obtenir les poles et zeros. Decomposer en cellules d'ordre 2.

Phase 4 : Implementation electronique :

Choisir la topologie (Sallen-Key, Rauch) et calculer les composants (R, C) pour chaque cellule.

Phase 5 : Analyse du bruit :

Calculer les contributions de bruit de chaque composant et AOP, puis le bruit total ramene en entree.

Phase 6 : Simulation et validation :

Verifier la reponse frequentielle, le bruit, et les limitations pratiques (saturation, slew-rate).

Difficultes rencontrees

Synthese de filtres d'ordre eleve :

Cascader plusieurs cellules du 2e ordre necessite de gerer les interactions, l'ordre des sections, et les niveaux de signaux inter-etages.

Valeurs de composants :

Les calculs theoriques donnent souvent des valeurs non standard (resistances, capacites). Il faut ajuster avec les series E12/E24/E96.

Analyse du bruit :

Identifier toutes les sources de bruit (resistances, AOP, alimentations), calculer leur contribution ramenee en entree, puis integrer sur la bande passante demande rigueur.

Bruit en 1/f :

La densite spectrale n'est pas constante, ce qui complique les calculs d'integration. Necessite de connaitre la frequence de coin.

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PART C - Aspects Techniques Detailles

1. Amplificateurs operationnels et bruit interne

Modele de bruit d'un AOP :

Trois sources de bruit equivalentes en entree :

• en : tension de bruit en entree (nV/racine(Hz))
• in+ : courant de bruit entree non-inverseuse (pA/racine(Hz))
• in- : courant de bruit entree inverseuse (pA/racine(Hz))

Densite spectrale de bruit en tension :

Typiquement :

• AOP bipolaire : en = 1-10 nV/racine(Hz)
• AOP JFET : en = 5-20 nV/racine(Hz)
• AOP precision : en < 5 nV/racine(Hz)

Densite spectrale de bruit en courant :

Typiquement :

• AOP bipolaire : in = 1-10 pA/racine(Hz)
• AOP JFET : in = 0.01-1 pA/racine(Hz) (tres faible)

Bruit en 1/f :

Frequence de coin fc (transition entre bruit en 1/f et bruit blanc) :

• AOP bipolaire : fc = 10-100 Hz
• AOP JFET : fc = 100-1000 Hz

OTA (Operational Transconductance Amplifier) :

Exemple : CA3080

• Sortie en courant (transconductance gm reglable)
• Applications : VCA, VCF, multiplieurs
• Bruit typiquement plus eleve que AOP classiques

2. Sources fondamentales de bruit

Bruit thermique (Johnson-Nyquist) :

Origine : agitation thermique des porteurs de charge dans les resistances.

Tension de bruit RMS :

Vn = racine(4 x k x T x R x Df)

avec :

• k = 1.38 x 10^-23 J/K (constante de Boltzmann)
• T : temperature absolue (Kelvin)
• R : resistance (Ohms)
• Df : bande passante (Hz)

Densite spectrale (spectre blanc) :

Sn(f) = 4 x k x T x R (V^2/Hz)

Exemples a 25 deg C (T=298K) :

Resistance	Bruit (nV/racine(Hz))
1 kOhm	4.1
10 kOhm	13
100 kOhm	41
1 MOhm	130

Bruit de grenaille (shot noise) :

Origine : nature discrete du courant electrique (quantification des electrons).

Courant de bruit RMS :

In = racine(2 x q x I x Df)

avec :

• q = 1.6 x 10^-19 C (charge electron)
• I : courant moyen (A)

Observe dans jonctions PN (diodes, transistors), tubes, photodetecteurs.

Bruit en 1/f (flicker noise) :

Origine : defauts cristallins, recombinaisons de surface.

Densite spectrale :

Sn(f) = K / f

Dominant a basse frequence (< 1 kHz typiquement).

Frequence de coin fc : transition vers bruit blanc.

Comparaison des bruits :

Type	Spectre	Amplitude	Dominant
Thermique	Blanc	4kTR	Toutes frequences
Grenaille	Blanc	2qI	Jonctions actives
1/f	Rose (1/f)	Variable	Basses frequences

3. Topologies de filtres actifs

Filtre Sallen-Key (VCVS) :

Configuration non-inverseuse avec gain K.

Passe-bas du 2e ordre :

Composants : R1, R2, C1, C2, AOP en suiveur ou amplificateur.

Fonction de transfert generale :

H(s) = K x w0^2 / (s^2 + (w0/Q) x s + w0^2)

avec :

• w0 : pulsation propre (frequence de coupure)
• Q : facteur de qualite (inverse de l'amortissement)
• K : gain en bande passante

Avantages :

• Simple (peu de composants)
• Gain possible en bande passante
• Haute impedance d'entree

Inconvenients :

• Sensibilite aux composants pour Q eleve
• Stabilite limitee si Q > 10

Filtre Rauch (structure inverseuse) :

Configuration inverseuse avec gain negatif en bande passante.

Avantages :

• Meilleure stabilite pour Q eleve
• Moins sensible aux variations de composants

Inconvenients :

• Impedance d'entree plus faible
• Gain negatif (peut necessiter un etage inverseur additionnel)

Comparaison :

Critere	Sallen-Key	Rauch
Nombre composants	4 passifs + AOP	5 passifs + AOP
Impedance entree	Haute	Moyenne/Faible
Gain bande passante	Positif	Negatif
Stabilite Q eleve	Limitee	Meilleure
Usage	Polyvalent	Q > 5

4. Approximations de filtres

Butterworth (Maximally Flat) :

Caracteristiques :

• Reponse en amplitude la plus plate possible en bande passante
• Pas d'ondulation
• Attenuation : 20 x n dB/decade (n = ordre du filtre)
• Reponse en phase non-lineaire

Applications : usage general, audio (reponse douce).

Chebyshev Type I :

Caracteristiques :

• Ondulation en bande passante (ripple controle, ex : 0.5 dB, 1 dB, 3 dB)
• Pente plus raide que Butterworth a ordre egal
• Transition rapide

Applications : anti-aliasing, filtres selectifs.

Chebyshev Type II (Inverse) :

Caracteristiques :

• Ondulation en bande attenuee
• Bande passante plate
• Zeros de transmission (attenuation finie)

Applications : moins courant, compromis.

Bessel (Thomson) :

Caracteristiques :

• Reponse en phase lineaire
• Delai de groupe constant (pas de distorsion de phase)
• Attenuation douce (pente faible)

Applications : video, impulsions (preservation de forme temporelle).

Elliptique (Cauer) :

Caracteristiques :

• Ondulation en bande passante ET en bande attenuee
• Pente la plus raide pour un ordre donne
• Complexite de conception (zeros de transmission)

Applications : telecommunications (selectivite maximale).

Tableau recapitulatif :

Type	Bande passante	Pente	Phase	Application
Butterworth	Plate	Moyenne	Non-lineaire	Usage general
Chebyshev I	Ondulation	Raide	Fortement non-lineaire	Anti-aliasing
Chebyshev II	Plate	Raide	Non-lineaire	Compromis
Bessel	Plate	Douce	Lineaire	Video, impulsions
Elliptique	Ondulation	Tres raide	Fortement non-lineaire	Telecom

5. Synthese de filtres d'ordre eleve

Decomposition en cascade :

Un filtre d'ordre n est realise par cascade de cellules :

• Ordre pair : n/2 cellules du 2e ordre
• Ordre impair : (n-1)/2 cellules du 2e ordre + 1 cellule du 1er ordre

Fonction de transfert totale :

H(s) = H1(s) x H2(s) x ... x Hk(s)

Parametres de chaque cellule :

Chaque cellule du 2e ordre a ses propres :

• Frequence propre w0i
• Facteur de qualite Qi
• Gain Ki

Exemple : Butterworth ordre 5 :

Decomposition : 2 cellules du 2e ordre + 1 cellule du 1er ordre

Cellule 1 : Q1 = 0.618, w01 = wc
Cellule 2 : Q2 = 1.618, w02 = wc
Cellule 3 : pole reel a -wc

Ordre des sections :

Principe general :

1. Placer les sections a Q eleve en fin de cascade (apres attenuation)
2. Eviter la saturation des premiers etages
3. Minimiser l'accumulation de bruit

Normalisation et denormalisation :

Etapes :

1. Synthese normalisee (wc = 1 rad/s, R = 1 Ohm)
2. Tables de coefficients pour approximations standard
3. Denormalisation : mise a l'echelle en frequence et impedance

Formules de denormalisation :

• Resistance : R_reel = R_normalise x Z0
• Capacite : C_reel = C_normalise / (Z0 x wc)

6. Filtres a capacites commutees

Principe :

Une resistance est simulee par commutation periodique d'une capacite.

Resistance equivalente :

Req = T / C = 1 / (f x C)

avec :

• T : periode d'horloge
• f : frequence d'horloge
• C : capacite commutee

Avantages :

• Precision determinee par rapports de capacites (excellente en CI)
• Pas de resistances (gain de surface en integration)
• Accordabilite via frequence d'horloge
• Faible sensibilite aux variations process

Limitations :

• Necessite horloge (bruit d'horloge)
• Theoreme d'echantillonnage : f_horloge >> 2 x f_signal
• Typiquement : f_horloge = 50 a 100 x f_coupure

Applications :

• Filtres anti-aliasing dans ADC
• Filtres de reconstruction dans DAC
• Egaliseurs audio programmables
• Circuits integres mixtes (analog/digital)

Exemple commercial :

MAX7400 (Maxim) : filtre passe-bas 8e ordre Butterworth a capacites commutees, frequence de coupure programmable par horloge.

7. Analyse du bruit dans un amplificateur

Amplificateur non-inverseur :

Configuration :

• Gain Av = 1 + (R2 / R1)
• Entree : source de signal Vs avec impedance Rs

Sources de bruit :

1. Bruit de la source : Vn_source = racine(4kTRs)
2. Bruit thermique R1 : Vn_R1 = racine(4kTR1)
3. Bruit thermique R2 : Vn_R2 = racine(4kTR2)
4. Bruit en tension AOP : en
5. Bruit en courant AOP x impedances : in x (Rs // (R1+R2))

Bruit total ramene en entree (RTI) :

Vn_total^2 = Vn_source^2 + en^2 + (in x Rs)^2 + (Vn_R1 / Av)^2 + (Vn_R2 / Av)^2

Bruit de sortie :

Vn_out = Vn_total x Av

Optimisation :

• Minimiser Rs (resistance de source faible)
• Choisir R1, R2 raisonnables (compromis bruit/consommation)
• Selectionner AOP avec en et in faibles
• Technologies : bipolaire (faible en), JFET (faible in)

8. Facteur de bruit et SNR

Rapport Signal sur Bruit (SNR) :

SNR = Puissance_signal / Puissance_bruit

En dB :

SNR_dB = 10 x log10(Psignal / Pbruit)

ou en tensions RMS :

SNR_dB = 20 x log10(Vsignal_RMS / Vbruit_RMS)

Facteur de bruit (F) :

Degradation du SNR par un systeme :

F = SNR_entree / SNR_sortie

Figure de bruit (NF) :

NF_dB = 10 x log10(F)

Un systeme ideal (sans bruit ajoute) a F = 1, NF = 0 dB.

Temperature de bruit equivalente :

Te = T0 x (F - 1)

avec T0 = 290 K (temperature de reference).

Formule de Friis (cascade de systemes) :

Pour n etages en cascade :

F_total = F1 + (F2 - 1)/G1 + (F3 - 1)/(G1xG2) + ... + (Fn - 1)/(G1xG2x...xGn-1)

avec Fi : facteur de bruit de l'etage i, Gi : gain en puissance de l'etage i.

Implications pratiques :

• Le premier etage domine le bruit total
• Un gain eleve du premier etage reduit l'impact des suivants
• Preamplificateur faible bruit (LNA) crucial en tete de chaine
• Applications : recepteurs radio, instrumentation

9. Techniques de reduction du bruit

Au niveau conception circuit :

Minimiser les impedances :

Les resistances generent du bruit thermique. Utiliser des valeurs raisonnables (1-100 kOhm typiquement).

Choisir le bon AOP :

• Application basse impedance de source : minimiser en
• Application haute impedance de source : minimiser in
• Compromis vitesse/bruit (AOP rapides souvent plus bruyants)

Filtrage adapte :

Limiter la bande passante au strict necessaire reduit le bruit integre.

Blindage et garde :

Reduire les interferences electromagnetiques externes.

Alimentation propre :

Decouplage soigne, regulateurs faible bruit, filtrage secteur.

Au niveau systeme :

Filtrage optimal :

Filtre adapte (matched filter) maximise le SNR pour un signal connu dans du bruit blanc.

Moyennage :

N mesures moyennees ameliorent le SNR de racine(N).

Detection synchrone (lock-in) :

Modulation du signal, demodulation synchrone, filtrage passe-bas etroit.

Techniques numeriques :

Apres conversion A/N : filtrage numerique, FFT, correlation, detection de seuil adaptative.

Au niveau application :

Refroidissement :

Reduire T diminue le bruit thermique (cryogenie pour applications extremes).

Choix de frequence de travail :

Eviter la zone de bruit en 1/f si possible (modulation a frequence plus haute).

10. Mesure du bruit

Analyseur de spectre :

Mesure de la densite spectrale de puissance (PSD).

Permet d'identifier :

• Bruit blanc (niveau constant)
• Bruit en 1/f (pente en -10 dB/decade)
• Raies parasites (50/60 Hz secteur, harmoniques)

Oscilloscope numerique :

Methodes :

• Histogramme d'amplitude (distribution du bruit)
• Mesure RMS du signal avec/sans entree
• FFT pour analyse spectrale

Multimetre True RMS :

Mesure directe de la tension RMS de bruit dans une bande passante donnee.

Methode pratique :

1. Court-circuiter l'entree
2. Mesurer Vout sans signal
3. Ramener en entree : Vn_RTI = Vout / Gain
4. Comparer avec calculs theoriques

Precautions :

• Echauffement (attendre stabilisation thermique)
• Blindage (cage de Faraday si necessaire)
• Masse unique (eviter boucles de masse)
• Cables courts et de qualite

11. Applications pratiques

Chaine d'acquisition biomedicale :

ECG (electrocardiogramme) :

• Signal : 0.5-5 mV
• Bruit acceptable : < 10 uVRMS
• Bande passante : 0.05-150 Hz
• Filtrage : passe-bande + notch 50/60 Hz (rejection secteur)
• Amplification differentielle (CMRR > 100 dB)

EEG (electroencephalogramme) :

• Signal : 10-100 uV
• Bruit : < 1 uVRMS
• Bande : 0.5-70 Hz
• Preampli ultra-faible bruit obligatoire

Instrumentation scientifique :

Amplificateur de charge (piezoelectrique) :

• Capteur haute impedance
• Integrateur de courant
• Bruit en courant critique (JFET ou MOSFET)

Lock-in amplifier :

• Detection de signaux enfouis dans le bruit
• Modulation + demodulation synchrone
• Filtrage passe-bas tres etroit (mHz)
• Applications : spectroscopie, mesures de faibles signaux

Audio haute-fidelite :

Specifications :

• SNR > 90 dB (CD quality : 96 dB)
• Distorsion harmonique < 0.01%
• Filtrage anti-aliasing avant ADC 44.1/48 kHz
• Filtrage de reconstruction apres DAC

Filtres de ponderation :

• Courbe A (simulation oreille humaine)
• Courbe C (mesures niveau eleve)

Telecommunications :

Recepteur radio :

• LNA (Low Noise Amplifier) en tete
• Figure de bruit NF < 2 dB typiquement
• Filtres SAW (Surface Acoustic Wave) pour selectivite
• Cascade : antenne → LNA → filtre → melangeur → IF

Conversion A/N haute resolution :

Filtre anti-aliasing :

• Attenuation > 80 dB a f_Nyquist
• Phase lineaire (Bessel) ou attenuation raide (Chebyshev)
• Transition entre f_utile et f_Nyquist

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PART D - Analyse Reflexive et Perspectives

Competences acquises

Conception de filtres actifs :

Capacite a synthetiser un filtre depuis les specifications systeme (gabarit) jusqu'a l'implementation electronique avec composants reels.

Maitrise du bruit :

Comprehension physique des sources de bruit, modelisation mathematique, calcul de propagation, et techniques d'optimisation.

Analyse systeme :

Vision globale d'une chaine d'acquisition : conditionnement analogique, filtrage, conversion A/N, traitement numerique.

Utilisation d'outils :

Simulation SPICE pour validation, MATLAB pour synthese, analyseur de spectre pour mesures.

Compromis ingenierie :

Equilibrer selectivite, phase, bruit, cout, complexite selon l'application.

Points cles a retenir

1. Choix de l'approximation de filtre :

Pas d'approximation universellement meilleure. Le choix depend de l'application :

• Audio : Butterworth ou Bessel (reponse douce)
• Anti-aliasing : Chebyshev (transition rapide)
• Telecom : Elliptique (selectivite maximale)

2. Bruit = limite fondamentale :

Le bruit impose une limite physique au plus petit signal detectable. Aucun traitement ne peut retrouver un signal entierement noye dans le bruit.

3. Premier etage critique :

Le bruit et le gain du premier etage dominent les performances de toute la chaine (formule de Friis).

4. Bande passante minimale :

Limiter la bande passante au strict necessaire reduit le bruit integre (proportionnel a racine(Df)).

5. Simulation != realite :

Les mesures de bruit montrent souvent des contributions parasites non modelisees (alimentation, couplages, CEM).

Retour d'experience

Richesse du cours :

Ce module couvre deux domaines vastes et interconnectes. Le filtrage et le bruit sont omnipresents en electronique analogique.

Importance des TD :

Les 6 series de TD avec corrections sont essentielles pour maitriser les calculs de synthese de filtres et d'analyse de bruit.

Annales precieuses :

Les examens (2016-2022 avec corrections) permettent de comprendre les attendus : synthese complete de filtre, calcul de bruit multi-sources, optimisation.

Lien theorie/pratique :

Les TP ont montre que les filtres reels different legerement de la theorie (composants non ideaux, parasites). Le bruit mesure inclut des contributions non modelisees.

Applications pratiques

Instrumentation de mesure :

• Oscilloscopes (amplificateurs d'entree, filtres anti-aliasing)
• Multimetres de precision (filtrage, rejection bruit secteur)
• Analyseurs de spectre (filtres IF, reduction du bruit)

Biomedical :

• Moniteurs ECG/EEG (amplification differentielle, filtrage bruit secteur)
• Echographes (traitement signaux ultrasonores)
• Capteurs implantables (ultra-faible bruit et consommation)

Audio professionnel :

• Consoles de mixage (egaliseurs actifs, crossovers)
• Systemes Hi-Fi (filtres de ponderation, anti-aliasing)
• Effets audio (filtres accordables, VCF)

Telecom et RF :

• Recepteurs (LNA, filtres IF)
• Emetteurs (filtres passe-bande, rejection harmoniques)
• IoT (filtres faible consommation)

Aeronautique et defense :

• Radars (filtrage doppler, traitement signal)
• Avionique (instrumentation embarquee haute fiabilite)
• Systemes critiques (specifications bruit strictes)

Limites et ouvertures

Limites du module :

• Peu d'approfondissement sur filtres adaptatifs
• Filtres numeriques (DSP) non traites (autre cours)
• Aspects EMC (compatibilite electromagnetique) superficiels

Ouvertures vers :

• Traitement du signal avance : filtrage optimal (Wiener, Kalman), detection statistique
• Circuits integres RF : conception LNA, VCO, melangeurs
• Systemes mixtes : interfaces analog-digital, ADC/DAC haute resolution
• Electronique quantique : limites ultimes du bruit (bruit quantique)

Evolutions technologiques

Filtres programmables :

Circuits integres modernes permettent de configurer filtres par logiciel :

• Frequence de coupure ajustable
• Type de filtre selectionnable (Butterworth, Chebyshev...)
• Gain programmable

Exemples : MAX7400 (Maxim), LTC1563 (Linear Technology).

Filtrage hybride :

Combinaison analog/digital :

• Filtrage analogique grossier (anti-aliasing)
• Sur-echantillonnage ADC
• Filtrage numerique precis (FIR, IIR)

Composants faible bruit nouvelle generation :

• AOP ultra-faible bruit : < 1 nV/racine(Hz)
• Technologies BiCMOS, SiGe pour RF
• MEMS et capteurs intelligents avec preampli integre

Intelligence artificielle :

Filtrage adaptatif par reseaux de neurones :

• Apprentissage du signal utile vs bruit
• Suppression de bruit en temps reel
• Applications : audio (reduction bruit actif), radar (clutter rejection)

Conseils pour reussir

1. Maitriser les bases theoriques :

Fonctions de transfert, poles/zeros, diagrammes de Bode sont fondamentaux. Sans eux, impossible de concevoir des filtres.

2. Pratiquer les syntheses :

Refaire les TD de synthese jusqu'a maitriser la demarche complete (specifications → approximation → cellules → composants).

3. Comprendre le bruit physiquement :

Savoir d'ou vient chaque type de bruit (thermique, grenaille, 1/f) aide a le modeliser et le reduire.

4. Utiliser les annales :

Les examens 2016-2022 sont representatifs. S'entrainer sur ces sujets avec corrections.

5. Simuler systematiquement :

SPICE permet de verifier les calculs, d'explorer les sensibilites, et de visualiser le bruit.

6. Ordre de grandeur :

Memoriser quelques valeurs typiques (bruit d'une resistance de 10 kOhm = 13 nV/racine(Hz), AOP bipolaire en = 5 nV/racine(Hz)) pour detecter les erreurs.

Conclusion

Ce module est essentiel pour tout ingenieur travaillant sur des systemes d'acquisition de signaux. Le filtrage et le bruit determinent la qualite finale et les limites de performance d'un systeme.

Competences transferables :

• Conception rigoureuse depuis specifications systeme
• Modelisation de phenomenes physiques (bruit)
• Optimisation multi-criteres (selectivite, phase, bruit, cout)
• Vision systeme (chaine complete d'acquisition)

Pertinence professionnelle :

Ces competences sont recherchees dans de nombreux domaines : instrumentation, biomedical, audio, telecommunications, aeronautique, automobile (capteurs).

Message principal :

Le filtrage analogique reste indispensable malgre l'essor du numerique (conditionnement avant ADC, applications RF). Le bruit est une limite fondamentale qui ne peut etre ignoree. Concevoir des systemes performants necessite de maitriser ces deux aspects.

Recommandations :

• Approfondir par projets pratiques (conception et test de filtres, mesures de bruit)
• Explorer les outils professionnels (FilterPro de TI, ADIsimPE d'Analog Devices)
• Etudier des designs commerciaux (datasheets de MAX7400, LTC1563, AD8429)
• Se former au traitement numerique du signal (complement indispensable)
• Suivre les evolutions en circuits integres (technologies BiCMOS, SiGe, GaN)

Liens avec les autres cours :

• Circuits et Filtres analogiques - S5 : fondements
• Filtrage numerique - S6 : complementarite analog/digital
• Chaines electroniques acquisition - S8 : integration systeme
• Signaux aleatoires - S6 : modelisation probabiliste du bruit

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Documents de Cours

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Cours suivi en 2023-2024 a l'INSA Toulouse, Departement Genie Electrique et Informatique.