Systèmes Électroniques (SE) - Semestre 2
📋 Description du cours
Analyse de systèmes électroniques complexes et introduction au traitement du signal. Ce cours intègre les connaissances en électronique, mathématiques et signal pour étudier des systèmes complets.
🎯 Objectifs pédagogiques
- Analyser des systèmes électroniques multi-étages
- Comprendre le traitement analogique du signal
- Maîtriser l’analyse fréquentielle
- Concevoir des chaînes d’acquisition
- Appréhender les limitations des systèmes réels
📚 Contenu du cours
Analyse de systèmes complexes
- Approche système (entrée/sortie)
- Fonction de transfert
- Diagrammes de Bode
- Réponse temporelle et fréquentielle
- Stabilité et marges de phase
Chaînes d’acquisition
Capteurs et conditionnement
- Types de capteurs (température, pression, etc.)
- Conditionnement de signaux
- Amplification et adaptation
- Linéarisation
- Protection et filtrage
Traitement analogique
- Filtrage analogique
- Amplification sélective
- Modulation/démodulation
- Détection d’enveloppe
- Circuits de mise en forme
Conversion A/N et N/A
- Principes de conversion
- Résolution et précision
- Fréquence d’échantillonnage
- Théorème de Shannon
- Quantification et erreurs
Traitement du signal analogique
Filtrage
- Filtres passifs (RC, RLC)
- Filtres actifs (Butterworth, Chebyshev)
- Réponse en fréquence
- Ordre et gabarit
- Réalisation pratique
Amplification
- Amplificateurs différentiels
- Amplificateurs d’instrumentation
- Amplificateurs à transimpédance
- Bruit et rapport signal/bruit
- Bande passante et produit gain-bande
Analyse spectrale
- Représentation fréquentielle
- Spectre d’amplitude et de phase
- Distorsion harmonique
- Bruit en électronique
- Mesures spectrales
🛠️ Travaux pratiques
Chaînes de mesure
- Mesure de température (thermocouple, PT100)
- Mesure de contrainte (pont de Wheatstone)
- Capteurs de pression
- Conditionnement de signaux
Systèmes de traitement
- Filtres actifs du 2ème ordre
- Amplificateurs d’instrumentation
- Détection synchrone
- Conversion A/N avec microcontrôleur
Analyse de systèmes
- Relevé de Bode expérimental
- Caractérisation de bruit
- Mesure de distorsion
- Validation de performances
💻 Outils utilisés
Simulation
- LTspice : Simulation de circuits analogiques
- MATLAB/Simulink : Traitement du signal
- Python : Analyse de données
Instrumentation
- Analyseur de spectre : Analyse fréquentielle
- Oscilloscope : Visualisation temporelle
- Générateur de fonctions : Signaux de test
- Multimètre de précision : Mesures
📊 Évaluation
- Travaux pratiques (40%)
- Contrôles continus (20%)
- Projet d’étude de système (20%)
- Examen final (20%)
🔗 Liens avec d’autres cours
- Signal : Traitement du signal théorique
- Mathématiques : Transformées et analyse
- ER : Réalisation de circuits
- TL : Validation expérimentale
- IE : Acquisition numérique
📐 Méthodologie d’analyse
Approche système
- Identification des blocs fonctionnels
- Analyse de chaque bloc
- Fonction de transfert globale
- Validation par simulation
- Tests expérimentaux
Conception
- Spécifications (cahier des charges)
- Choix de l’architecture
- Dimensionnement
- Simulation
- Réalisation et validation
💡 Applications pratiques
- Instrumentation industrielle
- Systèmes d’acquisition de données
- Électronique médicale
- Systèmes audio
- Télécommunications
- Contrôle-commande
📖 Compétences développées
- Analyse système
- Lecture de documentation technique
- Dimensionnement de chaînes d’acquisition
- Analyse fréquentielle
- Validation expérimentale
- Résolution de problèmes complexes
🔍 Aspects théoriques importants
Bruit en électronique
- Bruit thermique (Johnson-Nyquist)
- Bruit en 1/f (flicker)
- Bruit de grenaille (shot noise)
- Figure de bruit
- Techniques de réduction du bruit
Non-linéarités
- Distorsion harmonique
- Intermodulation
- Compression de gain
- Point d’interception (IP3)
- Linéarisation
⚠️ Limitations pratiques
- Bande passante des composants
- Dérives thermiques
- Tolérances des composants
- Impédances parasites
- Couplages indésirables
- Alimentation et masse