Session automne 2013 GPA325 – INTRODUCTION À L'ÉLECTRONIQUE 1

Responsable(s) du cours :

Richard Macdonald, ing. M.Ing.

Crédits : 4

GPA325 INTRODUCTION À L'ÉLECTRONIQUE Préalable(s) : GPA220

PLAN DE COURS – SESSION AUTOMNE 2013

1. Coordonnées de l’enseignant

Groupe 01: Simon Lessard, ing., Ph.D. (cc-simon.lessard@etsmtl.ca) 2. Descriptif officiel du cours

Acquérir des notions élémentaires d’électronique et de logique. Électronique : semi-conducteurs, théorie des diodes, circuits à diodes, diodes spéciales, transistors bipolaires, circuits de polarisation d'un transistor, amplificateurs à émetteur commun, à collecteur commun et à base commune, transistors à effet de champ et circuits intégrés. Logique : circuits logiques de base, circuits numériques combinatoires, circuits et systèmes séquentiels et systèmes intégrés à très grande échelle. Séances de laboratoire axées sur la concrétisation de la théorie vue au cours et l'utilisation de logiciels de simulation.

3. Objectifs spécifiques du cours

Le cours permet à l’étudiant de : • Comprendre le fonctionnement de composants non linéaires et linéaires utilisés

dans les circuits électroniques (diodes, transistors, amplificateurs opérationnels);

• Utiliser les méthodes d’analyse et de conception des circuits avec des composants non linéaires;

• Utiliser des composants électroniques dans des applications concrètes (blocs d’alimentation, amplificateurs à transistors,…);

• Introduire à la logique booléenne, la logique combinatoire et la logique séquentielle;

• Comprendre le fonctionnement de composants logiques (portes, bascules,…); • Utiliser des composants logiques dans des applications concrètes (horloges,

séquenceurs, machines à états finis,…)

École de technologie supérieure Département de génie de la production automatisée

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4. Stratégies pédagogiques utilisées 39 heures de cours magistral (enseignement théorique) 36 heures de laboratoire (projet de session) 5,5 heures de travail personnel par semaine Pour atteindre les objectifs, l’étudiant devra, à chaque semaine, assister à un exposé théorique (3 h 30), travailler en laboratoire sur les composants électroniques et participer à des travaux dirigés autour de problèmes soumis pour vérifier et comprendre la théorie apprise. L’étudiant préparera soigneusement les séances de laboratoire et de travaux dirigés. Des exercices en devoir permettront de bien assimiler la matière du cours.

5. Contenu du cours

Date Contenus traités dans le cours Heures

1

Théorie des semi-conducteurs et diode • Théorie des semi-conducteurs • Diode

3

2

Application des diodes et des diodes Zener • Circuits de redressement

3

3

• Diode Zener • Diode électroluminescente • Régulateur de tension à diode Zener

3

4

Le transistor bipolaire • Fonctionnement • Polarisation

3

5

Amplificateurs à transistors bipolaires : modèle faible signal • Condensateurs de couplage et de découplage • Modèles AC du transistor • Paramètres d’un amplificateur • Amplificateurs de tension

3

6

• Amplificateurs multi-étages 3

7

Amplification de puissance • Montage émetteur suiveur • Darlington • Régulation de tension • Amplificateurs de puissance

3

8 EXAMEN INTRA 3

9

Transistors à effet de champ • Fonctionnement • JFET • Polarisation du JFET

3

10

• Amplification JFET • Applications

3

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11

Logique combinatoire • Systèmes et bases de numérotation, codes • Circuits logiques : portes élémentaires, tables de vérité • Algèbre de Boole • Réduction de fonction au moyen de la table de Karnaugh

3

12

Logique séquentielle • Horloges • Bascules • Compteurs, registres à décalage • Séquenceurs, machines à états finis

3

13

Électronique numérique • Modes saturés /bloqués des transistors bipolaires et à

effet de champ • États logiques et niveaux de tension • Familles DTL et TTL • Familles MOS et CMOS

3

Total 39 6. Laboratoires ou travaux pratiques

Date Description (A-3564) Heures

Séances

1 à 4

Labo1 : Bloc d’alimentation Circuits redresseurs : simple et double alternance Filtrage capacitif Régulateur shunt Régulateur série

12

Séances 1 à 4

Labo2 : Amplificateur multi-étages Polarisation et amplification du transistor bipolaire et du JFET Modèle c.a. des étages d’amplification : source commune, émetteur commun et émetteur suiveur (puissance, classe AB) Paramètres des étages : Impédances d’entrée et de sortie, gain) Amplificateurs multi-étages et amplificateurs de puissance

12

Séances 1 à 4

Labo3 : Logique séquentielle Horloge 55 en base de temps et modulation de largeur d’impulsion Compteur binaire 4-bits et décodeur BCD à 7-segments Construction de la machine à états finis (MÉF) Vérification de la MÉF avec moteur c.c.

12

Total 36

7. Utilisation d’outils d’ingénierie • Ensemble de pièces électroniques (disponible à la Coop ÉTS) • Ensemble de fils précoupés, pinces, tournevis , etc. (disponibles à la Coop

ÉTS) • Oscilloscope, bloc d’alimentation, générateur et multimètre numérique

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8. Évaluation

Activité Description % Date de remise

Travaux dirigés

Sélection de problèmes en rapport avec la matière vue en classe et de la séance de laboratoire -

Laboratoires Labo 1, Labo2 et Labo 3 Équipe de 2 étudiants (max.). Un rapport par équipe avec évaluation solidaire.

25 (1)

Devoirs Devoir 1, Devoir 2 – Une copie par étudiant. Collaboration permise. 10 (2)

Quiz 4 quiz - 10 À venir Examens Intra : Matière des cours 1 à 7 30 18 octobre

Final : Matière des cours 9 à 13 25 À venir

Note (1) : La semaine suivant la fin de la séance 4 de chaque laboratoire (Labo1, 2 et 3) Note (2) : Les dates exactes de remise des devoirs seront communiquées lors du premier

cours. DOCUMENTATION PERMISE :

Quiz : Toute documentation permise. Intra: 3 feuilles de notes (recto-verso).

Final: Toute documentation permise. Dans les trois cas, la calculatrice est permise.

Retard de remise d’un travail Pour les devoirs et les rapports de laboratoire, une pénalité de 5 % par jour de retard est applicable.

Utilisation d’appareils électroniques Voir la section 7.

9. Documentation obligatoire

Partie électronique : MALVINO, A.P. et D.J. BATES (2008). Principes d’électronique, 7e éd., Dunod. Laboratoires : Cahier de laboratoires, (rév. 2013) - Document PDF en ligne sur le site du cours, révisé par Simon Lessard et Richard Macdonald pour simulateur CircuitLab, septembre 2012, 2013. Documentation recommandée : Partie logique : FLOYD, T.L. (2000). Systèmes numériques : concepts et applications, 7e éd., Goulet.

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Page web du cours : http : //www.gpa.etsmtl. ca /cours/gpa325

10. Ouvrages de référence

BOYLESTAD et al. (2009). Electronic Devices and Circuit Theory, 10e éd. Prentice Hall. CATHEY, J.J. (2003). Circuits et systèmes électroniques, 2e éd., Schaum’s, Dunod. JAEGER, R.C. (1997). Microelectronic Circuit Design, McGraw-Hill. MILLMAN. J. et A. GRABEL (1988). Micro-électronique, McGraw-Hill. TOCCI, R.J. , N.S. WIDMER, MOSS, GREGORY L. (2007). Digital Systems: Principles and

Applications, 10e éd., Pearson Prentice Hall.

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GPA325 – INTRODUCTION À L'ÉLECTRONIQUE ANNEXE I

1. Caractéristiques du cours

• Responsable(s) du cours : Richard Macdonald • Coordonnées de l’enseignant :

Groupe 01: Simon Lessard, ing., Ph.D. (cc-simon.lessard@etsmtl.ca) • Préalables :

GPA220

• Crédits : 4 2. Descriptif officiel du cours

Acquérir des notions élémentaires d’électronique et de logique. Électronique : semi-conducteurs, théorie des diodes, circuits à diodes, diodes spéciales, transistors bipolaires, circuits de polarisation d'un transistor, amplificateurs à émetteur commun, à collecteur commun et à base commune, transistors à effet de champ et circuits intégrés. Logique : circuits logiques de base, circuits numériques combinatoires, circuits et systèmes séquentiels et systèmes intégrés à très grande échelle. Séances de laboratoire axées sur la concrétisation de la théorie vue au cours et l'utilisation de logiciels de simulation.

3. Répartition des unités d’agrément du BCAPG

Maths Sciences

naturelles

Études complémen-

taires Science du

génie Conception

en ingénierie Total

0,0 16,2 0,0 32,4 16,2 64,8

4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées 5. Évaluation

Activité Description % Date de remise

Travaux dirigés

Sélection de problèmes en rapport avec la matière vue en classe et de la séance de laboratoire -

Laboratoires Labo 1, Labo2 et Labo 3 Équipe de 2 étudiants (max.). Un rapport par équipe avec évaluation solidaire.

25 (1)

Devoirs Devoir 1, Devoir 2 – Une copie par étudiant. 10 (2)

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Collaboration permise. Quiz 4 quiz - 10 À venir

Examens Intra : Matière des cours 1 à 7 30 18 octobre Final : Matière des cours 9 à 13 25 À venir

Absence à un examen

Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Plagiat et fraude

Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier ! http://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Cycles-sup/Realisation-etudes/Citer-pas-plagier