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UE23 - Electronique 2

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 1 activité d'apprentissage :
    • Electronique 2
  • En 2023-2024, elle s'organise au premier quadrimestre et deuxième quadrimestre et couvre 5 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Saint-Laurent
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Auditoire
    • Travaux pratiques dans un local équipé spécifiquement

Activité d’apprentissage

Les finalités de l'UE

Pour l’interfaçage avec le « monde extérieur », un processus automatisé utilise des capteurs et des actionneurs, connectés au niveau de ses modules d’entrées/sorties (I/O). Les capteurs utilisent des senseurs, permettant la conversion des grandeurs à mesurer en grandeurs électriques, et des circuits électroniques pour leur mise en forme. Les actionneurs, quant à eux, utilisent une « électronique de puissance ».
Le cours et le laboratoire d’électronique visent ainsi à développer les compétences ("savoir" et "savoir-faire") qui permettront à l’étudiant de maîtriser les interfaçages entre les systèmes de traitement numérique (microcontrôleurs, automates, …) et le « monde extérieur ».

La finalité majeure de cette UE est ainsi de développer la capacité à effectuer des choix judicieux de capteurs et de modules d’entrées/sorties de systèmes automatisés et les utiliser efficacement. 

En outre, le cours et le laboratoire de cette UE développent également les capacités suivantes :

- Identifier du matériel de mesure et de commande
- Collaborer dans un service de R&D en électronique
- Réaliser et dépanner des circuits électroniques courants

 

Les contenus de l'UE

Cette UE comporte les items suivants : 

  • Transistors : principaux types de transistors (BJT, Darlington, MOSFET et IGBT), leur principe de fonctionnement et leurs domaines d’application, rappel des schémas équivalents d’un transistor (blocage, résistif, courant commandé), maîtrise des caractéristiques d'un transistor
  • Applications des transistors en "commutation"
  • Applications des transistors en "courant commandé" : amplification électronique (concept, types d'amplificateurs, leur principe de fonctionnement et leurs domaines d’application), alimentation linéaire
  • Amplificateur opérationnel : domaines d’application, structure interne et fonctionnement, applications en régimes linéaire et saturé
  • Optoélectronique : émission de lumière, principe de fonctionnement et contrôle des LEDs (couleurs et blanches), particularités de la lumière LASER, température de couleur et IRC, réception de lumière et photorécepteurs (LDR, photodiodes et photopiles), opto-couplage (principe et intérêt de l’isolation galvanique)
  • Composants à avalanche (thyristor et triac) : principe de fonctionnement, domaines d’application et intérêt vis à vis des transistors et des relais "dynamiques", techniques de commande particulières (« synchronous switch », « time-proportionnal control » et « phase control »)
  • Considérations thermiques
  • "Bruits" dans les systèmes électroniques : perturbations conduites et rayonnées, perturbations "par impédances communes", règles de câblages
  • Laboratoire : étude et réalisation d'un projet concret (l'ensemble des projets utilisent l'essentiel des matières vues au cours, ainsi que certains concepts vus au cours d'instrumentation)

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

Au terme de cette unité d’enseignement, l’étudiant : 

  • expliquera le principe de fonctionnement des principaux transistors (BJT, MOSFET et IGBT), des principaux composants optoélectroniques, des principaux composants à avalanche et de l'amplificateur opérationnel
  • maîtrisera la modélisation d'un transistor, et ainsi ses types de fonctionnement possibles
  • discutera de la maîtrise des caractéristiques des composants semi-conducteurs en général et des transistors en particulier
  • maîtrisera la mise en œuvre des principaux transistors, des principaux composants optoélectroniques, des principaux composants à avalanche et de l'amplificateur opérationnel
  • maîtrisera les principes, la mise en œuvre et les caractéristiques de la « commutation électronique »
  • maîtrisera les principes, la mise en œuvre et les caractéristiques de « l’amplification électronique »
  • maîtrisera les principes, la mise en œuvre et les caractéristiques de la « comparaison analogique » de signaux
  • expliquera l'origine des perturbations électriques dans les systèmes électroniques, et explicitera les moyens d'y remédier
  • discutera des considérations thermiques relatives aux transistors et composants à avalanche, et explicitera le dimensionnement d'un refroidisseur
  • appréhendera la documentation technique en anglais relative aux composants électroniques
    Compétence 1 : Capacité 6
  • aura développé son esprit d’analyse et de synthèse, ainsi que son esprit critique, notamment à travers la réalisation de projets d’électronique (AA intermédiaire)
    Compétence 2 : Capacité 1 - Compétence 2 : Capacité 3 - Compétence 4 : Capacité 3

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Le cours théorique exposera la matière en utilisant les méthodes interrogatives et inductives, en s'appuyant sur des applications concrètes, notamment celles réalisées au laboratoire. Au laboratoire, l'étudiant aura l'occasion d'analyser, dimensionner et réaliser une application concrète, ainsi que de découvrir, lors de la phase de présentations, d'autres applications réalisées par ses condisciples, lui permettant de pratiquer la mise en œuvre des matières enseignées au cours. Cours et laboratoire fonctionnent ainsi en symbiose : le cours s’appuie sur les applications de laboratoire en guise de concrétisation de la matière enseignée et le laboratoire utilise la théorie développée au cours dans la réalisation des applications proposées.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

Le critère d’évaluation principal est la compréhension de la matière. Il est donc attendu de la part de l'étudiant de :

  1. saisir l'utilité, l'intérêt, l'objectif de chaque partie de la matière ...
  2. comprendre le fonctionnement de chaque partie de la matière ... (et en conséquence : intérêt, rôle de chaque composant des différents circuits ...)
  3. discerner les liens entre les différentes parties du cours ("les tenants et les aboutissants") (par exemple, pouvoir expliquer en quoi tel type d’amplificateur corrige tel défaut d’un autre …)

Pour parvenir à cet objectif, il est indispensable que l'étudiant ait des connaissances suffisantes en électricité (notions de résistance, self, condensateur et impédance, notions de courant, tension et puissance, maîtrise des lois d'Ohm, des tensions et des nœuds, concepts des théorèmes de Thévenin, de Superposition et de Fourier), et maîtrise les bases d'électronique vues en BAC2.

Afin de permettre à l'étudiant de se focaliser sur la compréhension, il dispose d’un support à l’examen, lequel comporte toutes les figures et relations du cours … Il n’y a donc (quasi) « rien » à retenir, mais bien tout à expliquer ... Notons qu'il est donc judicieux de travailler le cours en utilisant ce support.

Remarque : les podcasts réalisés pendant la période Covid ont été laissés accessibles sur HELMo-Learn en vue de compléments d'explications occasionnels. Il est vivement déconseillé de les visionner systématiquement, étant donné le caractère chronophage de cette pratique

Cours d'électronique

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation orale. L'épreuve repose sur des réponses longues, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Laboratoire d'électronique

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la seconde session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est individuelle et en équipe. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation orale, une réalisation par mise en pratique. L'épreuve repose sur des réponses longues, formulations personnelles. Elle se déroule avec un support (à projeter). La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Règles de l’UE

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

Les compétences visées dans cette UE sont :

  • Compétence 1 : Maîtrise des composants transistors - Pondération : 25%
  • Compétence 2 : Maîtrise des composants de l’optoélectronique - Pondération : 10%
  • Compétence 3 : Maîtrise des concepts de l’électronique analogique - Pondération : 25%
  • Compétence 4 : Maîtrise des composants à avalanche - Pondération : 10%
  • Compétence 5 : Maîtrise de la mise en œuvre de circuits électroniques « simples » - Pondération : 30%

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?