GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES Préalable(s) : GPA325 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE 2013

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1 École de technologie supérieure Département de génie de la production automatisée Responsable(s) du cours : Crédits : Richard Macdonald, ing., M. Ing. GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES Préalable(s) : GPA25 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE Coordonnées de l enseignant Groupe 01: Maurice Tremblay, ing. (cc-maurice.tremblay@etsmtl.ca) 2. Descriptif officiel du cours Étudier les différentes étapes du processus de design en électronique. Comprendre les avantages et les inconvénients inhérents à un système de CAO. Processus de design : capture du schéma, simulation, corrections éventuelles, mise en boîte du circuit, placement des composantes, tracé du circuit imprimé, vérification des masques, corrections des masques et du schéma. Création de symboles et de pièces. Corrections du schéma rapportées sur le circuit imprimé et corrections du circuit imprimé rapportées sur le schéma. Comparaison entre différents systèmes de CAO en électronique. Séances de laboratoire et travaux pratiques axés sur l utilisation des ordinateurs pour la simulation et la conception de circuits électroniques. Précision sur le préalable : le préalable GPA25 Introduction à l'électronique est spécifique aux profils I, M et P.. Objectifs spécifiques du cours Identifier les limitations de circuits en relation avec celles des dispositifs qui les composent en simulant des circuits électroniques qui contiennent les dispositifs standards diodes, transistors bipolaires et à effet de champ, amplificateurs opérationnels, etc. dans des conditions réelles. Fournir les critères pour le choix adéquat de technologies, où les circuits électroniques analogiques et numériques sont considérés comme blocs fonctionnels pour la réalisation de systèmes plus complexes. Réalisations de circuits plus complexes: oscillateurs, régulateurs, filtres actifs, etc. Méthodologie de conception au niveau système et au niveau détaillé en fonction de l environnement, des spécifications de fiabilité, de vitesse et de précision. Choix technologiques: réalisation analogique ou numérique, composants intégrés ou Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES 1

2 discrets, dispositifs programmables, montage classique ou en surface. Outils de conception: saisie du schéma, simulation, programmation. Dossier de fabrication: tracé, circuit imprimé, assemblage, vérification et suivi. Comprendre le processus de conception : saisie du schéma, simulation, corrections éventuelles, emballage du circuit, placement des composantes, tracé du circuit imprimé, vérification des masques, corrections des masques et du schéma. Création de symboles et de pièces. Corrections du schéma rapportées sur le circuit imprimé et corrections du circuit imprimé rapportées sur le schéma. Comparaison entre différents systèmes de CAO en électronique. 4. Stratégies pédagogiques utilisées Cours magistral (9 heures, h/semaine): De nombreuses applications seront étudiées en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées au cours. Les notes de cours résument les éléments importants des chapitres du manuel de cours. Laboratoires/travaux dirigés (6 heures): Applications de la théorie étudiée au moyen de simulations de circuits électroniques avec le logiciel de CAO/FAO intitulé Protel Design Explorer DXP (Altium Inc.). Il y a deux (2) laboratoires permettant de se familiariser avec les outils logiciels et de vérifier la théorie enseignée en classe. Deux (2) projets permettant dans chaque cas à l étudiant de concevoir un système original pour solutionner un problème pratique et de vérifier la validité de son concept. Deux devoirs serviront à vérifier la compréhension des techniques de conception enseignées en classe ou simulées en laboratoire. 5. Contenu du cours Semaine Date 1 12 sept sept. présentation personnelle plan détaillé du cours laboratoires C.I. LINÉAIRES-NUMÉRIQUES COMPARATEURS 11 et 9 MULTIVIBRATEUR ASTABLE Lectures personnelles : Chap. 1 Aucune séance de laboratoire C.I. LINÉAIRES-NUMÉRIQUES Contenus traités dans le cours HORLOGE 555 (Oscillateur astable et monostable) CIRCUITS D INTERFACE Lectures personnelles : Chap. 1 Heures Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES 2

3 26 sept. 4 oct oct oct. 7 ALIMENTATIONS C.C. DIODES ET RÉGULATEURS LINÉAIRES Lectures personnelles : Chap. 1, 2, 15 et Appendice B ALIMENTATIONS C.C. RÉGULATEURS À COMMUTATION PRÉSENTATION DU PROJET 1 Lectures personnelles : Chap. 15 CONCEPTION ET FABRICATION BESOINS, CONTRAINTES APPROCHE SYSTÈME PROTOTYPE, FABRICATION, TEST et DOCUMENTATION CAO/FAO Lectures personnelles : Notes de cours AMPLIFICATEURS INTÉGRÉS AMPLI. DIFFÉRENTIEL AMPLI. OPÉRATIONNELS ET D'INSTRUMENTATION Lectures personnelles : Chap. 10 et 11 Projet 1 Lampe de poche, présentation des étudiants mercredi 2 oct. (horaire ) 8 28 oct. 9 TP PROBLÈMES Comparateurs, multivibrateurs (transistors et 555), régulateurs de tension (lin. commutation), amplif. opérationnels Examen INTRA (comme un cours, période de lab/tp reprise au dernier cours) CORRECTION EXAMEN INTRA 1 oct. OSCILLATEURS WIEN, RC, DOUBLE T (SINUSOÏDAUX) ONDES CARRÉE OU TRIANGULAIRES PRÉSENTATION DU PROJET 2 Lectures personnelles : Chap FILTRES ACTIFS THÉORIE BUTTERWORTH et TCHÉBYCHEV Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES

4 7 nov. Lectures personnelles: Notes de cours nov nov. 1 FILTRES ACTIFS CONCEPTION DE FILTRES ACTIFS Lectures personnelles: Chap AMPLIFICATEURS (SIGNAL ET PUISSANCE) MULTI-ÉTAGES ET RÉPONSE (BASSE FRÉQUENCE) Lectures personnelles: Chap PRÉSENTATION DU CONCEPT 28 nov. Présentations par les étudiants Total 9 6. Laboratoires ou travaux pratiques Information variable / enseignant Il est à noter que le total des heures de laboratoires ou travaux pratiques doit totaliser 24 heures ( cr.) ou 6 heures (4 cr.) Date Description Heures 16 sept. Laboratoire 1- séance 1 : Multivibrateur à transistors Laboratoire 1 séance 2 : Multivibrateur à transistors, 2 sept. simulation 0 sept. Laboratoire 2 Horloge oct. Projet 1 séance 1 : Lampe de poche mardi 15 oct. Projet 1 séance 2 : Lampe de poche 21 oct. Projet 1 séance (fin) : Lampe de poche 4 nov. Projet 2 séance 1 : Accordeur 440 Hz, Entrées 11 nov. Projet 2 séance 2 : Accordeur 440 Hz, Oscillateur 18 nov. Projet 2 séance : Accordeur 440 Hz, Filtres 25 nov. Projet 2 séance 4 : Accordeur 440 Hz, Sortie TP PROBLÈMES 2 déc. Oscillateurs, filtres et amplificateurs Discussion sur le projet - Interactif : Professeur-étudiants Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES 4

5 5 déc. Théorie, simulation et fabrication (projet) Révision Total 6 7. Utilisation d outils d ingénierie Logiciel de CAO/FAO Altium Designer 9.4 (Altium Inc.) 8. Évaluation Activité Description % Date de remise Devoir(s) Devoir 1, Devoir 2 Une copie par étudiant. Collaboration permise. 10 (1) Laboratoires : 1. Multivibrateur à transistors 2 0 sept. 2. Horloge oct. Projets : 1. Lampe de poche 15 2 oct. 2. Accordeur 440Hz nov. Examens : intra (8 e semaine) oct. final (période d examens finaux) 0 À venir Note (1) : Les dates exactes de remise des devoirs seront communiquées lors du premier cours. DOCUMENTATION PERMISE : Intra: feuilles de notes (recto-verso). Final: Toute documentation permise. Dans les deux cas, la calculatrice est permise. LABORATOIRE(S) ET PROJET(S) : Un rapport par équipe de 2 étudiants max. Des points seront accordés pour l originalité, la conformité aux spécifications, la fonctionnalité (simulation), la documentation et le réalisme du dossier de fabrication. Retard de remise d un travail Pour les devoirs et les rapports de laboratoire ou de projets, une pénalité de 5 % par jour de retard est applicable. Utilisation d appareils électroniques Voir la section Documentation obligatoire Manuel : Non obligatoire mais fortement utilisé (50%) Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES 5

6 Auteurs : BOYLESTAD, R.L. et L. NASHELSKY Titre : Electronic Devices and Circuit Theory 10 e ou 11 e éd. Éditeur : Prentice-Hall Année : 201 Localisation : Electronic Devices and Circuit Theory 11 e éd. TK 7867 B (11 e éd.) TK 7867 B (9 e éd.) Notes de cours : Un site Web est accessible à l adresse : Ouvrages de référence Information variable / enseignant Voici une liste des ouvrages consultés pour la partie simulation du cours GPA667 : Altium Wiki Altium Documentation Altium Ltd. BOUGEANT, M. et T. ROYANT (1998). Analyse et conception de circuits électroniques avec PSpice/DesignLab, Paris, Eyrolles, Bibliothèque : Unité 1 TK7867B68, D01 et D02. PRICE, T.E. (1997). Analog Electronics, an Integrated Pspice Approach, Prentice Hall Europe, ISBN GOODY, R.W. (2001). OrCAD Pspice for Windows, vol. II: Devices, Circuits and Operational Amplifier, Prentice-Hall Inc., Upper Saddle River (NJ), 2e e éd., ISBN X, Bibliothèque : Monographies, TK454G V01. KEOWN, J. (2001). OrCAD Pspice and Circuit Analysis, Prentice-Hall, Upper Saddle River (NJ), 4 e éd., ISBN , Bibliothèque : Monographies,TK454 K D01, D02 Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES 6

7 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours Responsable(s) du cours : Richard Macdonald, ing., M. ing. Coordonnées de l enseignant : Groupe 01: Maurice Tremblay, ing. (cc-maurice.tremblay@etsmtl.ca) Préalables : GPA25 Crédits : 2. Descriptif officiel du cours Étudier les différentes étapes du processus de design en électronique. Comprendre les avantages et les inconvénients inhérents à un système de CAO. Processus de design : capture du schéma, simulation, corrections éventuelles, mise en boîte du circuit, placement des composantes, tracé du circuit imprimé, vérification des masques, corrections des masques et du schéma. Création de symboles et de pièces. Corrections du schéma rapportées sur le circuit imprimé et corrections du circuit imprimé rapportées sur le schéma. Comparaison entre différents systèmes de CAO en électronique. Séances de laboratoire et travaux pratiques axés sur l utilisation des ordinateurs pour la simulation et la conception de circuits électroniques. Précision sur le préalable : le préalable GPA25 Introduction à l'électronique est spécifique aux profils I, M et P.. Répartition des unités d agrément du BCAPG Maths Sciences naturelles Études complémentaires Science du génie Conception en ingénierie Total 0,0 0,0 0,0 21,6 4,2 64,8 4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES 7

8 5. Évaluation Activité Description % Date de remise Devoir(s) Devoir 1, Devoir 2 Une copie par étudiant. Collaboration permise. 10 (1) Laboratoires : 1. Multivibrateur à transistors 2 0 sept. 2. Horloge oct. Projets : 1. Lampe de poche 15 2 oct. 2. Accordeur 440Hz nov. Examens : intra (8 e semaine) oct. final (période d examens finaux) 0 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 1 er 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! Session automne 201 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES 8