ELE Circuits électroniques. Département génie électrique. 3 Crédits (3 1,5 4,5)

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1 Plan de cours ELE Circuits électroniques Département génie électrique 3 Crédits (3 1,5 4,5) I. INFORMATIONS GÉNÉRALES Professeur : Philippe Levesque Téléphone : à venir Courriel : philippe.levesque@polymtl.ca Consultation : mardi 15h35-18h00 et sur RDV Local : à venir Site WEB du cours : Chargé de laboratoire : Prof. Georges Emile April Courriel : georges@vlsi.polymtl.ca Site web des laboratoires : Horaire cours : Mardi 12h45-15h35, local B-543 Horaire laboratoires : Lundi 13h45-16h35, local A II. DESCRIPTION (annuaire) Diodes : caractéristiques, application aux redresseurs, verrouilleurs, portes logiques, générateurs de fonctions arbitraires, etc. Transistor à effet de champ et à grille isolée : caractéristiques, modes d opération, applications linéaires et non-linéaires. Transistors bipolaires : caractéristiques, modes d opération, applications linéaires et non-linéaires. Conception d amplificateurs simples et de portes logiques. Familles de logique intégrée : CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor) et TTL (Transistor Transistor Logic). Caractéristiques, avantages et inconvénients de chacune. III. OBJECTIFS Objectifs du cours : 1. Comprendre le rôle et le fonctionnement des éléments semi-conducteurs suivants : diodes, transistors à effet de champ et transistors bipolaires. ELE2302 Plan de cours 1/5 P. Levesque

2 2. Utiliser les éléments semi-conducteurs et passifs pour concevoir des circuits analogiques. 3. Comprendre et comparer les différentes familles de circuits logiques. 4. Concevoir des portes logiques de base. Objectifs des laboratoires : 1. Être capable d identifier et d utiliser les divers composants électroniques (éléments semiconducteurs et passifs). 2. Connaître les étapes de conception d un circuit électroniques. 3. Maîtriser un outil de simulation analogique de circuits électroniques. 4. Maîtriser les outils de laboratoire, tels les appareils de mesure et les générateurs de signaux. 5. Savoir présenter un rapport technique. IV. STRUCTURE DU COURS Présentation du cours (1h) Chapitre 1 : Introduction aux circuits électroniques (2h) Rappel des notions vues au cours ELE1600 Chapitre 2 : Diodes (6h) Définition de la diode Modèle idéal Équation de la diode Modèles de la diode en polarisation directe Modèle de la diode en polarisation inverse (diode Zener) Circuits à diodes (redresseurs, ecrêteurs, verrouilleurs) Types de diodes Chapitre 3 : Jonction PN (3h) Introduction aux semi-conducteurs Déplacement des particules chargées dans un solide La jonction PN Propriétés de la jonction PN Chapitre 4 : Transistors à effet de champ (MOSFET) (7h) Structure physique du transistor MOS Caractéristique i-v Modes d opération (amplificateur et interrupteur) Polarisation du MOS en mode amplificateur Modèles petit signal Amplificateurs MOS à un étage Inverseur CMOS Chapitre 5 : Transistors bipolaires (BJT) (7h) Structure physique du transistor BJT Caractéristique i-v Modes d opération (amplificateur et interrupteur) Polarisation du BJT en mode amplificateur Modèles petit signal Amplificateurs BJT à un étage ELE2302 Plan de cours 2/5 P. Levesque

3 Chapitre 6 : Circuits et familles logiques (2h) Équations booléennes Logique à diodes Logique à transistor Marge de bruit Familles logiques (TTL, ECL, NMOS, PMOS et CMOS) Chapitre 7 : Circuits logiques CMOS (6h) Introduction aux circuits logiques CMOS Analyse des performances de l inverseur CMOS Les portes logiques CMOS Les portes logiques NMOS Les circuits logiques «Pass-Transistor» Les circuits logiques dynamiques Chapitre 8 : Amplificateurs opérationnels et convertisseurs (3h) La paire différentielle CMOS Amplificateur opérationnel CMOS à deux étages L amplificateur opérationnel 741 Introduction aux convertisseurs Les circuits de conversion numérique/analogique Les circuits de conversion analogique/numérique V. PLANNING DES COURS Semaine Date Sujet Heures Présentation du cours août 2005 Chapitre 1 : Introduction aux circuits sept Chapitre 2 : Diodes sept Chapitre 2 : Diodes sept Chapitre 3 : Jonction PN sept Chapitre 4 : Transistors à effet de champs oct Chapitre 4 : Transistors à effet de champs 1 Contrôle oct Semaine de relâche 8 18 oct Chapitre 4 : Transistors à effet de champs oct Chapitre 5 : Transistors bipolaires (BJT) nov Chapitre 5 : Transistors bipolaires (BJT) nov Chapitre 5 : Transistors bipolaires (BJT) 1 Chapitre 6 : Circuits et familles logiques nov Chapitre 7 : Circuits logiques CMOS nov Chapitre 7 : Circuits logiques CMOS nov Chapitre 8 : AOPs et convertisseurs 3 ELE2302 Plan de cours 3/5 P. Levesque

4 VI. PLANNING DES LABORATOIRES Semaine # Lab. Groupe Date Sujet du laboratoire 1 S.O. S.O. 29 août 2005 S.O sept sept Diodes et applications sept Autres applications et limitations des oct diodes 6 S.O. S.O. 10 oct Semaine de relâche oct Transistors à effet de champ en mode oct linéaire et commuté oct Applications des transistors à effet de nov champ nov nov nov déc Transistors bipolaires Familles logiques et technologie CMOS VII. MÉTHODES D'ÉVALUATION Description Nombre Pondération Contrôle mi-session 1 30% Laboratoires 6 30% Examen final 1 40% Le cours comportes 6 laboratoires, 1 contrôle de mi-session et un examen final. Chaque laboratoire comporte une feuille de préparation à remettre avant le début du laboratoire. Pour le contrôle de misession et l examen final, vous avez droit aux feuilles manuscrites seulement. ELE2302 Plan de cours 4/5 P. Levesque

5 VIII. DOCUMENTATION 1) Acétates du cours, voir site web du cours : 2) ELE2302 : Circuits électroniques Manuel de cours, version Bêta, P. Levesque, A. Khouas, École Polytechnique de Montréal, À télécharger du site web du cours. Livre recommandé 3) Microelectronic Circuits, Sedra et Smith, Third edition, Oxford University Press, Autres livres pour compléter le cours 4) Electrical Engineering, Rizzoni, G., CRC Press LLC, Disponible en ligne à l adresse suivante : 5) Principles of Electronic Circuits, S.G. Burns et P.R. Bond, PWS Publishing Compagny, ) Electronics, Allan R. Hambley, Second edition, Prentice Hall, ) Understanding Semiconductor Devices, Sima Dimitrijev, Oxford University Press, Autres sources de documentation en ligne 8) CRC Press Engineering Handbooks Online, disponible à l'adresse suivante : 9) Wiley encyclopedia of electrical and electronics engineering, disponible à l adresse : ELE2302 Plan de cours 5/5 P. Levesque