Formation LIESSE : Électronique expérimentale - CultureSciences de l'Ingénieur

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publié le 17 oct 2023 par Hélène HORSIN MOLINARO

Formation LIESSE : Électronique expérimentale

L'électronique occupe une part importante des enseignements de physique des deux années de classes préparatoires PTSI/PCSI et PT/PSI. Cette discipline à la frontière de la physique appliquée, des mathématiques appliquées et des sciences de l'ingénieur se prête facilement à l'expérimentation. Il est donc naturel qu'elle soit un support à la formation expérimentale des étudiants de classe préparatoire. Il s'agit également d'une discipline qui a vécu, et qui continue à vivre, des évolutions rapides et importantes, portées par des découvertes scientifiques et technologiques. Ce stage de formation a pour double objectif le renforcement des compétences expérimentales dans le domaine de l'électronique moderne, et la mise en perspective des enseignements théoriques et expérimentaux de cette discipline en CPGE dans les girons de l'industrie et de la recherche.

Format : Manipulations et expériences de cours associées aux programmes de PTSI/PCSI/PT/PSI.

Objectifs : Renforcement des compétences expérimentales, acquisition d'une culture technologique et scientifique au travers d'exemples applicatifs actuels.

Contenu : Pour chaque thématique abordée :

Présentation succincte des principaux résultats théoriques
Remise en contexte, présentation d'exemples applicatifs empruntés au monde industriel ou de la recherche
Présentation et démonstration de manipulations/expériences de cours
Débriefing autour des résultats expérimentaux et exploitations pédagogiques liés à la manipulation
"Pour aller plus loin" : pistes d'évolution, phénomènes parasites secondaires, éléments d'analyse et de compréhension complémentaires (hors programme CPGE), bibliographie, ...

Thèmes envisagés :

1°) L'amplificateur linéaire intégré (ALI, ou AOP) : ALI idéal et ALI réel : mise en évidence, caractérisation et modélisation des imperfections : offset, courants de polarisation, slew-rate, produit gain bande… Structure interne de l'ALI, fonctionnement en régime linéaire/non linéaire, performances des ALI modernes...
2°) Modulation et démodulation d'amplitude, détection synchrone : intérêts des modulations, différentes modulations d'amplitude (MAPC, MAPS, BLU, BLA, ...), propriétés spectrales, modulateurs et démodulateurs, démodulation cohérente/non-cohérente, détection synchrone d'un signal noyé dans du bruit...
3°) Les oscillateurs : multivibrateurs/oscillateurs quasi-sinusoïdaux, stabilité d'un système bouclé, modèle gain/réseau de rétroaction d'un oscillateur, conditions de démarrage des oscillations, stabilisation de l'amplitude, performances de l'oscillateur (stabilité en fréquence à court et long terme, pureté spectrale, ...), amélioration des performances (quartz)...
4°) Filtrage analogique d'un signal : gabarits de filtrage en gain, fonctions de transfert/d'approximation, réponse temporelle/fréquentielle, temps de propagation de groupe/phase, filtres passifs/actifs, différentes structures de filtres actifs, performances, limites...
5°) Filtrage numérique d'un signal : chaine de traitement numérique du signal, échantillonneur/bloqueur, BOZ, CAN/CNA, filtres simples (suiveur, moyenneur…), réponse temporelle/fréquentielle, synthèse, mises en oeuvre du filtre, ressources matérielles/logicielles, ...
6°) L’oscilloscope numérique : critères de choix, paramètres d'acquisition pour l’analyse spectrale, échantillonnage, quantification, repliement de spectre, résolution spectrale, propriétés de la TFD/FFT, fenêtres d'analyse, performances de l'analyse (état de l’art des performances des oscilloscopes modernes), comparaison à l'analyseur de spectre hétérodyne ...

Public visé : Professeurs de physique des classes de PTSI/PCSI/PT/PSI