Post on 19-Jun-2022
Cours d’Électronique :Introduction
A. ArciniegasN. Wilkie-Chancellier
A. Bouzzit
IUT Cergy-Pontoise, Dep GEII, site de Neuville
cbea
(CYU) Électronique - S1 1 / 12
Plan du cours
1 Avant propos
2 Contexte historique
3 Bibliographie
(CYU) Électronique - S1 2 / 12
Avant propos
Avant propos
(CYU) Électronique - S1 3 / 12
Avant propos
Pré-requis
Manipuler les opérations de base, les fractions ;
Contenu et objectifs
Découvrir l’électronique et ses composants de base
Comprendre le vocabulaire des fiches techniques relatives aux diodes ettransistors
Identifier les principaux montages à amplificateurs opérationnels et com-prendre les fonctions électroniques réalisées
Déroulement du module (24,5 heures)
15 séances de Cours/Travaux dirigés (22,5h) :Présentation des notions (diaporamas et vidéos) et leurs mises enapplication (exercices)
1 Devoir surveillé (2h, coeff 2)
(CYU) Électronique - S1 4 / 12
Avant propos
Pré-requis
Manipuler les opérations de base, les fractions ;
Contenu et objectifs
Découvrir l’électronique et ses composants de base
Comprendre le vocabulaire des fiches techniques relatives aux diodes ettransistors
Identifier les principaux montages à amplificateurs opérationnels et com-prendre les fonctions électroniques réalisées
Déroulement du module (24,5 heures)
15 séances de Cours/Travaux dirigés (22,5h) :Présentation des notions (diaporamas et vidéos) et leurs mises enapplication (exercices)
1 Devoir surveillé (2h, coeff 2)
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Avant propos
Pré-requis
Manipuler les opérations de base, les fractions ;
Contenu et objectifs
Découvrir l’électronique et ses composants de base
Comprendre le vocabulaire des fiches techniques relatives aux diodes ettransistors
Identifier les principaux montages à amplificateurs opérationnels et com-prendre les fonctions électroniques réalisées
Déroulement du module (24,5 heures)
15 séances de Cours/Travaux dirigés (22,5h) :Présentation des notions (diaporamas et vidéos) et leurs mises enapplication (exercices)
1 Devoir surveillé (2h, coeff 2)
(CYU) Électronique - S1 4 / 12
Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits numériques
(CYU) Électronique - S1 5 / 12
Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits numériques
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Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits numériques
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Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits numériques
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Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits numériques
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Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits analogiques : fonctionnent avec des valeurs d’amplitude et temps continus, on parle d’électronique linéaire.
Circuits numériques
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Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits analogiques : fonctionnent avec des valeurs d’amplitude et temps continus, on parle d’électronique linéaire.
Circuits numériques : fonctionnent généralement avec des niveaux d’amplitude ayant deux états distincts représentant des valeurslogiques.
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Définitions
ÉlectroniquePartie de la physique qui étudie et utilise les variations de grandeurs électriques pour capter, transmettreet exploiter de l’information, à l’aide de composants semi-conducteurs.
Bloc fonctionnelDifférents circuits constitués à partir de composants électriques et électroniques qui sont interconnectéspour réaliser une fonction particulière.
Système électroniqueDifférents blocs fonctionnels interconnectés conçus pour recevoir un type particulier de signal d’entréeet fournir la sortie voulue.
Ceux-ci peuvent être trouvés dans différents domaines dont les systèmes d’automatisation, de contrôleindustriel, de communication, de traitement de l’information et d’autres.
Il en existe deux types :
Circuits analogiques
Circuits numériques
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Pourquoi ?
Radio-électronique et télécommunications
Instrumentation électronique
Électronique numérique
Électronique de puissance...
(CYU) Électronique - S1 6 / 12
Pourquoi ?
Radio-électronique et télécommunications
Instrumentation électronique
Électronique numérique
Électronique de puissance...
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Pourquoi ?
Radio-électronique et télécommunications
Instrumentation électronique
Électronique numérique
Électronique de puissance...
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Pourquoi ?
Radio-électronique et télécommunications
Instrumentation électronique
Électronique numérique
Électronique de puissance...
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Contexte historique
Contexte historique
(CYU) Électronique - S1 7 / 12
Histoire de l’électronique (1/3) : époque du tube
Thomas Edison vers 1922
En 1883, Thomas Edison, expérimen-tateur américain, découvrit l’émissiond’électrons par un filament chauffé dansle vide (cas des ampoules) : Émissionthermoïonique ou Effet Edison.
(CYU) Électronique - S1 8 / 12
Histoire de l’électronique (1/3) : époque du tube
Tube électronique(ancêtre de la diode)
En 1904, John Fleming, ingénieur élec-tricien anglais, déposa un brevetrevendiquant l’application de la diodeau redressement des courants alter-natifs, et en particulier dans le casoù ces courants alternatifs sont ceuxtraversant une antenne de réceptionde télégraphie sans fil (TSF).
La diode est constituée d’une cathode(électrode de sortie du courant), quiémet des électrons lorsqu’elle est chauf-fée (effet Edison), et d’une anode (élec-trode positive) qui les recueille.
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Histoire de l’électronique (1/3) : époque du tube
Tube électronique(ancêtre de la diode)
En 1904, John Fleming, ingénieur élec-tricien anglais, déposa un brevetrevendiquant l’application de la diodeau redressement des courants alter-natifs, et en particulier dans le casoù ces courants alternatifs sont ceuxtraversant une antenne de réceptionde télégraphie sans fil (TSF).
La diode est constituée d’une cathode(électrode de sortie du courant), quiémet des électrons lorsqu’elle est chauf-fée (effet Edison), et d’une anode (élec-trode positive) qui les recueille.
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Histoire de l’électronique (1/3) : époque du tube
Triode(ancêtre du transistor)
En 1907, Lee De Forest, ingénieur améri-cain, inventa la triode à vide enajoutant, entre les deux électrodes dela diode de Fleming, une troisième élec-trode, appelée grille.
Cette dernière permet de commanderle courant du circuit anode, ce qui est àla base des amplificateurs de tension.
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Histoire de l’électronique (1/3) : époque du tube
Triode(ancêtre du transistor)
En 1907, Lee De Forest, ingénieur améri-cain, inventa la triode à vide enajoutant, entre les deux électrodes dela diode de Fleming, une troisième élec-trode, appelée grille.
Cette dernière permet de commanderle courant du circuit anode, ce qui est àla base des amplificateurs de tension.
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Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Diode 1N34 dans le catalogue"40 uses for germanium diodes"
En 1946, la 1N34 de Sylvania ElectricProducts Inc. est la première diode engermanium mise dans le marché.
(CYU) Électronique - S1 9 / 12
Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
J. Bardeen, W. Shockley et W. Brattain,via Wikimedia Commons Photo : Jack St
En 1947, aux Laboratoires Bell (États-Unis), John Bardeen, William Shockley etWalter Brattain inventèrent le Transistor àpoint de contact (germanium).
En 1956, Bardeen, Shockley et Brattainreçurent le prix Nobel de Physique pour"leurs travaux sur les semi-conducteurs etla découverte de l’effet transistor".
(CYU) Électronique - S1 9 / 12
Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Modèle du transistor à point de contact
En 1947, aux Laboratoires Bell (États-Unis), John Bardeen, William Shockley etWalter Brattain inventèrent le Transistor àpoint de contact (germanium).
En 1956, Bardeen, Shockley et Brattainreçurent le prix Nobel de Physique pour"leurs travaux sur les semi-conducteurs etla découverte de l’effet transistor".
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Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Modèle du transistor à point de contact
En 1947, aux Laboratoires Bell (États-Unis), John Bardeen, William Shockley etWalter Brattain inventèrent le Transistor àpoint de contact (germanium).
En 1956, Bardeen, Shockley et Brattainreçurent le prix Nobel de Physique pour"leurs travaux sur les semi-conducteurs etla découverte de l’effet transistor".
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Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Transistor BJT
En 1948, Schockley inventa le Transistor àJonction Bipolaire (BJT).
L’effet transistor pour le BJT est modélisécomme un amplificateur de courantcommandé en courant.
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Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Transistor en silicium.
En 1954, Texas Instruments commercial-isa le premier transistor en silicium.
La même année, la première radio tran-sistor Regency TR-1 est commercialisée.
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Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Regency TR-1
En 1954, Texas Instruments commercial-isa le premier transistor en silicium.
La même année, la première radio tran-sistor Regency TR-1 est commercialisée.
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Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Transistor MOSFET
En 1959, Mohamed Atalla et DawonKahng inventèrent le Transistor à effet dechamp à grille isolée (MOSFET).
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Histoire de l’électronique (2/3) : époque du transistor
Transistor MOSFET
En 1959, Mohamed Atalla et DawonKahng inventèrent le Transistor à effet dechamp à grille isolée (MOSFET).
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
Premier circuit intégré
En 1958, Jack Kilby chez Texas Instru-ments démontra le premier circuit in-tégré (IC) fonctionnel et révolutionnala microélectronique. Au lieu d’utiliserdes composants discrets, Kilby réalisal’équivalent à un transistor, un conden-sateur et trois résistances le tout dans lamême puce.
Kilby fabriqua trois circuits pour tester sonidée : un flip-flop (mémoire), un multivi-brateur et un oscillateur à déphasage.
(CYU) Électronique - S1 10 / 12
Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
Premier circuit intégré
En 1958, Jack Kilby chez Texas Instru-ments démontra le premier circuit in-tégré (IC) fonctionnel et révolutionnala microélectronique. Au lieu d’utiliserdes composants discrets, Kilby réalisal’équivalent à un transistor, un conden-sateur et trois résistances le tout dans lamême puce.
Kilby fabriqua trois circuits pour tester sonidée : un flip-flop (mémoire), un multivi-brateur et un oscillateur à déphasage.
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
IC fabriqué à partir du procédé planar.
En, 1959 Robert Noyce chez Fairchild mitau point la technologie "planar" en sup-primant les connexions filaires de l’inven-tion de Kilby.
Ainsi à partir de 1960, Fairchild fabriquales premiers IC "monolithiques" ou mi-cropuces.
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
IC fabriqué à partir du procédé planar.
En, 1959 Robert Noyce chez Fairchild mitau point la technologie "planar" en sup-primant les connexions filaires de l’inven-tion de Kilby.
Ainsi à partir de 1960, Fairchild fabriquales premiers IC "monolithiques" ou mi-cropuces.
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
Fabrication du MOS complémentaire
En 1963, Frank Wanlass chez Fairchildmontra que les circuits logiques com-binant transistors MOS (dits de canalp et canal n) dans une configura-tion symétrique (Complémentaire) s’ap-prochent d’une consommation de puis-sance nulle en mode veille.
On parle de technologie CMOS.
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
vin
Q1
Q2
+VDD
vout
Schéma électrique du principe CMOS
En 1963, Frank Wanlass chez Fairchildmontra que les circuits logiques com-binant transistors MOS (dits de canalp et canal n) dans une configura-tion symétrique (Complémentaire) s’ap-prochent d’une consommation de puis-sance nulle en mode veille.
On parle de technologie CMOS.
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
AOP µA702Crédit : Smithsonian Chip Collection
En 1963, Bob Widlar chez Fairchild in-venta le premier amplificateur opéra-tionnel (AOP) en circuit intégré mono-lithique.
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
EAI 8800Crédit : Analogmuseum.org
En 1965, existait l’EAI 8800, un des pre-miers calculateurs analogiques (ordina-teur).
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
AGCCrédit : NASA
En 1969, la mission Apollo 11 qui menales premiers hommes sur la Lune, com-porta l’Apollo Guidance Computer, lepremier ordinateur embarqué fabriquéà partir de IC : https://www.youtube.com/watch?v=g0PIXvjTasI
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Histoire de l’électronique (3/3) : époque du circuit intégré
Intel 4004
Enfin, en 1971 Intel fabriqua le pre-mier microprocesseur commercial-isé, le "4004".
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Bibliographie
Bibliographie
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Bibliographie
1 H. Lilien. Une brève histoire de l’électronique(Vuibert, 2003).
2 A. Sedra. Circuits microélectroniques(Deboeck, 2016)
3 A. Malvino. et D. Bates. Principes d’électronique(Dunod, 2021)
4 https://computerhistory.org/
5 http://smithsonianchips.si.edu/
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