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)

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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

(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".

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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

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.

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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.

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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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