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Conférence n°1 :

Notions générales en

électricité & électronique

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Disclaimer

  • Les contenus de cette conférence sont parfois/souvent volontairement imprécis et/ou déformés et/ou erronés et/ou hors contexte
  • C’est (la plupart du temps) volontaire et (parfois) de l’incompétence
  • Vous avez fait des études d’électricité, de physique ou de la théorie des cordes ?

Vous savez calculer la phase et le gain d’une feedback loop de 4ème ordre ?

Génial pour vous, mais on va pas aller jusque là :)

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Sommaire

ÉLECTRICITÉ

CIRCUITS TYPIQUES

LES COMPOSANTS

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ÉLECTRICITÉ

  • La Tension
  • Le Courant
  • La Résistance
  • La Capacitance
  • Autres Mesures courantes

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Tension : les Volts

  • Définition :
    • Tension : U
    • Unité : Volt ‘V’
  • Analogie hydraulique : « La pression dans le tuyau »
  • La tension :
    • imposée par la source
    • une différence de potentiel
    • se mesure entre 2 points

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Courant : les Ampères

  • Définition :
    • Courant : I
    • Unité : Ampère ‘A’
  • Analogie hydraulique : « La vitesse de l’eau »
  • Le courant :
    • imposé par la charge
    • se mesure à un endroit donné
  • Le courant alternatif
    • Analogie hydraulique : « l’eau fait des allers retour »
    • Notion de tension efficace et de fréquence (Hz)

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Résistance : les Ohms

  • Définition :
    • Résistance : R
    • Unité : Ohm ‘Ω’
  • Analogie hydraulique : « Le goulot d’étranglement »
  • La résistance :
    • Loi d’Ohm : U = R * I
    • Transforme de l’énergie électrique en énergie thermique (effet Joules)
    • Peut être complexe : Impédance (en fonction de la fréquence)

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Capacitance : les Farads

  • Définition :
    • Capacitance : C
    • Unité : Farad ‘F’
  • Analogie hydraulique : « Le réservoir »
  • La capacitance :
    • Quantité d’énergie cumulable
    • 1F c’est énorme, usage courant : 1pF - 1mF
  • Mathématiquement plus complexe, mais abordable

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Autres mesures courantes

  • L’inductance L (en Henry ‘H’) : « Le tourbillon d’eau »
    • Capacité à produire un champ électromagnétique
    • Osef pour le moment
  • Puissance P (en Watt ‘W’) : « Le débit d’eau »
    • P = U * I
    • Puissance (W) != Energie (Wh)
    • Débit instantané != Débit sur la durée

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  • Un composant possédera toujours une Résistance, une Inductance et une Capacitance

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LES COMPOSANTS

  • Les composants passifs
  • Les semi-conducteurs
  • Quelques grandes familles de composants
  • Décoder une datasheet

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Les composants passifs : Résistance (R)

  • Limite le courant
  • Dissipe de l’énergie (Effet Joules)
  • Caractéristiques : Valeur, Puissance, Précision
  • S’additionne en série, se divise en parallèle

R

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Les composants passifs : Condensateur (C)

  • Stocke l’énergie
  • Caractéristiques : Valeur, Tension, Tolérance
  • S’additionne en parallèle
  • Plein d’utilisations
    • découplage
    • stabilisation
    • filtrage
    • stockage

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Les composants passifs : Bobine (L)

  • Lisse la tension
  • Branchement en série
  • Osef pour le moment (Inductance)

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  • Ne laisse passer le courant que dans un seul sens
  • Variantes :
    • classique
    • LED : fait de la lumière
    • Zener : laisse passer le courant dans l’autre sens au dessus d’une certaine tension
    • Schottky : diode filtrante, pour baisser la tension
  • Caractéristiques :
    • Forward voltage
    • Reverse Voltage
    • Courant

Les semi-conducteurs : Diode

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Les semi-conducteurs : transistor MOSFET

  • Canal N ou Canal P

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  • Interrupteur commandable en tension
  • Caractéristiques :
    • Tension Drain - Source
    • Résistance Drain - Source « On »
    • Courant Drain
    • Tension Gate - Source

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  • PNP ou NPN

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  • Interrupteur commandable en courant
  • Caractéristiques :
    • Collector - Emitter Voltage
    • Emitter - Base Voltage
    • Collector Current

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Les semi-conducteurs : transistor bipolaire

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Familles de composants 1/2

  • Amplificateurs
    • fonctions mathématiques, fait le café
  • Horloges
    • générer un signal oscillant (Quartz, filtres RC, …)
    • PLL : multiplie la fréquence d’un signal carré
  • ADC / DAC
    • Mesure d’une tension
    • Tension analogique (variable) vers numérique (binaire)
  • Portes logique / Buffers
    • AND / OR / XOR / NOT / …
  • Multiplexeur
    • Littéralement un aiguillage

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Familles de composants 2/2

  • Interface / Transceiver / Modem
    • Convertit un signal à transmettre - Radio
  • Régulateurs de tension
    • Abaisse et stabilise la tension
    • Régulateur linéaire
      • Fonctionne bien si les tensions d’entrée/sortie sont proches
    • Régulateur à découpage
      • Pilote des interrupteurs pour « hacher » la tension

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Décoder une datasheet

  • Introduction
    • Description / Fonctionnalités / Variantes
    • Pinning
  • Block diagram
  • Caractéristiques électriques
    • Absolute maximum ratings
    • Electrical specifications
  • Courbes typiques / Description fonctionnelle
  • Informations d’application
  • Packaging
  • Erratas

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CIRCUITS TYPIQUES

  • Pont diviseur
  • Intégration d’une LED
  • Pull-up / Pull-down
  • Push-Pull & Open collector
  • Filtrage LC / RC
  • Protection d’alimentation
  • Intégration d’un quartz
  • Ampli Op
  • Mesure de courant
  • Découplage
  • Interrupteur Mosfet N / P
  • Relais

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Pont diviseur de tension

  • Le grand classique : divise la tension d’entrée

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  • Inconvénients :
    • peu de courant disponible en sortie
    • Pour une tension Vs fixe, on doit connaître Ve

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Montage d’une LED

  • Résistance pour limiter le courant
  • U = R * I --> R = ( Vcc – Vf ) / Icc

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Pull-up / Pull-down

  • Définit l’état par défaut d’une ligne (up/down)
  • Pas de court circuit quand on ferme l’interrupteur

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Push-Pull & Open collector

  • Push-Pull output

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  • Open collector output

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Interrupteur Mosfet / Inverseur

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Portes logiques (Mosfet)

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Filtrage LC / RC

  • « Lisse » la tension
  • Absorbe les pics de tension

Filtre LC Filtre RC

Adapté aux courants forts Adapté aux courants faibles

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Protection d’alimentation

  • Protéger contre les inversions de polarité
  • Protéger de la rupture d’autres composants
  • Protéger contre les surtensions

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Implémentation d’un quartz

  • L’oscillateur est dans le composant
  • C1 et C2 servent à « stabiliser » le quartz

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Amplificateur Opérationnel

  • L’ampli ajuste Vout pour que V+ = V-
    • Buffer : Vout = Vin

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  • Multiplicateur

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  • Et plein d’autres...

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Mesure de courant

  • Mesure de courant : Ampèremètre (série)
  • Mesure de tension : Voltmètre (parallèle)

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Découplage

  • Limiter l’impact des appels de courant

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Relais

  • Interrupteur électromécanique
  • COM / NO / NF
  • Bobine qui aimante le contact
  • Diode de roulement vide la bobine

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À la semaine prochaine !