Différences entre versions de « Electronique »
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− | / [[ | + | / [[Electronique numérique]] |
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− | |Domaine, Discipline, Thématique 1= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 1= Electricité et Electronique |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 2= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 2= pilotage des systèmes programmables et automatisés |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 3= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 3= maintenance des Equipements biomédicaux |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 4= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 4= domotique |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 5= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 5= Electricité industriel |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 6= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 6= Electricité de bâtiment |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 7= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 7= régulation |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 8= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 8= automatisme |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 9= | + | |Domaine, Discipline, Thématique 9= microprocesseur |
− | |Domaine, Discipline, Thématique 10= . | + | |Domaine, Discipline, Thématique 10=les références Liens microcontrôleur |
+ | |Domaine, Discipline, Thématique 11=Systèmes de numération et codes | ||
+ | |Domaine, Discipline, Thématique 12=Conception de circuits logiques combinatoires . | ||
+ | |Domaine, Discipline, Thématique 13=THÉORÈMES DE DE MORGAN | ||
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− | *... | + | *L'électronique analogique est la discipline traitant des systèmes électroniques opérant sur des grandeurs à variation continue. Elle diffère de l'électronique numérique dans laquelle ces dernières sont quantifiées. |
− | + | *L'électronique numérique est un domaine scientifique s'intéressant aux systèmes électroniques dont les états parcourent un ensemble fini de possibilités. | |
− | + | *L'électronique est une branche de la physique appliquée, traitant de la mise en forme et de la gestion de signaux électriques, permettant de transmettre ou recevoir des informations | |
− | + | *L'électronique de puissance est une branche de l'électrotechnique qui concerne les dispositifs permettant de changer la forme de l'énergie électrique (convertisseurs). | |
− | + | ||
− | + | L'électronique de puissance comprend l'étude, la réalisation et la maintenance : | |
− | + | ||
− | + | des composants électroniques utilisés en forte puissance; | |
+ | des structures des convertisseurs; | ||
+ | de la commande de ces convertisseurs; | ||
+ | des applications industrielles de ces convertisseurs. | ||
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− | *................................ | + | *L'utilisation de systèmes digitaux est en pleine expansion. Pour s'en |
− | + | convaincre, il n'y a qu'à regarder autour de nous l'explosion de la microinformatique, | |
− | + | qui s'est même implantée dans les ménages. Un nombre de | |
− | + | plus en plus grand de machines (télévision, voiture, machine à laver, etc.) | |
− | + | utilisent de l'électronique numérique. | |
− | + | Nous trouvions, jusqu'à l'apparition du microprocesseur, deux grands | |
− | + | secteurs dans le domaine des systèmes digitaux. Cette division a subsisté | |
− | + | chez les fabricants d'ordinateurs où nous trouvons encore: | |
+ | • le département matériel (hardware) | ||
+ | • le département logiciel ou programmation (software) | ||
+ | L'apparition du microprocesseur a eu pour effet de diminuer l'importance | ||
+ | du matériel et de provoquer un déplacement des moyens de traitement | ||
+ | des circuits aux programmes. Ce qui fait que nous nous trouvons de plus | ||
+ | en plus face à des programmes qui cernent la machine au plus près. Cela | ||
+ | oblige les programmeurs à connaître de mieux en mieux le matériel pour | ||
+ | mieux "coller" à l'application avec le programme. | ||
+ | Après avoir réduit le marché de la logique câblée, le microprocesseur est parti à la conquête de l'électronique basse fréquence. Il a fait son entréedans un nombre important de secteurs (jeux, télécommunications, automatique, | ||
+ | etc.). | ||
+ | L'augmentation des possibilités d'intégration (nombre de transistors par | ||
+ | mm2 | ||
+ | ) conduit à une nouvelle évolution. Les circuits logiques programmables | ||
+ | deviennent abordables. La programmation des petites applications se | ||
+ | trouve remplacée par de la logique câblée dans ces circuits programmables. | ||
+ | Cette évolution permet d'envisager une augmentation de la vitesse de | ||
+ | traitement des fonctions. | ||
+ | Jusqu'à présent, l'apprentissage de la logique se faisait à travers la dé- | ||
+ | couverte des fonctions logiques élémentaires contenues dans les circuits | ||
+ | intégrés des familles 74xxx, dont on peut voir quelques types dans | ||
+ | figure 1- 1, page 2. Les expérimentations se limitaient aux fonctions proposées | ||
+ | par les fabricants de ces circuits. La conception de fonctions logiques | ||
+ | regroupant plusieurs de ces circuits nécessitait un câblage | ||
+ | conséquent, et la réalisation d'un circuit imprimé de grande surface L'apparition des circuits logiques programmables de type PLD (Programmable | ||
+ | Logic Device), CPLD (Complexe PLD, figure 1- 2, page 3) ou | ||
+ | FPGA (Field Programmable Gate Array, figure 1- 2, page 3) a permis de | ||
+ | s'affranchir de cette limitation. En effet, l'utilisateur peut créer, dans ces | ||
+ | circuits, toutes les fonctions logiques qu'il souhaite avec comme seules limitations, | ||
+ | la place disponible dans le circuit choisi et/ou la vitesse de fonctionnement | ||
+ | de celui-ci. La taille actuelle de ces circuits permet | ||
+ | l’intégration d’un système à processeur complet. En anglais, l’abréviation | ||
+ | est SoPC pour System on Programmable Chip. | ||
+ | Les outils de développement mis à la disposition des utilisateurs doivent | ||
+ | donc permettre de passer de la description du comportement d'une fonction | ||
+ | logique à son câblage dans le circuit et cela de la manière la plus simple | ||
+ | possible. Au début des années 90, la description du comportement des | ||
+ | fonctions logiques était faite par l'utilisation de langage dit de "description | ||
+ | de matériel". Parmi ceux-ci, on peut citer: | ||
+ | La première génération de ces langages permettaient des descriptions au | ||
+ | niveau logique. Il a existé deux langages: | ||
+ | • Le CUPL utilisé dans les années 1980 à 1994. | ||
+ | • Le langage ABEL (Advanced Boolean Equation Language) utilisé | ||
+ | dans les années 1990 à 1998 | ||
+ | Ce langage a été créé par la société DATA I/O et utilisé ou imité | ||
+ | par quasiment tous les concepteurs d'outils de développement | ||
+ | pour ce type de circuit (XABEL pour XILINX, AHDL pour | ||
+ | ALTERA, PLD pour ORCAD, XPLA pour PHILIPS, etc..) | ||
+ | Ce langage n'est plus utilisé actuellement. | ||
+ | L'augmentation de la complexité des circuits programmable a nécessité | ||
+ | de disposer de langage permettant des descriptions de plus haut niveau | ||
+ | (comportementale). Deux langages sont apparu au début des années 1990 | ||
+ | pour la conception de circuits ASIC (circuit intégré spécialisé). Ils se sont | ||
+ | imposées dés le milieu 1995 pour les circuits logiques programmables. Il | ||
+ | s'agit: | ||
+ | • Le langage VHDL (Very High Speed Integrated Circuit, Hardware | ||
+ | Description Language) qui a été créé pour le développement | ||
+ | de circuits intégrés logiques complexes. Il doit son succès, | ||
+ | essentiellement, à sa standardisation sous la référence | ||
+ | IEEE-1076, qui a permis d'en faire un langage unique pour la | ||
+ | description, la modélisation, la simulation, la synthèse et la documentation. | ||
+ | • Le langage VERILOG qui est proche du langage VHDL et qui | ||
+ | est surtout utilisé aux Etats-Unis. | ||
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Image:Definition-graphique-concept2.png |Titre de Votre Image 2 | Image:Definition-graphique-concept2.png |Titre de Votre Image 2 | ||
Image:Definition-graphique-concept3.png |Titre de Votre Image 3 | Image:Definition-graphique-concept3.png |Titre de Votre Image 3 | ||
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− | <youtube width="250" height="250"> | + | <youtube width="250" height="250">gs4APdOWwPk</youtube> |
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+ | ===Exemples-Applications-Utilisations=== | ||
+ | * CIRCUIT INTEGRE MULTIFONCTIONS | ||
+ | APPLICATIONS DE L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL EN REGIME LINEAIRE | ||
+ | APPLICATIONS DE L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL EN REGIME NON-LINEAIR | ||
+ | Le sujet du TP devra être lu avant l’arrivée à la séance afin de résoudre les questions liées à la | ||
+ | préparation de cette séance de TP. Les questions de préparation du TP ont pour préfixe la lettre P : | ||
+ | Px où x est un nombre entier. Les questions relatives à une manipulation en cours de séance sont | ||
+ | notées Mx où x est un nombre entier. | ||
+ | Le compte-rendu est la preuve écrite de la qualité du travail effectué par les élèves, de leur sens | ||
+ | d’observation et du niveau de compréhension des phénomènes étudiés. Il doit être clairement rédigé d’une | ||
+ | manière concise. Une mauvaise présentation ne peut qu’indisposer le correcteur. | ||
+ | Les résultats numériques doivent être présentés correctement de façon à pouvoir les vérifier. Si ils | ||
+ | sont calculés à partir de mesures expérimentales, ces dernières doivent être indiquées. S’ils résultent d’une | ||
+ | interprétation des courbes, celles-ci doivent être annotées. | ||
+ | Les résultats théoriques et numériques devront être encadrés. | ||
+ | Tout montage devra être câblé hors tension et être vérifié d’abord par le binôme puis par l’enseignant | ||
+ | avant la mise sous tension. Ne pas déplacer les appareils d’une table à l’autre. Si un appareil est absent de | ||
+ | votre table de TP, le signaler à l’enseignant. | ||
+ | Avant de commencer une série de mesures, il est conseillé de relever les valeurs extrêmes. Ceci | ||
+ | permet de choisir directement les échelles pour les relevés. | ||
+ | *L'électronique a recours à des schémas électriques pour pouvoir la comprendre et la concevoir. Il existe des règles simples qu'il faut maîtriser pour être compris par tous (toutes langues confondues). Rassurez-vous, je ne vais pas vous faire un cours d'anglais car de toute façon, je ne sais pas aligner trois mots en anglais ! :p | ||
− | + | Nous allons voir ensemble, dans ce chapitre, comment lire et écrire un schéma, ce qui est la base en électronique. Cela nous prendra pas mal de temps. Pour terminer, nous reviendrons sur les types de générateurs et de récepteurs qui existent. | |
− | ....................... | + | |
− | + | Lecture et écriture d'un schéma | |
− | + | Un peu de vocabulaire | |
− | + | ||
− | + | Comme en informatique ou en mathématiques, l'électronique possède un vocabulaire qui lui est propre. Voyons un peu celui qui va nous intéresser pour nos débuts. | |
− | + | ||
− | + | Les composants d'un circuit sont : | |
+ | |||
+ | le générateur, un dipôle qui fournit de l'énergie électrique dans un circuit ; | ||
+ | le récepteur qui reçoit quant à lui l'énergie électrique dans un circuit ; | ||
+ | le dipôle, un élément du circuit qui possède deux bornes. En général, les dipôles sont des récepteurs. | ||
+ | Lois sur les fils et leurs liaisons : | ||
+ | |||
+ | un nœud est une connexion qui relie au moins trois fils ; | ||
+ | une branche est une portion de circuit (un fil) comprise entre deux nœuds consécutifs ; | ||
+ | une maille est un chemin fermé, formé d'un ou de plusieurs fils (ou branches) et de dipôles dans un circuit électrique. | ||
+ | '''Lois concernant les dipôles ''' | ||
+ | |||
+ | deux dipôles sont en série lorsqu'ils appartiennent à la même branche ; | ||
+ | deux dipôles sont en dérivation (ou en parallèle) lorsqu'ils forment une maille. | ||
+ | Pour résumer, voici un schéma que j'ai annoté du vocabulaire présenté ci-dessus : | ||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Quelques remarques | ||
+ | Le générateur dans un schéma électrique est toujours, je dis bien toujours, placé à gauche. Ni en haut, ni en bas, ni à droite. En effet, pour un électronicien, un schéma électrique est comme un livre qui se lit de gauche à droite et de haut en bas. | ||
+ | La masse d'un circuit est toujours placée vers le bas. Même si elle n'est pas en bas du circuit, son symbole est toujours (je me répète) orienté vers le bas (les traits obliques). | ||
+ | Autre détail : faites attention aux courts-circuits ! Même si ce n'est pas toujours dangereux ou mortel pour le circuit (décidément, on ne se quitte plus), cela peut l'endommager ou bien l'empêcher de remplir correctement sa fonction. C'est souvent la première source de problèmes dans un montage qui ne fonctionne pas, d'autant plus que son dépistage est difficile (mais pas impossible). | ||
+ | Courant et tension | ||
+ | Dans tout dipôle, quel qu’il soit, du courant va circuler. Le courant va donc entrer par une borne du dipôle et sortir par l'autre. | ||
+ | La borne du dipôle par laquelle le courant va entrer est appelée l'entrée du dipôle. L'autre borne est appelée la sortie. | ||
+ | Pour éviter certains problèmes, il faut respecter des conventions qui nous précisent le sens dans lequel on doit dessiner la tension et le courant dans un circuit. | ||
+ | Convention générateur | ||
+ | Pour un générateur, la tension et le courant sont dans le même sens. | ||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure 2 − Convention générateur | ||
+ | C'est une règle à respecter absolument. Cette règle est purement conventionnelle, on aurait très bien pu faire l'inverse, mais c'est cette convention qui a été choisie. | ||
+ | |||
+ | '''Convention récepteur''' | ||
+ | |||
+ | Pour un récepteur, c'est exactement l'inverse : la tension et le courant vont dans le sens contraire car le récepteur reçoit du courant. La tension, quant à elle, ne se flèche pas dans le sens inverse. | ||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure 3 − Convention récepteur | ||
+ | Branchement en série et en parallèle | ||
+ | Évidemment, on n'utilise presque jamais de circuits ne comprenant qu'un seul dipôle et un générateur. Il faut souvent placer dans le même circuit plusieurs récepteurs, et pour cela, on va devoir relier nos récepteurs et générateur(s) entre eux. | ||
+ | Pour relier deux récepteurs entre eux, on dispose de deux moyens : | ||
+ | les relier en série ; | ||
+ | les relier en parallèle (en dérivation). | ||
+ | Branchement en série | ||
+ | Nous en avons vu un exemple tout à l'heure. En voici un autre : | ||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure 4 − Montage avec un générateur et deux résistances en série | ||
+ | Dans un circuit (ou une partie d'un circuit) où les dipôles sont en série, il n'existe qu'un seul parcours pour le courant. Celui-ci est alors égal en tout point du circuit. | ||
+ | Branchement en parallèle | ||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure 5 − Montage avec un générateur et deux résistances en parallèle | ||
+ | Plus compliqué cette fois, et pour cause : il y a deux parcours possibles pour le courant. Il ne choisira pas une branche ou une autre, mais les deux ! Il va en effet se répartir (pas forcément de manière égale) dans chacune des branches et se recombiner en un seul courant lorsqu'il aura traversé ces deux branches. On dit alors qu'il y a trois mailles dans le circuit. | ||
+ | Qu'est-ce qu'une maille ? | ||
+ | Une maille est une portion de circuit fermé partant d'un point et revenant à son point de départ. | ||
+ | Pour trouver une maille dans un circuit, tentez ceci : prenez un endroit du circuit, n'importe lequel. Si vous suivez les fils du circuit en traçant un chemin et que vous revenez à votre point de départ, alors le trajet que vous avez suivi constitue une maille. | ||
+ | Reprenons le montage précédent et traçons les mailles : | ||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure 6 − Trois mailles identifiées (rouge, bleu et verte) | ||
+ | Les générateurs | ||
+ | Vous savez ce qu'est un générateur, mais ce que vous ne savez peut-être pas, c'est qu'il existe deux types de générateurs différents : | ||
+ | les générateurs de tension ; | ||
+ | les générateurs de courant. | ||
+ | Le générateur de tension | ||
+ | On parle aussi de source de tension. Son rôle est de créer une tension à ses bornes. C'est cette tension qui agira sur les charges d'un circuit et qui créera un courant dans tout le circuit. En général, on représente notre source de tension comme ceci : | ||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure a.1 − Symboles schématiques pour les sources de tension continue | ||
+ | Néanmoins, on peut parfois trouver un autre symbole pour les piles et les accumulateurs. | ||
+ | |||
+ | Le générateur de courant | ||
+ | |||
+ | Comme son nom l'indique, un générateur de courant crée un courant. Original, non ? On représente notre source de courant comme ceci : | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure a.2 − Symboles schématiques pour les sources de courant | ||
+ | |||
+ | Générateurs continus | ||
+ | |||
+ | En électronique, on travaille uniquement avec des tensions et des courants. Et pour commencer sur de bonnes bases, il faut absolument commencer par parler d'une distinction fondamentale : la différence entre continu et alternatif. | ||
+ | |||
+ | Certains générateurs peuvent fournir une tension ou un courant variables. C'est-à-dire que la valeur de la grandeur physique fournie n'est pas la même à un temps t=0 et un temps t=1,5s, par exemple. Une pile ne peut fournir qu'une tension constante tandis que le secteur électrique fournit une tension variable. | ||
+ | |||
+ | Tension continue | ||
+ | |||
+ | En continu, la tension fournie par le générateur garde une valeur constante. Elle ne varie pas au court du temps. C'est le cas le plus simple. | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure 7 − Tension continue | ||
+ | |||
+ | En fait, ce type de générateur fournit une tension constante et ce quel que soit le besoin du circuit en courant électrique. Par exemple, le générateur fournit une tension de 10V, eh bien si le montage a besoin de 1mA, le générateur fournira du 10V à 1mA. Maintenant, si le montage a besoin de 40A, le générateur fournira du 10V à 40A ! | ||
+ | |||
+ | Courant continu | ||
+ | |||
+ | Pareil que pour la tension continue, mais là, quelle que soit la tension demandée, le courant reste identique. | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Figure 8 − Courant continu | ||
+ | |||
+ | Dans la suite du cours, les schémas auront pour source d'énergie des générateurs idéaux. | ||
+ | Générateurs non continu | ||
+ | |||
+ | Les générateurs non continu, nous l'avons vu, sont des générateurs qui fournissent une grandeur physique qui a la faculté de varier au cours du temps. Il en existe deux types : les générateurs variables et les générateurs périodiques. | ||
+ | |||
+ | Signal quelconque | ||
+ | |||
+ | Un générateur variable fournit un courant et/ou de la tension qui varient au court du temps. On appelle cela des signaux électriques. | ||
+ | |||
+ | Voici un exemple de signal électrique dont la forme est arbitraire : | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Ici, c'est la tension qui varie, mais cela aurait très bien pu être le courant. | ||
+ | |||
+ | Générateurs périodiques | ||
+ | |||
+ | Ces générateurs fournissent des signaux qui varient au cours du temps, mais qui ont la particularité de se répéter cycliquement, c'est-à-dire qu'ils ont une forme de base qui se répète un certain nombre de fois par seconde. On appelle de tels signaux des signaux périodiques. | ||
+ | Voici un exemple : | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Propriétés | ||
+ | |||
+ | Ces signaux possèdent des caractéristiques importantes que n'ont pas les autres signaux et qu'il faut connaître à tout prix : | ||
+ | |||
+ | la fréquence ; | ||
+ | la période ; | ||
+ | l'amplitude crête et crête à crête ; | ||
+ | le rapport cyclique. | ||
+ | La période | ||
+ | |||
+ | Commençons judicieusement par la période. | ||
+ | |||
+ | La période est la forme du signal qui se répète au cours du temps. Pour la définir, il faut en fait partir d'un point du signal, parcourir ce signal jusqu'à retomber au même point, mais avec un temps de décalage. Plus précisément, ces points auront la même ordonnée mais une abscisse différente. L'espace de temps entre ces deux abscisses est ce qu'on appelle la durée de la période. On note souvent cette durée T et on l'appelle souvent période par abus de langage. | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | La durée de la période correspond à : T = t2 - t1 | ||
+ | |||
+ | La fréquence | ||
+ | |||
+ | La fréquence d'un signal est simplement le nombre de fois qu'un signal va se répéter par seconde. | ||
+ | L'unité de la fréquence est le hertz. | ||
+ | La fréquence d'un signal se note souvent f (simple, non ?). | ||
+ | Cette fréquence peut se calculer à partir de la durée de la période T. En effet, la fréquence vaut 1T1T. | ||
+ | L'amplitude crête | ||
+ | |||
+ | L'amplitude crête est la valeur maximale atteinte par notre signal durant un cycle. | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | L'amplitude crête à crête | ||
+ | |||
+ | Lorsque notre tension varie, elle varie entre une valeur maximum et une valeur minimum. La différence entre ces deux valeurs se nomme l'amplitude crête à crête. | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Le rapport cyclique | ||
+ | |||
+ | On remarque que, durant une période, le signal reste à sa valeur maximale pendant un certain temps. On appelle le rapport entre ce temps et la période le rapport cyclique. | ||
+ | |||
+ | Les formes connues de signaux | ||
+ | |||
+ | Il existe toute une panoplie de signaux périodiques (sinusoïdaux, créneaux, triangulaires, …), mais seule une partie d'entre eux ont un réel intérêt, car ce sont eux qui sont majoritairement employés. | ||
+ | |||
+ | On va donc se concentrer sur trois types de signaux : | ||
+ | |||
+ | les signaux sinusoïdaux ; | ||
+ | les signaux triangulaires ; | ||
+ | les signaux carrés. | ||
+ | Le signal sinusoïdal | ||
+ | |||
+ | Un signal dit sinusoïdal dessine une jolie vague que l'on appelle une sinusoïde. Voici à quoi cela ressemble : | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Le signal triangulaire | ||
+ | |||
+ | La forme de la période est ici un triangle : | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Le signal carré | ||
+ | |||
+ | Ce genre de signal est très utilisé, notamment pour synchroniser des circuits qui doivent communiquer entre eux : | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Ce signal peut donc prendre deux valeurs : | ||
+ | |||
+ | une valeur maximale ; | ||
+ | une valeur minimale. | ||
+ | Dans la réalité, le courant et la tension ne passent pas immédiatement de la valeur minimale à la valeur maximale. Il y a un certain temps de latence, nommé le temps de montée, durant lequel la tension et le courant vont progressivement passer de la valeur minimale à la valeur maximale. | ||
+ | |||
+ | De même, il y a aussi un temps de descente durant lequel la tension passe de sa valeur maximale à sa valeur minimale. | ||
+ | |||
+ | En dilatant le signal précédent, on obtient ceci : | ||
+ | |||
+ | Image utilisateur | ||
+ | Pourquoi cela ne passe-t-il pas directement de la valeur maximale à la valeur minimale ? | ||
+ | La réponse est simple : chaque signal est une fonction du temps. En mathématiques, une fonction n'est définie que si elle n'est pas disjointe, c'est-à-dire qu'elle ne peut pas avoir deux points dont l'abscisse est la même. | ||
+ | |||
+ | Les récepteurs | ||
+ | Un récepteur, nous l'avons entrevu, est un dipôle qui va simplement se faire traverser par un courant et réagir en conséquence. | ||
+ | |||
+ | Les récepteurs sont classés en deux catégories : | ||
+ | |||
+ | les composants passifs ; | ||
+ | les composants actifs. | ||
+ | Les récepteurs passifs | ||
+ | |||
+ | Les composants dits passifs sont des composants électroniques qui ne permettent aucune amplification du signal appliqué sur leur entrée. | ||
+ | |||
+ | Composants linéaires | ||
+ | |||
+ | Un composant linéaire ne fait subir aucune déformation au signal qui lui est appliqué sur son entrée. En revanche, certaines propriétés du signal appliqué peuvent être modifiées (amplitude, phase). | ||
+ | En clair, le composant multiplie la valeur du signal et peut éventuellement décaler celui-ci, mais il ne fait rien de plus. | ||
+ | |||
+ | On peut citer les composants passifs linéaires suivants : | ||
+ | |||
+ | la résistance ; | ||
+ | le condensateur ; | ||
+ | la bobine ; | ||
+ | l'ampoule (qui est en fait une résistance qui créer de la lumière). | ||
+ | Composants non linéaires | ||
+ | |||
+ | Inversement par rapport aux composants linéaires, les non linéaires déforment en partie le signal qui est appliqué à leur entrée. Seule la diode possède cette caractéristique. | ||
+ | |||
+ | Les récepteurs actifs | ||
+ | |||
+ | Contrairement aux récepteurs passifs, les récepteurs actifs peuvent amplifier un signal appliqué sur leur entrée. | ||
+ | |||
+ | Composants linéaires et non linéaires | ||
+ | |||
+ | J'ai regroupé les deux catégories car il y a deux fonctionnements possibles pour lesdits composants. En effet, dans une fourchette de valeurs, le signal peut être amplifié sans être déformé en sortie. Mais passé ces valeurs, le composant actif ne remplit plus sa fonction et déforme le signal ou même ne l'amplifie plus. On peut citer : | ||
+ | |||
+ | le transistor ; | ||
+ | l'amplificateur opérationnel. | ||
<!-- ************************* Fin ***************************************** --> | <!-- ************************* Fin ***************************************** --> | ||
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<!-- ****************** Commencez les modifications *********************** --> | <!-- ****************** Commencez les modifications *********************** --> | ||
− | * Confusion entre | + | * Confusion entre electricité et electronique |
− | * Confusion entre | + | * Confusion entre fréquence basse niveau et fréquence haute niveau |
* Erreur fréquente: ................. | * Erreur fréquente: ................. | ||
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− | * ..... | + | * Dans le cadre des activités pédagogiques et de la classe, l’enseignant produit un travail d’intéressement des élèves afin de les enrôler dans un projet d’apprentissage, dans les activités qu’ils proposent et dans le sens de l’utilité de l’école. Cet aspect du travail enseignant est central (Hélou, Lantheaume, 2005). Si l’enseignant ne parvient pas à produire cet intéressement, la classe sera difficile à tenir et les élèves progresseront peu. L’échec du travail d’intéressement signe un échec pour l’enseignant. Échec ne portant pas seulement sur la visée d’apprentissage mais sur le fait que la séquence pédagogique va être plus dure à vivre : la discipline à faire risque d’être plus importante, l’autorité est amoindrie, l’activité perd son sens… Autant d’éléments rendant la situation d’enseignement épuisante. C’est le moment où le professeur regarde les heures tourner. ? |
− | * ................. | + | * Les élèves devenant plus difficiles à intéresser, les enseignants déploient de plus en plus d’énergie pour... ne pas y arriver. Il leur faut donc trouver des méthodes, des thèmes, des activités facilitant l’intéressement des élèves. Ce souci était évidemment moins grand dans une école qui ne recevait que les élèves les plus « spontanément » intéressés et « intéressables ». |
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+ | 9Quelle que soit leur proximité sociale et culturelle avec l’école, les élèves ont un rapport plus critique aux savoirs et aux activités pédagogiques. D’aucuns diraient qu’ils les rejettent. Ils sont surtout moins prêts à s’engager totalement dans la forme scolaire avec la perspective de la réussite scolaire comme seul horizon (Rayou, 1998). Cela entraîne des conduites de résistance soulignées par les enseignants (Barrère, 1997). Les élèves résistent à l’emprise de l’école, des savoirs et du maître, ce qui n’est pas nouveau mais prend d’autres formes. Les élèves ne sont d’ailleurs pas les seuls car la société et les parents ont eux aussi un rapport plus critique à l’enseignement et aux enseignants. Des critiques, souvent d’ordre pédagogique, portant sur des savoirs et une organisation scolaire qui ne favoriseraient pas l’intéressement nécessaire des élèves et montreraient ainsi un manque d’efficacité et une entrave aux possibilités d’épanouissement des élèves. Le système éducatif lui-même n’a eu de cesse de mettre le thème de la mobilisation des élèves en avant, considérant qu’un élève mobilisé est presque nécessairement un élève qui réussit. | ||
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+ | 10Les enseignants ont donc développé de plus en plus d’efforts d’intéressement. Trouver le bon texte, le bon thème, le bon auteur, le bon article de presse, la bonne activité, la bonne attitude, est devenu leur obsession professionnelle. La pédagogie semble n’être que cet effort incessant pour intéresser les élèves et les enrôler dans l’activité d’apprentissage. | ||
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+ | Un travail « interminable » aux rés? | ||
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− | * ............. | + | * Le travail d’intéressement des élèves à l’École et aux savoirs prend d’autant plus d’importance que les élèves ont un rapport plus distancé à la culture scolaire. Quand faire cours ne va plus de soi, enseigner n’est plus seulement maîtriser un savoir et produire les meilleurs outils pour y faire accéder les élèves, mais exige de passer autant de temps à les intéresser, au sens de les enrôler dans l’action, faire qu’elle devienne leur au moyen d’un travail de traduction des savoirs et d’invention de dispositifs adaptés. Ce travail d’intéressement apparaît épuisant par la mobilisation de soi qu’il réclame et sans succès garanti, ce qui en élève le coût. Les enseignants notent souvent que ce travail est de plus en plus coûteux, voire qu’il ne devrait pas leur incomber ou, face à son échec, que ce sont les élèves qui « n’ont pas leur place ici ». L’indignité supposée des élèves à être au collège et plus encore au lycée, renvoie à une indignité pour le professeur à leur faire cours. C’est pourquoi les enseignants apprécient de travailler avec des élèves motivés, « naturellement » intéressés par les savoirs et disponibles pour travailler, en clair, plutôt de bons élèves. |
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− | + | 12L’immensité de la tâche d’intéressement, semblant sans fin, conduit à un découragement exprimé par la majorité des enseignants, y compris par les plus engagés dans leur métier. | |
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+ | 13L’engagement requis face à l’instabilité de la situation d’enseignement implique en retour une forte emprise du travail à l’origine d’une porosité entre la sphère personnelle et la sphère professionnelle. Traditionnellement source de tensions chez les enseignants, elle est devenue plus manifeste. | ||
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+ | La porosité entre l’univers professionnel et personnel, deuxième source de difficultés | ||
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+ | 14Les enseignants se décrivent comme sous la pression permanente du travail ; pression qui s’accroît en cas de sentiment d’échec dans l’intéressement des élèves. | ||
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+ | 15Le temps de travail posté (temps de service d’enseignement) s’avère au final quantitativement moins important que les autres temps, et ce en dehors de toute visibilité sociale, voire de visibilité par les enseignants eux-mêmes. Nombre d’enseignants ne parvenant pas à délimiter l’espace et le temps du travail, celui-ci devient envahissant, souvent de manière contre-productive. C’est le cas de l’accroissement du temps de correction des copies du fait d’évaluations plus fréquentes en réponse à la pression institutionnelle et sociale et comme moyen de maintenir l’ordre ; et de celui du temps de préparation des cours du fait de la difficulté d’intéressement des élèves. | ||
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+ | 16Cependant, il existe une ambivalence car cet envahissement est aussi cité comme un des plaisirs du métier, la vigilance continuelle pour saisir les opportunités d’intéressement des élèves étant la manifestation d’une pensée active. | ||
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+ | 17Mais le travail est aussi un « puits sans fond » puisqu’aucune limite institutionnelle n’est donnée, et que le métier, en tant que collectif professionnel, n’en a pas construit. Chacun cherche seul la régulation d’une activité semblant impossible à clore. Le travail collectif peut être une source de régulation de l’activité individuelle mais l’extension et la juxtaposition des missions ont renforcé la « décoordination » des tâches et provoqué la confrontation à une multiplicité de logiques d’action, souvent contradictoires, entre lesquelles il convient d’arbitrer au quotidien. | ||
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− | * ... | + | * Les difficultés au travail des enseignants sont généralement traitées comme des exceptions ou en termes de défaillances. L’article propose de les concevoir comme une part constitutive du métier, liée aux difficultés de l’enrôlement des élèves, aux tensions entre sphère personnelle et professionnelle et à une définition problématique du bon travail. Les différentes manières de trouver une issue à ces difficultés montrent que la façon de faire et de vivre le travail, les adaptations et accommodements sont autant de manières de gérer les difficultés du métier. Du coup, les difficultés ne sont pas des résidus mais le centre du rapport au travail. |
− | * .... | + | * Les difficultés ordinaires analysées ici en référence à une sociologie pragmatique (Nachi, 2006) qui n’ignore pas la clinique de l’activité (Clot et al., 2007), concernent trois aspects du travail : la difficulté de l’intéressement et de l’enrôlement des élèves, la porosité entre la sphère professionnelle et la sphère personnelle et la difficulté à définir ce qu’est un bon travail. La difficulté de l’intéressement des élèves, analysée le plus souvent sous l’angle d’un manque de motivation, est un thème récurrent depuis une quinzaine d’années. Que les élèves soient à l’aise ou en difficulté, le constat, est partout le même. |
+ | |||
+ | 6En parallèle, il y a des tensions croissantes dans la définition même du métier enseignant du fait de son hétérogénéité comme en témoignent le succès médiatique des sujets traitant du « malaise enseignant » et les controverses et conflits à propos d’une extension des tâches des enseignants également observée au plan européen (Maroy, 2006). | ||
* .................. | * .................. | ||
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- '''URL''' : | - '''URL''' : | ||
− | * ... | + | * [[http://forum.hardware.fr/hfr/Discussions/Sciences/electronique-puissance-application-sujet_80208_1.htm]] |
− | * .......... | + | *[[..........]] |
* .................. | * .................. | ||
- '''Bibliographie''' : | - '''Bibliographie''' : | ||
− | * .. | + | * ☛ Traité de l ’électronique analogique et numérique (Vol.1), Paul Horowitz & Winfield Hill, Elektor,1996 |
− | * . | + | * ☛ Principes d’électronique, Alberto P. Malvino, McGraw-Hill, 1991 |
− | * | + | * ☛ Electronique: composants et systèmes d'application, Thomas L. Floyd, Dunod, 2000 |
+ | * ☛Microélectronique, Jacob Millman, Arvin Grabel, Ediscience International, 1994 | ||
+ | |||
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/ [[Didacticiens]] <!-- Ne pas Modifier --> | / [[Didacticiens]] <!-- Ne pas Modifier --> | ||
− | / [[ | + | / [[conseiller d'apprentissage]] |
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Version actuelle datée du 28 avril 2017 à 21:09
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Bibliographie |
/ Electronique (Français) / Electronics (Anglais) / الالكترونيك (Arabe)
Définition écrite
L'électronique de puissance comprend l'étude, la réalisation et la maintenance : des composants électroniques utilisés en forte puissance; des structures des convertisseurs; de la commande de ces convertisseurs; des applications industrielles de ces convertisseurs. |
|
- L'utilisation de systèmes digitaux est en pleine expansion. Pour s'en
convaincre, il n'y a qu'à regarder autour de nous l'explosion de la microinformatique, qui s'est même implantée dans les ménages. Un nombre de plus en plus grand de machines (télévision, voiture, machine à laver, etc.) utilisent de l'électronique numérique. Nous trouvions, jusqu'à l'apparition du microprocesseur, deux grands secteurs dans le domaine des systèmes digitaux. Cette division a subsisté chez les fabricants d'ordinateurs où nous trouvons encore: • le département matériel (hardware) • le département logiciel ou programmation (software) L'apparition du microprocesseur a eu pour effet de diminuer l'importance du matériel et de provoquer un déplacement des moyens de traitement des circuits aux programmes. Ce qui fait que nous nous trouvons de plus en plus face à des programmes qui cernent la machine au plus près. Cela oblige les programmeurs à connaître de mieux en mieux le matériel pour mieux "coller" à l'application avec le programme. Après avoir réduit le marché de la logique câblée, le microprocesseur est parti à la conquête de l'électronique basse fréquence. Il a fait son entréedans un nombre important de secteurs (jeux, télécommunications, automatique, etc.). L'augmentation des possibilités d'intégration (nombre de transistors par mm2 ) conduit à une nouvelle évolution. Les circuits logiques programmables deviennent abordables. La programmation des petites applications se trouve remplacée par de la logique câblée dans ces circuits programmables. Cette évolution permet d'envisager une augmentation de la vitesse de traitement des fonctions. Jusqu'à présent, l'apprentissage de la logique se faisait à travers la dé- couverte des fonctions logiques élémentaires contenues dans les circuits intégrés des familles 74xxx, dont on peut voir quelques types dans figure 1- 1, page 2. Les expérimentations se limitaient aux fonctions proposées par les fabricants de ces circuits. La conception de fonctions logiques regroupant plusieurs de ces circuits nécessitait un câblage conséquent, et la réalisation d'un circuit imprimé de grande surface L'apparition des circuits logiques programmables de type PLD (Programmable Logic Device), CPLD (Complexe PLD, figure 1- 2, page 3) ou FPGA (Field Programmable Gate Array, figure 1- 2, page 3) a permis de s'affranchir de cette limitation. En effet, l'utilisateur peut créer, dans ces circuits, toutes les fonctions logiques qu'il souhaite avec comme seules limitations, la place disponible dans le circuit choisi et/ou la vitesse de fonctionnement de celui-ci. La taille actuelle de ces circuits permet l’intégration d’un système à processeur complet. En anglais, l’abréviation est SoPC pour System on Programmable Chip. Les outils de développement mis à la disposition des utilisateurs doivent donc permettre de passer de la description du comportement d'une fonction logique à son câblage dans le circuit et cela de la manière la plus simple possible. Au début des années 90, la description du comportement des fonctions logiques était faite par l'utilisation de langage dit de "description de matériel". Parmi ceux-ci, on peut citer: La première génération de ces langages permettaient des descriptions au niveau logique. Il a existé deux langages: • Le CUPL utilisé dans les années 1980 à 1994. • Le langage ABEL (Advanced Boolean Equation Language) utilisé dans les années 1990 à 1998 Ce langage a été créé par la société DATA I/O et utilisé ou imité par quasiment tous les concepteurs d'outils de développement pour ce type de circuit (XABEL pour XILINX, AHDL pour ALTERA, PLD pour ORCAD, XPLA pour PHILIPS, etc..) Ce langage n'est plus utilisé actuellement. L'augmentation de la complexité des circuits programmable a nécessité de disposer de langage permettant des descriptions de plus haut niveau (comportementale). Deux langages sont apparu au début des années 1990 pour la conception de circuits ASIC (circuit intégré spécialisé). Ils se sont imposées dés le milieu 1995 pour les circuits logiques programmables. Il s'agit: • Le langage VHDL (Very High Speed Integrated Circuit, Hardware Description Language) qui a été créé pour le développement de circuits intégrés logiques complexes. Il doit son succès, essentiellement, à sa standardisation sous la référence IEEE-1076, qui a permis d'en faire un langage unique pour la description, la modélisation, la simulation, la synthèse et la documentation. • Le langage VERILOG qui est proche du langage VHDL et qui est surtout utilisé aux Etats-Unis.
Exemples-Applications-Utilisations
- CIRCUIT INTEGRE MULTIFONCTIONS
APPLICATIONS DE L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL EN REGIME LINEAIRE APPLICATIONS DE L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL EN REGIME NON-LINEAIR
Le sujet du TP devra être lu avant l’arrivée à la séance afin de résoudre les questions liées à la préparation de cette séance de TP. Les questions de préparation du TP ont pour préfixe la lettre P : Px où x est un nombre entier. Les questions relatives à une manipulation en cours de séance sont notées Mx où x est un nombre entier.
Le compte-rendu est la preuve écrite de la qualité du travail effectué par les élèves, de leur sens
d’observation et du niveau de compréhension des phénomènes étudiés. Il doit être clairement rédigé d’une manière concise. Une mauvaise présentation ne peut qu’indisposer le correcteur.
Les résultats numériques doivent être présentés correctement de façon à pouvoir les vérifier. Si ils
sont calculés à partir de mesures expérimentales, ces dernières doivent être indiquées. S’ils résultent d’une interprétation des courbes, celles-ci doivent être annotées.
Les résultats théoriques et numériques devront être encadrés. Tout montage devra être câblé hors tension et être vérifié d’abord par le binôme puis par l’enseignant
avant la mise sous tension. Ne pas déplacer les appareils d’une table à l’autre. Si un appareil est absent de votre table de TP, le signaler à l’enseignant.
Avant de commencer une série de mesures, il est conseillé de relever les valeurs extrêmes. Ceci
permet de choisir directement les échelles pour les relevés.
- L'électronique a recours à des schémas électriques pour pouvoir la comprendre et la concevoir. Il existe des règles simples qu'il faut maîtriser pour être compris par tous (toutes langues confondues). Rassurez-vous, je ne vais pas vous faire un cours d'anglais car de toute façon, je ne sais pas aligner trois mots en anglais ! :p
Nous allons voir ensemble, dans ce chapitre, comment lire et écrire un schéma, ce qui est la base en électronique. Cela nous prendra pas mal de temps. Pour terminer, nous reviendrons sur les types de générateurs et de récepteurs qui existent.
Lecture et écriture d'un schéma Un peu de vocabulaire
Comme en informatique ou en mathématiques, l'électronique possède un vocabulaire qui lui est propre. Voyons un peu celui qui va nous intéresser pour nos débuts.
Les composants d'un circuit sont :
le générateur, un dipôle qui fournit de l'énergie électrique dans un circuit ; le récepteur qui reçoit quant à lui l'énergie électrique dans un circuit ; le dipôle, un élément du circuit qui possède deux bornes. En général, les dipôles sont des récepteurs. Lois sur les fils et leurs liaisons :
un nœud est une connexion qui relie au moins trois fils ; une branche est une portion de circuit (un fil) comprise entre deux nœuds consécutifs ; une maille est un chemin fermé, formé d'un ou de plusieurs fils (ou branches) et de dipôles dans un circuit électrique. Lois concernant les dipôles
deux dipôles sont en série lorsqu'ils appartiennent à la même branche ; deux dipôles sont en dérivation (ou en parallèle) lorsqu'ils forment une maille. Pour résumer, voici un schéma que j'ai annoté du vocabulaire présenté ci-dessus : Image utilisateur Quelques remarques Le générateur dans un schéma électrique est toujours, je dis bien toujours, placé à gauche. Ni en haut, ni en bas, ni à droite. En effet, pour un électronicien, un schéma électrique est comme un livre qui se lit de gauche à droite et de haut en bas. La masse d'un circuit est toujours placée vers le bas. Même si elle n'est pas en bas du circuit, son symbole est toujours (je me répète) orienté vers le bas (les traits obliques). Autre détail : faites attention aux courts-circuits ! Même si ce n'est pas toujours dangereux ou mortel pour le circuit (décidément, on ne se quitte plus), cela peut l'endommager ou bien l'empêcher de remplir correctement sa fonction. C'est souvent la première source de problèmes dans un montage qui ne fonctionne pas, d'autant plus que son dépistage est difficile (mais pas impossible). Courant et tension Dans tout dipôle, quel qu’il soit, du courant va circuler. Le courant va donc entrer par une borne du dipôle et sortir par l'autre. La borne du dipôle par laquelle le courant va entrer est appelée l'entrée du dipôle. L'autre borne est appelée la sortie. Pour éviter certains problèmes, il faut respecter des conventions qui nous précisent le sens dans lequel on doit dessiner la tension et le courant dans un circuit. Convention générateur Pour un générateur, la tension et le courant sont dans le même sens. Image utilisateur Figure 2 − Convention générateur C'est une règle à respecter absolument. Cette règle est purement conventionnelle, on aurait très bien pu faire l'inverse, mais c'est cette convention qui a été choisie.
Convention récepteur
Pour un récepteur, c'est exactement l'inverse : la tension et le courant vont dans le sens contraire car le récepteur reçoit du courant. La tension, quant à elle, ne se flèche pas dans le sens inverse. Image utilisateur Figure 3 − Convention récepteur Branchement en série et en parallèle Évidemment, on n'utilise presque jamais de circuits ne comprenant qu'un seul dipôle et un générateur. Il faut souvent placer dans le même circuit plusieurs récepteurs, et pour cela, on va devoir relier nos récepteurs et générateur(s) entre eux. Pour relier deux récepteurs entre eux, on dispose de deux moyens : les relier en série ; les relier en parallèle (en dérivation). Branchement en série Nous en avons vu un exemple tout à l'heure. En voici un autre : Image utilisateur Figure 4 − Montage avec un générateur et deux résistances en série Dans un circuit (ou une partie d'un circuit) où les dipôles sont en série, il n'existe qu'un seul parcours pour le courant. Celui-ci est alors égal en tout point du circuit. Branchement en parallèle Image utilisateur Figure 5 − Montage avec un générateur et deux résistances en parallèle Plus compliqué cette fois, et pour cause : il y a deux parcours possibles pour le courant. Il ne choisira pas une branche ou une autre, mais les deux ! Il va en effet se répartir (pas forcément de manière égale) dans chacune des branches et se recombiner en un seul courant lorsqu'il aura traversé ces deux branches. On dit alors qu'il y a trois mailles dans le circuit. Qu'est-ce qu'une maille ? Une maille est une portion de circuit fermé partant d'un point et revenant à son point de départ. Pour trouver une maille dans un circuit, tentez ceci : prenez un endroit du circuit, n'importe lequel. Si vous suivez les fils du circuit en traçant un chemin et que vous revenez à votre point de départ, alors le trajet que vous avez suivi constitue une maille. Reprenons le montage précédent et traçons les mailles : Image utilisateur Figure 6 − Trois mailles identifiées (rouge, bleu et verte) Les générateurs Vous savez ce qu'est un générateur, mais ce que vous ne savez peut-être pas, c'est qu'il existe deux types de générateurs différents : les générateurs de tension ; les générateurs de courant. Le générateur de tension On parle aussi de source de tension. Son rôle est de créer une tension à ses bornes. C'est cette tension qui agira sur les charges d'un circuit et qui créera un courant dans tout le circuit. En général, on représente notre source de tension comme ceci : Image utilisateur Figure a.1 − Symboles schématiques pour les sources de tension continue Néanmoins, on peut parfois trouver un autre symbole pour les piles et les accumulateurs.
Le générateur de courant
Comme son nom l'indique, un générateur de courant crée un courant. Original, non ? On représente notre source de courant comme ceci :
Image utilisateur Figure a.2 − Symboles schématiques pour les sources de courant
Générateurs continus
En électronique, on travaille uniquement avec des tensions et des courants. Et pour commencer sur de bonnes bases, il faut absolument commencer par parler d'une distinction fondamentale : la différence entre continu et alternatif.
Certains générateurs peuvent fournir une tension ou un courant variables. C'est-à-dire que la valeur de la grandeur physique fournie n'est pas la même à un temps t=0 et un temps t=1,5s, par exemple. Une pile ne peut fournir qu'une tension constante tandis que le secteur électrique fournit une tension variable.
Tension continue
En continu, la tension fournie par le générateur garde une valeur constante. Elle ne varie pas au court du temps. C'est le cas le plus simple.
Image utilisateur Figure 7 − Tension continue
En fait, ce type de générateur fournit une tension constante et ce quel que soit le besoin du circuit en courant électrique. Par exemple, le générateur fournit une tension de 10V, eh bien si le montage a besoin de 1mA, le générateur fournira du 10V à 1mA. Maintenant, si le montage a besoin de 40A, le générateur fournira du 10V à 40A !
Courant continu
Pareil que pour la tension continue, mais là, quelle que soit la tension demandée, le courant reste identique.
Image utilisateur Figure 8 − Courant continu
Dans la suite du cours, les schémas auront pour source d'énergie des générateurs idéaux. Générateurs non continu
Les générateurs non continu, nous l'avons vu, sont des générateurs qui fournissent une grandeur physique qui a la faculté de varier au cours du temps. Il en existe deux types : les générateurs variables et les générateurs périodiques.
Signal quelconque
Un générateur variable fournit un courant et/ou de la tension qui varient au court du temps. On appelle cela des signaux électriques.
Voici un exemple de signal électrique dont la forme est arbitraire :
Image utilisateur Ici, c'est la tension qui varie, mais cela aurait très bien pu être le courant.
Générateurs périodiques
Ces générateurs fournissent des signaux qui varient au cours du temps, mais qui ont la particularité de se répéter cycliquement, c'est-à-dire qu'ils ont une forme de base qui se répète un certain nombre de fois par seconde. On appelle de tels signaux des signaux périodiques. Voici un exemple :
Image utilisateur Propriétés
Ces signaux possèdent des caractéristiques importantes que n'ont pas les autres signaux et qu'il faut connaître à tout prix :
la fréquence ; la période ; l'amplitude crête et crête à crête ; le rapport cyclique. La période
Commençons judicieusement par la période.
La période est la forme du signal qui se répète au cours du temps. Pour la définir, il faut en fait partir d'un point du signal, parcourir ce signal jusqu'à retomber au même point, mais avec un temps de décalage. Plus précisément, ces points auront la même ordonnée mais une abscisse différente. L'espace de temps entre ces deux abscisses est ce qu'on appelle la durée de la période. On note souvent cette durée T et on l'appelle souvent période par abus de langage.
Image utilisateur La durée de la période correspond à : T = t2 - t1
La fréquence
La fréquence d'un signal est simplement le nombre de fois qu'un signal va se répéter par seconde. L'unité de la fréquence est le hertz. La fréquence d'un signal se note souvent f (simple, non ?). Cette fréquence peut se calculer à partir de la durée de la période T. En effet, la fréquence vaut 1T1T. L'amplitude crête
L'amplitude crête est la valeur maximale atteinte par notre signal durant un cycle.
Image utilisateur L'amplitude crête à crête
Lorsque notre tension varie, elle varie entre une valeur maximum et une valeur minimum. La différence entre ces deux valeurs se nomme l'amplitude crête à crête.
Image utilisateur Le rapport cyclique
On remarque que, durant une période, le signal reste à sa valeur maximale pendant un certain temps. On appelle le rapport entre ce temps et la période le rapport cyclique.
Les formes connues de signaux
Il existe toute une panoplie de signaux périodiques (sinusoïdaux, créneaux, triangulaires, …), mais seule une partie d'entre eux ont un réel intérêt, car ce sont eux qui sont majoritairement employés.
On va donc se concentrer sur trois types de signaux :
les signaux sinusoïdaux ; les signaux triangulaires ; les signaux carrés. Le signal sinusoïdal
Un signal dit sinusoïdal dessine une jolie vague que l'on appelle une sinusoïde. Voici à quoi cela ressemble :
Image utilisateur Le signal triangulaire
La forme de la période est ici un triangle :
Image utilisateur Le signal carré
Ce genre de signal est très utilisé, notamment pour synchroniser des circuits qui doivent communiquer entre eux :
Image utilisateur Ce signal peut donc prendre deux valeurs :
une valeur maximale ; une valeur minimale. Dans la réalité, le courant et la tension ne passent pas immédiatement de la valeur minimale à la valeur maximale. Il y a un certain temps de latence, nommé le temps de montée, durant lequel la tension et le courant vont progressivement passer de la valeur minimale à la valeur maximale.
De même, il y a aussi un temps de descente durant lequel la tension passe de sa valeur maximale à sa valeur minimale.
En dilatant le signal précédent, on obtient ceci :
Image utilisateur Pourquoi cela ne passe-t-il pas directement de la valeur maximale à la valeur minimale ? La réponse est simple : chaque signal est une fonction du temps. En mathématiques, une fonction n'est définie que si elle n'est pas disjointe, c'est-à-dire qu'elle ne peut pas avoir deux points dont l'abscisse est la même.
Les récepteurs Un récepteur, nous l'avons entrevu, est un dipôle qui va simplement se faire traverser par un courant et réagir en conséquence.
Les récepteurs sont classés en deux catégories :
les composants passifs ; les composants actifs. Les récepteurs passifs
Les composants dits passifs sont des composants électroniques qui ne permettent aucune amplification du signal appliqué sur leur entrée.
Composants linéaires
Un composant linéaire ne fait subir aucune déformation au signal qui lui est appliqué sur son entrée. En revanche, certaines propriétés du signal appliqué peuvent être modifiées (amplitude, phase). En clair, le composant multiplie la valeur du signal et peut éventuellement décaler celui-ci, mais il ne fait rien de plus.
On peut citer les composants passifs linéaires suivants :
la résistance ; le condensateur ; la bobine ; l'ampoule (qui est en fait une résistance qui créer de la lumière). Composants non linéaires
Inversement par rapport aux composants linéaires, les non linéaires déforment en partie le signal qui est appliqué à leur entrée. Seule la diode possède cette caractéristique.
Les récepteurs actifs
Contrairement aux récepteurs passifs, les récepteurs actifs peuvent amplifier un signal appliqué sur leur entrée.
Composants linéaires et non linéaires
J'ai regroupé les deux catégories car il y a deux fonctionnements possibles pour lesdits composants. En effet, dans une fourchette de valeurs, le signal peut être amplifié sans être déformé en sortie. Mais passé ces valeurs, le composant actif ne remplit plus sa fonction et déforme le signal ou même ne l'amplifie plus. On peut citer :
le transistor ; l'amplificateur opérationnel.
- Confusion entre electricité et electronique
- Confusion entre fréquence basse niveau et fréquence haute niveau
- Erreur fréquente: .................
- Dans le cadre des activités pédagogiques et de la classe, l’enseignant produit un travail d’intéressement des élèves afin de les enrôler dans un projet d’apprentissage, dans les activités qu’ils proposent et dans le sens de l’utilité de l’école. Cet aspect du travail enseignant est central (Hélou, Lantheaume, 2005). Si l’enseignant ne parvient pas à produire cet intéressement, la classe sera difficile à tenir et les élèves progresseront peu. L’échec du travail d’intéressement signe un échec pour l’enseignant. Échec ne portant pas seulement sur la visée d’apprentissage mais sur le fait que la séquence pédagogique va être plus dure à vivre : la discipline à faire risque d’être plus importante, l’autorité est amoindrie, l’activité perd son sens… Autant d’éléments rendant la situation d’enseignement épuisante. C’est le moment où le professeur regarde les heures tourner. ?
- Les élèves devenant plus difficiles à intéresser, les enseignants déploient de plus en plus d’énergie pour... ne pas y arriver. Il leur faut donc trouver des méthodes, des thèmes, des activités facilitant l’intéressement des élèves. Ce souci était évidemment moins grand dans une école qui ne recevait que les élèves les plus « spontanément » intéressés et « intéressables ».
9Quelle que soit leur proximité sociale et culturelle avec l’école, les élèves ont un rapport plus critique aux savoirs et aux activités pédagogiques. D’aucuns diraient qu’ils les rejettent. Ils sont surtout moins prêts à s’engager totalement dans la forme scolaire avec la perspective de la réussite scolaire comme seul horizon (Rayou, 1998). Cela entraîne des conduites de résistance soulignées par les enseignants (Barrère, 1997). Les élèves résistent à l’emprise de l’école, des savoirs et du maître, ce qui n’est pas nouveau mais prend d’autres formes. Les élèves ne sont d’ailleurs pas les seuls car la société et les parents ont eux aussi un rapport plus critique à l’enseignement et aux enseignants. Des critiques, souvent d’ordre pédagogique, portant sur des savoirs et une organisation scolaire qui ne favoriseraient pas l’intéressement nécessaire des élèves et montreraient ainsi un manque d’efficacité et une entrave aux possibilités d’épanouissement des élèves. Le système éducatif lui-même n’a eu de cesse de mettre le thème de la mobilisation des élèves en avant, considérant qu’un élève mobilisé est presque nécessairement un élève qui réussit.
10Les enseignants ont donc développé de plus en plus d’efforts d’intéressement. Trouver le bon texte, le bon thème, le bon auteur, le bon article de presse, la bonne activité, la bonne attitude, est devenu leur obsession professionnelle. La pédagogie semble n’être que cet effort incessant pour intéresser les élèves et les enrôler dans l’activité d’apprentissage.
Un travail « interminable » aux rés?
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- Le travail d’intéressement des élèves à l’École et aux savoirs prend d’autant plus d’importance que les élèves ont un rapport plus distancé à la culture scolaire. Quand faire cours ne va plus de soi, enseigner n’est plus seulement maîtriser un savoir et produire les meilleurs outils pour y faire accéder les élèves, mais exige de passer autant de temps à les intéresser, au sens de les enrôler dans l’action, faire qu’elle devienne leur au moyen d’un travail de traduction des savoirs et d’invention de dispositifs adaptés. Ce travail d’intéressement apparaît épuisant par la mobilisation de soi qu’il réclame et sans succès garanti, ce qui en élève le coût. Les enseignants notent souvent que ce travail est de plus en plus coûteux, voire qu’il ne devrait pas leur incomber ou, face à son échec, que ce sont les élèves qui « n’ont pas leur place ici ». L’indignité supposée des élèves à être au collège et plus encore au lycée, renvoie à une indignité pour le professeur à leur faire cours. C’est pourquoi les enseignants apprécient de travailler avec des élèves motivés, « naturellement » intéressés par les savoirs et disponibles pour travailler, en clair, plutôt de bons élèves.
12L’immensité de la tâche d’intéressement, semblant sans fin, conduit à un découragement exprimé par la majorité des enseignants, y compris par les plus engagés dans leur métier.
13L’engagement requis face à l’instabilité de la situation d’enseignement implique en retour une forte emprise du travail à l’origine d’une porosité entre la sphère personnelle et la sphère professionnelle. Traditionnellement source de tensions chez les enseignants, elle est devenue plus manifeste.
La porosité entre l’univers professionnel et personnel, deuxième source de difficultés
14Les enseignants se décrivent comme sous la pression permanente du travail ; pression qui s’accroît en cas de sentiment d’échec dans l’intéressement des élèves.
15Le temps de travail posté (temps de service d’enseignement) s’avère au final quantitativement moins important que les autres temps, et ce en dehors de toute visibilité sociale, voire de visibilité par les enseignants eux-mêmes. Nombre d’enseignants ne parvenant pas à délimiter l’espace et le temps du travail, celui-ci devient envahissant, souvent de manière contre-productive. C’est le cas de l’accroissement du temps de correction des copies du fait d’évaluations plus fréquentes en réponse à la pression institutionnelle et sociale et comme moyen de maintenir l’ordre ; et de celui du temps de préparation des cours du fait de la difficulté d’intéressement des élèves.
16Cependant, il existe une ambivalence car cet envahissement est aussi cité comme un des plaisirs du métier, la vigilance continuelle pour saisir les opportunités d’intéressement des élèves étant la manifestation d’une pensée active.
17Mais le travail est aussi un « puits sans fond » puisqu’aucune limite institutionnelle n’est donnée, et que le métier, en tant que collectif professionnel, n’en a pas construit. Chacun cherche seul la régulation d’une activité semblant impossible à clore. Le travail collectif peut être une source de régulation de l’activité individuelle mais l’extension et la juxtaposition des missions ont renforcé la « décoordination » des tâches et provoqué la confrontation à une multiplicité de logiques d’action, souvent contradictoires, entre lesquelles il convient d’arbitrer au quotidien.
- Les difficultés au travail des enseignants sont généralement traitées comme des exceptions ou en termes de défaillances. L’article propose de les concevoir comme une part constitutive du métier, liée aux difficultés de l’enrôlement des élèves, aux tensions entre sphère personnelle et professionnelle et à une définition problématique du bon travail. Les différentes manières de trouver une issue à ces difficultés montrent que la façon de faire et de vivre le travail, les adaptations et accommodements sont autant de manières de gérer les difficultés du métier. Du coup, les difficultés ne sont pas des résidus mais le centre du rapport au travail.
- Les difficultés ordinaires analysées ici en référence à une sociologie pragmatique (Nachi, 2006) qui n’ignore pas la clinique de l’activité (Clot et al., 2007), concernent trois aspects du travail : la difficulté de l’intéressement et de l’enrôlement des élèves, la porosité entre la sphère professionnelle et la sphère personnelle et la difficulté à définir ce qu’est un bon travail. La difficulté de l’intéressement des élèves, analysée le plus souvent sous l’angle d’un manque de motivation, est un thème récurrent depuis une quinzaine d’années. Que les élèves soient à l’aise ou en difficulté, le constat, est partout le même.
6En parallèle, il y a des tensions croissantes dans la définition même du métier enseignant du fait de son hétérogénéité comme en témoignent le succès médiatique des sujets traitant du « malaise enseignant » et les controverses et conflits à propos d’une extension des tâches des enseignants également observée au plan européen (Maroy, 2006).
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- Bibliographie :
- ☛ Traité de l ’électronique analogique et numérique (Vol.1), Paul Horowitz & Winfield Hill, Elektor,1996
- ☛ Principes d’électronique, Alberto P. Malvino, McGraw-Hill, 1991
- ☛ Electronique: composants et systèmes d'application, Thomas L. Floyd, Dunod, 2000
- ☛Microélectronique, Jacob Millman, Arvin Grabel, Ediscience International, 1994
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