ECUE X9S601A - Filtrage analogique

UE Systèmes Linéaires - 2.5 ECTS



 Structure & Enseignants
Type
Heures
Enseignants Associés
CM 9 (x1)
 Mariane Comte 9h
TP 21 (x4)
 Mariane Comte 21h
 Frederick Mailly 21h
 Serge Dusausay 21h
 Laurent Latorre 21h


 Description
Enseignant Responsable Mariane Comte
THE 40
Description ECUE

Analyse et dimensionnement des structures de filtres actifs du premier et second ordre.

Mots clés Electronique analogique
Filtres actifs
Amplificateur opérationnel

Modalités de contrôle
  • Contrôle continu de TP sous forme de fiches de synthèse remplies en fin de séance ou pointages des préparations et de l'avancement en séance : 25 %
  • Examen de TP commun à l'ECUE Systèmes Electroniques Bouclés : 20 %
  • Examen écrit final : 55 %
Contexte

Le filtrage est une des opérations de traitement du signal les plus utilisées en électronique analogique. Les filtres passifs ne permettent pas d'avoir un gain dans la bande passante, sont difficiles à intégrer et complexes à concevoir pour les ordres élevés. Le but de ce cours est de comprendre l'intérêt des filtres analogiques actifs (à base d'amplificateurs opérationnels), notamment pour la conception de filtres d'ordre élevé par la mise en cascade de filtres du premier et second ordre, d'analyser les principales structures de filtres actifs et de les dimensionner en réponse à un cahier des charges.

Contenu
  • Rappels et généralités sur les fonctions de transfert, le filtrage et les amplificateurs opérationnels
  • Cellules de filtres actifs du premier ordre :
    • passe-bas (inverseur et non-inverseur)
    • passe-haut (inverseur et non-inverseur)
    • intégrateur pur
    • dérivateur pur
    • décaleur de phase
  • Cellules de filtres actifs du second ordre :
    • Filtres de Sallen-Key
    • Filtres à retours multiples (Multiple FeedBack)
    • Filtres Biquadratiques (Tow-Thomas)
    • Filtres à variables d’état (Kerwin-Huelsman-Newcomb)
Ressources
  • Transparents de cours au format PDF annotable (pour iPad)
  • Salles informatiques en libre service avec logiciels ad hoc (Cadence Allegro)
Prérequis
  • Bases de l'électrocinétique, loi d'Ohm
  • Outils d'analyse de schémas, lois de Kirchhoff, théorème de superposition, modèle de Thévenin/Norton...
  • Mathématiques niveau terminale
  • Transformée de Laplace
  • Amplificateurs opérationnels et montages à contre-réaction
+ X9S501 - Introduction à l'électronique
+ X9S502 - Systèmes linéaires monovariables
+ X9S600A - Systèmes électroniques bouclés
+ -


 Connaissances
#
Libellé
N
A
M
E
1
Analyse de structures de filtres actifs du premier et second ordre : fonction de transfert, diagrammes de Bode x
2
Mise en cascade de filtres pour obtenir des ordres supérieurs x
3
Choix d'une architecture adaptée et calcul des composants d'un filtre actif à base d'amplificateurs opérationnels, de résistances et de capacités, d'ordre quelconque, en réponse à un cahier des charges en fréquence x
4
Calcul d'incertitudes sur les paramètres caractéristiques d'un filtre (gain, facteur de qualité) en fonction des incertitudes sur les composants x


 Compétences
#
Libellé
N
A
M
E
1
Concevoir une filtre analogique actif à base d'amplificateur opérationnel, de résistances et de capacités correspondant à un cahier des charges (gain, fréquence de coupure...) et en tenant compte des limitations de l'amplificateur réel et des incertitudes sur les composants passifs x
2
Simuler (Cadence Allegro) un montage de filtre actif et en déduire ses caractéristiques (fonction de transfert, gain, bande passante, facteur de qualité...) x
3
Câbler sur platine d'essai et caractériser la fonction de transfert d'un filtre actif x
4
Concevoir un PCB de filtre actif (Cadence Allegro PCB Designer), souder les composants et caractériser le filtre x


 Capacités
#
Libellé
Non
Oui
1
Rédiger x
2
Communiquer x
3
Travailler en équipe x
4
Animer et piloter un groupe, un projet x
5
Rigueur et organisation x
6
Sens pratique x
7
Sens critique x
8
Ouverture d'esprit x
9
Capacité d'analyse et de synthèse x
10
Capacité d'abstraction, logique x
11
Capacité d'initiative x
12
Créativité x


 Compétences RNCP
Type
#
Libellé
0
1
2
CTI
1
Aptitude à mobiliser les ressources d'un large champ de sciences fondamentales. x
CTI
2
Connaissance et compréhension d'un champ scientifique et technique de spécialité. x
CTI
3
Maîtrise des méthodes et des outils de l'ingénieur : identification et résolution de problèmes, même non familiers et non complètement définis, collecte et interprétation de données, utilisation des outils informatiques, analyse et conception de systèmes complexes, expérimentation. x
CTI
4
Capacité à s'intégrer dans une organisation, à l'animer et à la faire évoluer : engagement et leadership, management de projets, maîtrise d'ouvrage, communication avec des spécialistes comme avec des non-spécialistes. x
CTI
5
Prise en compte des enjeux industriels, économiques et professionnels : compétitivité et productivité, innovation, propriété intellectuelle et industrielle, respect des procédures qualité, sécurité. x
CTI
6
Aptitude à travailler en contexte international : maîtrise d'une ou plusieurs langues étrangères, sûreté, intelligence économique, ouverture culturelle, expérience internationale. x
CTI
7
Respect des valeurs sociétales : connaissance des relations sociales, environnement et développement durable, éthique. x
POL
1
Aptitude à participer aux actions de recherche et développement des entreprises, éventuellement en lien avec les acteurs de la recherche publique, et à apporter l’esprit d’innovation favorisant l’évolution technologique. x
MEA-SE
1
Spécifier et modéliser dans leur environnement des systèmes embarqués, sous contrainte de cahier des charges, en intégrant les évolutions de l'état de l'art. x
MEA-SE
2
Concevoir, simuler, prototyper et programmer des systèmes embarqués. x
MEA-SE
3
Réaliser, industrialiser, tester et maintenir des systèmes embarqués. x
MEA
4
Spécifier et concevoir des circuits et systèmes intégrés en vue de leur production industrielle. x
MEA
5
Modéliser un système physique, puis concevoir et mettre en œuvre une architecture de contrôle/commande adaptée. x