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data mining We then overview FSDM and the papers of FSDM10 which showcases of a vi-brant research eld of some contemporary interests new applications and ongoing research e orts We then examine nascent demands in data-intensive applications and identify some potential lines of research that require multidisciplinary e orts
What is fsdm & how does it work?
- The FSDM is a result of more than 25 years of designing, implementing, and maintaining data warehouses for financial institutions, and is currently used in more than 175 financial institutions, a true testi- mony that it provides a trusted view. 5. Facilitates information sharing.
How many entities are in a fsdm?
- The FSDM also comes with a conceptual data model, and this model contains about 200 entities, as opposed to the ten on the subject area. Much of the additional detail on the conceptual comes through subtyping, a small example shown for the event concept in Figure 3. Integrated Data layer logical Data Model
What is the fsdm subject area model?
- enterprise Subject Area Model The FSDM comes with a Subject Area Model that contains ten key concepts and their relationships for the financial services industry. See Figure 2. It captures the concepts and relationships across the FSDM’s broad subject areas.
What is the difference between fsdm and conceptual data model?
- enterprise conceptual Data Model The conceptual data model contains more detail than the subject area but yet still at a high enough level to be easily readable on a single piece of paper. The FSDM also comes with a conceptual data model, and this model contains about 200 entities, as opposed to the ten on the subject area.
TOUT LE COURS EN FICHES
IUT Licence Écoles d"ingénieursSous la direction d"Yves GranjonProfesseur à l"université de Lorraine,
directeur du Collégium Lorraine INP Bruno Estibals Professeur à luniversité Paul Sabatier (Toulouse III)Chef du département GEII de lIUT
Serge Weber
Professeur à luniversité de Lorraine
© Dunod, 2015
5 rue Laromiguière, 75005 Paris
www.dunod.com ISBN 978-2-10-072222-8Illustration de couverture : Circuit Board © Raimundas - Fotolia.com © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. IIITable des matières
Avant-propos VII
Comment utiliser cet ouvrage ? VIII
Remerciements X
Chapitre 1 Principes généraux de lélectrocinétique 1Fiche 1 Généralités et conventions 2
Fiche 2 Les différents types de générateurs 4 Fiche 3 Les dipôles passifs linéaires usuels 6 Fiche 4 Les régimes électriques dans les circuits 8 Fiche 5 Les lois de Kirchhoff en régime continu 10Fiche 6 Le théorème de Millman 12
Fiche 7 Les ponts diviseurs 14
Fiche 8 Le principe de superposition 16
Fiche 9 Les théorèmes de Thévenin et Norton 18 Fiche 10 Les circuits linéaires en régime sinusoïdal 20 Fiche 11 Le modèle complexe en régime sinusoïdal 22 Fiche 12 Le régime sinusoïdal ... Méthode 24Fiche 13 La puissance électrique 26
Fiche 14 La puissance en régime sinusoïdal 28 Fiche 15 La modélisation des quadripôles 1 30 Fiche 16 La modélisation des quadripôles 2 32Fiche 17 Les schémas équivalents
des quadripôles 34Focus AC/DC 36
QCM 37
Exercices 39
Chapitre 2 Signaux et systèmes 43
Fiche 18 La notion de spectre 44
Fiche 19 Le spectre des signaux périodiques 46 Fiche 20 Le spectre des signaux non périodiques 48Fiche 21 La transformation de Laplace 1 50
Fiche 22 La transformation de Laplace 2 52
Fiche 23 La fonction de transfert dun système 54Fiche 24 Les méthodes de résolution
des problèmes 56 Focus Signaux analogiques et signaux numériques 58QCM 59
Exercices 61
Chapitre 3 Les diodes 63
Fiche 25 La conduction électrique intrinsèque 64Fiche 26 La diode à jonction 66
Fiche 27 Le principe de fonctionnement de la diode 68 Fiche 28 Les caractéristiques électriques de la diode 70Fiche 29 La polarisation de la diode 72
Fiche 30 La puissance dissipée dans une diode 74Fiche 31 Les applications des diodes 76
IVFiche 32 Le redressement double alternance 78
Fiche 33 Les régulateurs de tension 80
Focus Les ancêtres des semi-conducteurs 82
QCM 83
Exercices 85
Chapitre 4 Les transistors bipolaires 87
Fiche 34 Le transistor bipolaire 88
Fiche 35 La polarisation dun transistor 90
Fiche 36 Lapproche physique de la polarisation 92Fiche 37 Le fonctionnement en commutation 94
Fiche 38 Les montages à plusieurs transistors 96Focus Toute une gamme de transistors 98
QCM 99
Exercices 101
Chapitre 5 Les transistors bipolaires en régime dynamique 103 Fiche 39 Les paramètres hybrides du transistor NPN 104 Fiche 40 Le schéma équivalent du transistor 106Fiche 41 Les amplificateurs 108
Fiche 42 Lamplificateur à émetteur commun 110 Fiche 43 Lamplificateur à collecteur commun 112 Fiche 44 Lamplificateur à base commune 114Fiche 45 Le montage push-pull 116
Fiche 46 Le montage push-pull à correction de distorsion 118 Fiche 47 Lamplificateur différentiel simple 120Fiche 48 La réjection du mode commun 122
Fiche 49 Le montage Darlington en régime variable 124 Focus Les différentes classes d'amplificateurs 126QCM 127
Exercices 129
Chapitre 6 Les amplificateurs opérationnels en régime linéaire 131 Fiche 50 Les caractéristiques de lamplificateur opérationnel 132 Fiche 51 Le fonctionnement linéaire de lamplificateur opérationnel 134 Fiche 52 Les additionneurs et les soustracteurs 136Fiche 53 Les montages évolués 138
Fiche 54 De la théorie à la pratique 140
Fiche 55 Les montages dérivateurs et intégrateurs 142Fiche 56 Loscillateur à pont de Wien 144
Focus Quand lélectronique résout les problèmes de physique 146QCM 147
Exercices 149
Chapitre 7 Les filtres analogiques linéaires 153Fiche 57 Les diagrammes de Bode 154
Fiche 58 Les diagrammes de Bode asymptotiques 156Fiche 59 Les différents types de filtres 158
Fiche 60 Le filtre passif passe-bas du premier ordre 160Fiche 61 Le filtre actif passe-bande 162
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. VFocus Musique ! 164
QCM 165
Exercices 167
Chapitre 8 Les amplificateurs opérationnels en régime non linéaire 171Fiche 62 Le comparateur 172
Fiche 63 Le basculement dun comparateur 174
Fiche 64 Le trigger de Schmitt inverseur 176
Fiche 65 Le trigger de Schmitt non inverseur 178
Fiche 66 Les montages astables et monostables 180Focus Le circuit intégré 555 182
QCM 183
Exercices 185
Chapitre 9 Les transistors à effet de champ 189 Fiche 67 Les transistors à effet de champ à jonction 190 Fiche 68 La polarisation des transistors JFET 192 Fiche 69 Le schéma équivalent en régime linéaire 194Fiche 70 Les amplificateurs à JFET 196
Fiche 71 Les transistors JFET en commutation 198
Focus Le bruit de fond 200
QCM 201
Exercices 203
Chapitre 10 Les circuits logiques combinatoires 207Fiche 72 Les fonctions logiques 208
Fiche 73 Les nombres binaires entiers 210
Fiche 74 Lalgèbre de Boole 212
Fiche 75 Les circuits logiques combinatoires 214
Fiche 76 Méthode de conception dun circuit combinatoire 216 Fiche 77 Simplification des fonctions logiques 218Fiche 78 Multiplexeur, démultiplexeur 220
Fiche 79 Encodeurs et décodeurs 222
Fiche 80 Le comparateur 224
Fiche 81 Ladditionneur 226
Fiche 82 Le soustracteur 228
Fiche 83 Les caractéristiques technologiques des circuits combinatoires 230 Focus Du cristal de silicium à lordinateur 232QCM 233
Exercices 235
Chapitre 11 Les circuits logiques séquentiels 239Fiche 84 La logique séquentielle 240
Fiche 85 La fonction séquentielle synchrone 242Fiche 86 Les registres 244
Fiche 87 Les compteurs 246
Fiche 88 Les machines à nombre fini détats 248 Fiche 89 Lanalyse de machines détat 250 Fiche 90 La synthèse des machines détat 252 Fiche 91 Le graphe détat pour les systèmes non conditionnés 254 Fiche 92 Le graphe détat pour les systèmes à évolution conditionnelle 256 VI Fiche 93 Les caractéristiques temporelles des systèmes séquentiels 258 Focus Fabrication dun circuit intégré 260QCM 261
Exercices 263
Chapitre 12 Les technologies des circuits numériques 267Fiche 94 Circuits TTL et CMOS 268
Fiche 95 La classification des circuits numériques 270Fiche 96 Les circuits PLD 272
Fiche 97 Les circuits FPGA 274
Fiche 98 Mémoires, notions générales 276Fiche 99 Mémoires RAM et PROM 278
Fiche 100 Les circuits combinatoires à base de RAM 280 Fiche 101 Les machines détats à base de mémoire et registre 282Focus Les nouvelles technologies mémoire 284
QCM 285
Exercices 287
Chapitre 13 Éléments dinstrumentation et de mesure 289Fiche 102 La mesure du courant 290
Fiche 103 La mesure dune tension 292
Fiche 104 Loscilloscope 294
Fiche 105 Les sondes de courant et différentielle 296Fiche 106 La chaîne dinstrumentation 298
Fiche 107 Les capteurs : principes généraux 300Fiche 108 Les capteurs actifs 302
Fiche 109 Les capteurs passifs 304
Fiche 110 Les convertisseurs analogique-numérique 306 Fiche 111 Les convertisseurs numérique-analogique 308 Focus Les capteurs solaires photovoltaïques 310QCM 311
Exercices 313
Chapitre 14 Éléments délectronique de puissance 317 Fiche 112 Les composants en régime de commutation 318 Fiche 113 Introduction à lélectronique de puissance 320 Fiche 114 Les hacheurs série et parallèle 322 Fiche 115 Le hacheur série en conduction continue 324 Fiche 116 Le hacheur série en conduction discontinue 326 Fiche 117 Le hacheur parallèle en conduction continue 328 Fiche 118 Le hacheur parallèle en conduction discontinue 330Fiche 119 Les hacheurs à accumulation 332
Fiche 120 Les hacheurs à accumulation inductive en conduction continue 334 Fiche 121 Les onduleurs et la structure de pont en H 336 Focus Les convertisseurs et le photovoltaïque 338QCM 339
Exercices 341
Corrigés des exercices
343Annexes 429
Index 435
VII © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.Avant-propos
L"électronique est la discipline qui s"intéresse aux dispositifs électriques construits autour
de la technologie des semi-conducteurs. La plupart du temps, les courants et les tensions mis en uvre restent de faible amplitude, excepté en électronique de puissance. Le traitement du signal, les automatismes, l"informatique et d"une manière plus géné- rale, une grande partie des appareils que nous utilisons quotidiennement possèdent des systèmes électroniques. Que ce soit pour la commande des processus, le traitement de l"information, le contrôle ou la mesure des phénomènes, l"électronique apporte des solu- tions simples, ?ables et souples à un grand nombre de problèmes techniques. Cet ouvrage rassemble toutes les notions fondamentales de l"électronique : de la diode à jonction jusqu"aux systèmes logiques, en passant par les montages à transistors et à ampli?cateurs opérationnels. Il aborde également les bases de l"électronique de puissance qui, traditionnellement, sont plutôt étudiées en électrotechnique mais dont nous avons estimé qu"elles avaient leur place au sein d"un ouvrage consacré à l"électronique. Il est structuré en cent vingt et une ?ches et en quatorze chapitres développant chacun un thème particulier. Chaque ?che aborde un composant, un montage ou un principe. À la ?n de chaque chapitre, le lecteur pourra pousser sa ré?exion un peu plus loin à l"aide des focus proposés qui mettent en exergue des thématiques particulières. Après un QCM qui lui permettra de tester ses connaissances et de valider ses acquis, il pourra ensuite s"entraîner avec des exercices et des problèmes entièrement corrigés. Les solutions sont présentées dans leurs moindres détails en insistant systématiquement sur les méthodesà assimiler et sur le savoir-faire à acquérir absolument pour être capable de résoudre
n"importe quel problème d"électronique. Chaque chapitre propose des exercices de dif?-cultés variées. Il est conseillé de les aborder dans l"ordre, sans chercher à brûler les étapes
en négligeant tel ou tel qui paraît trop facile et sans succomber à la tentation de lire trop
rapidement la solution. Certains de ces exercices sont de grands classiques ; d"autres sontplus originaux. Ils ont tous vocation à guider l"étudiant vers la maîtrise de l"électronique
et des fonctions qu"elle permet de réaliser, et de l"aider à acquérir suf?samment d"aisance pour aborder avec succès des problèmes de plus en plus sophistiqués. L"électronique n"est pas une discipline extrêmement compliquée pour qui l"aborde avec rigueur et méthode. Elle nécessite toutefois que le lecteur soit familiarisé avec les loisfondamentales de l"électrocinétique, que ce soit en régime continu, sinusoïdal ou transi-
toire. Ces notions sont rappelées dans le premier chapitre qui rassemble les principaux résultats et théorèmes qu"il est indispensable de connaître. Les prérequis de mathématiques de l"électronique ne sont pas nombreux : ils concernentl"analyse des fonctions réelles, le calcul différentiel et intégral et les nombres complexes.
Le formulaire situé en annexe à la ?n de l"ouvrage regroupe toutes les formules de mathé- matiques utiles à l"électronicien. Cet ouvrage a été conçu avec le souci constant de rendre l"électronique accessible au plus grand nombre. Nous souhaitons que chaque lecteur puisse y trouver les clés de sa réussite. VIII120 fiches de cours
Les notions essentielles avec des renvois
pour naviguer d"une fiche à l"autre14 chapitres auquels sont associés des bonus web à retrouver sur dunod.comComment utiliser
De très
nombreux schémas Des renvois entre fichesDes conseils méthodologiquesObjectifs
Chapitre 1
Principes généraux
de l"électrocinétique Avec les spécificités qui lui sont propres, l"électronique reste un domaine qui s"intègre dans la discipline de l"électricité générale. À cet égard, les lois, les prin-
cipes fondamentaux, les théorèmes et les méthodes développées pour résoudre l es problèmes sont les mêmes. Ce chapitre rassemble les outils génériques de l"électrocinétique qui sont utiles à l"étude des circuits électroniques. Le lecteur y r etrouvera tous les théorèmes fondamentaux ainsi que les méthodes qui sont propres à chaque type de régime de fonctionnement des circuits. 24fiche
Le régime sinusoïdal - Méthode
1. La transposition au modèle complexe
expressions de grandeurs électriques, courants ou tensions, dans un montage alimenté par une source sinusoïdale, par exemple et E teff() cos=2w.12.1.a, on cherche à déterminer lexpression de u(t).
()et R()ut A C effEE= RU A 1 jC Z a bFigure 12.1
12.1.b) et
on y applique le principe du pont diviseur de tension : UR R jCE jRC jRCEeff= +=+11 ww w2. Le retour au modèle temporel
Nous savons déjà que la tension u(t) est sinusoïdale de même pulsation que e(t) puisque sage par rapport à e : ut U teff() cos( )=+2wj.On a :
UUejRC
jRCEeffjeff==+ j w w 1Soit :
UURC E
RCeffeff==+
w w 1 222Exemple
12Fiche 15
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. 25Exercices
QCMFiche 12
Chapitre 1
Et : jw ww==+ʯ=-arg arg arg( ) arg(UjRC
jRCE jRC jReff 1CCRCwpw+=-12)arctan().
Doù :
ut U teff() cos=+()2wj.Soit :
ut ERCRCtRCeff() cos arctan( )=++-
212222
w wwpw
Important
De même qu"il ne faut jamais oublier que le module d"un quotient est égal au quotient des modules, il faut également se souvenir que l"argument d"un quotient est égal à la différence entre l"argument du numérateur et celui du dénominateur. Le lecteur devra également se souvenir des propriétés suivantes : arg( ) arctan arg( ) arctanab b aa ab b a+= > += ±j pour jp0 pooura<0 Ce sont ces propriétés qui sont couramment utilisées pour calculer les modules et arguments des nombres complexes en électrocinétique.3. Le principe général
Dans la représentation complexe, en prenant soin de considérer l"impédance complexede chaque dipôle, les lois et théorèmes fondamentaux de l"électricité qui gouvernent les
circuits en régime continu restent valables en régime sinusoïdal : lois de Kirchhoff, théo-
rème de Millman, principe de superposition, théorèmes de Thévenin et de Norton. Lesrègles qui régissent les associations de dipôles sont également transposables au modèle
complexe.Important
Dans le schéma électrique transposé à sa représentation complexe, toutes les lois de l"électricité valables pour le régime continu, s"appliquent aux grandeurs et variables complexes. Si la méthode présentée ici est simple dans son principe, il n"en demeure pas moins qu"elle exige une bonne maîtrise de la manipulation des nombres complexes. On trou- utiles dans ce domaine, entre autres. Il est recommandé de sexercer autant que de besoin sinusoïdal. II II © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. IX © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. 3939© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. QCM Fiche
Exercices
Chapitre 1
EXERCICES
1.1 la résistance équivalente du dipôle AB ainsi formé par cette association. A 360R= Ω
1100R= Ω
B 425R= Ω
250R= Ω
1.2U inconnue.
A0,3AI=8R=
ΩB 5VE= ?U= 1.3U inconnue.
A0,1AI=30R=
ΩB 15VE= ?U= 1.4 condition sur les quatre résistances R1, R2, R3, R4, de manière à ce que le courantI dans R5 soit
nul.En considérant que
I est nul, déterminer l"expression de
VA. Puis déterminer lexpression de
VB. En déduire la condition recherchée.
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