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Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 A l’atten

Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 A l’attention des étudiants du premier cycle universitaire de formation informatique ELECTRONIQUE GENERALE Papy MUKANDA Ingénieur électronicien - génie Télécoms Édition - 2010 Notes du Cours Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 Par Ir. Ir. Ir. Ir. Papy Mukanda Papy Mukanda Papy Mukanda Papy Mukanda Chargé du Cours à : - l’Université Protestante de Lubumbashi (UPL) - l’Université de Lubumbashi (ESI) - l’Ecole Supérieure Informatique Salama (ESIS). Téléphone : 081.4074287 Courriel : papy_mukanda@yahoo.fr Volume horaire Volume horaire Volume horaire Volume horaire THEORIES : 45 heures TD/TP : 15 heures Plan du Cours Plan du Cours Plan du Cours Plan du Cours 0. INTRODUCTION GENERALE I. GENERALITES SUR L’ELECTRONIQUE II. RAPPEL SUR LA STRUCTURE DE LA MATIERE III. ETUDE DES MATERIAUX IV. NOTIONS D’ELECTRICITE GENERALE V. COMPOSANTS PASSIFS VI. DIODES A JONCTION VII. TRANSISTORS VIII. THYRISTOR IX. ELEMENTS OPTO-ELECTRONIQUES COURS D’ELECTRONIQUE GENERALE Pour Informaticiens 60 H Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 0. INTRODUCTION GENERALE 0.1. OBJECTIFS Le cours intitulé « ELECTRONIQUE GENERALE » est une collection des notions générales sur l’Electricité élémentaire et l’Electronique de base. Il est consacré principalement à « « « « l’étude l’étude l’étude l’étude des circuits électriques et des composants électroniques simples des circuits électriques et des composants électroniques simples des circuits électriques et des composants électroniques simples des circuits électriques et des composants électroniques simples » » » » et s’adresse aux étudiants du premier cycle universitaire de formation informatique. Ce cours conçu de façon pratique permet à l’étudiant d’acquérir des connaissances générales sur l’électronique analogique. Les notions de ce cours, seront complétées par des exercices permettant aux étudiants de s’auto évaluer. Les étudiants feront des progrès dans la mesure où ils essaieront de résoudre eux mêmes au moins 80% d’exercices. L’objectif majeur de ce cours est d’apporter à l’étudiant informaticien les bases théoriques et pratiques indispensables à la compréhension et à l’utilisation rationnelle des composants et systèmes électroniques sur lesquels sont également bâtis le hardware des machines informatiques. Nous aimerions donc, faire de l’étudiant non pas, un simple utilisateur des appareils électroniques ou des machines informatiques, mais un utilisateur intelligent. 0.2. STRATEGIES PEDAGOGIQUES - Un cours orienté vers la pratique ; - Les étudiants apprennent en agissant ; - Organisation des séances des travaux dirigés ; - Les séances de Laboratoire sont prévues dans le cours de Labo électronique ; - Des devoirs effectués par groupe de trois ou cinq étudiants ; - Des contrôles des acquis effectués sur une base individuelle à la fin de chaque chapitre. 0.3. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1- T. DUMARTIN RAPPELS D’ELECTRONIQUE http://perso.wanadoo.fr/geea.org2/IMG/pdf/cours_Eln.pdf. 2- G. HUGUENIN, COURS DE THEORIE DES CIRCUITS I http://www.eiaj.ch/v2/support de cours/electricite/ ARC, mise à jour : le 18.10.2004 3- J. SADAL K. ELECTRONIQUE DE BASE INPP/EFE, Ed. Nov. 2000. 4- P. SMOLDERS S.J. UILV EXERCICES D’ELECTRICITE E. VAN ISEGHEM SG Collection Boboto, CRP Kinshasa, 1990. ***** Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre I GENERALITES SUR L’ELECTRONIQUE I.1. INTRODUCTION I.1.1. APERCU HISTRORIQUE L' Electronique est née en 1907 avec la mise au point du premier tube électronique amplificateur, appelé « triode » par l’américain LEC de FOREST. En effet, C’est à la fin du 18ème siècle que l’idée de transmettre des messages à distance s’est concrétisée avec l’invention du télégraphe optico-mécanique à la fin du XVIIIème siècle de notre ère par l’ingénieur français Claude CHAPPE (1763 – 1805). Et, après la découverte de l’électricité, ce télégraphe s’est évolué vers le télégraphe électrique mis au point en 1832 par le physicien américain Samuel MORSE (1791 – 1872). C’est cette dernière invention qui marque le début de l’ère de Télécommunications modernes. Le 10 mars 1876 à Boston aux USA, Alexander Graham BELL et Thomas Watson réussirent à transmettre de manière intelligible la voix humaine à travers des fils métalliques associés à des postes téléphoniques. Après ce temps, des expériences à succès furent réalisées à travers le monde sur des lignes de plus en plus longues ; BELL et son associé commencèrent la fabrication et la location des postes téléphoniques : le service téléphonique était né. Afin d’améliorer la transmission et de porter les informations aussi loin que possible, les techniciens de la téléphonie utilisèrent les inventions des divers physiciens. La mise au point du premier élément amplificateur (la triode) permis de vaincre les principales difficultés de la distance ; ce fut la naissance de l’électronique. Avec l’invention du transistor en 1947 par les américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain, l’électronique franchi un autre grand pas, celui de la miniaturisation. L’électronique constitue la force motrice et centrale du développement de notre société moderne et elle est présente dans chaque aspect de notre vie économique et sociale (industries, commerces, enseignement, foyer, …). L’électronique reste donc, une technique et un outil d’emploi universel. I.1.2. DEFINITION & BRANCHES D’APPLICATION Les applications de l’Electricité sont regroupées en deux domaines principaux interdépendants : - Les techniques de l’énergie : assurent l’exploitation ou le traitement de l’énergie électrique (Electrotechnique ou électricité industrielle ou génie électrique ou Electro énergie); Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 - Les techniques de l’information : comprend les techniques d’acquisition (Electronique), de transport (Télécoms) et de traitement de l’information (Informatique) portée par des signaux électriques. Applications de l’électrotechnique Branches d’électronique Les technologies de l’information et de communication (TIC ou ICT, en anglais) constituent un ensemble des services, des matériels électroniques et des logiciels informatiques utilisés pour la collecte, le traitement, la conservation et l’échange de l’information. Les TIC englobent les techniques de l’électronique, de l’informatique et des télécommunications. L’Electronique est une discipline appartenant aux technologies de l’information et est définie comme un domaine de la science (physique appliquée) et de la technique (électricité) exploitant les phénomènes de conduction des électrons dans les milieux autres que les métaux. • En tant que science Elle étudie les propriétés et les mouvements des charges électriques, principalement de l’électron dans les milieux autres que les conducteurs (le vide, les gaz, l’air et les semi- conducteurs). • En tant que technologie Elle exploite et utilise l’énergie électrique comme support pour capter, produire, traiter, transmettre et conserver de l’information. Elle met en œuvre des procédés et des techniques pour la fabrication des appareils et machines appropriées. La connaissance de l’Electronique permet de développer et d’englober un vaste champ d’application. Des applications plus ou moins interdépendantes se dégagent de cette technique polyvalente. Chacun de ces branches constitue en soi une spécialité, cependant, toutes trouvent un point de convergence : elles utilisent les mêmes techniques et les mêmes composants électroniques. I.2. ANALOGIE ENTRE L’ELECTROTECHNIQUE TECHNIQUES DE L’ENERGIE TECHNIQUES DE L’INFORMATION Electronique générale Electronique digitale Electronique automobile Electronique acoustique Electronique optique Electronique industrielle Electronique de puissance Electronique biomédicale Electronique d’aviation etc. TELECOMS ELECTRONIQUE INFORMATIQUE Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 & ELECTRONIQUE La différence fondamentale entre l’Electrotechnique (Electricité industrielle) et l’électronique réside principalement dans leur objet respectif : L’Electrotechnique a pour objet le traitement et la conversion de l’énergie électrique. Son domaine d’intervention est la production, la transformation, le transport, la distribution et l’utilisation de l’énergie électrique avec un meilleur rendement. Elle met en jeu plutôt une énergie électrique qu’un signal électrique (l’information). Energie Energie Information de contrôle Un appareil électrique exploite les effets du courant électrique tels que : - Effet thermique : fer à repasser, réchaud électrique, etc. ; - Effet mécanique : ventilateur, moulin, etc. ; - Effet magnétique : transformateur, moteur, sonnerie, etc. ; - Effet chimique : piles, batteries, etc. ; - Effet lumineux : lampes électriques ; - Effet physiologique : électrocution, etc. L’Electronique a pour objet de capter, de traiter, de transporter, de restituer et d’échanger de l’information en utilisant l’énergie électrique et met en jeu toute une panoplie des signaux électroniques. Un appareil électronique utilise le courant électrique pour véhiculer et traiter l’information tel que : - le poste téléviseur est exploité pour restituer les images animées ; - le poste téléphonique pour capter et restituer la voix, etc. Information ou signal Information ou signal Support énergétique Autres différences entre Electrotechnique et Electronique : ELEMENTS DE COMPARAISON ELECTROTECHNIQUE ELECTRONIQUE SUPPORTS Les conducteurs ayant une très faible résistivité tels que : le cuivre, l’argent, l’aluminium, etc. Les semi-conducteurs, le vide ou l’air SYSTEME ELECTROTECHNIQUE SYSTEME ELECTRONIQUE Ir. Papy Mukanda Notes du cours d’ Electronique Générale Edition 2010 COURANTS Technique de courants forts Technique des courants faibles FREQUENCES Fréquences industrielles ou faibles : 25, 50 ou 60 Hz Fréquences très élevées allant de 103 à 1012 Hz SIGNAUX Signal transporté d’appareil à appareil sans altération Signal subit des modifications tant en forme qu’en nature. I.3. PRINCIPE DE TRAITEMENT Quel que soit le domaine d’application considéré, le principe de traitement de l’information en électronique reste à peu près le même : Pour qu’un système électronique traite une info de uploads/Science et Technologie/ electronique-generale-g1.pdf