Altifigence Academy
Conception analogiqueGratuit · De l’initiation à la pratique

Conception de circuits analogiques

Acquérez des bases pratiques de conception analogique à basse tension : résolvez des réseaux continus, prévoyez les réponses transitoire et fréquentielle, polarisez des transistors, concevez des amplificateurs à contre-réaction et des filtres, puis vérifiez une chaîne de signal de capteur avec des limites de modèle explicites.

Analyse de circuitsAmplificateursFiltresSPICEALcad
Mon apprentissage

Ce que vous apprendrez

  • Calculer tension, courant, puissance, charge et limites des composants
  • Résoudre des modèles continus par analyse nodale et équivalent de Thévenin, ainsi que les réponses temporelles RC/RL
  • Lire l’amplitude et la phase des phaseurs et les diagrammes de Bode du premier ordre
  • Estimer les points de fonctionnement des diodes, BJT et MOS avec des hypothèses explicites
  • Concevoir la contre-réaction d’un amplificateur opérationnel et vérifier excursion, bande passante, vitesse de variation et bruit
  • Préparer un tableau de connexions du schéma et vérifier un amplificateur de capteur basse tension et un filtre

Avant de commencer

Ces exercices dans le navigateur utilisent des modèles pédagogiques ; ils ne compilent ni n’exécutent de HDL. Pour exécuter le code séparément, suivez le guide Digital Design Studio de votre système et connectez-vous si l’opération le demande.

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Programme

  1. Tension, courant, puissance et conservation
    • Une tension est une différence, pas une étiquetteConcept

      Choisissez un nœud de référence, convertissez les unités et calculez la tension d’une résistance.

    • Courant, puissance et limites des composantsConcept

      Distinguez le flux de charge du flux d’énergie et vérifiez la dissipation de la résistance.

    • Les lois des nœuds et des mailles rendent un circuit résolubleConcept

      Écrivez des équations cohérentes de courant et de tension pour un diviseur.

    • Vérification : diviseur aux signes cohérentsVérification

      Vérifiez le modèle, le calcul et l’interprétation avant de poursuivre.

  2. Analyse nodale, équivalents et effet de charge
    • Résoudre un nœud connecté à plusieurs sourcesConcept

      Transformez un dessin de circuit en une équation nodale et contrôlez les courants de branche.

    • Les équivalents de Thévenin préservent le comportement de la chargeConcept

      Remplacez un réseau de sources linéaire par une tension à vide et une résistance.

    • L’effet de charge modifie la mesureConcept

      Calculez l’effet de charge de l’appareil et de l’entrée d’amplificateur au lieu de supposer une impédance infinie.

    • TP : prévoir et simuler un diviseur chargéTravaux pratiques

      Exécutez un point de fonctionnement continu et distinguez le courant de source du courant de charge.

  3. Énergie stockée et réponse temporelle
    • Les condensateurs relient variation de tension et courantConcept

      Utilisez de manière cohérente capacité, charge, énergie et conditions initiales.

    • Les inductances relient variation de courant et tensionConcept

      Calculez une constante de temps RL et reconnaissez la continuité du courant.

    • Échelons RC : valeur initiale, valeur finale, constante de tempsConcept

      Prévoyez charge, décharge et établissement à partir de la résistance vue par un condensateur.

    • Vérification : charge et établissement du condensateurVérification

      Vérifiez le modèle, le calcul et l’interprétation avant de poursuivre.

  4. Phaseurs et réponse fréquentielle
    • Les phaseurs décrivent un régime sinusoïdal permanentConcept

      Utilisez les impédances complexes en distinguant valeur efficace, crête et phase.

    • Lire le module et la phase sur un diagramme de BodeConcept

      Calculez une coupure du premier ordre, les décibels et des fréquences de test pertinentes.

    • TP : relier une constante de temps à une coupure ACTravaux pratiques

      Utilisez le même circuit pour les analyses transitoire et AC en petit signal.

    • Vérification : valeur efficace et coupure d’un passe-basVérification

      Vérifiez le modèle, le calcul et l’interprétation avant de poursuivre.

  5. Diodes et points de fonctionnement des transistors
    • Le modèle de diode doit correspondre à la questionConcept

      Utilisez une approximation de chute constante tout en identifiant ses limites.

    • La polarisation du BJT crée de la marge pour un petit signalConcept

      Estimez un point de fonctionnement à dégénérescence d’émetteur et le gain en petit signal.

    • Polarisation MOSFET et limites des modèles quadratiquesConcept

      Distinguez seuil, surtension de grille, région de fonctionnement et gain incrémental.

    • Vérification : polarisation incohérente d’un transistorVérification

      Vérifiez le modèle, le calcul et l’interprétation avant de poursuivre.

  6. Amplificateurs opérationnels et contre-réaction
    • Contre-réaction négative et condition de court-circuit virtuelConcept

      Expliquez pourquoi des tensions d’entrée proches dépendent d’une boucle de contre-réaction fonctionnelle.

    • Un amplificateur inverseur utilise un bilan de courantsConcept

      Calculez gain, résistance d’entrée et sortie référencée au milieu de l’alimentation.

    • Un étage non inverseur conserve la polarité d’entréeConcept

      Concevez un gain autour d’une référence et distinguez un tampon d’une source de puissance.

    • Plage de sortie, bande passante et vitesse de variation sont des limites distinctesConcept

      Testez les marges continues et les exigences dynamiques avant de faire confiance à un gain idéal.

  7. Filtres et bruit
    • Choisir passe-bas ou passe-haut selon le nœud de sortieConcept

      Concevez un filtre du premier ordre en tenant compte des résistances de source et de charge.

    • TP : séparer amplification et filtrageTravaux pratiques

      Simulez un étage de gain pédagogique suivi d’un pôle RC et indiquez les omissions du modèle.

    • Le bruit est un budget d’erreur dépendant de la bande passanteConcept

      Estimez le bruit des résistances et combinez les contributions indépendantes par racine de la somme des carrés.

    • Vérification : bande du signal et bande de bruitVérification

      Vérifiez le modèle, le calcul et l’interprétation avant de poursuivre.

  8. Mesure, préparation du schéma et projet final de capteur
    • Tolérance et incertitude de mesure méritent des budgets distinctsConcept

      Calculez les extrêmes de coupure et de gain avant de choisir une plage d’acceptation.

    • Du tableau de connexions à un schéma fiableConcept

      Dessinez et contrôlez un circuit basse tension sans supposer un moteur d’éditeur particulier.

    • TP final : amplificateur et filtre de capteur basse tensionTravaux pratiques

      Concevez, simulez et expliquez une chaîne de capteur de gain 11 avec des limites physiques explicites.

    • Vérification finale : preuves et limite du projetVérification

      Vérifiez le modèle, le calcul et l’interprétation avant de poursuivre.

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