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GELE4011Conception des systemes electroniques

Gabriel Cormier, Ph.D., ing.

Universite de Moncton

Automne 2010

Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 1 / 35

Contenu du cours

Objectifs

Objectifs du cours :

Donner les outils de base de conception de circuits electroniques

Apprendre une methodologie de travail

Savoir choisir les composantes electroniques appropriees


Contenu du cours

Contenu

Amplification : themes generaux

Ampli-op : caracteristiques de base

Ampli-op : caracteristiques CC et CA

Generation de signaux

Alimentations electriques

Amplificateurs logarithmiques


Contenu du cours

Structure du cours

3 heures en classe et 2 heures au laboratoire par semaine

Enseignement magistral : 1 h a 1h30 par semaine

Apprentissage par projets au laboratoire


Conception

Conception

Conception : [selon le BCAPG]

Capacite de concevoir des solutions a des problemes d’ingenieriecomplexes et evolutifs et de concevoir des systemes, des composantesou des processus qui repondent aux besoins specifies, tout en tenantcompte des risques pour la sante et la securite publiques, des aspectslegislatifs et reglementaires, ainsi que des incidences economiques,environnementales, culturelles et sociales.


Conception

Projets de cours

Dans vos projets, vous devrez :

Bien identifier les solutions possibles, et la solution retenue

Tenir compte de la securite de l’utilisateur

Minimiser la consommation electrique (contrainte environnementale)

Tenir compte des lois et normes canadiennes

Tenir compte des couts


Conception

Methodologie generale

1 Selection de la technologie

2 Schemas bloc a partir d’un cahier de charges

3 Design / schematique

4 Simulation

5 Prototype

6 Essais

7 Finalisation du design physique

8 Certification (protection RF/EM, etc.)


Conception

Role de l’ingenieur

Role de l’ingenieur dans la conception :

Planification

Organisation

Conception

Gestion


Conception

Selection de la technologie

Rediger le document des specifications ou devis

Identifier le profil du client

Contraintes du client (fabrication, utilisation, etc.)

Client :

Groupe techniqueGroupe de venteUtilisateurs

Avec ces informations, on peut creer le cahier de charges.


Conception

Schemas

Schema bloc :

Identifie la structure generale du circuit

Permet de verifier si on satisfait les exigences globales du client

Identifie les tensions et courants

Schematique :

Necessaire pour la simulation

Dessins de disposition (layout)

Dessins de circuits imprimes

Dessins d’assemblage, boıtier, cablage, etc.


Conception

Simulation

Necessaire pour verifier le fonctionnement

Moins couteux qu’un prototype

Facile de faire des modifications


Conception

Prototype

Circuits simples : planchette

Circuits complexes : circuit imprime

Bonne fabrication tres importante


Conception

Essais

Verification des niveaux de tension et courant

Peut necessiter une modification au design

Utiliser les memes conditions d’operation

Documentation de l’utilisation (manuel utilisateur)

Documentation du fonctionnement (manuel technique)


Conception

Finalisation et certification

Mise a jour de la documentation

Fabrication du modele finale

Certification :

Normes EM : ACNOR

Peut necessiter une certification dans un laboratoire (aux frais dudeveloppeur)

Seulement pour la securite du produit, pas sa performance !


Client

Client

Connaıtre le profil du client : integrer les valeurs du client dans ledesign

Bien connaıtre les besoins

Cherchez les solutions simples

Ne creez pas de nouveaux problemes


Client

Lien avec le client

Identifier qui vous paie pour vos services

Connaıtre les conditions de paiement

Tenter d’evaluer la capacite de paiement du client


Client

Importance du produit

Evaluer l’importance du produit pour l’entreprise

Peut avoir des consequences professionnelles

Verifier la propriete intellectuelle

Ingenierie parallele : tenir compte des besoins des autres groupes del’entreprise (marketing, ventes, etc.)


Besoins du client

Besoins du client

Avoir les bonnes connaissances en electronique

Isoler les besoins particuliers

Conception plus difficile que analyse : plusieurs choix


Besoins du client

Marketing

A quoi sert le produit ? Dans quel milieu (industriel, commercial, etc.)

Laissez les utilisateurs vous decrire l’utilisation

Demandez la liste des problemes du systeme actuel

Marge de profit, etc.


Besoins du client

Interface homme-machine

Communication entre circuit et monde exterieur ?

Affichage de resultats ?

Ecran vs lumieres/boutons ?

Environnement d’utilisation ?


Besoins du client

Garantie

Longue garantie = plus de couts

Etude de faisabilite ?

Redondance pour systemes critiques ?


Ingenierie

Ingenierie

Precision requise ? (ex : resistances 5% ou 1%, 16 bits vs 8 bits, etc.)

Quelle quantite sera fabriquee ?

Meme si le prototype fonctionne, il peut avoir des problemes avecfabrication en masseProduction en masse = verification des performances avec exemplaires

Certains phenomenes n’apparaissent pas en simulation...


Ingenierie

Divulgation d’informations

Clients peuvent etre reticents a divulger certains info

Ententes de non-divulgation (NDA)

Verification legale...


Ingenierie

Propriete intellectuelle

A qui appartient la propriete intellectuelle ?

Contrats, brevets, licenses, etc.

Verifier vos droits avant le design, pas apres


Ingenierie

Date de livraison

Soyez clairs sur ce qui est un “produit fini”

Documentation a livrer avec le produit

N’oubliez pas le temps pour les essais et modifications

Temps pour certification peut etre long

Penalites possibles pour delais


Service

Service

Qui assure le service ? Client, manufacturier, distributeur ?

Grande influence sur le cout

Former le personnel sur l’entretien ?


Fabrication

Contraintes de fabrication

Bien gerer le temps

Definir les ressources humaines necessaires

Definir les ressources materielles necessaires

Determiner l’influence des facteurs externes

Bien structurer le projet

Design du circuit est une petite partie du projet


Fabrication

Conditions d’utilisation

Temperature de fonctionnement ? Influence les semiconducteurs

Humidite ?

Vibrations ?

Radiations ?

Contaminants environnementaux ?

Identifier la variation des parametres de fonctionnement


Fabrication

Dimensions

Limites physiques disponibles ?

Poids maximal ? (Ex : type de fil affecte le poids...)

Transformateur necessaire ? (ex : aerien fonctionne a 400Hz pourreduire le poids)


Fabrication

Alimentation

Alimentation secteur ?

Design d’une alimentation ?

Piles ou batterie ?

Tension positive et/ou negative ?


Fabrication

Limites

Determiner l’ensemble des tensions necessaires (et le type : CC ouCA)

Qualite du filtrage de l’alimentation ?

Composants de protection ?

Facteur de puissance ?

Rendement ?


Fabrication

Emissions EM

Variations de courant et tension : possibilite de radiation EM

Interference avec d’autres systemes

Verifier les puissances d’antennes

Verifier les emissions des autres equipements


Fabrication

Autres considerations

Conditions de fabrication : normes ISO, etc.

Fiabilite

Certification requises : ACNOR

Conditions d’entretien

Cout de fabrication

Apparence physique


Securite

Securite

Faire respecter les normes de securite = travail professionnel

Assure la productivite a court et long terme

Protection contre les chocs

Securite du public fait parti du code de deontologie de l’ingenieur


Securite

Quelques conseils

Isoler la haute puissance de la faible puissance : optocoupleurs

Mise a terre importante

Travailler sous tension seulement lorsque necessaire

Verifier l’etat de l’isolant sur les outils

Fusibles de bon calibre

Travailler dans un environnement sec ; attention aux bijoux en metal !


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Documents