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Maîtriser l’électronique analogique à l’aide d’un simulateur SPICE

Cette formation a été créée par SORBONNE Université en partenariat avec CAP’TRONIC. Elle aura lieu dans les locaux de la SORBONNE à JUSSIEU.
Son objectif est de concevoir une chaîne d’acquisition, du capteur au traitement numérique, à l’aide d’un outil de simulation métier gratuitement disponible.

En abordant les principales notions d’électronique analogique, cette formation permet au participant de :

  • Justifier des choix de conception ;
  • S’appuyer sur des outils modernes de prototypage rapide pour prendre des décisions éclairées ;
  • Dérisquer des projets d’électronique analogique, avant toute réalisation de carte.

Pour cela, la formation s’appuie sur l’utilisation d’un outil professionnel gratuit permettant de concevoir son électronique analogique en alliant rapidité de mise au point et validation virtuelle des performances. Pour guider cet apprentissage, la formation suit le fil rouge de la conception d’une chaîne de traitement analogique en se fixant comme objectif la maximisation du rapport signal à bruit.

Les simulateurs électroniques fondés sur le moteur SPICE sont de véritable outil de virtualisation de la partie analogique. Ils en donnent un retour immédiat. La maîtrise de cet outil freeware permet d’ajuster les paramètres sans réalisation puis de valider les fonctions électroniques conçues. L’étape de réalisation devient rapide, efficace, bref sans stress.

Programme

10 juin – 9h00

1. Capteurs

  • En s’appuyant sur différentes technologies (photodiode, composant piézo-électrique, thermistance, bobine, etc.), la diversité des modèles de sources est envisagée.
  • Application pratique s’appuyant sur une documentation de constructeur

2. Conditionnement du signal : amplification et adaptation d’impédance

  • Justification des caractéristiques de cet étage en s’appuyant sur celles de la source d’une part et celle du numériseur d’autre part.
  • Application pratique pour deux types de sources : impédances internes élevée et faible. Montage trans-impédance et montage amplificateur de tension. Application à la photodiode et à un capteur piézoélectrique par exemple.
  • Première prise en compte de la notion de filtrage fréquentiel en affinant les modèles des amplificateurs opérationnels.

10 juin – 14h00 :

1. Conditionnement du signal : mise en place et simulation sous le freeware Spice et choix de deux montages typiques.

  • Mise en évidence de l’intérêt de réaliser une amplification différentielle pour supprimer certains bruits (mode commun)

2. Bruit : bilan de bruit de la chaîne d’acquisition – analyse.

  • Explicitation des sources de bruit de la chaîne de mesure : capteur, conditionnement, entrée du numériseur, extérieur.
  • Structuration de l’analyse en prenant le point de vue du bruit équivalent en entrée de numériseur.
  • Formule de Friis (facteur de bruit d’une cascade de quadripôles)
  • Amplificateur faible bruit et son positionnement dans la chaîne d’acquisition

11 juin – 9h00

1. Concevoir le système de filtrage pour améliorer le rapport signal sur bruit

  • Fonction de transfert : un outil mathématique puissant abordé d’un point de vue utilisateur.
  • Transformée de Laplace, fonction de transfert, critères de stabilité des filtres

2. Du filtre idéal au filtre réel

  • Spécification d’un gabarit
  • Outils de normalisation et de transposition

3. Filtres prototypes et leurs propriétés : Butterworth, Legendre, Chebyshev, Cauer, Bessel.

11 juin – 14h00

1. Simulation sous le freeware Spice de filtres passifs

  • Cahier des charges → Gabarit → prototype → composants et leur valeur
  • Analyse des réponses fréquentielles (bande passante et bande coupée) et temporelles

2. Synthèse de filtres actifs par la méthode de Sallen-Key

3. Simulation sous le freeware Spice de filtres actifs

  • Cahier des charges → Gabarit → prototype → composants et leur valeur
  • Analyse des réponses fréquentielles (bande passante et bande coupée) et temporelles (temps de réponse)
  • Sensibilité (Dispersion des valeurs de composants)

12 juin – 9h00

1. Optimisation de la chaîne d’acquisition vis-à-vis du critère signal à bruit en abordant le cas d’usage d’une chaîne à deux amplificateurs

  • Action sur la chaîne de conditionnement afin de ne pas détériorer la sensibilité intrinsèque du capteur.
  • Action sur la chaîne de conditionnement afin de ne pas détériorer la résolution du numériseur.

2. Simulation de la chaîne d’acquisition sous le freeware Spice et mise en évidence des principales caractéristiques du système complet.

12 juin – 14h00

Bonnes pratiques pour choisir la technologie adaptée au travers des datasheets des composants. Pour cela, cette dernière demi-journée suivra le fil rouge d’un traitement analogique permettant d’interfacer le signal capteur à l’entrée du convertisseur analogique-numérique. Elle s’appuiera sur la conception des filtres réalisés lors de la 2ème journée.

  • Capteurs : Principales caractéristiques
  • Amplificateurs opérationnels : Principales caractéristiques et positionnement de l’amplificateur d’instrumentation
  • Numériseur : choix du CAN
  • Simulations de validation avec le freeware Spice avec différentes caractéristiques d’amplificateurs opérationnels. Visualisation des impacts sur la réponse du filtre : effet sur la bande passante, sur le bruit et sur la dynamique.
  • Bilan de la formation
    Objectif :
    Etre capable de dimensionner et d’évaluer les performances d’un système d’électronique analogique avant de le réaliser.
    Dérisquer des projets d’électronique analogique, avant toute réalisation de carte.

Public visé :
Ingénieurs et techniciens en charge de la conception de l’électronique d’une application.

Prérequis :
Notions d’électronique, diagramme de Bode, amplificateur opérationnels parfaits, et défauts simples de l’AOP réel. Montage de base à AOP (ampli>0 et <0, dérivateur, intégrateur)

Lieu de l’événement :

Sorbonne Université,
campus Pierre et Marie Curie,
4 place Jussieu
75005 Paris

Participation aux frais


- Prix préférentiel pour les adhérents CAP’TRONIC : 1 350 € HT par personne pour les 3 jours
- Pour les grandes entreprises et les PME qui ne souhaitent pas adhérer : 1 800 € HT par personne pour les 3 jours

Si vous êtes une PME non adhérente :
Vous pouvez adhérer à l’association JESSICA France. Pour cela contacter Florence CAGNARD
Modalités d’adhésion

Remarque : Jessica France est titulaire d’un numéro d’agrément de formation continue et est référencé DATADOCK depuis le 1er juillet 2017. Cette formation est éligible au financement par votre Opérateur de Compétences (OPCO) hors CPF.

Places limitées à 12 personnes

Contact :
Michel MARCEAU - 01 69 08 24 90

Contact inscription :
Florence CAGNARD - 01 69 08 60 54

Inscription jusqu’au 10 mai 2020

FORMATION :Maîtriser l’électronique analogique à l’aide d’un simulateur SPICE du 10 au 12 juin à Paris (75)



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