Programme de Physique pour la 2ème annéé (pdf, 60Ko)

TRONC COMMUN — DEUXIEME ANNEE
1. Optique.
− Principes généraux de l'optique géométrique, principe de Fermat, réflexion, réfraction, lois de
Descartes-Snell.
− Systèmes centrés, approximation de Gauss, éléments cardinaux.
− Dioptres, lentilles minces, miroirs.
Photométrie, unités, mesures.
Prismes, diffraction, réseaux.
− Interférences.
2. Phénomènes de propagation
Rayonnement d'un doublet, notion d'antenne, champ proche et champ lointain.
Equations de Maxwell, relativité.
− Propagation d'une onde dans le vide, polarisation, énergie, ondes progressives et
stationnaires.
− Propagation dans un milieu diélectrique, dispersion, absorption, vitesses de groupe et de
phase.
Lois de continuité entre deux milieux.
3. Electronique
1
Notions de base sur les semi-conducteurs
1.1 Le semi-conducteur intrinsèque
1.1.1 Elément semi-conducteur
1.1.2 Cristal semi-conducteur
1.1.3 Electrons de valence — électrons de conduction
1.1.4 Notion de trous
1.1.5 Concentration en électrons libres et en trou
1.1.6 Conductivité d'un semi-conducteur
Expression de la densité de courant
1.2 Le semi-conducteur dopé 1.2.1 Dopage de type N :
1.2.2 Dopage de type P :
1.2.3 c) Concentration des charges libres (électrons libres et trous)
2 La jonction PN
2.1 Préliminaire : le courant de diffusion
2.2 La jonction PN
2.2.1 Définition
2.2.2 Apparition du champ électrostatique intrinsèque
2.2.3 Etude quantitative
2.2.4 Mouvement des porteurs à travers la jonction
3 La diode (de redressement) 3.1
Généralités
3.2 Polarisation de la diode 3.2.1
Polarisation en inverse 3.2.2
Polarisation en direct
3.3 Modélisation de la diode
3.3.1 Diode bloquée 3.3.2
Diode passante
3.4 Puissance dissipée dans une diode
3.5 Comment savoir si une diode est passante ou non.
3.6 La diode zéner
4 Le transistor bipolaire
4.1 Généralités
4.2 L'effet transistor
4.3 Bilan des courants dans le transistor
4.3.1 a) Relations entre les courants pour VCE constant :
4.3.2 b) Relation entre les courants pour VCE variable
4.4 Les caractéristiques du transistor en émetteur commun
4.4.1 Caractéristique le = f(V cE) à IB constant
4.4.2 Caractéristique le =f(IB) à VcE constant 4.4.3
Caractéristique VBE =f(I B) à VCE constant 4.4.4
Caractéristique VBE =f(V cE) à IB constant
4.5 Modélisation du transistor
4.5.1 Transistor bloqué 4.5.2
Transistor passant
4.6 Polarisation d'un transistor
4.6.1 Polarisation en régime linéaire
Polarisation par pont diviseur de tension
4.6.2 Transistor en régime saturé
4.7 Le transistor utilisé en amplificateur, exemple de l'amplificateur en émetteur commun —
schéma variationnel
Etude de la polarisation
Etude de la stabilisation
5 Le transistor à effet de champ
Le J-FET (Jonction Field Effect Transistor)
5.1.1 Principe
5.1.2 Etude quand Vos=+Vcc et VGs=O
5.1.3 Etude quand VDS est variable et Vis=O
5.1.4 Etude quand VDS et VGS sont variables
5.1.5 Caractéristiques
5.1.6 Schémas équivalents :
5.1.7 Utilisation du J-FET
5.1.8 Polarisation du transistor
5.1
6 Le MOSFET (Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor)
Principe du MOSFET à appauvrissement
6.1.1 Symboles :
6.1
Principe du MOSFET à enrichissement
6.2.1 Caractéristiques d'un transistor NMOS à enrichissement :
6.2.2 Symbole :
6.2
LE CALCUL OPERATIONNEL
LA TRANSFORMEE DE LAPLACE
1 LA TRANSFORMEE DE LAPLACE 1.1
Définition
1.2 Propriétés
1.2.1 Linéarité
1.2.2 Transformée de Laplace de la dérivée d'une fonction
1.2.3 Transformée de Laplace de l'intégrale d'une fonction
1.2.4 Théorème du retard
1.2.5 Théorème de la valeur initiale
1.2.6 Théorème de la valeur finale
Transformées de Laplace des fonctions courantes
1.3.1 Impulsion de Dirac â(t) :
1.3.2 Echelon de Heaviside F (t)
1.3.3 Rampe
1.3.4 Exponentielle
1.3.5 Sinusoïde
1.3.6 Cosinuoïde
1.3
2 APPLICATION A LA RESOLUTION DES SYSTEMES ELECTRIQUES 2.1
Transformée de Laplace et équation différentielle
2.2 Schéma opérationnel équivalent des dipôles linéaires
2.2.1 La résistance
2.2.2 Le condensateur
2.2.3 L'inductance
2.2.4 Remarque concernant les unités
2.3 Exemples
2.3.1 Circuit R-C série
2.3.2 Condensateurs chargés, branchés en parallèle
2.3.3 Inductance réelle alimenté par une tension sinusoïdale
3 TRANSMITTANCE OPERATIONNELLE 3.1
Définition
3.2 Stabilité d'un système linéaire
1 QUADRIPOLES PASSIFS LINEAIRES 1.1
Généralités
1.2 Les matrices les plus utilisées pour représenter un quadripôle
1.2.1 La matrice de transfert
1.2.2 Matrice impédance
1.3 3. Matrice admittance
1.4 Matrice hybride (utilisée surtout pour les transistors)
1.5 Quadripôles en 7T et en T
1.5.1 Quadripôle en n
1.5.2 Quadripôle en T
1.5.3 Le théorème de Kennely
2 ASSOCIATION DE DIPOLES ET DE QUADRIPOLES
2.1 Principe
2.2 Impédance d'entrée
2.3 Impédance de sortie
2.3.1 Première méthode : U2 = E0 — Zs I2
2.3.2 Deuxième méthode : MET avec des sources commandées
2.4 Adaptation d'impédances
2.4.1 a. Puissance transmise entre deux dipôles
2.4.2 Quadripôle adaptateur
3 ASSOCIATION DE QUADRIPOLES 3.1
Série-série
3.2 Parallèle-parallèle
3.3 Série-parallèle
3.4 Parallèle-série
3.5 Cascade
3.6 Exemple
4 CIRCUITS ELECTRONIQUES COMMANDES
4.1 Principe
4.2
Source de tension commandée en tension STCT
4.3
Source de tension commandée en courant STCC
4.4
Source de courant commandée en tension SCCT
4.5
Source de courant commandée en courant SCCC
LA CONTRE-REACTION
LE SYSTEME A CONTRE-REACTION
1.1
2
1.
Principe
1.2 2.
Formule de Black
1.3 3.
Réaction et contre-réaction
II. LES QUATRE TYPES DE RETROACTIONS
2.1
Rétroaction tension-tension (= série-parallèle)
2.2 Rétroaction
tension-courant (=série-série)
2.3 Rétroaction
courant-tension (=parallèle-parallèle)
2.4 Rétroaction
courant-courant (=parallèle-série)
3
ETUDE DETAILLEE D'UNE RETROACTION
3.1 Principe
Etude détaillée de la rétroaction tension-tension
3.2.1 a. Bande passante :
3.2.2 Impédance d'entrée :
3.2.3 Impédance de sortie :
3.2.4 Distorsion harmonique :
3.2 2.
4 Exemple de rétroaction : étude d'un transistor bipolaire en régime linéaire
Polarisation
4.2 2. Etude de l'amplificateur en émetteur commun avec rétroaction partielle.
4.2.1 Etude de l'amplificateur en émetteur commun avec rétroaction partielle en tant
qu'association de quadripôles :
4.1
L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL
1. L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL PARFAIT
1. Caractéristique entrée-sortie
2. Différents régimes de fonctionnement de l'A.O.P.
a. Régime linéaire
b. Régime de saturation
II. MONTAGES CLASSIQUES DE L'A.O.P EN REGIME LINEAIRE
1. Amplificateur suiveur
2.
Amplificateur inverseur
3.
Amplificateur non-inverseur
4.
Amplificateur sommateur
5.
Amplificateur de différence
6.
Intégrateur
7.
Dérivateur
8.
Source de courant
9.
Dipôles simulés
a. Résistance négative
Etude de la résistance négative en N :
b. Dipôle capacitif
c. Dipôle inductif
10.
Filtres
III. Comparateurs
1. Comparateur simple
2. Comparateur à hystérésis (trigger de Schmitt)
3. Oscillateur astable
IV. CONNAISSANCE DU REGIME DE FONCTIONNEMENT 5
Caractéristiques de l'amplificateur opérationnel réel 5.1
Impédance d'entrée :
5.2
Caractéristique d'entrée-sortie :
5.3 Courant de polarisation et courant de décalage
5.4 Schéma équivalent de l'amplificateur opérationnel prenant en compte les tensions et
courant de décalage et le courant de polarisation :
5.5 Impédance de sortie
5.6 Taux de montée — « slew rate » :
5.7
1
Comportement dynamique
Quelques définitions
1.1
Variable binaire
1.2
Fonctions binaires
2 Etude de la logique combinatoire 2.1
Les fonctions logiques élémentaires
2.1.1 La fonction
identité 2.1.2 La
fonction NON
2.1.3 La fonction ET
(AND) 2.1.4 La fonction
OU (OR)
2.2 D'autres fonctions fréquemment rencontrées élaborées à partir des quatre
fonctions précédentes :
2.2.1 La fonction OU-EXCLUSIF (XOR)
2.2.2 La fonction NON-ET (NAND)
2.2.3 La fonction NON-OU (NOR)
2.3
Propriétés de l'algèbre de
Boole Commutativité
Associativité
Distributivité
Identités remarquables
Absorption
Théorème de Morgan
Involution
2.4
Représentation algébrique d'une table de vérité
2.5
Simplification d'une fonction binaire
Simplification d'une fonction binaire par le tableau de
2.6
Karnaugh
2.7
portes NAND
Réalisation de fonctions logiques à partir de