Annales 2014 - CNRS

CONCOURS EXTERNES IT 2014
EPREUVE TECHNIQUE D’ADMISSION
Durée : 2 heures
Coefficient : 2
CONCOURS N° 70
Corps : Assistant Ingénieur
BAP : C : Sciences de l’ingénieur et instrumentation scientifique
Emploi-type : Assistant Electronicien
Délégation organisatrice : Ile de France Ouest et Nord, Meudon
REMARQUES IMPORTANTES
La calculatrice n’est pas autorisée.
Les téléphones portables et tout autre document ne sont pas autorisés.
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Questions générales / 20 points
1) Que signifient les acronymes suivants (4 points):
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
CNRS
FPGA
ASIC
CMS
BGA
LVDS
CEM
2) Pour chacune des grandeurs ci-dessous, donnez une valeur approchée et l’unité
correspondante (Système International). (3 points)
a) Charge de l’électron
b) Vitesse de la lumière dans le vide
c) Plage de longueur d’onde de la lumière visible
3) Citez deux matériaux semi-conducteurs (2 points)
4) Questions sur la technologie des circuits intégrés. (5 points)
a) A quoi fait-on référence quand on parle de AMS 0,35 µm ou IBM 130 nm ?
b) Donnez un ordre de grandeur du nombre de transistors dans un processeur de
type PC : quelques milliards, quelques millions, quelques milliers ?
c) Quelles sont les valeurs de tension usuellement utilisées dans les circuits intégrés
?
d) Citer 2 types de transistors
e) Qu’est-ce que la diaphonie ?
5) Quel signal faut-il injecter pour obtenir (2 points):
a) La réponse impulsionnelle d’un système ?
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b) La réponse indicielle d’un système ?
6) Expliquer en quelques mots ce qu’est la tribologie. (3 points)
Soin apporté à la rédaction : 1 point
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Electronique analogique- Partie I
/20 points
1) Calculez les valeurs équivalentes de (3 points):
 Une résistance 2 kΩ en série avec une résistance de 3 kΩ
 Une résistance de 15 kΩ en parallèles avec une résistance de 15 kΩ
 Un condensateur de 20 pF en série avec un condensateur de 20 pF
 Un condensateur de 20 pF en parallèle avec un condensateur de 5 pF
 Une inductance (self) de 10 nH en série avec une inductance de 10 nH
 Une inductance (self) de 10 nH en parallèle avec une inductance de 10nH
2) Calculez la résistance équivalente entre A et B des montages suivants (4 points):
a) Du montage ci-dessous avec R1=3K R2=R3=2K R4=4K
b) Du cube ci-dessous, sachant que chaque résistance vaut 6kΩ.
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3) Filtrage (6 points)
a) Quel est le type de chacun des filtres 1 et 2 ci-dessous ?
b) Donner l’expression de leur fréquence de coupure à 3dB en fonction de R et
C.
c) Proposez un schéma de filtre passe bande.
d) Citez un exemple d’application du filtre passe bande
4) La tension de sortie Vout d’un préamplificateur de charge idéal est donnée par :
Vout= - Qin/Cf où Qin est la charge d’entrée à amplifier et Cf la capacité utilisée en
contre-réaction de l’amplificateur utilisé.
Calculez la valeur de Cf à choisir pour avoir une tension Vout de sortie de -100 mV
pour une charge d’entrée Qin de 50 fC. Donnez cette valeur en pF et en fF. (1 point)
5) Pour chacun des montages suivants M1 et M2, on suppose l’amplificateur idéal:
a) Donnez le nom des montages M1 et M2. (2 points)
b) Exprimez Vs en fonction de Ve dans le montage M1 et Vs en fonction de V1 et
V2 dans le montage M2 si toutes les résistances sont égales. (4 points)
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Electronique analogique Partie II /20 points
1) On considère le montage suivant utilisant l’amplificateur AD8138 (voir data sheet en
annexe)
a)
b)
c)
d)
e)
Citez une application de cet amplificateur AD8138 (2 points)
Que signifie VOCM (2 points)
A quoi sert VOCM (2 points)
Exprimez Vp et Vm en fonction de VOCM en mode statique (4 points)
On injecte en Ve le signal ci-dessous, dessinez les sorties Vm et Vp pour :
VOCM = 1,5V, R1=R2. (3 points)
f) Même chose qu’en e) pour le montage b ci-dessous (mêmes conditions) (3 points)
g) On souhaite utiliser ce montage pour attaquer un ASIC échantillonneur rapide à
entrée différentielle. Chaque entrée accepte des signaux variant dans la gamme de
de 1V à 2V DC.
1. Quel montage permettra d’obtenir la plus grande gamme dynamique? (2 points)
2. Donner la valeur en V de cette gamme (2 points)
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Electronique numérique /20 points
1)
Reconnaître et comprendre un code VHDL.
a) Exemple 1 : Quelle fonctionnalité simple décrit cet exemple 1 ? (4 points)
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;
entity exemple1 is
port (
clk : in std_logic;
resetn : in std_logic;
q : out unsigned(7 downto 0)
);
end entity;
Architecture arch of exemple1 is
Signal q_int : unsigned (7 downto 0);
begin
Process (clk, resetn)
begin
if resetn =‘0’ then
q_int <= (others =>’0’);
elsif rising_edge(clk) then
q_int <= q_int +1;
end if;
end process;
q <=q_int;
end arch;
b) Exemple 2 : Apres avoir lu l’exemple, répondre aux questions ci-dessous (7 points) :
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY machine IS
PORT (
clk : IN STD_LOGIC;
un_dollar : IN STD_LOGIC;
deux_dollars : IN STD_LOGIC;
film : OUT STD_LOGIC;
monnaie : OUT STD_LOGIC
);
END machine;
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a)
b)
c)
d)
e)
f)
Quel est le type du système décrit ?
Est-il synchrone ?
En décrire en quelques mots le but.
Combien coute l’objet à acquérir ?
Quels types de pièces peut-on mettre ?
Que se passe-t-il si l’usager insère 6 dollars ?
2) Décrire en langage VHDL un registre à décalage sur 8 bits, possédant une sortie
supplémentaire (match) active à 1 si le contenu du registre à décalage vaut une valeur
précise (val). (8 points)
Soin apporté à la rédaction (1 point)
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CAO Electronique, conception, fabrication /40 points
1) Citez un logiciel de conception assisté par ordinateur (1point)
2) Quels matériaux isolants sont utilisés pour réaliser les circuits imprimés ? (2points)
3) Qu’est-ce que la « classe de fabrication » d’un circuit imprimé ? (2points)
4) Qu’est-ce qu’une VIA ? Quels sont les différents types de VIAs ? (3points)
5) Qu’est-ce qu’une mire et quelle est son utilité ? (2 points)
6) Décrire les étapes logicielles de l’étude à l’envoi en fabrication d’une carte
électronique. (12 points)
7) Après réalisation du circuit imprimé, d’écrire les étapes nécessaires pour la
réalisation du câblage d’un circuit prêt à tester. (6 points)
8) On se propose de réaliser un circuit imprimé 6 couches avec un circuit intégré
traitant des signaux de capteurs sensibles allant de quelques microvolts à 1V, un
convertisseur analogique numérique, une mémoire FIFO contrôlée par un FPGA et
disposant d’une interface de contrôle Ethernet. (10 points)
a) Quel est le risque principal de dysfonctionnement de cette carte.
b) Quelles précautions doit on prendre pour le routage de cette carte ?
c) Décrire les principales étapes de test en détaillant les appareils et le
matériel qui vous semblent nécessaires.
Soin apporté à la rédaction (2 points)
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