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| PHYS0905-1 | Physique expérimentale : électronique et instrumentation
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| Durée : | 30h Th, 45h Pr |
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| Crédits/ECTS : |
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| Titulaire(s) : | Henri‑Pierre Garnir |
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| Langue : | Langue française |
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| Aperçu général : | Introduire les bases de l'électronique tant analogique que digitale ainsi que les techniques modernes d'acquisition et de traitement des données utilisées au laboratoire. |
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| Objectif du cours : | Après un rappel de quelques notions de physique quantique et d'électricité générale, nous décrivons le fonctionnement de la diode, du transistor (bipolaire et à effet de champ) et du thyristore. Les différents montages classiques faisant intervenir ces éléments sont analysés et expliqués. Nous passons ensuite à l'étude détaillée de l'amplificateur opérationnel, nous introduisons le concept du contrôle par "contre-réaction" et nous étudions les circuits analogiques y faisant appel. Viennent ensuite les circuits non linéaires (comparateur, trigger et oscillateur) qui mènent rapidement à l'électronique digitale.
Nous étudions les circuits logiques statique et dynamique dans le contexe de leur utilisation pratique pour arriver au microprocesseur et à la notion de logique programmable.
La seconde partie du cours concerne l'acquisition et le traitement des données. Nous étudions les grandes familles de capteurs (en nous limitant aux capteurs donnant un signal électrique) et nous introduisons les convertisseurs (ADC et DAC) dans le context de l'analyse des signaux par ordinateur. Quelques notions élémentaires de traitement du signal sont présentées (bruit, détection synchrone, échantillonnage, moyenne glissante, etc...) et le fonctionnement de certains instruments est expliqué (oscilloscope à mémoire, SQUID, pièges à ions, lasers, GSM, GPS, etc...).
Le but du cours est de permettre aux physiciens de comprendre le fonctionnement et les limitations des instruments qu'ils seront amenés à utiliser dans les laboratoires. L'accent est mis sur les concepts, tandis que les problèmes spécifiques liés à la construction des instruments sont passés sous silence (puissance max., limite opérationnelle, etc...).
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| Pré-requis : | Baccalauréat en physique |
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| Travaux pratiques : | Les travaux pratiques sont synchronisés avec le cours et mettent en oeuvre les théories et principes vus au cours. Il permettent de se rendre compte "sur le terrain" des problèmes liés à la réalisation de montages réels. Les mesures réalisées sur les circuits lors des TP servent de base à l'analyse numérique des données. Ces valeurs sont analysées en ligne sur les ordinateurs mis à la disposition des étudiants, qui peuvent aussi reprendre et analyser à domicile les résultats de leurs travaux. La programmation (en langage C) d'un micro-contrôleur est aussi abordée. |
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| Organisation : | Le cours se déroule en 2 séances/semaine de 2 heures, au premier quadrimestre.
Les travaux pratiques s'effectuent en une après-midi par semaine (de 14 à 18 h) au premier quadrimestre. |
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| Notes de cours : | Les notes de cours sont disponibles sous forme de documents photocopiables (env. 200 pages). Attention, les notes changent presque chaque année en fonction de l'évolution technique et des mises à jour du contenu du cours.
Une liste de livres de référence est aussi proposée. Ces ouvrages peuvent être consultés au laboratoire.
Certains documents utilisés au cours oral et différentes références vers des documents mentionnés dans le cours sont disponibles sur un site Internet «privé» situé en http://www.ulg.ac.be/ipne/info (le username est «info» et le password «ok»).
Livres de référence :
The art of electronics
Horowitz H, Hill W.
Cambridge U. Press
(La traduction en français est diponible chez Publitronic/Elektor)
Basic Electronics for Scientists
Brophy J.
Mc Graw Hill (1990)
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| Evaluation : | L'examen se passe en une séance de 3h pendant laquelle il faut répondre d'abord par écrit et ensuite oralement à quatre questions : deux de théorie "pure", une question d'actualité portant sur un des sujets évoqués au cours et une question portant sur l'analyse du schéma d'un circuit électronique.
L'axemen pratique consiste à reproduire l'un des travaux pratiques du cours. |
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| Contacts : | Garnir Henri-Pierre
BAT. B15 Institut de Physique Nucléaire, Atomique et Spectroscopie
allée du 6 Août, 10
4000 Liège 1
Belgium
email : hpgarnir@ulg.ac.be
www : http://www.ipnas.org
office_phone : +32 4 3663764 +32 4 3663690
office_fax : +32 4 3662884
Strivay David
BAT. B15 Institut de Physique Nucléaire, Atomique et Spectroscopie
allée du 6 Août, 10
4000 Liège 1
Belgium
email : dstrivay@ulg.ac.be
www : http://www.ipnas.ulg.ac.be
office_phone : +32 4 3663695 +32 4 3663690
office_fax : +32 4 3662884 |
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