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Fondamentaux de l'électronique · L1 · Section 7/7

Cours, TD, TP et annales UCA

Progression

Points d’expérience : —XPSérie de jours consécutifs : —· —Progression du module : — / —compris

#Ressources : cours, TD, TP et annales

Cette page recense le fonds documentaire de l’UE SPUE100 « Électronique numérique : bases » du semestre 1 : chapitres de cours, transparents, douze feuilles de TD, cinq TP Logisim, fiche de révisions et sujet d’examen. Elle propose un ordre de travail et une méthode de vérification, pour que chaque document soit ouvert au bon moment et que chaque résultat soit contrôlé avant de passer au suivant.

Prérequis : avoir commencé le parcours du module, en particulier Logique numérique et interfaces. Objectifs : savoir quel document ouvrir à chaque étape, le traiter dans le bon ordre, et vérifier chaque résultat sur papier puis en simulation.

#Syllabus et références officielles UCA

#Le fonds du SPUE100

#Cours et transparents

Le cours existe dans deux formats complémentaires : un polycopié en sept chapitres (chapitre1 à chapitre7) et un jeu de transparents couvrant neuf chapitres (transparent_chap1 à transparent_chap9). L’arc du cours va du codage de l’information à la synthèse de machines à états, en passant par l’analyse et la synthèse de circuits combinatoires, les tables de Karnaugh, les bascules et les registres. Une bibliographie (bibliographie.pdf) et l’emploi du temps 2025-2026 (EDT_Electronique_Numerique_2025_2026.pdf) complètent le fonds.

Conseil d’usage : lire un chapitre du polycopié au premier contact, puis revoir les transparents correspondants comme fiche de révision rapide avant chaque TD.

#Les douze feuilles de TD

Le fonds contient douze feuilles numérotées, de td1 à td9, puis td10 et la feuille td11_12 qui couvre TD11 et TD12. Six d’entre elles portent un titre explicite :

  • TD1 : codage de l’information et analyse de systèmes numériques simples ;
  • TD2 : analyses de systèmes numériques simples ;
  • TD3 : réalisations, coût et vitesse ;
  • TD4 : conception de systèmes numériques simples, premières simplifications par tables de Karnaugh ;
  • TD8 : les bascules ;
  • TD9 : les registres.

Les autres feuilles ne portent pas de titre dans leur en-tête mais couvrent des thèmes tout aussi identifiables : td5 traite la notion d’indifférents (monte-charge, simplification par contraintes, afficheur sept segments), td6 les multiplexeurs et démultiplexeurs, td7 les circuits arithmétiques (additionneur complet, incrémenteur, comparateur, circuit 74LS83), et la paire td11_12 la synthèse de systèmes séquentiels généraux — automate, table d’évolutions, codage des états, synthèse directe par bascules D et synthèse par bascules JK (méthode de Marcus), recherche des cycles parasites.

Des corrections partielles accompagnent la fin du semestre : l’exercice 4 du TD10 (td10_correction_ex4.pdf, la feuille elle-même n’est pas archivée) et les exercices 3, 5, 6 et 7 de la feuille td11_12 (td11_12_corrections_ex3_ex5_ex6_ex7.pdf). Traitez chaque exercice sans ouvrir la correction, puis comparez ligne par ligne : une correction lue sans avoir cherché ne fixe rien.

#Les TP Logisim : tutoriel et cinq séances

  • TP0 : tutoriel de prise en main de Logisim Evolution 4.0.0 (tp0_tutorial_logisim_evolution_4_0_0_unice.pdf), à faire avant toute autre séance.
  • TP1 : les circuits logiques de base, analyse et synthèse de systèmes.
  • TP2 : cellules et schémas, avec des fichiers de circuits prêts à ouvrir (fichier_cellule.circ, fichier_cellule2.circ), les schémas en image (Cellule.PNG, Schema.PNG) et le fichier TERASIC_DE0.xml de la carte du même nom.
  • TP3 et TP4 : sujets tp3.pdf et tp4.pdf, accompagnés des archives de travail TP3.zip et TP4.rar.
  • TP5 : synthèse de machines à états, avec deux jeux de fichiers (TP5.rar et TP5NEW.zip), l’image du rotor (Rotor.png) et l’enregistrement vidéo d’une session Logisim-evolution 3.8.0 sur le circuit de la version TP5NEW.

Le tutoriel vise la version 4.0.0 : installez cette version ou une plus récente avant le premier TP, puis ouvrez les fichiers .circ fournis plutôt que de tout ressaisir.

#Révisions et annales

  • revisions.pdf : la fiche de révision de l’UE, à travailler après les TP, thème par thème.
  • sujet2425_session1.pdf : le sujet d’examen de la session 1 de l’année 2024-2025, à traiter en conditions réelles une fois le programme couvert.
  • Annales corrigées : une sélection d’exercices réels tirés des TD, de la fiche de révisions et du sujet 2024-2025, chacun suivi d’une correction détaillée.

L’ensemble du fonds se filtre directement dans l’archive locale avec la requête SPUE100.

#Ordre de travail conseillé

  1. Codage de l’information : premiers chapitres du cours et TD1, avec la page Logique numérique et interfaces. Contrôle : chaque conversion est vérifiée par l’opération inverse.
  2. Analyse et synthèse combinatoires : TD2, puis TD3 (réalisations, coût et vitesse) et TD4 (premières simplifications par Karnaugh).
  3. Prise en main de l’outil : TP0, puis TP1 : chaque fonction déjà traitée en TD est ressaisie et simulée.
  4. Logique séquentielle : TD8 (bascules) et TD9 (registres), puis TP2 à TP4 dans l’ordre du fonds.
  5. Approfondissement et machines à états : TD10 à TD12, puis TP5, dont la vidéo montre le circuit principal en Logisim-evolution.
  6. Révisions et examen : fiche revisions.pdf, puis sujet de session 1 2024-2025 chronométré et sans notes.

Pour le volet analogique du module, menez en parallèle les pages Grandeurs et modèles électriques, Composants passifs et réponse temporelle, Semi-conducteurs et amplification et Instrumentation et bonnes pratiques. Les annales locales de la licence couvrent en complément l’électronique analogique et l’analogique approfondie, l’oscilloscope et les mesures, la physique des semi-conducteurs, les signaux, l’automatique et la propagation électromagnétique, l’architecture des machines, les microprocesseurs et le Grafcet, ainsi que l’électronique de puissance.

#Comment vérifier chaque résultat

  1. Sur papier d’abord : table de vérité complète, groupes de Karnaugh relus case par case, équations recopiées avant toute simulation.
  2. Preuve par les mintermes : développer la forme simplifiée en mintermes et comparer l’ensemble obtenu à l’énoncé (exercice 1 ci-dessous). L’équivalence est alors prouvée, pas seulement plausible.
  3. Simulation Logisim : comparer la table de vérité générée ligne par ligne ; pour le séquentiel, cadencer l’horloge et parcourir tous les états du graphe, y compris les états non utilisés.
  4. Critères de coût et de vitesse : compter les portes et les niveaux logiques, comme l’exige le TD3.
  5. Écart expliqué : toute différence entre papier et simulation a une cause (groupe non adjacent, front d’horloge inversé, registre non initialisé). La trouver apprend plus que relancer la simulation.

Pour l’analogique, la même discipline s’applique avec d’autres outils : prédiction sur papier, contrôle rapide dans un simulateur de circuits, puis mesure réelle à l’oscilloscope en documentant les écarts, comme détaillé dans la page instrumentation.

#Exercices

  1. Équivalence par les mintermes : une simplification propose F = Ā + C̄ pour F = Σm(0,1,2,3,4,6) sur trois variables. Prouvez l’équivalence sans refaire la table de Karnaugh. Vérification : Ā couvre les mintermes 0, 1, 2, 3 (A=0) et C̄ couvre 0, 2, 4, 6 (C=0) ; l’union vaut exactement 6, sans aucun minterme étranger : l’équivalence est prouvée.
  2. Coût et vitesse : une même fonction est réalisée soit avec 12 portes sur 2 niveaux logiques, soit avec 8 portes sur 4 niveaux. Quelle version donne le chemin critique le plus court, et laquelle le coût minimal ? Vérification : la profondeur commande le délai, donc 2 niveaux gagnent en vitesse ; 8 portes gagnent en coût. Réduire l’un dégrade souvent l’autre : c’est exactement l’arbitrage demandé par le TD3.
  3. Passage d’annale : traitez le sujet de session 1 2024-2025 sans notes et en temps limité, puis rattachez chaque question ratée à son thème et à sa feuille de TD. Vérification : après avoir refait les TD concernés, un second passage une semaine plus tard doit lever toutes les hésitations sur les mêmes questions.
Avant de câbler une fonction simplifiée dans Logisim, quelle vérification est la plus fiable ?
Avant de câbler une fonction simplifiée dans Logisim, quelle vérification est la plus fiable ?

#Références complémentaires

  • The Art of Electronics, Horowitz et Hill : conception et pratique expérimentale.
  • Microelectronic Circuits, Sedra et Smith : composants et amplification.
  • Falstad Circuit Simulator : vérification rapide de circuits analogiques simples.
  • Logisim Evolution : logique numérique, registres et machines à états.