Électronique numérique

Les équipements de télécommunications modernes — téléphones mobiles, BTS, routeurs, multiplexeurs SDH, modems VSAT, ONT de fibre optique — sont avant tout des systèmes numériques : le signal (voix, image, données) y est converti en bits, traité par des circuits logiques, des processeurs et des FPGA, puis reconverti. Ce cours donne les bases de l’électronique numérique indispensables au technicien : représentation des nombres, algèbre de Boole, logique combinatoire et séquentielle, conversion analogique-numérique et numérique-analogique, et architecture des circuits numériques rencontrés dans les équipements télécoms (horloges, registres série/parallèle, UART, mémoires, DSP, FPGA).

Les travaux pratiques sont réalisés sur plaques d’essai avec des circuits intégrés de la famille 74HC, un générateur de fonctions, un oscilloscope et une carte à microcontrôleur de type Arduino.

Objectifs d’apprentissage

• Convertir des nombres entre les bases 2, 10 et 16 et utiliser les codes usuels (BCD, Gray, complément à 2, ASCII, parité).
• Simplifier une fonction logique (algèbre de Boole, tableau de Karnaugh) et la réaliser avec des portes.
• Analyser et câbler des circuits combinatoires (additionneur, multiplexeur, décodeur) et séquentiels (bascules, compteurs, registres).
• Dimensionner une conversion analogique-numérique : fréquence d’échantillonnage, résolution, quantum, rapport signal/bruit, débit.
• Identifier les blocs numériques d’un équipement télécom et leur rôle.

Prérequis

Électronique générale (tension, courant, loi d’Ohm, diodes et transistors en commutation) ; notions de mathématiques (puissances, logarithmes).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Numération, codes et algèbre de Boole
2. Leçon 2 — Logique combinatoire : simplification et circuits usuels
3. Leçon 3 — Logique séquentielle : bascules, compteurs et registres
4. Leçon 4 — Conversion analogique-numérique et circuits numériques des équipements télécoms

Modalités d’évaluation

Volume horaire : CM 20 h, TD 10 h, TP 20 h, TPE 10 h, 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, comptes rendus et manipulations de TP, quiz) et examen terminal écrit.

Bibliographie

• T. Floyd, Systèmes numériques (Digital Fundamentals), Reynald Goulet / Pearson.
• J. Letocha, Introduction aux circuits logiques, McGraw-Hill.
• P. Horowitz, W. Hill, The Art of Electronics, Cambridge University Press.
• T. Wildi, Électrotechnique, De Boeck (référence de la description officielle, pour les bases électriques).
• Fiches techniques des circuits 74HC00, 74HC74, 74HC393, 74HC595 (Texas Instruments, Nexperia).