GEL-21405
DESIGN III

Denis Poussart, avril 1999

TIMESTRES: AHE

CRÉDITS: 3

TEMPS CONSACRÉ: 1 - 0 - 3 - 5

PRÉALABLES: GEL-16120 ou GEL-16142 ou GEL-15217

PROFESSEUR: D. Poussart, poussart@gel.ulaval.ca

DESCRIPTION SOMMAIRE

Ce cours développe les diverses facettes de l'approche système. Il présente les éléments technologiques impliqués dans l'acquisition, le stockage et le traitement de l'information et discute la démarche qui permet d'aborder la conception d'un ensemble complexe de façon efficace et robuste. En utilisant comme étude de cas la réalisation d'une maquette substantielle, il vise à illustrer comment réussir l'intégration harmonieuse des concepts pertinents aux signaux et systèmes, à l'électronique avancée, à l'électrotechnologie, aux communications et à la gestion par logiciel spécialisé. Ce cours, qui fait partie de la séquence design introduite lors de refonte décente de nos programmes, prolonge et amplifie l'approche de pédagogie active telle qu'elle s'était précédemment développée dans le cours GEL-16146, Systèmes électroniques et numériques .

LIENS AVEC LES PROGRAMMES

Ce cours participe à la poursuite des objectifs suivants du programme de baccalauréat en génie électrique:

"Exploiter les connaissances acquises pour la conception et la réalisation de systèmes dans les différents champs d'application du génie électrique en particulier en électronique analogique et numérique, et l'instrumentation et systèmes d'ordinateur et de l'information."

"Acquérir une approche scientifique dans la résolution des problèmes par la méthodologie et la pratique de la modélisation et de la simulation assistée par ordinateur."

"Développer les capacités de communication écrite et orale et l'aptitude au travail en équipe."
 

Ce cours participe également à la poursuite des objectifs suivants du programme de baccalauréat en génie informatique:

"Connaître les circuits, fonctions et systèmes électriques et électroniques qui sous-tendent l'acquisition, le traitement et la transmission de l'information, de même que la gestion de processus externes."

"Connaître les questions relatives à l'exploitation des ressources de traitement par ordinateur, notamment en rapport avec 1) leur fonctionnement interne intime et 2) leur interconnexion à des unités ou processus périphériques soumis à des contraintes diverses (e.g. temps réel, fiabilité), et la programmation de système correspondante."

"Maîtriser une méthodologie du design structuré et de la conduite de projets de génie informatique, y compris l'utilisation de ressources de conception et simulation assistées par ordinateur."

"Développer une dextérité de base dans la manipulation d'appareils et l'assemblage de dispositifs":

GEL-21405 rejoint précisément les objectifs de formation qui ont mené à la définition de la fillière Design telle qu'exposé dans le document Sur le développement de la formation en conception et design dans les programmes de génie électrique et de génie informatique.

OBJECTIFS

A la fin de ce cours, l'étudiant devra être en mesure de:

• Maîtriser la technologogie électronique impliquée dans l'acquisition et le stockage de l'information, notamment au niveau de l'échantillonnage et de la conversion analogique -numérique et numérique analogique.
• Etre à même d'exploiter l'intégration de ces ressources avec des fonctions de commande et de communications à l'intérieur d'un cadre exploitatnt la complémentarité matériel - logiciel.
• Apprécier les considérations d'intégration de fonctions électroniques évoluées en exploitant des processus corrects de communication interpersonelle, de gestion "intelligente", de fiabilité et de robustesse;
• Réaliser et documenter un projet d'envergure où sont soigneusement intégrés des aspects d'électronique avancée (analogique et numérique), de communication, d'électrotechnologie et de génie logiciel et ainsi développer les qualités de définition de problématique, de méthodologie, d'organisation logistique, de jugement technique, de présentation et de communication écrite et orale qui caractérisent le travail d'ingénieur.

CONTENU

• Organisation d'un système (3 h): Spécifications générales, complémentarité des dimensions analogiques et numériques, considérations d'architecture. Rôle de la gestion logicielle.
• Démarche de la conception (6 h): Echelonnement dans le temps des étapes de spécification, d'avant projet, de partitionnement, de design, de simulation, d'implantation, d'intégration, de validation et de documentation. Combinaison des démarches stratifiées, descendantes et ascendantes et . Identification et respect des contraintes de la technologie, de la performance, du coût, et de la fiabilité. Exemples, présentation d'une étude de cas.
• Conversion numérique-analogique (4 h): Caractéristiques fondamentales, méthode par sommation de courants pondérés, par géométrie d'un réseau R-2R. Précision, erreurs absolues et différentielles, rapidité et transitoires de conversion.
• Conversion analogique-numérique (3 h): Caractéristiques fondamentales. Méthode directe, par compteur, par compteur réversible, par approximation successive, par double pente, par conversion courant fréquence et pompage de charge. Discussion des avantages et inconvénients respectifs, rapports vitesse - précision.
• Erreurs absolues et différentielles.- Echantillonnage (3 h): Rappel du théorème de l'échantillonnage et de ses contraintes. Séparation de la fonction conversion de la fonction échantillonnage. Développement de l'échantillonneur - bloqueur. Filtre de conditionnement, influence du temps de réponse dans le domaine fréquentiel. Multiplexage, commutation analogique.
• Technologie de mémorisation (2 h): Organisation hiérarchique reliée au rapport coût vitesse, mémoire statique, dynamique, permanentes, reprogrammables. Considérations de système, bus, rafraîchissement, modes et conflits d'accès, intégration à un processeur.
• Bruit et fiabilité dans les systèmes (3 h): Bruit et interférence. Rappel sur le processus aléatoires. Sources typiques: bruit thermique, de grenaille, de scintillement. Circuits équivalents, modélisation du bruit d'amplification, source optimale, considérations pratiques. Fiabilité, distribution, estimation statistique.

TRAVAUX PRATIQUES

En début de trimestre, le responsable fournit les données de base d'un projet d'envergure. Ce projet comporte des dimensions théoriques, expérimentales, et de simulation, de même que des éléments matériels et logiciels. Il est réalisé par chacune des équipes qui sont alors constituées, et qui regroupent typiquement 8 participants. Ces derniers travaillent dans le contexte d'un bureau d'étude et d'une "compagnie" qui développe un "produit". Ils doivent proposer des caractéristiques distinctives, correctement répartir les responsabilités, mener conjointement les divers aspects dans le maintien d'une étroite collaboration interne, fournir des rapports intérimaires et présenter un rapport global où les contributions collectives et individuelles sont bien identifiées. L'équipe participe également à une présentation orale et à la diffusion d'un site web qui fait ressortir la nature et les éléments distinctifs du projet. Chaque participant est appelé à développer son autonomie et sa capacité de prise de décision, le professeur agissant à titre de guide et de conseiller.

FORMAT

L'enseignement est de type magistral. Il dispense une matière spécifique et encadre les activités du projet.

ÉVALUATION

Le cours comporte deux examens individuels, comptant respectivement pour 30 et 35% de la note finale,  au cours desquels aucune documentation n'est autorisée. On y cherche par des questions de synthèse à vérifier l'acquisition de connaissances générales sur les systèmes électroniques et numériques et la qualité d'implication dans le travail associé au projet. Le projet compte pour 30%, comporte des rapports d'étape, une présentation orale par un représentant de l'équipe, de même qu'un rapport final détaillé. Un exercice d'inter et d'auto-évaluation compte pour 5%. Les rapports, où les contributions collectives et individuelles sont bien identifiées, sont publics et diffusés sur le site web du cours. L'étudiant qui a moins que la note de passage pour l'ensemble des examens individuels obtient un échec (E). La note de passage est de 50%.

BIBLIOGRAPHIE

• Notes techniques remises en début de trimestre.
• Documentation disponibles sur le site: http://www.gel.ulaval.ca/~poussart/gel21405/.
• Le service technique maintient une bibliothèque de référence.

Retour à la page de bienvenue