Commandes De Vol Fluidiques: L'aviation du futur où roulis et tangage sans gouvernes

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce que les commandes de vol fluidiques

L'utilisation d'un fluide pour effectuer des opérations analogiques ou numériques d'une manière analogue à celle qui est effectuée avec des appareils électriques est connue sous le nom de fluidique ou logique fluidique.

Comment vous en bénéficierez

(I) Conseils et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Fluidique

Chapitre 2 : Électronique

Chapitre 3 : Oscillateur électronique

Chapitre 4 : Amplificateur

Chapitre 5 : Retour d'expérience

Chapitre 6 : Transistor

Chapitre 7 : Tube à vide

Chapitre 8 : Logique transistor-transistor

Chapitre 9 : Tétrode

Chapitre 10 : Pneumatique

Chapitre 11 : Ventilateur

Chapitre 12 : Liste des brevets Nikola Tesla

Chapitre 13 : Oscillateur Hartley

Chapitre 14 : Clapet anti-retour

Chapitre 15 : Système de contrôle de vol de l'avion

Chapitre 16 : Machines hydrauliques

Chapitre 17 : Composant électronique

Chapitre 18 : Circuit électronique

Chapitre 19 : Vanne Tesla

Chapitre 20 : Génie électronique

Chapitre 21 : Glossaire du génie électrique et électronique

(II) Répondre aux principales questions du public sur les commandes de vol fluidiques.

(III) Monde réel exemples d'utilisation des commandes de vol fluidiques dans de nombreux domaines.

(IV) 17 annexes pour expliquer brièvement 266 technologies émergentes dans chaque industrie afin d'avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies des commandes de vol fluidiques.

À qui s'adresse ce livre

Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, passionnés, amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type des commandes de vol fluidiques.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 29 oct. 2022

Aperçu du livre

Copyright

Commandes de vol fluidiques Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.

Bonus

Vous pouvez envoyer un e-mail à [e-mail] avec pour objet « Fluidic Flight Controls: Future aviation where rolling and tanging without any control surfaces », et vous recevrez un e-mail contenant les premiers chapitres de ce livre.

Fouad Sabry

Visitez le site Web de 1BK à l’adresse

www.1BKOfficial.org

Préface

Pourquoi ai-je écrit ce livre ?

L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.

C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.

STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.

Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.

Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.

J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.

J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.

Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.

Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.

« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.

365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.

Introduction

Comment ai-je écrit ce livre ?

Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.

Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.

Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.

Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur les « commandes de vol fluidiques », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens posent autour du mot-clé « Commandes de vol fluidiques ».

C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.

Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit en direct, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses à de nouvelles questions sur les « Commandes de vol fluidiques », posées par des gens, tout comme vous et moi, s’interrogeant sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.

L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Fluidic Flight Controls », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de tête, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.

Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur les « commandes de vol fluidiques ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.

C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.

J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :

Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.

Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.

Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.

Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :

(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.

(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.

(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.

C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.

Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.

Remerciements

Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.

Dédicace

Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.

Épigraphe

L’utilisation d’un fluide pour effectuer des opérations analogiques ou numériques d’une manière analogue à celle effectuée avec des appareils électriques est connue sous le nom de fluidique ou logique fluidique.

Table des matières

Copyright

Bonus

Préface

Introduction

Remerciements

Dédicace

Épigraphe

Table des matières

Chapitre 1 : Fluidique

Chapitre 2 : Électronique

Chapitre 3 : Oscillateur électronique

Chapitre 4 : Amplificateur

Chapitre 5 : Rétroaction

Chapitre 6 : Transistor

Chapitre 7 : Tube à vide

Chapitre 8 : Logique du transistor à transistor

Chapitre 9 : Tétrode

Chapitre 10 : Pneumatique

Chapitre 11 : Ventilateur

Chapitre 12 : Liste des brevets de Nikola Tesla

Chapitre 13 : Oscillateur Hartley

Chapitre 14 : Clapet anti-retour

Chapitre 15 : Système de commandes de vol de l’aéronef

Chapitre 16 : Machines hydrauliques

Chapitre 17 : Batterie atomique

Chapitre 18 : Circuit électronique

Chapitre 19 : Vanne Tesla

Chapitre 20 : Ingénierie électronique

Chapitre 21 : Glossaire du génie électrique et électronique

Épilogue

À propos de l’auteur

À venir

Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie

Chapitre 1 : Fluidique

L’utilisation d’un fluide pour effectuer des opérations analogiques ou numériques d’une manière analogue à celle obtenue avec l’électronique est connue sous le nom de fluidique, parfois appelée logique fluidique.

La pneumatique et l’hydraulique fournissent les bases théoriques de la dynamique des fluides, qui à son tour sert de base à la base physique de la fluidique. Fluidique est un mot qui est souvent réservé aux situations dans lesquelles l’appareil en question n’a pas de pièces mobiles; Par conséquent, les composants hydrauliques courants tels que les soupapes à tiroir et les vérins hydrauliques ne sont pas reconnus ou appelés dispositifs fluidiques.

Si un jet de fluide plus petit frappe un plus grand jet de fluide sur le côté, le plus grand jet peut être dévié. Il en résulte une amplification non linéaire, analogue à la fonction du transistor dans la logique numérique électronique. La majorité des applications de ce type de logique incluent des paramètres dans lesquels la logique numérique électronique serait instable, comme dans les systèmes soumis à de grandes quantités d’interférences électromagnétiques ou de rayonnements ionisants.

La fluidique est l’un des instruments que la nanotechnologie considère comme l’un de ses outils. Dans ce domaine, les effets des forces d’interface entre les fluides et les solides ainsi que les fluides et les fluides sont souvent assez importants. L’armée a également utilisé la fluidique dans une variété d’applications.

Nikola Tesla a reçu un brevet pour un conduit valvulaire, parfois connu sous le nom de valve Tesla, en 1920. Cette vanne fonctionne comme une diode fluidique. Il s’agit d’une diode qui fuit, ce qui signifie que le flux inverse n’est pas nul pour toute différence de pression qui lui est fournie. La valve Tesla présente également une réponse non linéaire, en raison du fait que la diodicité de la valve dépend de la fréquence. Dans les circuits fluides, tels qu’un redresseur pleine onde, il peut être utilisé pour convertir le courant alternatif en courant continu. Lorsque Billy M. Horton des Harry Diamond Laboratories (qui devint plus tard une partie du Army Research Laboratory) réalisa qu’il pouvait rediriger la direction des gaz de combustion à l’aide d’un petit soufflet, il eut l’idée initiale de l’amplificateur fluidique en 1957. Billy M. Horton est crédité d’être l’inventeur de l’amplificateur fluidique.

Il est possible de construire des portes logiques dont la fonction de gating est alimentée par l’eau plutôt que par l’électricité.

Ceux-ci ne fonctionnent correctement que lorsqu’ils sont placés dans une certaine orientation, qui doit être maintenue à tout moment.

Connecter simplement deux flux distincts ensemble est ce que fait une porte OR, et une porte NOT (onduleur) consiste à dévier « A » un flux d’alimentation pour produire Ā.

La figure comprend un dessin approximatif de la porte AND et de la porte XOR.

La porte XOR peut également être utilisée pour construire un onduleur, si vous le souhaitez, comme A XOR 1 = Ā.

Dans un amplificateur fluidique, une alimentation en fluide, qu’il s’agisse simplement d’air, d’eau ou de fluide hydraulique, atteint le haut par le bas.

La pression appliquée aux orifices de commande C 1 ou  C 2 dévie le flux, de sorte qu’il sort par le port O1 ou O2.

Il est possible que le flux qui est dévié soit significativement plus fort que le flux qui entre dans les ports de contrôle, Par conséquent, l’appareil a un gain.

Cet appareil fondamental peut être utilisé dans la construction d’autres composants logiques fluidiques, ainsi que d’oscillateurs pour circuits fluidiques qui fonctionnent d’une manière semblable à celle des tongs. Par conséquent, des systèmes logiques numériques simples peuvent être construits.

Les amplificateurs fluidiques ont souvent des largeurs de bande dans la région des kilohertz faibles, ce qui rend les systèmes créés à partir d’eux plutôt lents par rapport aux appareils électriques.

Des diodes fluides, un oscillateur de fluide et une variété de « circuits » hydrauliques, y compris un qui n’a pas d’équivalent électrique, ont également été produits. La triode fluidique, un dispositif d’amplification qui utilise un fluide pour transporter le signal, est une autre des inventions qui a été faite.

Étant donné que l’ordinateur MONIAC, créé en 1949 et utilisé pour enseigner des concepts économiques, était un ordinateur analogique à base de fluides, il était capable de reproduire des simulations complexes d’une manière que les ordinateurs numériques ne pouvaient pas à l’époque. Environ douze à quatorze ont été construits, et des sociétés et des établissements d’enseignement les ont achetés.

1964 a vu la construction de l’ordinateur FLODAC, qui a servi de preuve de concept pour un ordinateur numérique fluide.

Certains systèmes hydrauliques et pneumatiques, comme certains types de boîtes de vitesses automatiques dans les automobiles, incluent et utilisent des composants fluidiques. L’importance de la fluidique dans le contrôle industriel a diminué en raison de la prévalence croissante de la logique numérique dans le domaine du contrôle industriel.

Sur le marché grand public, les appareils à contrôle fluidique gagnent en popularité et en présence. Ces produits sont installés dans une plus grande variété de produits, des pistolets pulvérisateurs jouets aux pommes de douche et aux jets de spa; Ils délivrent tous des flux d’air ou d’eau oscillants ou pulsés.

L’utilisation de la logique des fluides permet la création d’une valve qui n’a pas de composants mobiles, comme ceux observés dans certaines machines anesthésiques. Pour de telles applications, la fluidique est souhaitable en raison de sa masse inférieure, de son coût (jusqu’à 50 % de moins), de sa traînée (jusqu’à 15 % de moins pendant l’utilisation), de son inertie (pour une réponse de contrôle plus rapide et plus forte), de sa complexité (mécaniquement plus simple, moins ou pas de pièces ou surfaces mobiles, moins de maintenance) et de sa section transversale radar pour la furtivité. Tous ces avantages s’additionnent pour faire de la fluidique un choix attrayant. Cela va probablement être utilisé dans un grand nombre de véhicules aériens sans pilote (UAV), d’avions de chasse de 6ème génération et de navires.

Deux avions sans pilote à commande fluidique ont été soumis à des tests par BAE Systems, dont le premier a débuté en 2010 et a reçu le surnom de Demon,

{Fin du chapitre 1}

Chapitre 2 : Électronique

L’étude de l’émission, du comportement et des conséquences des électrons via l’utilisation de dispositifs électroniques est au centre de la discipline de l’électronique, qui est un sous-domaine de la physique et du génie électrique. Contrairement à l’ingénierie électrique traditionnelle, qui repose uniquement sur des effets passifs tels que la résistance, la capacité et l’inductance pour réguler le flux de courant électrique, l’électronique utilise des dispositifs actifs pour contrôler le flux d’électrons par amplification et rectification. Cela le distingue du domaine de l’électrotechnique dit « classique ».

L’invention de l’électronique a eu un impact significatif sur la croissance de la civilisation contemporaine. La découverte de l’électron en 1897 et le développement ultérieur du tube à vide, qui avait la capacité d’amplifier et de corriger les impulsions électriques faibles, ont marqué le début du domaine de l’électronique et de l’ère des électrons. Au début des années 1900, Ambrose Fleming et Lee De Forest ont inventé la diode et la triode, respectivement. Ces inventions ont permis à un dispositif non mécanique de détecter des tensions électriques infimes, telles que des signaux radio émanant d’une antenne radio. Cela a ouvert la voie au début d’applications pratiques.

Ils ont permis la construction d’équipements utilisant l’amplification et la rectification du courant, ce qui nous a donné la radio, la télévision, le radar, la téléphonie longue distance et bien plus encore. Les tubes à vide, également connus sous le nom de vannes thermosoniques, ont été les premiers composants électroniques actifs. Ils contrôlaient le flux de courant en influençant le flux d’électrons individuels. Dans les années 1920, la radiodiffusion et les communications commerciales se généralisaient, et les amplificateurs électroniques étaient utilisés dans des applications aussi diverses que la téléphonie longue distance et l’industrie de l’enregistrement musical. La croissance précoce de l’électronique a été rapide et, dans les années 1920, la radiodiffusion commerciale et les communications se sont répandues.

Les progrès technologiques significatifs qui ont suivi n’ont pas eu lieu avant quelques décennies, et ce n’est qu’en 1947 que John Bardeen et Walter Houser Brattain de Bell Labs ont créé le premier transistor à contact ponctuel opérationnel. Néanmoins, jusqu’au milieu des années 1980, les tubes à vide étaient la technologie dominante dans les domaines de la transmission par micro-ondes et de haute puissance ainsi que des récepteurs de télévision. C’était le cas dans ces deux domaines. Depuis lors, les produits utilisant la technologie à semi-conducteurs ont presque totalement conquis le marché. Certaines applications spécialisées, telles que les amplificateurs RF haute puissance, les tubes cathodiques, l’équipement audio spécialisé, les amplificateurs de guitare et certains appareils à micro-ondes, continuent d’utiliser des tubes à vide.

On pense que l’IBM 608, qui a été publié en avril 1955, a été la première calculatrice entièrement transistorisée à être construite pour la vente sur le marché commercial. L’IBM 608 a été le premier appareil créé par IBM à utiliser des circuits à transistors au lieu de tubes à vide. Ce problème a été résolu lorsque Jack Kilby et Robert Noyce ont développé le circuit intégré. Dans leur conception, la puce et tous les composants électroniques ont été fabriqués à partir d’un seul bloc (ou monolithe) de matériau semi-conducteur. La taille des circuits et le processus de fabrication peuvent être réduits, ce qui permet une automatisation. Cela a abouti au concept d’intégration de tous les composants sur une plaquette de silicium monocristallin, qui à son tour a conduit au développement de l’intégration à petite échelle (SSI) au début des années 1960, suivie de l’intégration à moyenne échelle (MSI) à la fin des années 1960, et enfin de l’intégration à très grande échelle (VLSI). 2008 a été l’année où des processeurs d’un milliard de transistors ont été disponibles pour un usage commercial.

Voici une liste des principaux sous-domaines de l’électronique en 2022:

Électronique numérique

Électronique analogique

Microélectronique

Conception de circuits

Circuits intégrés

Électronique de puissance

Optoélectronique

Dispositifs semi-conducteurs

Systèmes embarqués

Électronique audio

Télécommunication

Nanoélectronique

Bioélectronique

Toute partie d’un système électronique, qu’elle soit active ou passive, peut être considérée comme une composante du système électronique. Pour produire un circuit électronique capable d’effectuer une certaine tâche, ses composants individuels doivent d’abord être assemblés. Ceci est souvent accompli en soudant les composants à une carte de circuit imprimé (PCB). Les composants individuels peuvent être emballés, ou ils peuvent être emballés ensemble dans des groupes plus compliqués pour former des circuits intégrés. Les composants électroniques tels que les condensateurs, les inductances et les résistances sont des exemples de composants passifs. Les composants électroniques actifs, d’autre part, comprennent des dispositifs semi-conducteurs tels que des transistors et des thyristors, qui régulent le flux de courant au niveau des électrons.

Analogique et numérique sont les deux catégories qui peuvent être utilisées pour catégoriser la fonctionnalité d’un circuit électronique. L’une ou les deux de ces formes de circuits peuvent être incluses dans un seul dispositif, ou le dispositif peut consister en une combinaison des deux. Au fur et à mesure que de plus en plus de ses opérations sont converties en formats numériques, les circuits analogiques sont de moins en moins utilisés dans l’électronique moderne.

La grande majorité des dispositifs électroniques qui utilisent des signaux analogiques, tels que les récepteurs radio, sont assemblés en utilisant de nombreuses permutations de quelques types de circuits fondamentaux seulement. Contrairement aux circuits numériques, qui utilisent des quantités discrètes de tension ou de courant, les circuits analogiques utilisent un spectre continu de ces quantités.

Parce qu’un « circuit » peut être défini comme n’importe quoi, d’un seul composant à des systèmes comprenant des milliers de composants, le nombre de circuits analogiques divers qui ont été inventés jusqu’à présent est assez élevé.

Même si divers effets non linéaires sont utilisés dans les circuits analogiques, tels que les mélangeurs, les modulateurs et autres composants similaires, les circuits analogiques sont souvent appelés circuits linéaires. Les amplificateurs construits à l’aide de tubes à vide et de transistors, ainsi que les amplificateurs et oscillateurs opérationnels, sont tous d’excellents exemples de circuits analogiques.

Dans le monde d’aujourd’hui, les circuits analogiques peuvent utiliser la technologie numérique ou même le microprocesseur pour augmenter ses performances. Les circuits entièrement analogiques sont quelque peu rares dans le monde technologique d’aujourd’hui. À la place des termes analogique ou numérique, le terme « signal mixte » est souvent utilisé pour désigner ce type de circuit.

Étant donné que les modes de fonctionnement linéaires et non linéaires sont présents dans les circuits analogiques et numériques, il n’est pas toujours facile de faire la différence entre les deux types de circuits. Les comparateurs sont une sorte de convertisseur analogique-numérique qui prend une plage de tension continue mais ne produit qu’une seule des deux valeurs, similaire au fonctionnement des circuits numériques. Dans le même ordre d’idées, un amplificateur à transistors suralimenté peut prendre les propriétés d’un commutateur contrôlé avec essentiellement deux niveaux de sortie. Ces caractéristiques incluent: En fait, de nombreux circuits numériques sont réellement implémentés en tant que variantes de circuits analogiques similaires à cet exemple. Considérant que la majorité des caractéristiques du monde physique réel sont analogiques, les effets numériques ne peuvent être obtenus qu’en limitant le comportement des composants analogiques.

Les circuits numériques sont des circuits électriques basés sur un certain nombre de valeurs de tension discrètes. La représentation physique la plus courante de l’algèbre booléenne est appelée circuit numérique, et les circuits numériques servent de base à tous les ordinateurs numériques modernes. Lorsqu’on parle de circuits numériques, les expressions « circuit numérique », « système numérique » et « logique » sont, dans l’esprit de la grande majorité des ingénieurs, des concepts synonymes. La grande majorité des circuits numériques implémentent un système binaire, qui se compose de deux niveaux de tension notés « 0 » et « 1 ». La valeur logique « 0 » aura souvent une tension plus faible et sera appelée « Faible », tandis que la valeur logique « 1 » sera appelée « Haute ». D’autre part, certains systèmes fonctionnent sur une base courante, tandis que d’autres utilisent une définition dans laquelle « 0 » représente « élevé ». Dans de nombreux cas, le concepteur logique inversera ces définitions d’un circuit à l’autre au fur et à mesure qu’elles progresseront dans le processus de conception afin de se faciliter la tâche. Il n’y a pas de rime ou de raison à la façon dont les niveaux sont définis comme « 0 » ou « 1 ».

Trois (avec trois états) Des recherches ont été effectuées sur la logique et des prototypes d’ordinateurs ont été développés.

Les circuits numériques sont les éléments constitutifs des appareils électroniques tels que les ordinateurs, les horloges électroniques et les contrôleurs logiques programmables, qui sont utilisés pour réguler divers processus industriels. Une autre illustration de ceci serait les processeurs de signaux numériques.

Éléments constitutifs:

Transistor à effet de champ en oxyde métallique et semi-conducteurs (MOSFET)

Portes logiques

Ajouteurs

Tongs

Compteurs

Registres

Multiplexeurs

Déclencheurs Schmitt

Machines et équipements hautement intégrés :

Puce mémoire

Microprocesseurs

Microcontrôleurs

circuit intégré adapté à une application particulière (ASIC)

Processeur de signal numérique (DSP)

FPGA (Field-programmable gate array)

Réseau analogique programmable sur site (FPAA)

Système embarqué sur puce (SOC)

Il est nécessaire d’éliminer la chaleur produite par les circuits électroniques afin d’éviter une défaillance instantanée et d’augmenter la fiabilité à long terme. La majeure partie de la dissipation de chaleur est réalisée par conduction passive et convection. Une dissipation plus importante peut être obtenue par l’utilisation de dissipateurs thermiques et de ventilateurs pour le refroidissement par air, ainsi que par l’utilisation d’autres types de refroidissement par ordinateur, tels que le refroidissement par eau. Ces méthodes tirent parti de trois façons différentes de transférer l’énergie thermique: la convection, la conduction et le rayonnement.

Le terme « bruit électronique » désigne les perturbations qui ne sont pas souhaitables et qui se superposent à un signal utile et qui ont tendance à obscurcir le contenu informatif du signal. La distorsion du signal qui peut être créée par un circuit n’est pas la même chose que le bruit. Il y a toujours un certain niveau de bruit présent dans les circuits électriques. La température de fonctionnement du circuit peut être abaissée pour réduire la quantité de bruit produite, qui peut avoir été causée par une activité électromagnétique ou thermique. D’autres formes de bruit, telles que le bruit de tir, ne peuvent pas être éliminées en raison des contraintes imposées par leurs caractéristiques physiques sous-jacentes.

L’étude de l’électronique nécessite l’utilisation de principes mathématiques tout au long. Afin d’acquérir la maîtrise de l’électronique, il est en outre nécessaire d’acquérir la maîtrise des mathématiques impliquées dans l’analyse des circuits.

L’étude des techniques de résolution de systèmes linéaires avec des variables inconnues, telles que la tension à un nœud particulier ou le courant circulant dans une branche particulière d’un réseau, est connue sous le nom d’analyse de circuit. Le simulateur de circuit SPICE est un outil analytique typique à cet usage particulier.

L’étude et la compréhension de la théorie des champs électromagnétiques sont également très importantes pour le sujet de l’électronique.

Les expériences menées en laboratoire sont une composante essentielle du processus de conception des appareils électriques en raison de la nature complexe de la théorie derrière l’électronique. Ces expériences sont effectuées dans le but de tester ou de vérifier la conception de l’ingénieur et de localiser les défauts qui ont pu être commis. Traditionnellement, les laboratoires d’électronique ont été des emplacements physiques qui abritent des appareils et des équipements électriques. Cependant, au cours des dernières années, il y a eu une évolution vers l’utilisation de logiciels de simulation pour les laboratoires d’électronique. Quelques exemples de ce logiciel sont CircuitLogix, Multisim et PSpice.

Les ingénieurs en électronique d’aujourd’hui ont la capacité de concevoir des circuits à l’aide de blocs de construction préfabriqués tels que l’alimentation, les semi-conducteurs (qui font référence aux dispositifs semi-conducteurs tels que les transistors) et les circuits intégrés. Les programmes considérés comme appartenant à la catégorie des logiciels d’automatisation de la conception électronique comprennent les programmes de capture schématique et les programmes de conception de cartes de circuits imprimés. Les noms NI Multisim, Cadence (ORCAD), EAGLE PCB et Schematic, Mentor (PADS PCB et LOGIC Schematic), Altium (Protel), LabCentre Electronics (Proteus), gEDA, KiCad et bien d’autres sont bien connus dans le domaine des logiciels d’automatisation de la conception électronique (EDA).

Au cours de l’histoire, une grande variété d’approches d’assemblage de composants ont été utilisées. Par exemple, dans les premiers temps de l’électronique, le câblage point à point était souvent utilisé pour fabriquer des circuits, et les composants étaient généralement fixés à des planches à pain en bois. La construction utilisant du bois de corde et l’emballage d’objets avec du fil de fer étaient deux autres approches. La majorité de l’électronique d’aujourd’hui est construite avec des cartes de circuits imprimés faites de matériaux tels que FR4, ou le papier collé en résine synthétique moins coûteux (mais moins durable) (SRBP, également connu sous le nom de Paxoline / Paxolin (marques) et FR2), qui peut être identifié par la couleur brune de sa surface. Ces dernières années, les risques sanitaires et environnementaux liés à l’assemblage électronique ont fait l’objet d’une attention croissante, en particulier pour les articles qui vont être vendus en Europe.

Les défis de conception multidisciplinaires posés par les appareils et systèmes électroniques sophistiqués, tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs, sont au centre du domaine de la conception de systèmes électroniques. Le sujet englobe un large éventail de sujets, allant de la conception et du développement d’un système électronique (développement de nouveaux produits) à l’assurance de son bon fonctionnement, de sa durée de vie et de son élimination après sa vie utile. Par conséquent, la conception de systèmes électroniques est le processus de définition et de conception de dispositifs électroniques complexes afin de répondre aux besoins exprimés par l’utilisateur.

Voici quelques-unes des méthodes les plus courantes pour le montage de composants électriques:

un trou traversant (également connu sous le nom de « Pin-Through-Hole ») est un trou qui permet aux broches de le traverser.

Montage en surface

Montage sur châssis

Montage en rack

Prise LGA/BGA/PGA

Il existe plusieurs sous-industries qui composent l’industrie électronique. Le secteur de l’industrie des semi-conducteurs est le principal facteur de motivation derrière l’ensemble de l’industrie électronique,

{Fin du chapitre 2}

Chapitre 3 : Oscillateur électronique

Un oscillateur électronique est un circuit qui crée un signal électronique oscillant périodique. Ce signal est le plus souvent une onde sinusoïdale, bien qu’il puisse aussi s’agir d’une onde carrée ou d’une onde triangulaire.

Les oscillateurs sont souvent classés en fonction de la fréquence du signal qu’ils envoient :

Un oscillateur électronique est appelé oscillateur basse fréquence, ou LFO en abrégé. Ce type d’oscillateur produit une fréquence inférieure à environ 20 Hz. Cette phrase est principalement utilisée dans le domaine de la synthèse audio, et elle est utilisée pour différencier un oscillateur de fréquence audio d’un oscillateur de synthèse sonore.

Un oscillateur audio génère des fréquences dans le spectre audible, qui s’étend de 16 hertz à 20 kilohertz.

Un oscillateur RF est un dispositif qui génère des signaux dans le spectre des radiofréquences (RF), qui s’étend sur environ 100 kHz à 100 GHz. Malgré le fait que l’expression est actuellement plus souvent utilisée pour désigner les convertisseurs abaisseurs DC-DC.

L’oscillateur linéaire ou harmonique et l’oscillateur non linéaire ou de relaxation sont les deux principales variétés d’oscillateurs que l’on peut trouver dans les appareils électriques.

Les oscillateurs à quartz sont extrêmement courants dans l’électronique contemporaine et peuvent générer des fréquences allant de 32 kHz à plus de 150 MHz. Les cristaux avec une fréquence de 32 kHz sont généralement utilisés pour garder le temps, tandis que les cristaux avec des fréquences plus élevées sont généralement utilisés pour la génération d’horloges et les applications RF.

La sortie sinusoïdale est produite par l’oscillateur harmonique ou linéaire. Il existe deux variétés distinctes :

Un amplificateur électronique, tel qu’un transistor ou un amplificateur opérationnel, couplé dans une boucle de rétroaction est le type d’oscillateur linéaire le plus courant. Ce type d’oscillateur a sa sortie réinjectée dans son entrée via un filtre électronique sélectif en fréquence pour générer une rétroaction positive. Après avoir allumé l’alimentation de l’amplificateur pour la première fois, le bruit électrique dans le circuit générera un signal qui n’est pas nul, ce qui provoquera le début des oscillations. Le bruit est amplifié et filtré jusqu’à ce qu’il converge très rapidement sur une onde sinusoïdale à une seule fréquence lorsqu’il fait le tour de la boucle.

Le type de filtre sélectif de fréquence utilisé dans la boucle de rétroaction peut être utilisé pour catégoriser les circuits d’oscillateurs à rétroaction:

Le filtre d’un circuit contenant un oscillateur RC est constitué d’un réseau de résistances et de condensateurs. La plupart du temps, les oscillateurs RC sont utilisés pour créer des fréquences plus basses, telles que celles trouvées dans le spectre audible. L’oscillateur à déphasage et l’oscillateur à pont de Wien sont tous deux des exemples de types courants de circuits qui incluent des oscillateurs RC. Il existe également des oscillateurs LR, qui utilisent des filtres à inductance et à résistance; Cependant, ils sont beaucoup moins fréquents en raison de la taille d’une inductance nécessaire pour atteindre une valeur adaptée à une utilisation à des fréquences plus basses.

Une inductance (L) et un condensateur (C) couplés l’un à l’autre et fonctionnant comme un résonateur constituent le circuit accordé qui sert de filtre dans un circuit oscillateur LC. Ce type de circuit est parfois appelé circuit de réservoir. en plus des circuits Clapp.

Un cristal piézoélectrique sert de filtre du circuit dans un exemple d’oscillateur à quartz (généralement un cristal de quartz).

Les oscillateurs linéaires peuvent être construits à l’aide de dispositifs à un port (deux terminaux) avec une résistance négative, tels que des tubes magnétrons, des diodes tunnel, des diodes IMPATT et des diodes Gunn. En plus des oscillateurs de rétroaction décrits ci-dessus, qui utilisent des éléments actifs amplificateurs à deux ports tels que des transistors et des amplificateurs opérationnels, les oscillateurs linéaires peuvent également être construits à l’aide des oscillateurs de rétroaction décrits ci-dessus. Aux hautes fréquences, souvent dans la gamme des micro-ondes et plus, les oscillateurs à rétroaction fonctionnent mal en raison d’un déphasage sévère dans le circuit de rétroaction. C’est pourquoi les oscillateurs à résistance négative sont généralement utilisés à la place des oscillateurs à rétroaction à ces fréquences.

Un circuit de résonance, tel qu’un circuit LC, un cristal ou un résonateur à cavité, est lié à travers un dispositif avec une résistance différentielle négative afin de créer des oscillateurs à résistance négative. De plus, une tension de polarisation CC est ajoutée afin de donner l’énergie nécessaire. S’il est activé, un circuit de résonance peut stocker de l’énergie sous forme d’oscillations électroniques; Mais, en raison de la présence de résistance électrique et d’autres pertes, les oscillations sont amorties et finissent par s’éteindre jusqu’à zéro. Un circuit résonant en soi est « presque » un oscillateur. La résistance de perte interne du résonateur a une valeur positive, mais la résistance négative du dispositif actif annule cette valeur, générant