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Responsable(s) Ghyslain Gagnon

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Ghyslain Gagnon


PLAN DE COURS

Hiver 2022
ELE682 : Conception de systèmes numériques à haute vitesse (3 crédits)


Modalités de la session d’hiver 2022


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


Les activités d’enseignement de la session d’hiver 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.


Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant ou l'étudiante doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. Il ou elle doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés afin de les rendre disponibles aux personnes inscrites au cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.


Les examens (intra, finaux) se feront en présence, si la situation socio-sanitaire le permet.


Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’hiver 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et, si requis, qu'elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour toute ou pour une partie de la session d’hiver 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.


Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.


En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d'hiver 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 18 janvier 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 1er février 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Programme(s) : 7483,7694,7883
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ELE344    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 33,3 % 66,7 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Acquérir les notions et les concepts nécessaires à la réalisation de systèmes numériques haute vitesse, complexes et performants.

Revue des différentes technologies permettant l'implantation de systèmes numériques. Analyse détaillée de leurs caractéristiques et spécifications : alimentations, puissance, environnement, vitesse et contraintes de commutation, interface. Revue des différents niveaux de composantes disponibles pour la conception de circuits complexes et performants. Analyse temporelle du fonctionnement de systèmes numériques complexes. Étude de l'architecture et de conception des principales composantes de systèmes numériques : processeurs, busses, mémoires, systèmes d'entrées-sorties. Systèmes logiques complexes; communications. Étude de divers concepts et procédures reliés à la réalisation de systèmes numériques : intégrité des alimentations et des signaux, bruit, fiabilité, tolérance aux panne, vérification. Techniques spéciales pour circuit systèmes numériques à haute vitesse : interférences électromagnétiques et radio (EMIRFI). Réalisation de circuits imprimés.

Séances de laboratoire axées sur la conception, la réalisation et la vérification par la pratique des circuits numériques haute vitesse de nature complexe.




Objectifs du cours

À la fin de cours, l'étudiant(e) pourra:

  • Faire la conception, au niveau système, de systèmes numériques complexes;
  • Faire la conception de circuits imprimés pour la réalisation de systèmes numériques complexes et à haute vitesse;

Dans le cadre de ce cours, l'étudiant(e) aura à faire la conception, la réalisation, le déverminage et le test d'un système numérique sur circuit imprimé.




Stratégies pédagogiques

Le cours est orienté projet : la majorité des apprentissages se fait via la réalisation du projet de session.

Les périodes de cours (trois (3) heures par semaine) alterneront entre des cours magistraux et des périodes de travail sur le projet avec assistance de l'enseignant.

De plus, quatre (4) heures de travail personnel et trois (3) heures de laboratoire par semaine au cours desquelles l’étudiant(e) aura à :

  • se familiariser avec les outils de conception;
  • concevoir, simuler, réaliser concrètement et vérifier le fonctionnement d’un circuit numérique complexe.



Utilisation d’appareils électroniques

La calculatrice est autorisée lors des examens. Ordinateurs interdits lors des examens. Appareils mobiles (téléphone, tablette) interdits lors des examens. Tout appareil connecté à internet interdit lors des examens.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 18:00 - 22:00 Laboratoire
Jeudi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Etienne Collard-Fréchette Activité de cours cc-Etienne.Collard-Frechette@etsmtl.ca A-2748
01 Alexandre Plouffe Laboratoire alexandre.plouffe.1@ens.etsmtl.ca



Cours

Les thèmes suivants seront abordés soit via les cours magistraux, ou via les lectures dans la documentation obligatoire du cours.

1. Familles de circuits

Revue  des différentes  technologies disponibles pour l’implantation de systèmes numériques : TTL, CMOS, ECL, LVDS. Survol des différents niveaux de composantes disponibles pour la conception de circuits complexes et performants : SSI, MSI, LSI, VLSI, logique programmable, ASIC.

2. Spécifications 

Analyse détaillée des caractéristiques et des spécifications des familles logiques : alimentation, puissance, environnement, vitesse et contraintes de commutation, interface.

3. Analyse temporelle

Analyse temporelle du fonctionnement de systèmes numériques complexes :

−Marge de temps
−Conception synchrone
−Synchronisation des entrées

4. Éléments de conception de systèmes numériques 

Étude de divers concepts et procédures reliés à la conception et réalisation de systèmes numériques :

−Alimentation, découplage et bruit  (6 heures)
−Fiabilité et tolérance aux fautes  (1,5 heure)
−Techniques spéciales d’implantation pour de la logique à haute vitesse (6 heures)
−Implantation de circuits et réalisation de circuits imprimés

5. Étude et analyse de divers sous-systèmes numériques  

Étude de l’architecture et de la conception de sous-systèmes numériques par l’analyse de designs réels :

-Systèmes d’entrée/sortie  (A/D, D/A)
-Mémoires
-Systèmes logiques complexes




Laboratoires et travaux pratiques

Projet de trimestre qui varie de trimestre en trimestre  (36 heures de laboratoire, joint à du travail personnel)

Ce projet est réalisé en équipe de deux étudiants(es) et porte sur la conception d'un système numérique complexe opérant à haute vitesse. Un cahier des charges décrivant les fonctionnalités requises pour le projet est remis aux étudiants en début de session.

Dans le cadre de projet, les étudiants doivent notamment:

  • Sélectionner les composantes (sauf celles imposées);
  • Lire et comprendre les fiches techniques des composantes utilisées;
  • Faire la conception du schéma électrique du système;
  • Faire le dessin du circuit imprimé;
  • Assembler le système (soudure des composantes sur le circuit imprimé);
  • Tester et déverminer le système complet.

Une part importante du résultat au cours (voir section Évaluation) est attribuée de façon binaire à la démonstration du fonctionnement du projet avant l'heure limite. Le fonctionnement est démontré selon une liste de critères précis.




Utilisation d'outils d'ingénierie

Pour la réalisation du projet de trimestre :

Utilisation d'un logiciel de conception schématique et de dessin de circuit imprimé

Utilisation d'appareils de mesure: oscilloscope, analyseur logique, analyseur de spectre




Évaluation

 

Élément d'évaluation Pondération
Examen intra 25 %
Rapport préliminaire 10 %
Fonctionnement minimal du projet 25 %
Périphériques du projet 30 %
Rencontres d'équipes (2) 10 %

 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 10 mars 2022



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Ce cours applique une politique très stricte en ce qui a trait aux retards des travaux. Notamment, la date et l'heure limite pour démontrer le fonctionnement du projet est immuable.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

JOHNSON, H.W., GRAHAM, M., High-Speed Digital Design, Prentice Hall, 1993

Notes de cours en version .pdf sur le site du cours




Ouvrages de références

 

BOGOTIN, E., Signal and Power Integrity Simplified, Third Edition, Pearson Education, Inc, 2018

BOGOTIN, E., SMITH, L. E., Principles of Power Integrity for PDN Design, Pearson Education, Inc, 2017

BLOOD, W.R. Jr., MECL System Design Handbook, 4th Ed., Motorola Semiconductor Products, 1988

BUCHANAN, J.E., BICMOS/CMOS Systems Design, McGraw-Hill, 1991

JOHNSON, H.W., GRAHAM, M., High-Speed Signal Propagation, Prentice Hall, 2003

HALL, S.H., HALL, G.W., McCALL, J.A., High-Speed Digital System Design, A Handbook of Interconnect Theory and Design Practices, John-Wiley & Sons, Inc., 2000

OTT, Henry W., Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 1988

PAUL, C.R., Introduction to Electromagnetic Compatibility, John-Wiley & Sons, Inc. 1992




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

 

https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=13661