recherche sur la microélectronique, nanotechnologie, classification des circuits intégrés

1. Rapport du TP Industriel
Rédigé par : SARAH BENMERZOUK & AMAL EZ-ZERROUQI

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Recherche
1- La microélectronique
La micro-électronique consiste en la réalisation miniaturisée de fonctions
électroniques de plus en plus complexes sur un seul support (du silicium
en général). Au départ, le but de la micro-électronique était la réduction
du poids et du volume des appareils, mais ces deux critères sont devenus
secondaires face à l’amélioration de la fiabilité et la réduction du prix de
revient que permet l’intégration. Pour ces diverses raisons, la micro-
électronique connaît une expansion industrielle exceptionnelle puisque
l’on peut estimer que, depuis 1963, la production double tous les ans.
La nanotechnologie
C’est un domaine de la science dont la vocation est l’étude et la
fabrication de structures (appelées nano-objet) dont les dimensions sont
comprises entre 1 et 1000 nanomètres (nm).
La nanotechnologie est utilisée dans plusieurs domaines comme dans le
militaire, médecine, technologie, alimentation, électronique ...
Les nanotechnologies sont des technologies de pointe qui s’intéressent
aux objets à l’échelle du nanomètre. Elles trouvent des applications dans
les domaines de la physique, de la chimie et de la biologie. Le préfixe

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«nano» signifie «nain», divisant par 10 puissance 9 l’unité dont il
précède le nom. Le nanomonde concerne des corps dont la taille varie
entre 1 et 100 nm par exemple de l’ordre de grandeur du virus (70nm).
2- Classification des circuits intégrés
Les circuits intégrés sont classés selon leurs caractéristiques et leur
domaine d'emploi. Le classement peut être le suivant:
 ASIC : Application Specific Integrated Circuit ce qui signifie :
circuit intégré spécifique à une application. Ce sont des circuits
intégrés "fabriqués à la demande". Ils peuvent intégrer des
structures analogiques et logiques mais sont d'un coût élevé à
petite échelle.

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 Circuits analogiques : ce sont des circuits intégrés qui mettent
en forme des informations analogiques.
 Circuits programmés : ils nécessitent des informations virtuelles
(un programme) régissant leur fonctionnement. Ce sont
généralement des circuits logiques (µProcesseur, EPLD...) mais
ils peuvent être aussi analogiques grâce aux DSP (Digital Signal
Processing).
 Circuits logiques : regroupent les structures logiques intégrées
non programmées.
3- Références d’un ampli opérationnel :
 Amplificateur différentiel
La sortie est proportionnelle à la différence
des signaux appliqués aux deux entrées.
Quand et , ;

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Quand et , on obtient la fonction soustracteur :
 Amplificateur inverseur
 Amplificateur non inverseur
 Convertisseur courant à tension
Aussi appelé amplificateur à Trans impédance ou amplificateur à Trans
résistance car le rapport de la sortie sur l'entrée donne une valeur
de résistance.

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 Suiveur
; Souvent appelé étage
tampon de tension (Buffer en anglais). Grâce à son impédance d'entrée
très importante et à sa faible impédance de sortie, il est destiné à
permettre l'adaptation d'impédance entre deux étages successifs d'un
circuit.
 Sommateur Inverseur
Additionne plusieurs entrées pondérées
Quand

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Quand alors
La sortie est inversée.
L'impédance d’entrée , pour chaque entrée ( est une masse
virtuelle).
 Soustracteur
Voir amplificateur différentiel.
 Intégrateur
La sortie est proportionnelle à l'intégrale
temporelle de la tension d’entrée.
En ajoutant une résistance R' aux bornes du condensateur, on obtient un
comportement intégrateur sur une bande de fréquence limitée de 0
à (filtre actif passe-bas). Notons qu'à cause des défauts
de l'AO réel (voir amplificateur opérationnel – Tension de décalage et
courants d'entrée), on adopte quasi-systématiquement cette solution, le
comportement intégrateur se retrouvant alors pour les fréquences

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supérieures à la pulsation de coupure. On évite ainsi la saturation en
sortie de l'AO par l'intégration de la composante continue tout en
intégrant le signal périodique auquel on porte de l'intérêt.
 Dérivateur
La sortie est proportionnelle au taux de
variation de la tension d’entrée.
Le dérivateur est utilisé dans les systèmes de régulation pour surveiller le
taux de variation de grandeurs physiques telles que par exemple la
température ou la pression.
En ajoutant une résistance en série avec le condensateur, on obtient le
schéma d’un filtre passe-haut.
 Amplificateur d'instrumentation

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Le gain est réglable à l'aide d'une seule résistance qui peut venir se
connecter aux bornes d'un circuit intégré ou autre. Ce circuit est réalisé de
manière intégrée permettant ainsi une grande précision sur
les résistances R ainsi qu'une très bonne stabilité thermique.
Le premier étage de l'amplificateur d'instrumentation ne génère pas
d'erreur de mode commun de par sa symétrie.
 Simulateur d'inductance
L'impédance équivalente de ce montage est
définie par :
Les deux fréquences de coupures de ce montage sont :
et
Ce type de montage est aussi appelé gyrateur.
 Impédance négative

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 Redresseur simple alternance sans seuil
Ce montage se comporte comme
une diode idéale.
 Détecteur de valeur crête
La fonction de ce montage est de
« sauvegarder » la valeur la plus élevée de .

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 Amplificateur logarithmique
Attention, ce schéma est un schéma de principe : utilisé tel quel ses
caractéristiques dépendent de la température.
 Amplificateur exponentiel
Attention, ce schéma est un schéma de principe : utilisé tel quel ses
caractéristiques dépendent de la température.
 Comparateur

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 Comparateur à deux seuils non inverseur (trigger de Schmitt)
Courbe entrée sortie d'un trigger de Schmitt.
Tension de basculement positif :
Tension de basculement négatif :
T pour threshold, signifiant seuil.
NB : Remarquez la position des entrées inverseurs et non-inverseurs par
rapport au montage amplificateur-inverseur.
 Comparateur à deux seuils inverseur
Tension de basculement positif :
Tension de basculement négatif :
T pour threshold, signifiant seuil.

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4-Tableau
5-Schéma électronique du 741 et TL081 :
TL081
741C