Électronique pour les applications biomédicales
Ref: 2EL2520
Description
L'objectif de ce cours est d'introduire des concepts fondamentaux d'électronique en se basant sur des applications biomédicales, plus particulièrement l'électronique d'interface (acquisition ECG, EEG, EOG), de traitement biomédical (filtrage Gm-C) ou encore de stimulation (pacemaker).
Après plusieurs cours théoriques, l'étudiant développe ses compétences en électroniques sur des cas pratiques comme la mesure de l'ElectroCardioGramm ou plus théorique comme un filtrage Gm-C pour des signaux EEG. Tout au long de ce cours l'étudiant est invité à simuler ses circuits avec des données biomédicales issues de bases de données en Open Access.
Période(s) du cours
SG8
Prérequis
L’objectif premier de ce cours est de sensibiliser les étudiants à l’électronique au travers d’applications pas à pas. Ainsi un haut niveau théorique en électronique n’est pas requis. Néanmoins, il est utile pour suivre ce cours d’avoir les toutes premières bases de calculs de circuits (lois des nœuds, loi des mailles, loi d’ohm…). Pour les étudiants de CS avoir suivi l'électif "Systèmes électroniques" en première année est un plus.
Syllabus
Partie 1 : Introduction aux bases de l'électronique d'interface biomédicale (transistors, amplificateurs opérationnels, conception d'amplificateurs opérationnels), (12h00 HPE)
1.1 Introduction au cours, motivation
1.2 Le transistor MOS
1.3 Circuits de base pour interface à base de transistors MOS
1.4 Circuit à base d'opampes pour applications biomédicales : amplificateur d'instrumentation
1.5 Méthode de conception d'un amplificateur opérationnel au niveau du transistor
Partie 2 : Cas d'étude de circuits biomédicaux, (10h30 HPE)
2.1 Filtrage biomédical : Techniques Gm-C
2.2 Dispositifs biomédicaux embarqués : exemple de pacemakers, timers.
2.3 Différents circuits biomédicaux
Partie 3 : Travaux pratiques (6h00 HPE) :
3.1 Acquisition d'électrocardiogrammes (Filtres + Amplificateurs d'instrumentation)
3.2 Conception d'un filtre biomédical Gm-C
Partie 4 : Session d'entraînement (3h00 à la maison avec des heures de bureau pour les questions)
Un ensemble d'exercices et d'examens précédents est fourni avec la correction. Le professeur reste disponible pour répondre aux questions pendant les heures de bureau.
Composition du cours
L'électronique étant une matière pratique, l'apprentissage se fera par des démonstrations de raisonnement sur des cas typiques.
L'objectif étant que l'étudiant soit suffisamment familiarisé et entraîné pour pouvoir reproduire ces raisonnements sur d'autres cas.
L'objectif étant que l'étudiant soit suffisamment familiarisé et entraîné pour pouvoir reproduire ces raisonnements sur d'autres cas.
Ressources
L’électronique étant une matière difficile à maîtriser sans être confronté à des circuits, ce cours présente la particularité de se reposer sur des exemples pratiques pour déclencher l’apprentissage. De plus, la majorité des études de cas sont illustrées par des fichiers LtSpice que l'étudiant peut simuler en simultanéité avec les cours, PC et TP.
Résultats de l'apprentissage couverts par le cours
A l'issue de ce cours les étudiants l'ayant suivi seront capables de:
- concevoir un schéma électronique réalisant une chaîne de traitement de signal pour une application biomédicale ou de communication
- analyser un schéma électronique combinant amplificateurs opérationnels, transistors et éléments passifs
- concevoir un schéma électronique réalisant une chaîne de traitement de signal pour une application biomédicale ou de communication
- analyser un schéma électronique combinant amplificateurs opérationnels, transistors et éléments passifs
Support de cours, bibliographie
Tony Cahn Carusone, David A.
Johns, Kenneth W. Martin “Analog Integrated Circuit Design” Wiley
R. Jacob Baker
« CMOS Circuit Design, Layout and Simulation” IEEE Series on
Microelectronics Systems and Wiley