Critical equipment plays an essential role in industry because of its lack of redundancy. Failure of critical equipment results in a major economic burden that will affect the profit of the enterprise. Lack of redundancy for critical equipment occurs because of the high cost of the equipment usually combined with its high reliability. <p><p>When we are analyzing the reliability of such equipment, as a result, there are few opportunities to crash a few pieces of equipment to actually verify component life. <p><p>Reliability is the probability that an item can perform its intended function for a specified interval of time under stated conditions and achieve low long-term cost of ownership for the system considering cost alternatives. From the economical standpoint, the overriding reliability issue is cost, particularly the cost of unreliability of existing equipment caused by failures. <p><p>Classical questions about reliability are:<p><p>·\ / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Au cours de cette thèse, une technique de mesure du potentiel de surface par AFM (KPFM) a été développée et exploitée. Elle permet la caractérisation locale et quantitative de transistors organiques (OTFT) polarisés à plusieurs dizaines de volts, en condition ambiante. Cependant tout type de composants polarisés dont la surface est accessible peut être étudié. La méthode a été utilisée de façon complémentaire à l’étude conventionnelle des caractéristiques courant-tension des transistors et à la simulation, elle contribue ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes de transport et d’injection des porteurs dans les OTFT. Nous avons étudié des transistors en structure empilée ou planaire et à base de semi-conducteurs variés (PTAA, DNTT, P3HT). Nous avons obtenu des caractéristiques courant-tension intrinsèques du contact de source, ohmique ou non-linéaire, suivant les cas. Les résultats sont 10 fois plus précis qu’avec la méthode dite « transmission line method (TLM) » et permettent d’étudier chaque transistor individuellement. La modélisation des contacts s’est appuyée sur l’implémentation du modèle d’injection d’Arkhipov dans un simulateur quasi-2D. Une nouvelle méthode de mesure de la mobilité et de la tension de seuil à partir des profils de potentiel a été introduite. Nous avons ainsi mesuré la mobilité du canal indépendamment des effets des contacts. Etonnamment la mobilité a été trouvée indépendante du champ électrique et de la densité de charges pour tous les OTFT étudiés. Enfin l’analyse des profils de potentiel dans le canal a mis en lumière des effets inattendus comme une diminution de la mobilité proche des contacts ou une évolution de la tension de seuil. / In this work, a surface potential measurement technique based on the Kelvin Force Probe Microscopy (KPFM), has been developed and applied to operating electronic devices. Potential profiles in the channel of organic transistors operated under high voltage (>10V) have been measured under ambient conditions. This original technique was used together with conventional current-voltage characterization and numerical simulation to gain a better understanding of carrier injection and transport properties in organic thin film transistors (TFTs). Various TFT structures and materials were studied (PTAA, DNTT, P3HT). The source intrinsic current-voltage characteristic was found either linear or non-linear depending on the device technology. Contact resistance measurements are 10 times more accurate than using the conventional « transmission line method» (TLM), and allow individual TFT characterization. Contact modeling was carried out using a quasi-2D numerical model, including an injection model from Arkhipov, and compared to measurements. New mobility and threshold voltage measurement methods, extracted from the KPFM potential profiles, are introduced. The KPFM measured channel mobility does not suffer from any contact influence. Surprisingly, the channel mobility was also found independent from the carrier concentration and from the electric field, on all the measured devices. Finally, unexpected effects could be evidenced from the potential profiles on some TFT structures: a reduction of the channel mobility occurs close to the contacts in some planar structures, and a shift of the threshold voltage was observed in staggered devices.

À notre époque, la problématique de la prise en charge des personnes en situation de handicap est d'une importance majeure. Nombreuses sont les études qui prouvent qu'économiquement et socialement le handicap impacte fortement la société moderne. La dépendance, résultat des situations de handicap, est l'incapacité de réaliser seul les tâches de la vie courante. Une aide spécialisée, voire l'hospitalisation dans les cas les plus avancés, peut devenir nécessaire. Les politiques ne se sont pas trompés en faisant de cet enjeu une priorité, notamment en France où le gouvernement a débloqué d'importantes sommes d'argent. L'Organisation Mondiale de la Santé, dans sa dernière définition du handicap, explique que le handicap est situationnel et qu'un environnement adapté peut compenser l'incapacité et supprimer la dépendance. Nous pouvons nous demander dans quelle mesure la technologie peut apporter, dans la vie de tous les jours, un certain degré de confort et une autonomie aux personnes dépendantes. La technologie apporte, aujourd'hui par l'intermédiaire des habitats intelligents, des systèmes pervasifs et de la domotique, les moyens nécessaires aux personnes pour gagner en autonomie et vivre plus longtemps à domicile. Ces solutions s'appuient sur des services d'assistance spécialisés, adaptés à la singularité de la pathologie du patient. Ainsi, un patient en situation de handicap physique se verra proposer une solution de contrôle d’environnement tandis qu’un patient souffrant de trouble cognitif pourra compenser son handicap grâce aux solutions d’analyse du comportement. Nous proposons une solution d’assistance unifiant les deux champs d’action, pour compenser les situations de polyhandicaps. Pour assurer autonomie, confort de vie, sécurité, surveillance et assistance à domicile des personnes dépendantes, les algorithmes d’assistance requièrent beaucoup de ressources de traitement et le manque de ces dernières peut ralentir voire bloquer le déploiement des différentes tâches et remettre en question considérablement l'expérience utilisateur et par conséquent l'acceptation de la solution. Négliger l'impact des ressources sur le déploiement peut mener à des situations de fonctionnement gênantes, voire dangereuses, dans le cas d'une urgence vitale. Peut-on vraiment proposer le meilleur service d'assistance possible si notre infrastructure ne permet pas sa réalisation ? Pour répondre à cette problématique, les concepteurs surdimensionnent la solution. Autrement dit, des équipements supplémentaires, spécialisés et couteux, sont installés. Toutefois, cette attitude très répandue dans l'industrie ne respecte pas les recommandations de l'aide au handicap, qui cherchent à réduire les critères de couts et d'intrusivité, notamment. Les habitudes de vie moderne impliquent que la maison d'aujourd'hui, sans modifications particulières, regorge déjà d'équipements domotiques et électroniques aux capacités inexploitées. Nous proposons une approche de modélisation des ressources pour mettre en évidence leurs capacités. Cependant, avoir conscience de ces capacités ne suffit pas, il faut aussi les connaître et savoir les gérer pour faciliter le déploiement des services d’assistance. En effet, si l’exploitation des capacités au niveau d’une ressource est correctement maitrisée, l’optimisation conjointe des capacités de plusieurs ressources est quant à elle moins développée. Nous avons mis en place un flot de déploiement contextuel qui grâce à la connaissance de son environnement et des ressources qui le composent peut déployer un service sur n'importe quel équipement capable de le réaliser. Une répartition de la charge de traitement de manière uniforme permet de garantir une sureté de fonctionnement en évitant un engorgement des ressources et une surcharge globale du système. / Nowadays, the problem of care for people with disabilities is a major concern. Many studies prove that handicaps strongly impact modern society, economically and socially. Dependence, resulting in disability situations, is the inability to perform alone the tasks of daily living. A specialized assistance or even hospitalization, in the most advanced cases, may become necessary. Politicians were not deceived by making this issue a priority, particularly in France where the government has provided large sums of money. The World Health Organization, in its latest definition of disability says that disability is situational and that a suitable environment can compensate for the inability and correct the dependency. We can wonder, to what degree, can technology bring in the life of every day, a certain degree of comfort and independence for disabled people? Today, technology brings through intelligent houses, pervasive systems and home automation, the necessary resources for people to gain autonomy and stay longer at home. These solutions are based on specialized support services adapted to the uniqueness of the patient's pathology. Thus, a patient with physical disabilities could have an environment control solution while a patient with cognitive impairment may compensate for his disability through behavior analysis solutions. We offer a healthcare solution combining the two fields of action, to compensate for situations of multiple handicaps. To ensure independence, living comfort, security, health surveillance and home care for disabled people, algorithms require a lot of processing resources. The lack of processing devices can slow or even block the deployment of different assistive tasks and question considerably the user experience and therefore the acceptance of the solution. Neglecting the impact of resources for deploying can lead to inconvenient situations, even dangerous in the case of vital emergency. Can we really offer the best possible assistance service if our infrastructure does not allow its achievement? To address this problem, designers oversize the solution. In other words, extra dedicated and expensive equipments are installed in the person's environment. This attitude, although widely used in the industry, does not respect the recommendations of ambient assisted living, which aim to reduce the cost criteria and intrusiveness. Modern lifestyles imply that today's home, without any particular modifications, is already full of home-automation and electronic devices with unused capacities. We offer a resource modeling approach to highlight their abilities. However, be aware of these capabilities is not enough, the system also need to know how to manage them to facilitate the deployment of assistive services. Indeed, if the system can properly manage the utilization of the capabilities of one resource, the joint optimization of several resources, at the same, time is not enough controlled. We have set up a contextual deployment flow which, thanks to the knowledge of the environment and resources, can deploy a service on any devices capable of carrying out the operation. A distribution of the processing load, uniformly, helps to ensure dependability of our solution, by avoiding resource bottlenecks and overall system overload.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la mission Sino-française SVOM (Space-based multi-band Variable Object Monitor) dédiée à l'étude des sursauts gamma à l'horizon 2020. Ces explosions cosmologiques très intenses apparaissent aléatoirement sur le ciel comme des bouffées de photons très brèves (de quelques milli-secondes à quelques minutes). Ils sont engendrés par la formation catastrophique de trous noirs dans le cœur de certaines étoiles massives en effondrement gravitationnel ou par la coalescence de deux objets compacts et se caractérisent par de puissants jets ultra-relativistes orientés vers la Terre. SVOM permettra d'étudier la nature des progéniteurs, les mécanismes d'accélération des particules et les processus d'émission associés, la géométrie des jets et leurs compositions. Le satellite implémentera une charge utile multi-longueur d'onde dont le cœur sera la caméra grand-champ à masque codé, ECLAIRs, en charge de la détection et de la localisation des sursauts gamma entre 4 et 150 keV. Ma thèse a pour objectif de caractériser les performances scientifiques des modules de détection XRDPIX (i.e. un hybride de 8x4 détecteurs couplés à une électronique bas bruit) qui paveront le plan de détection, DPIX, de la caméra. Pour ce faire, je discute ma méthodologie pour caractériser les impacts des paramètres instrumentaux sur les performances des XRDPIX en me basant sur les résultats des nombreuses campagnes de tests que j'ai menées sur plusieurs modules au moyen d'un banc de test vide-thermique dédié et de sources radioactives. J'étudie la contribution des différentes sources de bruit en développant un modèle me permettant de contrôler la qualité du processus d'hybridation des détecteurs avec leur électronique de proximité. Je délimite la zone de fonctionnement optimale pour le vol des modules de détection en étudiant statistiquement l'impact des différents paramètres instrumentaux sur leur bruit et leur efficacité de comptage. Je mets en évidence l'apparition de comportements instables sur quelques voies dans certaines configurations. Je discute le protocole expérimental mis en place pour caractériser la nature de ces instabilités ainsi que les solutions envisagées. J'optimise les critères de sélection des détecteurs pour le modèle de vol à partir de mesures spectroscopiques et de courant de fuite effectuées sur une population de 12000 détecteurs. Finalement, je présente les résultats d'essais réalisés à l'accélérateur TANDEM pour caractériser l'impact des particules chargées (protons de 20 MeV et particules alpha de 30 MeV) sur la chaine électronique d'ECLAIRs. / Gamma-ray bursts (GRBs) are short and very intense flashes of X-/gamma-ray photons lasting from few milliseconds to hundreds of seconds appearing randomly over the sky. These cosmological events are thought to be due to the catastrophic formation of newly formed black holes following the collapse of some massive stars or after the coalescence of two compact objects and resulting in the launch of powerful ultra-relativistic jets orientated towards the Earth. The Sino-French mission SVOM (Space-based multi-band Variable Object Monitor) is dedicated to the study of these extreme and fascinating transient events and expected to be launched in 2020s. The satellite will implement a multi-wavelength science payload amongst which the core will be the large-field coded-mask camera ECLAIRs in charge of the detection and the localisation of GRBs in the 4-150 keV range. The ECLAIRs detection plane, DPIX, is made of 80x80 Schottky CdTe semi-conductor detectors and the front-end electronics. During my PhD, I mainly worked on the characterization of the scientific performance of the elementary detection modules called XRDPIX (i.e. a hybrid made of 8x4 detectors coupled with a low-noise ASIC) that will paved the DPIX. The main goal is then to derive the best suitable choice of the instrumental parameters in order to optimize the camera in-flight performance. In the manuscript, I discuss the methodology I used to explore the instrument parameter space. I describe the various testing protocoles that I created and the different tests that I performed using several XRDPIX modules in a thermal-vacuum chamber and irradiated with radioactive sources. I discuss in detail the results and the various observables that I used to define the optimal in-flight operating zone of the detection plane. I also study the contribution of the different noise sources coming from the detectors and the electronic chain with a model I designed in order to control the quality of the hybridization process. I also highlight evidence for instable behaviors of some XRDPIX channels. I describe the experiments performed in order to investigate their nature and I discuss the possible solutions to mitigate their impacts of the overall XRDPIX performance. Finally, I study the impact of particles on the ECLAIRs X/?-ray camera electronic chain.

L'augmentation du nombre de fonctions électriques disponibles dans les systèmes embarqués amène de nouvelles contraintes d'encombrement et de masse de leurs alimentations. Pour adresser ces problèmes, la miniaturisation et l'intégration des convertisseurs statiques sont donc des thématiques importantes de recherche qui aboutissent à de nombreuses évolutions technologiques et structurelles dont l'apparition de convertisseurs statiques à fréquence de fonctionnement élevée permettant la réduction des éléments passifs du convertisseurs.Ces avancées s'accompagnent cependant d'une augmentation des niveaux de perturbations électromagnétiques générés par le système. Afin de les diminuer, l'insertion de filtres CEM dans le système est nécessaire. Leurs performances sont fortement liées au contrôle de leurs éléments parasites. Les modèles développés jusqu'à présent concernent pour la plupart les effets conduits et l'évaluation de l'impact des phénomènes rayonnés est souvent ignoré ou au mieux basé sur des modèles simplistes. Un des objectifs de cette thèse est donc d'apporter un degré de complexification plus élevé des modèles de rayonnement des composants magnétiques utilisés dans les filtres CEM, tant par une approche par modélisation numérique que par la mise en oeuvre d'un modèle analytique.Dans un premier temps, une étude poussée du rayonnement magnétique de composants simples, les inductances toriques de mode différentiel, a été réalisée. Cette étude a débouché sur la mise en évidence des paramètres critiques déterminant la topologie du champ magnétique rayonné dans l'environnement proche du composant. Le résultat majeur de cette étude est l'importance de la répartition du bobinage autour du circuit magnétique sur le champ magnétique rayonné. De nouveaux modèles ont été proposés pour permettre la prédiction des champs proches rayonnés pour une gamme de fréquence inférieure à la résonance propre du composant.Par la suite, un modèle analytique fin du rayonnement magnétique des inductances de mode commun a été proposé. Ce modèle permet de déterminer \emph{a priori} le rayonnement magnétique proche du composant. Les études menées par la suite ont permis de relier les effets observés en rayonné au phénomènes conduits qui apparaissent dans ces composants notamment pour expliquer certains effets de transfert de mode (commun/différentiel).Dans une dernière partie, une étude de ces composants en susceptibilité électromagnétique (EM) a été menée. Elle a permis de rendre compte de l'influence d'une onde incidente de champ magnétique sur les composants étudiés et de valider les modèles proposés via une approche basée sur la réciprocité EM: la direction privilégiée de rayonnement est aussi celle de couplage facile pour un champ magnétique externe. / The number of electronic devices in embedded systems is constantly increasing and their contribution to volume and weight is a major concern. In order to solve these issues, a large research effort is devoted to volume reduction and power converters' integration. This lead to constant technological evolution including the appearance of high frequency power electronic converters allowing the reduction of the volume of passive components.However, due to the increase of operating frequencies and the minimization of inter-components distances, the electromagnetic radiations generated by these systems become more important. In order to decrease this interference, EMI filters are often necessary. Their performances are often related to the value of parasitic elements in the filter which must therefore be controlled. Nonetheless most of the existing models focus on conducted electromagnetic interference (EMI) and the impact of radiated phenomena is often ignored or greatly simplified. This work will therefore focus on developing highly accurate radiation models for magnetic components commonly used in EMI filters using both numeric and analytic tools.First, the magnetic fields radiated by differential mode (MD) toroidal coils, which belong to the basic magnetic components, will be thoroughly studied. This study highlighted the critical parameters determining the near-field topology. The main result is the discovery of the impact of the winding's layout around the magnetic core on the radiated magnetic field. New models have been developed in order to predict the radiated near field.Then, an accurate analytic model of the the magnetic radiation of common-mode (CM) chokes has been developed. It allows the prediction of the magnetic near-field. The application of the model lead to the correlation between radiated phenomena and conducted effects existing in these components. The importance of the winding on CM to DM mode coupling has therefore been highlighted.Finally, the electromagnetic (EM) susceptibility of these components has been studied. This work describes the influence of an external magnetic field on the components and validates the radiation models developed using the principle of EM reciprocity. It has been shown that the easy directions are the same for both the radiated and the coupled phenomena.

Les machines de fabrication personnelle, comme les imprimantes 3D, permettent aux créateurs occasionnels de fabriquer leurs propres objets. Il est possible de créer des pièces rigides, mais aussi des pièces souples, flexibles ou malléables. Ces propriétés mécaniques ouvrent des perspectives inédites dans la recherche en Interaction Homme-Machine (IHM) puisqu’elles permettent de réaliser de nouvelles formes d’interaction. Le défi reste toutefois d'intégrer des capteurs et du retour visuel dans ces matières. Les sciences des matériaux ont introduit plusieurs techniques pour produire des éléments interactifs, mais leur application requiert une expertise spécialisée ou la disposition d’équipements très couteux. Ma thèse se concentre sur les professions créatives, comme les professionnels du design, les architectes, ou les chercheurs en IHM. Elle vise à accompagner leur processus de conception et de prototypage avec des matériaux souples et interactifs, produisant des objets élastiques, des modèles avec des formes reconfigurables, ou même des maquettes qui peuvent être découpées. De tels matériaux pourraient enrichir notre interaction avec le monde numérique de trois manières différentes : 1) les dispositifs prosthétiques et l’informatique ubiquiste 2) le design de produits personnels 3) la fabrication interactive. J’introduis d’abord une nouvelle méthode pour intégrer des capteurs tactiles, des capteurs de proximité et des écrans électroluminescents dans des matériaux de silicone étirables. Basée sur des techniques d’impression en sérigraphie, la méthode permet de fabriquer rapidement des interfaces étirables et peu coûteuses, qui peuvent être intégrées dans les vêtements et dans d’autres objets ordinaires. Deuxièmement, je présente une approche pour créer des modules de constructions interactives, qu’on appelle “Tangramis Interactifs”. Les Tangramis interactifs sont des matériaux souples, par exemple du papier, pliés et combinés ensemble pour créer des structures modulaires en 3D. Ils peuvent réagir au toucher, être actionnés, et intégrer des composants électroniques comme des LEDs. Nous utilisons une technique rapide d’impression par jet d’encre pour intégrer des capteurs et des circuits dans le papier. Nous avons également développé une interface graphique qui permet aux créateurs de concevoir la forme et le comportement interactif de leurs propres interfaces physiques avant de les imprimer sur papier. Troisièmement, j’introduis une méthode de fabrication de matériau capable à identifier sa forme (“shape-aware material”). Ce matériau peut détecter et communiquer sa géométrie en temps réel durant son découpage par un créateur. La méthode s’appuie sur une nouvelle technologie de capteurs de forme, imprimés par jet d’encre et intégrés dans du matériel de maquettage, comme le carton mousse. Notre logiciel aide les créateurs à générer du matériel de prototypage en 2D ou en 3D qui peut capter sa forme, en configurant la topologie des capteurs pour optimiser la précision du modèle. Il permet également d’établir le lien entre un modèle physique et sa représentation numérique dans un environnement CAO (Conception Assisté par l’Ordinateur), par exemple Blender et Unity. Notre approche soutient un processus de fabrication bi-directionnelle en intégrant des outils de modélisation à la fois physiques et numériques. / Personal fabrication machines, such as 3D printers, allow casual makers to create custom objects, which may also contain soft, flexible, or shape-changeable parts. Making use of these mechanical properties and developing novel forms of interaction opens up new possibilities for research in Human-Computer-Interaction (HCI). However, embedding sensing and output capabilities into material is still challenging. Although research in materials science has introduced a range of methods for producing interaction-aware materials, these methods require significant domain expertise and often rely on specialized and expensive equipment. My dissertation focuses on casual makers, designers, and HCI researchers, and investigates how to support their design and physical modeling tasks with interactive, non-rigid materials that are stretchable, shape configurable, or cuttable. I explore three directions on how such materials can enhance user interaction, with applications to wearables and ubiquitous computing, DIY product design, and interactive fabrication. First, I introduce a new fabrication method for embedding touch sensing, proximity sensing, and electroluminescent displays into stretchable silicone materials. Based on screen printing, the method allows for rapidly fabricating inexpensive and highly stretchable user interfaces than can be embedded in wearables and other everyday objects. Second, I present an approach for creating interactive paper-folded building blocks that we call Interactive Tangrami. Interactive Tangrami are made of flexible materials such as paper, folded and combined together to form modular 3D structures. They support touch sensing and actuation and can also integrate rigid electrical components, such as LEDs. We use a rapid ink-jet printing technique to apply sensors and circuits on paper. We also offer a software tool that helps makers to design the geometry and interactive behavior of their physical user interfaces and then print them on paper. Third, I introduce a method for fabricating shape-aware material, which is modeling material that captures and streams its own shape while being cut by an artist. The method is based on a novel inkjet-printable sensing technology that can be embedded into a variety of cuttable material such as foam-core. Our software toolkit helps makers produce 2D or 3D shape-aware material and customize its sensing topology for higher sensing accuracy. It also allows them to link the physical model with its digital copy in a 3D CAD environment, such as Blender and Unity. Overall, our approach supports a bi-directional fabrication workflow that combines both physical and digital modeling tools.

Le chapitre 1 introduit le sujet et son contexte. Les verrous sont identifiés.Le chapitre 2 fait l’état de l’art sur la topologie des enroulements constituants le transformateur.Les points forts et les points faibles des différentes topologies sont discutés. Les différents matériaux nécessaires à la réalisation de transformateurs (conducteur, magnétique et isolant) satisfaisant les exigences sur la haute température et la haute fréquence sont identifiés.Enfin, je présenterai la méthode de fabrication LTCC qui constitue une alternative à la technologie développée dans ce mémoire.Le chapitre 3 traite de la modélisation et de la conception des transformateurs en définissant la structure et ses degrés de libertés. L’utilisation des calculs analytiques et de simulations par la méthode des éléments finis permettent d’évaluer des transformateurs à enroulements entrelacés et à enroulements concentriques avec une bonne précision. Le chapitre 4 présente les procédés technologiques permettant la fabrication collective de transformateurs sur substrat magnétique. Il s’agit de l’isolation du substrat, de la croissance électrolytique des enroulements et de l’assemblage final du transformateur.Le chapitre 5 présente les méthodes de caractérisations de différentes propriétés du transformateur : résistance des enroulements en continu, inductances propres d’un enroulement et capacité d’isolement entre enroulements primaire et secondaire. Ces caractérisations permettent de confirmer les calculs analytiques et les hypothèses sur lesquelles ils reposent ainsi que les simulations magnétostatique et électrostatique par éléments finis.Le chapitre 6 permettra de conclure sur les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse et d’ouvrir des perspectives pour des travaux futurs / Chapter 1 introduces the topic and its associated context. Locks are identified.Chapter 2 is reviewing state of the art of winding topologies. Their strengths and weaknesses are discussed. Then, materials required for transformers microfabrication (conductors, magnetic material and insulation material) satisfying both high temperature and high frequency criteria are identified. Finally, LTCC fabrication process, an alternative to process used here, is presented.Chapter 3 discuss modelisation and design of transformers by defining the structures and its degrees of freedom. Analytical expressions and finite element analysis allows evaluation of interleaved transformer and tapped transformer within a good accuracy.Chapter 4 present technological process involved in batch-processed fabrication of transformers onto magnetic substrate. Processes are substrate insulation, conductors electrolytic growth of windings and final assembly of transformers.Chapter 5 present characterization methods of several properties of the transformers such as DC winding resistance, self-inductances of windings and isolation capacitance between primary and secondary winding. These characterizations confirm analytical expressions and their underlying hypothesis as well as magnetostatic and electrostatic finite element analysis.Chapter 6 concludes on work achieved during this PhD thesis and opens to further perspectives

Le travail de thèse porte sur l'étude de l'électronique front-end pour le télescope WFCTA (Wide Field of View Cherenkov Telescope Array,) qui est l'un des détecteurs de l’observatoire LHAASO (Large High Altitude Air shower Observatory,). Le manuscrit de thèse couvre six thèmes principaux allant de la simulation physique au développement d’un nouveau système d'acquisition de données.Tout d'abord, les principes de la physique des rayons cosmiques et de l'expérience LHAASO sont présentés donnant ainsi une introduction sur les sujets discutés dans la thèse. Des simulations ont été faites dans le but de comprendre la propagation des rayons cosmiques dans l'atmosphère et d’en déduire les caractéristiques du signal d'entrée de l'électronique. Ces simulations ont également été utilisées pour approfondir la compréhension des spécifications du télescope et de les vérifier.Un nouveau modèle de PMT a été élaboré pour être utilisé dans les simulations. Ce nouveau modèle est comparé aux autres modèles de PMT. Des modèles d’électronique pour les conceptions basées sur les composants électroniques classiques et sur l’ASIC (Application-specific Integrated Circuit) sont construites et étudiées. Ces deux solutions remplissent les spécifications du télescope WFCTA. Néanmoins, compte tenu du développement de la micro-électronique, il est proposé que l’électronique des télescopes de haute performance devrait être basée sur l’ASIC.L'ASIC sélectionné, PARISROC 2, est évalué en utilisant des bancs de tests existants. Les résultats montrent que ces bancs de tests ne peuvent pas démontrer pleinement la véritable performance de l’ASIC. Par conséquent, une carte électronique front-end prototype qui est basée sur ASIC a été conçu et fabriqué. Plusieurs modifications ont été apportées pour améliorer la performance de la nouvelle carte. Une description détaillée de ce développement est présentée dans la thèse. Un nouveau système d’acquisition de données a également été conçu pour améliorer la capacité de lecture de données dans le banc de tests de la carte front-end.Enfin, une série de tests ont été effectués pour vérifier le concept de design et pour évaluer la performance de la carte front-end. Ces résultats montrent la bonne performance générale de l'ASIC PARISROC 2 et que la carte front-end répond globalement aux spécifications de la WFCTA. Basé sur les résultats de ce travail de thèse, un nouveau ASIC, mieux adapté pour les télescopes de type WFCTA, a été conçu et est actuellement en cours de fabrication. / This thesis is focused on the study of the front-end electronics for the wide field of view Cherenkov telescope array (WFCTA), which is one of the large high altitude air shower observatory (LHAASO) detectors. The thesis manuscript covers six main topics going from the physics simulations to the implementation of a new data acquisition system. The physics of cosmic rays and the LHAASO experiment is presented giving foundation for discussion of the main topics of the thesis. Simulations were performed to understand the propagation of cosmic rays in the atmosphere and to determine the characteristics of the input signal of the electronics. These simulations allow also understand the specifications of the telescope and to verify them. A new PMT model was successfully built for both physical and electronic simulations. This new model is compared to other models and its performance is evaluated. Behavior models for the designs based on the classical electronics and application-specific integrated circuit (ASIC) were built and studied. It is shown that both solutions fit the requirements of the telescope. However, considering the development of the micro-electronics, it is proposed that the electronics of the high-performance telescopes should be based on ASIC. The selected ASIC, PARISROC 2, is evaluated by using the existing application boards. The results showed that the designs considered could not fully demonstrate the real performance of the chip. Therefore, a prototype front-end electronics board, based on PARISROC 2, was designed, implemented and fabricated. Several modifications and enhancements were made to improve the performance of the new design. A detailed description of the development is presented and discussed in the manuscript. Furthermore, a new data acquisition system was developed to enhance the readout capabilities in the front-end test bench.Finally, a series of tests were performed to verify the concept of the design and to evaluate the front-end board. The results show the good general performance of the PARISROC 2 and that this design globally meets the specifications of the WFCTA. Based on the results of this thesis work, a new ASIC chip, better adapted for telescopes such as WFCTA, has been designed and is currently being fabricated.

Les convertisseurs multicellulaires DC-DC sont utilisés dans de nombreuses applications et de nombreux systèmes électriques. Ils présentent un intérêt particulier pour des applications spécifiques liées aux énergies renouvelables et aux Microgrids. Leur principal avantage provient de leur capacité intrinsèque à réduire les ondulations liées au découpage des grandeurs électriques en entrée et en sortie du système de conversion. Cette propriété intéressante au niveau système peut être étendue au fonctionnement interne du convertisseur en adjoignant à ce dernier un élément de filtrage par inductances couplées magnétiquement. Ce composant permet d’étendre les propriétés externes de réduction des ondulations au fonctionnement de chaque cellule du convertisseur. Il permet également d’augmenter la dynamique propre du système de conversion. Ces propriétés permettent de réduire significativement le niveau et le volume de filtrage en entrée et sortie du convertisseur et donc d’augmenter de manière importante sa compacité et son rendement énergétique. Cependant, l’ajout de ce dispositif magnétique induit, de par le couplage des équations du système qu’il provoque, une complexification du contrôle de la structure associée également à la nécessité d’augmenter le nombre de capteurs.Ce travail de thèse a pour objectif d’établir et d’évaluer différents modes de contrôle pour les convertisseurs multicellulaires DC-DC. Le point commun aux méthodes proposées est de permettre la gestion aussi bien des grandeurs externes au convertisseur que des grandeurs internes constituées par les courants de circulation entre cellules connectées en parallèle. Ces composantes de courant sont également nommées « courants différentiels ». Trois types de contrôle sont étudiés : Pour le premier, des correcteurs linéaires classiques sont utilisés conjointement avec des techniques de découplage des équations du système. La robustesse de ces méthodes de contrôle vis-à-vis des incertitudes sur la connaissance des paramètres du système fait l’objet d’un focus particulier dans cette partie du travail. Pour le second, une version modifiée de la technique de commande connue sous le nom Model Predictive Control est proposée. Celle-ci permet d’assurer le contrôle de la fréquence de commutation et l’entrelacement des commandes PWM des cellules. Pour le troisième mode, nous étudions une méthode basée sur le contrôle vectoriel direct des courants différentiels.Une implantation sur un système numérique équipé d’un micro-processeur et d’un FPGA est proposée et permet de valider les résultats de l’étude théorique. / The interleaved multicell DC-DC power converters are broadly used in many applications and systems especially in renewable energy systems and microgrids. They reduce the current ripple at the input and output side. Also, an implemented magnetic coupling between cells leads to reduce the current ripple in each of them and to improve the dynamical electrical behavior. These properties involve a reduction on the filtering requirements and so, allow to improve the converter compactness as well as its conversion efficiency. Nevertheless, for such power converters, the control complexity is also increased as well as the number of required sensors.The thesis aims to establish different mode of control of interleaved multicell DC-DC converters. The common point of these methods is to control the external quantities at the output of the converter but also the internal quantities, constituted by the circulating currents between parallel cells or in other words the differential currents. Three main strategies are investigated: the first one uses classical linear controllers with different decoupling technics and focuses on the robustness regarding the system parameters variations. The second one uses a Model Predictive Control technic which is designed to provide a fix switching frequency and interleaving of the cells PWM commands. The last one presents a space vector direct control of the differential currents.In a last part, these control principles are tested on a prototype and implemented on a Microcontroller and FPGA board in order to carry out an experimental verification.

Electroencephalography is a medical diagnosis technique. It consists in measuring the biopotentials produced by the upper layers of the brain at various standardized places on the skull.<p><p>Since the biopotentials produced by the upper parts of the brain have an amplitude of about one microvolt, the measurements performed by an EEG are exposed to many risks.<p><p>Moreover, since the present tendency is measure those signals over periods of several hours, or even several days, human analysis of the recording becomes extremely long and difficult. The use of signal analysis techniques for the help of paroxysm detection with clinical interest within the electroencephalogram becomes therefore almost essential. However the performance of many automatic detection algorithms becomes significantly degraded by the presence of interference: the quality of the recordings is therefore fundamental. <p><p>This thesis explores the benefits that electronics and signal processing could bring to electroencephalography, aiming at improving the signal quality and semi-automating the data processing.<p><p>These two aspects are interdependent because the performance of any semi-automation of the data processing depends on the quality of the acquired signal. Special attention is focused on the interaction between these two goals and attaining the optimal hardware/software pair. <p><p>This thesis offers an overview of the medical electroencephalographic acquisition chain and also of its possible improvements.<p> <p>The conclusions of this work may be extended to some other cases of biological signal amplification such as the electrocardiogram (ECG) and the electromyogram (EMG). Moreover, such a generalization would be easier, because their signals have a wider amplitude and are therefore more resistant toward interference.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished