Chaîne d'acquisition d'un signal analogique

       Chaîne d'acquisition

       Les composants chargés de traiter l'information dans un produit sont généralement des composants de traitements numériques, ils manipulent que des données sous forme binaire -> pas de souci avec les signaux logiques et numériques.

Par contre, ils ne peuvent pas directement utiliser les signaux analogiques : il va donc falloir les convertir de l'analogique vers le numérique. On parle de numérisation du signal. 

La numérisation d'un signal analogique est rarement effectuée directement sur le signal produit par le capteur, car ces signaux comportent deux inconvénients :

- trop faible amplitude pour être numérisés avec fidélité: il faut donc les amplifier

- comportent des imperfections, qu'on appelle bruit ou parasite : on va donc les filtrer

Amplification

On va augmenter , proportionnellement, les valeurs (tension ou courant) du signal de sortie par un coefficient multiplicateur qu'on appelle gain de l'amplification.

Valeur de sortie = Valeur en entrée x Gain

Exemple : un capteur analogique de température produit une tension de 26mV lorsqu'il mesure une température de 23°C. 

Cette tension est amplifiée par une amplification possédant un gain de 200. 

Le signal en sortie de l'amplification vaudra alors :

26 mV x gain = 26.10-3 * 200 = 52.10-3 V ou 52 mV

Filtrage

Le filtrage permet d'éliminer les perturbations dues au milieu ambiant (bruit de fond, parasites...)

en rouge, le signal parasité par un bruit de fond

en noir, le signal utilisable après filtrage

Le mathématicien Joseph Fourrier a montré que tout signal est en fait la somme de plusieurs signaux sinusoïdaux :

le fondamental + les harmoniques. Ces signaux sont les composants du signal.

Rang des harmoniques

Décomposition des rangs harmoniques

Un autre exemple :

En partant de ce principe (fondamental + harmonique), il suffit d'atténuer les signaux de fréquence indésirable pour retrouver un signal "propre". C'est le rôle des filtres.

Pour définir un filtre, on va utiliser une représentation simplifiée de son fonctionnement : le gabarit. 

On va appliquer à chaque fréquence du signal d'entrée une amplification avec un gain T(f) différent. 

Si T(f) = 0, la fréquence est éliminée; 

si T(f) = 1  la fréquence est conservée.

Il existe différent type de filtre, le plus courant est le filtre passe-bas. Il ne laisse passer uniquement les composantes ayant une fréquence plus basse que sa fréquence de coupure fc. Il supprime donc les parasites es hautes-fréquences.

Un filtre passe-haut ne laisse passer que les fréquences au-dessus d'une fréquence déterminée, appelée fréquence de coupure. Il atténue les autres (basses fréquences). Autrement dit, il «laisse passer ce qui est haut». C'est un atténuateur de graves pour un signal audio. On pourrait aussi l'appeler coupe-bas.

Un filtre passe-bas ne laisse passer que les fréquences au-dessous de sa fréquence de coupure. C'est un atténuateur d'aigües pour un signal audio. On pourrait l'appeler coupe-haut.

Un filtre passe-bande ne laisse passer qu'une certain bande de fréquences (et atténue tout ce qui est au-dessus ou en-dessous). Il est très utilisé dans les récepteurs radio, tv... pour isoler le signal que l'on désire capter.

Un filtre réjecteur, aussi appelé filtre trappe, cloche ou coupe-bande, est le complémentaire du passe-bande. Il atténue une plage de fréquences. Cela peut être utile pour diminuer certains parasites par exemple.

Créé avec HelpNDoc Personal Edition: Environnement de création d'aide complet