Signal numérique

1. Autour de nous, le monde est décrit à l’aide de grandeurs analogique. Ces grandeurs évoluent continuellement au cours du temps. Des grandeurs analogiques peuvent être par exemple l’intensité de la voix, la pression atmosphérique et la température en un lieu donné.

2. Des capteurs tels que le microphone, le pressiomètre, le thermomètre permettent de convertir ces grandeurs en signaux électriques. Si on observe des variation de manières continue au cours du temps sur ce signal, le signal est dit analogique, mais si il évolue par paliers, il est dit numérique.

Aujourd’hui, les systèmes de mesure analogique sont délaissés au profit des systèmes d’acquisition numérique, ce qui permet de faciliter le stockage, la duplication et le transport des informations. Les ordinateurs, et spécialement les microprocesseurs, ne traitent que des données numériques.

Un système numérique (tel un ordinateur) est constitué de circuits électroniques. Ceux-ci peuvent fournir deux niveaux de tension électrique : une tension basse, voir nulle, notée 0 et une tension haute, notée 1 > Il s’agit du langage binaire.

Le bit est la plus petite unité d’information numérique, celui-ci ne peut prendre comme valeur que 0 et 1. Le microprocesseur ne traite que des bits. Nous détaillerons dans la partie mathématiques de ce TPE comment sont effectués des calculs binaires.

La numérisation permet de convertir un signal analogique en signal numérique à l’aide d’un appareil prévu pour cet usage.

1. La résolution du convertisseur :

• Résolution du convertisseur (ou pas du convertisseur) : C’est la plus petite variation de tension analogique qui peut être détectée par un un convertisseur analogique-numérique). Celle-ci dépend du nombre de bits du convertisseur, ainsi que de son calibre. La résolution du convertisseur s’exprime en volt (V).

• Le calibre : Il permet de restreindre les valeurs mesurées par le convertisseur analogique-numérique.

2. La numérisation du signal :

C’est le procédé permettant de passer d’un signal analogique à un signal numérique. En voici les principales étapes de ce procédé sont : l’échantillonage, la quantification et le codage.

• L’échantillonage : Le convertisseur prélève des échantillons d’un signal analogique à intervalles régulières, appelées période d’échantillonage. Celle-ci est réglable, cependant des limites physiques dûes à la puissance du matériel empêche de dépasser un certain seuil.

• La quantification : On compare l’échantillon prélevé à l’ensemble des valeurs qui sont supportées par le convertisseur. On remplace l’échantillon par la valeur supportée la plus proche, ce procédé s’appelle la quantification.

• Le codage : La valeur obtenue par la quantification est codée en nombre binaire.