Signal analogique et signal numérique

Signal numérique et  signal analogique

  • Un signal analogique varie de façon continue au cours du temps. Il présente l’inconvénient d’être sensible à toute perturbation électromagnétique.
  • Un signal numérique varie de façon discrète dans le temps : c’est une succession de 0 et de 1, appelés bits. Il est binaire.
  • Le signal analogique à enregistrer est converti en signal numérique grâce à un convertisseur analogique/numérique (CAN). Le CAN traduit le signal en une séquence de nombres binaires. Après cette conversion, le signal n’est plus qu’une suite de 0 et de 1.
  • Un signal numérique est beaucoup plus facile à reproduire qu’un signal analogique. Il est aussi très facile à traiter avec l’informatique. Il est de plus insensible aux perturbations électromagnétiques. Lors de la recomposition, il n’est malheureusement pas tout à fait identique au signal de départ. Il présente des échelettes.
  • L’aspect numérique du signal ne sert qu’au transport, au stockage et au traitement des données.

 

Numérisation d’un signal.

  • La transformation d’un signal analogique en signal numérique est appelée conversion numérique ou encore numérisation. Elle est possible grâce à un CAN.
  • Concernant l’échantillonnage : plus la fréquence d’échantillonnage fE est grande, plus les mesures seront fidèles à l’original.

Le théorème de Shannon dit que pour échantillonner correctement un signal, il faut que la fréquence d’échantillonnage fE soit au moins deux fois plus grande que la fréquence du signal analogique à échantillonner.

  • La quantification consiste à affecter une valeur 0 ou 1 à chaque échantillon prélevé. On obtient alors un nombre binaire constitué de bits.
  • Bit signifie " binary digit ", c'est-à-dire 0 ou 1  en numération binaire. C’est la plus petite unité d’information possible. Un octet est une unité composée de 8 bits.
  • La résolution du convertisseur correspond à la quantité de nombres binaires possibles : R = 2n ou n représente le nombre de bits utilisés pour la quantification.

 

Qualité de la numérisation.

  • La plus petite variation de tension analogique que peut repérer un CAN est appelée pas du convertisseur. Le pas p dépend du calibre et du nombre n de bits utilisés pour la conversion : pour un calibre donné, plus n est grand, plus p est petit.
  • La qualité de la conversion dépend essentiellement de fE et du pas p. Le signal numérisé est d’autant plus proche du signal analogique que :

1  La fréquence d’échantillonnage fE est grande (TE est alors faible).

2  Le pas du convertisseur est faible (les mesures sont alors codées sur un plus grand nombre de valeurs).

  • L’amélioration de la qualité de la conversion entraîne une augmentation du nombre de données à traiter, ce qui implique de plus grandes capacités de stockage.

 

Transmission d’un signal numérique.

  • Le débit binaire D correspond au nombre de bits transmis par seconde. Il caractérise les transmissions numériques. Si n est le nombre de bits émis pendant la durée ∆t en seconde, le débit binaire D (en bits.s-1) sera :

D = n/∆t

  • Avec certains signaux (notamment vidéo) ou lorsque le débit ne peut être suffisant, on a recours à la compression du signal numérique. Le signal compressé contiendra moins de bits que le signal de départ.