Fonctionnalités classiques Partie 2
Remarque :
Les capteurs sont généralement analogiques parce que le monde réel correspond à des variations continues des grandeurs physiques (ne serait-ce que parce que le temps s'écoule continûment). Il y a toutefois des exceptions : les capteurs intégrés embarquent des traitements et délivrent directement des signaux numériques. Dans ce cas, la conversion analogique vers numérique est embarquée dans le capteur qui « apparaît » numérique . Il existe aussi des capteurs numériques natifs comme les codeurs optiques.
Exemple : Capteur optique en bout d'un arbre moteur
Un disque perforé est entraîné par la rotation de l'arbre moteur. Une fourche optique génère un signal "tout ou rien" selon qu'elle est en face d'un trou ou du disque.
La forme d'onde générée par le capteur de rotation est carrée, numérique native puisque la tension ne prend que deux valeurs. Sa fréquence est fonction de la vitesse de rotation du moteur.
Amplification : un signal est souvent d'amplitude faible. L'amplificateur permet d'augmenter son amplitude. Dans l'idéal, le modèle mathématique de l'amplificateur est la simple multiplication du signal d'entrée par une constante appelé gain et qui peut être grand voire très grand. En général, la fonction est purement analogique. L'étude des amplificateurs réalisés sauf extraordinaires à base de transistors et l'étude leurs limites n'est pas abordé ici sauf mention contraire.
Filtrage : un des concepts principaux de ce cours est la description fréquentielle des signaux. Il sera développé y compris de manière mathématique assez poussé au long de ce cours. Nous retenons pour l'heure que la fonction de filtrage est intimement liée à la description fréquentielle d'un signal.
Exemple :
Schéma de principe ou simulation de l'échantillonneur bloqueur.
Vin est la tension à échantillonner puis bloquer.
Vout est le résultat de cette double fonction.
T est un transistor qui agit comme interrupteur commandé par l'horloge d'échantillonnage dont on comprend intuitivement que la période doit être bien supérieure à celle du signal.
La théorie en sera étudiée au chapitre 9.
La tension Vout prélève l'échantillon de Vin au moment de la fermeture de interrupteur et cette valeur est stockée par charge de la capacité C jusqu'à la valeur suivante.
Convertisseur Analogique Numérique et Numérique Analogique : ces composants permettent de convertir une valeur (généralement une tension) analogique en nombre codé sur N bits ou réciproquement. Il existe de nombreuses technologies et les principes seront exposés dans un chapitre ultérieur.
Fonctionnalités haut niveau
Les fonctionnalités de bas niveau précédentes permettent de réaliser des fonctionnalités de haut niveau dont la liste est bien plus longue que les plus classiques qui sont esquissées ici. Chaque fonctionnalité de haut niveau peut être réalisée dans une multiplicité de variantes et selon qu'on le fait de manière analogique ou numérique, les chaînes sont sensiblement différentes. Il ne s'agit pas ici de traiter de manière détaillée ces différentes fonctionnalités mais simplement de brosser le paysage pour permettre au lecteur de se repérer un tant soit peu dans cet univers très vaste.
Enregistrer : il faut un capteur au moins, une électronique de conditionnement, le cas échéant une conversion analogique numérique si l'enregistrement est numérique et un média d'enregistrement. En général, les variations temporelles du signal à enregistrer sont converties en signal spatial comme on l'a déjà vu pour le microsillon.
Transmettre : il s'agit d'une fonctionnalité importante mais relativement complexe qui ne sera pas beaucoup abordée. Si le canal de communication projeté impose certaines contraintes, il faudra modifier le signal à transmettre pour le rendre compatible avec les contraintes du canal. Un exemple simple et classique est la transmission d'un signal acoustique sur un canal de transmission radioélectrique. La physique montre que l'antenne d'émission des ondes radio doit avoir une dimension de l'ordre de grandeur des longueurs d'onde à transmettre. Pour les ondes acoustiques (de l'ordre de quelques kilohertz), ça se traduirait par des antennes aux dimensions gigantesques. On utilise ainsi des ondes radio aux fréquences beaucoup plus grandes que les fréquences acoustiques (aller regarder la fréquence de votre station FM favorite). La transmission utilise ainsi souvent le changement de fréquences.
Restituer : c'est la fonction réciproque de l'enregistrement avec quelquefois la problématique de l'amplification de puissance. Il faut noter que le capteur d'entrée en enregistrement utilise souvent un effet physique réversible. Ainsi le transducteur qui fait la conversion de la grandeur électrique en grandeur d'origine est souvent très proche du capteur d'enregistrement.
