SN 1 : TP Etude de filtres passifs audio

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Etude de filtres passifs  pour enceintes trois voies

Simulation sous ISIS (gain et phase).
Mesures automatiques (gain et phase).
Superposition des graphes de simulation et de mesures.
Utilisation des filtres.

SN2 : CCF 2ème année

2ème année 0 commentaire »

4 sujets

Capteur de température I2C
Télémètre I2C
Trames NRZ NRZI Manchester
Modulations ASK FSK PSK

SN1 : TD échantillonnage et conversion

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Notions abordées :

Fréquence d’échantillonnage.
Condition de Shannon.
Repliement de spectre.
Tension pleine échelle.
Résolution.Quantum.Erreur.
Troncature ou arrondi.
Eléments d’une chaîne de traitement analogique/numérique/analogique.

Exercices :

Echantillonnage, condition de Shannon, CAN et CNA.
Erreur de quantification (CAN par arrondi, par troncature).
Choix d’une carte d’acquisition.
Problème de l’adaptation du signal issu d’un capteur à un CAN.

QCM

10-échantillonnage
11-conversion

SN2 : transmission du signal

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Compléments bande de base :

Spectres – Bande occupée
Codage binaire et M-aire
Qualité d’une transmission
Rôle du récepteur
Interférence entre symboles
Diagramme de l’oeil

Résumé des notions

SN1 : TP Etude d’un filtre passif

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Théorie, simulation, mesures point par point

1. Etude théorique du filtre RC ( gain et déphasage)
2. Mesures point par point ( tracé des diagrammes de Bode avec un tableur  : gain et déphasage)
3. Simulation avec le logiciel ISIS ( tracé des diagrammes de Bode : gain et déphasage)

QCM « filtrage analogique » : QCM

SN1 : TD filtrage analogique

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Exercices :

Spectre d’un signal, filtrage.
Diagramme de bode.
Spectre du signal de sortie.
Filtrage du signal issu d’un capteur.
Choix d’un filtre à partir d’un cahier des charges.

Devoir maison pour le mercredi 20 décembre :

Courant continu : diviseur de tension, Millman, notions de potentiels.(4. TD bases elec)
Signaux : composante continue, composante alternative, valeur moyenne, valeur efficace, fréquence, période, rapport cyclique. (7. TD valeurs signal)
Gain et atténuation (12. TD gain et atténuation)
Sinusoïdal : expression temporelle, amplitude, pulsation, déphasage.
(15. ex oscillogramme)
Spectres : spectre d’un signal périodique, action d’un filtre sur le spectre d’un signal (18. Ex filtrage PB)
Filtrage analogique : comportement physique du filtre, transmittance, représentation de Bode, bande passante, ordre. (19. Ex filtrage capteur)

lien vers le sujet

SN 2 : TD préparation CCF

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Notions abordées

Transmission synchrone : capteur I2 C
Transmission asynchrone : codage NRZ, Manchester et NRZI
Transmission par modulation : ASK, FSK et PSK

Savoirs faire expérimentaux

Capturer les trames à l’oscilloscope
Interpréter les données transmises

SN1 : cours et TD filtrage analogique

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1. Exemples d’utilisations de filtres analogiques.

2. Définitions : transmittance, gain, différence de phase, fréquence de coupure, bande passante.

3. Filtres parfaits. Notions de gabarits. Approximations possibles.

4. Méthode d’étude d’un filtre : étude théorique d’un filtre, tracé du diagramme de bode, action sur un signal périodique.

1er ordre freq

SN2 : TP transmission numérique

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Objectifs :

1) Générer des signaux sous différents formats. (1 octet = 1 code ASCII étendu)
2) Observer les trames à l’oscilloscope.
3) Décoder l’octet transmis.

Formats utilisés :

– Transmission en bande de base : codage NRZ, NRZI, Manchester, RZ, CMI, RZ bipolaire.
– Transmission par modulation : ASK, PSK et FSK.
– Transmission par modulation QAM (utilisée en ADSL)
Les signaux sont générés par la carte d’entrée/sortie NI, pilotée  grâce à l’application « modulations numériques ».

manchester
Exemple d’une trame en code Manchester

SN1 : TD régime sinusoïdal

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Expression mathématique d’un signal sinusoïdal :

1. Amplitude, valeur efficace.
2. Fréquence, pulsation.
3. Phase à l’origine.
4. Déphasage entre deux signaux.
5. Expression temporelle.

Nombre complexe associé à un signal sinusoïdal :

1. Forme algébrique ou cartésienne.
2. Forme trigonométrique ou polaire.

Etude du filtre RC en sinusoïdal :

1. Transmittance. comlexe.
2. Module et argument.
3. Gain.
2. Diagramme de Bode.

SN 2 : TD transmission du signal

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Notions abordées :

Transmission synchrone et asynchrone.
Débit en bit/s.
Transmission en bande de base.
Codages NRZ, NRZI, Manchester.
Transmission par modulation.
Vitesse de modulation en bauds.
Modulation – Amplitude – Fréquence – Phase.
Modulation QAM.

fsk

SN1 : TP analyse spectrale

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obtenirspectre

1. Relever les oscillogrammes et les spectres de signaux périodiques à l’aide de l’oscilloscope numérique et du logiciel d’acquisition.
2. Relever les spectres de signaux sonores à l’aide du logiciel  ISIS.

Exemple d’application d’analyse spectrale :
L’application « Shazam »  est capable d’identifier en 10 secondes un morceau de musique ( parmi 8 millions de morceaux ) en analysant certaines fréquences contenues dans le signal !


SN1 : TD Le régime sinusoïdal

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1) Importance du régime sinusoïdal

En électrotechnique.
En analyse du signal.
En transmission du signal.
Autres domaines (mathématiques,mécanique, physique…)

2) Expression mathématique d’un signal sinusoïdal

Amplitude, valeur efficace.
Fréquence, pulsation.
Phase à l’origine.
Déphasage entre deux signaux.

Cliquer sur l’image pour voir l’animation :« déphasage entre deux signaux sinusoidaux »

SN2 : DS écrit 2H – Filtrage numérique

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Exercice 1 – Mise en oeuvre d’un filtre numérique

Choix du système utilisé, passe bas analogique, passe bas numérique équivalent, codage de l’algorithme.

Exercice 2 – Etude d’un  filtre à moyenne pondérée

Réponse impulsionnelle, réponse indicielle, réponse fréquentielle.

Exercice 3 – Etude d’un correcteur numérique

Equation de récurrence, réponse impulsionnelle, stabilité.

Exercice 4 – Traitement d’un éléctrocardiogramme

Fréquence d’échantilonnage, filtre antirepliement, traitement numérique.

SN1 : TP chronogrammes et spectres du son

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ANALYSE FRÉQUENTIELLE DU SON AUDACITY

Quelles sont les fréquences audibles?
Valeurs en dB.
Timbre d’un son.
Note la3 du diapason .
Spectre et spectrogramme.
Note la3 pour différents instruments.
Différents types de bruits.
Tonalités DTMF.
Spectres de signaux périodiques usuels.
Reconstitution d’un signal périodique.
Comparatif des formats audio.

SN1 : TD valeurs en dB

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Rappels sur le décibel

Valeurs particulières de gain

Exercices

Ex 1 : Le câblage d’une installation est réalisé en paires torsadées (atténuation de 5,2dB pour 100m). Chaque connecteur RJ45 occasionne un affaiblissement de 0,1 dB. Une liaison comporte deux connecteurs RJ45 et 50m de câble. Le signal émis par la carte réseau a une tension de 1V.
1) Quelle est l’atténuation totale de cette liaison ?
2) Quelle est la valeur de la tension en bout de ligne ?

Ex 2 : Un signal de puissance 1mW subit les amplifications suivantes : 10dB -3dB 6dB -3dB -20dB. Calculer la valeur de la puissance en sortie.

SN2 : TD traitement numérique du signal

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Notions abordées

Exemple d’algorithme.
Equation de récurrence.
Schéma bloc.
Définitions : récursivité, réponse impulsionnelle, algorithme RIF et RII, stabilité.

Correction des exercices:

Activité 1 : Valeur moyenne glissante à 4 coefficients : yn= 0,25*(xn +xn-1+xn-2+xn -3)
Activité 2 : Etude de 7 algorithmes (réponse impulsionnelle et schéma bloc).
Activité 3 : Etude de 2 algorithmes équivalents (réponse impulsionnelle, indicielle, puis réponse particulière)

Filtrage analogique et numérique:

FILTRE PASSE BAS ANALOGIQUE DU 1ER ORDRE (Etude temporelle et fréquentielle,Dualité fréquence / temps).
FILTRE PASSE BAS NUMERIQUE EQUIVALENT.
1ère méthode : approximation d’ordre 1.
2ème méthode : approximation bilinéaire (largement utilisé notamment en filtrage audio).

SN1 : Evaluation n°3

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9 courts exercices + un extrait de BTS :  Devoirs SN1

Exercice 1 : Relations physiques de base.
Exercice 2 : Application numérique d’une formule.
Exercice 3 : Caractéristique d’un capteur linéaire.
Exercice 4 : Circuit avec une seule alimentation.
Exercice 5 : Circuit avec deux alimentations.
Exercice 6 : Pont diviseur de tension.
Exercice 7 : Caractéristiques temporelles d’un signal en créneau.
Exercice 8 : Valeur moyenne et efficace du signal issu d’un onduleur.
Exercice 9 : Spectre d’un signal.
Exercice 10 : Extrait d’un sujet de BTS avec les différentes notions.

SN1 : TP Révisions des savoirs faire expérimentaux

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1ère PARTIE : SIGNAUX GENERES PAR LE GBF

Régler le GBF pour obtenir le signal voulu.
Relever l’oscillogramme.
Effectuer les différentes mesures, en utilisant le matériel adapté : fréquence f, valeur crête à crête UCC, valeur moyenne <u>, valeur efficace U

2ème PARTIE : SIGNAUX ISSUS DE CAPTEURS

Signaux utilisés (1 parmi les 4) :
u1 : signal Uvitesse (sortie capteur de vitesse)
u2 : signal audio (sortie micro +préampli)
u3 : signal liaison série (sortie GPS)
u4: signal URVB (sortie capteur RVB)

Relever l’oscillogramme.

3ème PARTIE : MESURE D’UN TEMPS DE REPONSE

Utiliser le mode trigger de l’oscilloscope pour isoler un front montant.
Utiliser le mode curseur pour mesurer un temps de montée ou de descente.

SN1 : cours : Représentation fréquentielle du signal

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1) Insuffisance de la représentation temporelle.
2) Spectre d’un signal simple.
3) Exemple de signaux réels.
4) Comment obtenir le spectre d’un signal?
5) Exemple d’utilisation de la FFT (Fast Fourier Transformation).

6) Autre Représentation fréquentielle.
7) Décomposition d’un signal périodique.
8) Décomposition de signaux usuels.
9) Taux de distorsion harmonique.

SN2 : mini-projets SCILAB

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EXPOSES MINI-PROJETS SCILAB LE MARDI 10 OCTOBRE.

aidescilab
Chaque binôme présente son mini-projet.

Durée de l’exposé : 5 à 10 mn.

Questionnement : 10 mn maximum.

 

Le diaporama (5 à 10 diapos) devra contenir les éléments suivants :

Présentation des objectifs du projet.
Différentes étapes réalisées.
Programme final réalisé avec IHM.

Une note sera attribuée, d’après les critères suivants :

Qualité du diaporama.
Qualité du compte -rendu écrit.
Qualité de l’expression orale.
Partie technique (programme final+ questionnement).

Planning :

8H00 / 8H15 : Théo & Mickael : Image 3D
8H15 / 8H30 : Erwan & Kevin : Analyse DTMF
8H30 / 8H45 : Théo & Jean : Algorithme de traitement de l’image.
8H45/ 9H00 : Mathieu & Guillaume : Effets audionumériques
9H00 / 9H15 : Jessy & Kevin  : Compression de l’ image.
9H15 : 9h30 : Erwann & Antoine : Cryptage d’un son.
10H 15 /10H30 : Martin & Romuald : Compression d’un signal audio.
10H30 / 10H45 : Ludovic & Aurélien : Analyse et synthèse d’un son.
10H45 / 11H : Exaucé & Paul : Efficacité d’un algorithme.
11H /11H15 : Willy & Alexandre : Séparation signal audio 3 voies
11H15/11H30 : Joseph & Thibault : Energie hydrolienne.
11H30/11H45 : Baptiste & Thibaud : Identification d’un son par analyse spectrale

SN1 : TP mesures – signaux

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OBJECTIFS

1. Relever les oscillogrammes et les grandeurs caractéristiques pour différents signaux.
2. Utiliser pour cela les différents appareils à disposition dans la salle : Voltmètres, oscilloscope numérique, carte d’acquisition.
3. Mettre en évidence les limitations en fréquence des différents appareils de mesures.

Screen Capture

SN1 : cours propriétés temporelles du signal

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Notions abordées :

1) Représentation temporelle du signal.
2) Signaux périodiques : valeur maximale, minimale, crête à crête, période, fréquence, rapport cyclique.
3) Valeur moyenne d’un signal périodique.
4) Valeur efficace d’un signal périodique.
5) Décomposition d’une grandeur périodique.

signalCreneau

SN1 : Evaluation n°2

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Evaluation 2

Ex1 : Lecture d’un oscillogramme.
Ex2 : Relations scientifiques de base.
Ex3 : Application numérique d’une formule.
Ex4 : Capteur linéaire. Sensibilité. Equation d’une droite.
Ex5 : Circuit avec led.
Ex6 : Tension et potentiels.
Ex7 : Pont diviseur de tension.

SN2 : cours traitement numérique

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Notions abordées

Etude d’un exemple de traitement du signal (analogique / numérique).
Chaîne de traitement numérique.
Les différents types de processeurs utilisés en traitement numérique du signal.
En quoi consiste le traitement numérique?
Quelles sont les opérations utilisées?
Equation de récurrence et schéma bloc.

calculateur