Bourien Flashcards
Schématisez un filtre actif passe haut, quel est son intérêt ? (Schéma avec condensateur en série + graphique du Gain en fonction de la Fréquence).
Permet d’amplifier uniquement les fréquences supérieures à la fréquence de coupure.
Loi de Gauss : dessiner, placer la moyenne, la médiane et citez d’autres lois de probabilité.
Dessiner un cosinus en spectre d’amplitude, puis cos au carré. (cos. se décompose en une constante 1/2 (un trait d’amplitude .) + cos(α)/2)
Spectre d’amplitude « cosinus » : On dessine une raie d’amplitude 1 à la fréquence f de l’élément (2πft).
Spectre d’amplitude « cos2(2πft) » :
On dessine donc une raie d’amplitude 1⁄2 à la fréquence f=0 et une seconde raie d’amplitude 1⁄2 à la fréquence 2f.
Schématisez un filtre passif et donner le comportement de Vs en fonction de Ve. (Condensateur à remplacer par un fil en HF et par interrupteur ouvert en basse fréquence).
Tracez un passe bande et donner l’intervalle entre les fréquences centrales et les fréquences coupures en bande d’octave et en octave
Par octave :
Fcoupurehaute= fcentral1*21/2
fcoupurebasse=fcentral1/21/2
fcentral1=2*fcentral2
Par bande d’octave :
fcoupurehaute= fcentral1*21/6
fcoupurebasse=fcentral1/21/6
fcentral1=21/3*fcentral2
Tracez le circuit d’un limitateur et expliquer son intérêt en électronique et en audioprothèse.
permet de limité le niveau de sortie de l’appareil (peak clipping). Utile vis a vis des bruits d’attaques rapides et des bruits impulsionnels.
Donnez des exemples de signaux périodiques, apériodiques, et aléatoires
Périodique : signaux carrés, triangulaires et sinusoïdaux Apériodique : click, porte, tronqué
Aléatoire : bruit blanc, bruit rose
Dessiner le circuit d’un limiteur avec -3 et 3 volts. (Limiteur polarisé).
La tension de sortie est limitée dans l’intervalle : [-(E2+Us) ; +(E1+Us)]
On a donc ici :
E2 = 3 V = 3.7 –Us , E2 = -3.7 V
E1 = 3.7 – Us = + 3V , Or Par définition Us =0.7 V et le signe dépend du sens du courant.
Donner la différence entre un spectre en amplitude et un spectrogramme. Dessiner le spectre d’amplitude et le spectrogramme de deux signaux avec fréquences différentes. Dessiner un Chirp et le siffler.
Un spectre en amplitude représente l ‘amplitude en fonction de la fréquence, alors qu’un spectrogramme représente la fréquence en fonction du temps, l’amplitude est représentée par une échelle de couleur.
spectre en amplitude : analyse spectrale à long terme
Définir la Loi de Gauss.
- cette loi s’applique aux variables quantitatives continues (loi la plus importante)
- 5% des valeurs sont comprises entre μ-1.96xσ et μ+1.96xσ
- médiane = moyenne => abscisse de l’axe de symétrie
- σ (sigma) et µ (mu) suffisent pour définir une loi normale
- La loi normale est symétrique
Qu’est-ce que le repliement Spectral ?
Le repliement spectral est observé lorsque le théorème de Shannon n’est pas respecté.
Ex : si Fe/2 = 4KHz alors un son de 6kHz est perçu comme un son de 2kHz.
Dessinez le spectrogramme d’un signal Chirp de 1000 Hz à 4000 Hz, d’un son pur 1000 Hz et d’un BB.
Qu’est-ce qu’un quartile, une médiane, et une moyenne. Citer d’autres lois… (question bonus)
La médiane est la valeur qui sépare la série des individus en deux groupes d’effectifs égaux. Les quartiles sont les 3 valeurs qui partagent la distribution en 4 groupes d’effectifs égaux.
La moyenne est un paramètre de tendance centrale qui sert à résumer une série de données d’une variable quantitative.
Les percentiles : 99 valeurs qui partagent la distribution en 100 groupes d’effectifs égaux.
Le mode : c’est la valeur qui revient le plus souvent, c’est aussi le pic de distribution.
Quel est l’intérêt de rajouter des coefficients à des filtres numériques ? Les Inconvénients ?
Si, au sein du script, on augmente l’ordre du filtre, celui-ci deviendra plus sélectif, le nombre de coefficients à calculer sera donc plus important et donc le temps de calcul n’en deviendra que plus grand.
Dessiner le spectrogramme d’une bande de bruit centré sur 4kHz de largeur une octave.
Bande de bruit comprise entre 2828 Hz et 5657 Hz.
Amplificateur : quelles sont les valeurs idéales de Zs, Ze et Av ? Faire apparaitre sur un schéma le plus simple possible ces paramètres.
Ze = Ue/ie (appelé résistance de charge car svt purement résistive). Un amplificateur de tension idéal a une impédance d’entrée infinie : il ne charge pas la sortie du montage précédent (Re>>Rg).
Zs = Rs = Us/is (c’est l’impédance interne du générateur de Thévenin). Un amplificateur de tension idéal à une impédance de sortie nulle : son amplification est indépendante de la charge (Rs<< Ru).
Un amplificateur idéal doit disposer d’une amplification à vide infiniment grande. (Voir schéma cours ->fin Chap IV Transistor)
Schéma Bloc du passage d’Analogique en Numérique. Définir la Numérisation.
La numérisation est le procédé qui permet de transformer un signal à temps continu et à amplitude continue en un signal à temps discret et à amplitude discrète.
Oscilloscope : Fonctionnement, description et paramètres unitaires.
Le signal obtenue sur l’oscilloscope est un signal dont l’équation est du type :
S(t) = Asin(2Π* f0t +φ)− A0
Le bouton INTENSITY permet de régler le contraste du signal.
CH1 et CH2➔ sélection des courbes (canaux) sur lesquelles on veut travailler.
La fonction MEASURE de l’oscilloscope permet de réaliser des mesures :
- valeur de la tension crête à crêtes (Vcc),
- fréquence
- la tension efficace (Veff),
- période
- tension moyenne (Vmoyenne).
L’affichage des signaux en mode XY, permet d’obtenir un signal ayant une forme elliptique.
Le bouton DCOFFSET du GBF, ajoute une composante continue au signal.
Représentez le spectrogramme d’un signal carré à f=100 Hz.
Expliquez ce qu’est l’échantillonnage temporel et la quantification en amplitude d’un signal analogique.
L’échantillonnage temporel : 1ere étape de la conversion analogique-numérique. On détermine une fenêtre temporelle d’observation [tm, tM], qu’on segmente en tronçons de durée Te = 1/Fe et on prélève ensuite la valeur du signal aux instants tiséparés de Te et à l’intérieur de la fenêtre [tm, tM].
La quantification en amplitude : 2ème étape de la conversion analogique- numérique. On délimite un intervalle de tension [Vm, VM] qu’on segmente en 2ntronçons (n est donné) notés Vj de longueur q = (Vm, VM)/ 2n. Les valeurs V du signal sont ensuite arrondies à la valeur Vj inférieure.
FIR et IIR, quel est leur intérêt ? (Coefficient + caractéristiques de la phase et de la bande passante).
FIR : que des éléments non récursifs a=0. Donc ne va dépendre que du signal d’entrée.
- avantages : phase linéaire dans la bande passante. Plus couteux en temps.
- Inconvénients : sur oscillations
IIR : Le filtre IIR est un filtre numérique récursif (a différent de 0). Il est caractérisé par une réponse basée sur les valeurs du signal d’entrée ainsi que les valeurs antérieures de cette même réponse.
- avantages : Phase non linéaire dans la bande passante. Meilleur sélectivité.
- Inconvénient : tendance à résonner
Représentez un filtre passif, étudier les limites d’impédance pour les HF et les BF. (relation interrupteur ouvert/fermé et condensateur).
Représentez un signal sinusoïdal modulé en amplitude et en fréquence.
Expliquez le phénomène de Gibbs. Comment peut-on lutter contre ce phénomène ?
Lors de l’étude des séries de Fourier et des transformées de Fourier, il apparaît parfois une déformation du signal, connue sous le nom de phénomène de Gibbs.
Qu’est-ce qu’un AOP ? Représentez le dans un circuit et exprimer les deux paramètres principaux d’un AOP ? (Résumé du cours sur l’amplificateur opérationnel).
C’est un amplificateur opérationnel, son élément de base est le transistor bipolaire (2 paramètres principaux : Ve et Vs).
Qu’est-ce qu’un semi-conducteur ?
Matériau contenant des électrons libres et des trous. Son caractère semi- conducteur va dépendre du nombre d’électrons de valence des atomes qui le constituent. Ce nombre, noté n, doit être moyen, pour que le matériau ne soit ni isolant ni conducteur. Le silicium et le germanium sont des semi-conducteurs.
Qu’est-ce qu’un filtre réjecteur ?
Un filtre réjecteur est l’inverse d’un filtre passe bande. C’est à dire qu’il laisse passer les fréquences en dessous de sa fréquence de coupure basse et en dessus de sa fréquence de coupure haute.
Qu’est-ce qu’un montage écrêteur ? Le schématiser et dessiner son graphique.
Un montage écrêteur est utilisé pour protéger le circuit en limitant la tension d’entrée appliquée à ce circuit. Il existe des écrêteurs positifs et négatifs.
Qu’est-ce que la sélectivité ?
Plus l’atténuation d’un filtre est forte, plus on dit qu’il est sélectif. Plus l’ordre d’un filtre est grand, plus sa sélectivité est importante.
Dessiner le spectre d’un signal modulé en amplitude.
Sans porteuse :
Deux raies: une en fp-fm et l’autre en fp+fm
Avec porteuse :
Trois raies : une en fp, l’autre en fp-fm, le dernier en fp+fm. Ta (taux de modulation) va modifier l’amplitude des raies latérales.
Dessiner le spectre de signaux purs 500, 1000 et 2000 Hz.
3 raies à chaque fréquence d’amplitude inconnue ici.
Comment isoler le signal 1000Hz et quels sont les fréquences de coupures à appliquer ?
Avec un passe bande de fréquence central 1000 Hz.
Les fréquences de coupure si bande d’octave : fcentrale*21/2 et fcentrale /21/2
Tracer le Gain en fonction de la fréquence d’un filtre passif passe bande d’ordre 2 ? Si ordre 1 et 3 ? en décade ?
pente ordre 2 => 12 dB/octave ou 40 dB/decade ordre 1 => 6 dB/octave ou 20 dB/decade ordre 3 => 18 dB/octave ou 60 dB/decade
Dessiner circuit filtres actif passe bas.
(astuce: associée a la résistance la plus éloignée/basse par rapport au générateur. en dérivation )
A quoi correspond un signal « porte » dans le domaine fréquentiel ?
Signal carrée avec rapport cyclique si ce rapport est = 0,5 on a un signal carré. Sinon signal rectangle.
Pourquoi le système numérique n’utilise que des valeurs 0 et 1 ?
Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit leschiffres de la numération binaire positionnelle. Ceux-ci ne peuvent prendre que deux valeurs, notées par convention 0 et 1.C’est un concept essentiel de l’informatique.
En effet, les processeurs des ordinateurs actuels sont composés de transistors ne gérant chacun que deux états. Un calcul informatique n’est donc qu’une suite d’opérations sur des paquets de 0 et de 1, appelés octets lorsqu’ils sont regroupés par huit.
Différence entre signaux analogique et numérique.
Analogique => signaux à temps et amplitude continus Numérique => signaux à temps et amplitudes discrets
Caractéristiques d’un émetteur commun.
Caractéristique d’entrée du transistor donnée par IB = f(VBE, VCE = cstte) Caractéristique de transfert en courant : IC = f(IB, VCE = cste)
Comme pour la caractéristique d’entrée, Ic est peu sensible à VCE (=tension de sortie). Elle sera donc donnée pour une seule valeur de VCE
Caractéristique de sortie : IC = f(VCE, IB = cstte)
Contrairement aux caractéristiques d’entrées et de transfert, Ic est sensible à VCEet IB. Nous obtiendrons donc un réseau de courbes.
Comment extraire un signal de 200Hz d’un signal à plusieurs fréquences ?
Caractéristique d’un signal aléatoire.
Signal dont l’amplitude à un instant T est donnée par une loi de probabilité (on ne peut pas prédire l’amplitude avec certitude). ex : bruit stationnaire ou non
Quels sont les différents types de transistor ?
Il existe 2 types de transistor : (p,n,p) ou (n,p,n), les deux peuvent être polarisés. Montage avec transistors : Emetteur commun / base commune / collecteur commun
Définition des différents signaux (déterministe, aléatoire, …)
- Déterministe : ce sont les sons purs, on connaît l’amplitude du signal à tout instant t
- Aléatoire : à l’instant t, l’amplitude est définie par une loi de probabilité (BB et BR)
- Périodique : le signal est composé de la juxtaposition d’un motif élémentaire
- Stationnaire : le signal a des propriétés statistiques stables au cours du temps
- Transitoire : le signal a un support temporel borné (signal porte, tronqué)
Filtres passifs… sur quels signaux sont-ils utilisés… a quoi servent ils…
Composé d’un condensateur et d’une résistance (CR passe-haut, RC passe-bas) La tension de sortie ne peut pas être supérieure à la tension d’entrée car il n’y a pas d’amplification du signal
Facile à concevoir, peu couteux, petit
Filtres actifs (explication, fonctionnement, dessiner)
Composé de condensateur, résistances et amplificateur opérationnel (AOP) Difficile à concevoir, couteux, grand et batterie +++
Signal modulé par un autre en fréquence ou en intensité (savoir dessiner)
signal modulé en amplitude : la sonie varie et la tonie reste stable
signal modulé en fréquence : la sonie reste stable et la tonie varie
Fréquence d’échantillonnage.
Shannon : Fe=2*fM , de préférence on choisira Fe=10*fM
Il est possible de numériser un signal analogique s(t) à la cadence Te = 1 / Fe, de traiter le signal numérique puis de reconstruire un signal analogique sans perte si :
- le signal analogique s(t) est à bande de fréquence limitée B = [fm ; fM]
- la fréquence d’échantillonnage doit être telle que fM < Fe/2 (en pratique Fe>
10fM)
Schéma prothèse.
Connaître les signaux sinusoïde, triangulaire, carré.
moyenne puissance Valeur eff
carré 0 A2 A
Sinusoïdal 0 A2/2 A/√2
Triangulaire ou rampe 0 A2/3 A/√3
dessiner le spectre d’un signal sinusoidal - différence entre sinus et cosinus
La sinusoïde d’une fonction sinus commence à l’amplitude 0 alors que la sinusoïde d’une fonction cosinus a une amplitude initiale à 1 en l’absence de phase à l’origine.
Le cosinus est pair et le sinus impair.
Signaux périodiques (définition, caractérisation du spectre)
Signal composé de la juxtaposition d’un motif élémentaire s(t) = s(t+T)
Voir méthode de traçage du spectre à long terme (calcul de l’amplitude, hauteur et placement des différentes raies)
Caractériser les filtres numériques.
2 catégories : filtres FIR et filtres IIR
Les échantillons b[k] sont les coefficients non récursifs du filtre, ils font intervenir l’entrée.
Les échantillons a[k] sont les coefficients récursifs du filtre, ils font intervenir la sortie.
FIR : que des éléments non récursifs a=0. Donc ne va dépendre que du signal d’entrée.
- avantages : phase linéaire dans la bande passante. Plus couteux en temps.
- Inconvénients : sur oscillations
IIR : Le filtre IIR est un filtre numérique récursif (a différent de 0). Il est caractérisé par une réponse basée sur les valeurs du signal d’entrée ainsi que les valeurs antérieures de cette même réponse.
- avantages : Phase non linéaire dans la bande passante. Meilleur sélectivité.
- Inconvénient : tendance à résonner
Importance de la polarisation dans le transistor.
Dans un transistor polarisé, si la tension délivrée par l’alimentation du transistor est inférieure à la barrière de potentiel le courant dans le circuit est nul. Au contraire, si la tension est supérieure à Us (barrière de potentiel) le courant circule dans le circuit et I devient très grand.
Comment obtenir un semi conducteur ?
Certains matériaux sont des semi-conducteurs par nature. Ils sont dits intrinsèques car purs. On peut alors les doper et les rendre extrinsèques pour augmenter leur conductivité. Pour cela, on fait fondre le semiC, on ajoute des atomes pentavalents (si on veut un SemiC négatif) ou trivalents (si on veut un SemiC positif) et on laisse refroidir pour que les liaisons de covalence se reforment.
scilicium et germanium sont des semi conducteurs
Qu’est ce que la détection d’enveloppe ?
On traite le signal afin de récupérer uniquement l’enveloppe du signal sans se préoccuper de la structure fine pour cela on utilise la fonction valeur absolue afin de redresser le signal (seule la fréquence de la structure fine est modifiée pas celle de l’enveloppe) et on applique ensuite un filtre passe-bas.
Quel est le spectre d’un signal échantillonné à 3kHz ?
Fe = 3000Hz, d’après le théorème de Shannon : Fe/2 = 1500Hz correspond à la fréquence maximale du spectre échantillonné.
Définition d’un CNA à entrée binaire.
Convertisseur numérique analogique : transformation d’un signal numérique en analogique.
Spectre d’un filtre passe haut.
Comparaison du système naturel par rapport au numérique
Le traitement d’un signal analogique plus coûteux en terme de temps ne permet pas d’effectuer des calculs mathématiques rapides sur le signal ce qui rend son utilisation moins souple et adaptable que le format numérique. Par contre le signal analogique est sensible aux parasites et peut s’altérer dans le temps. Les amplificateurs sont sujets à des variations de gain en fonction de la température, de l’humidité et du temps. Ceci entraine des distorsions. L’analogique constituera toujours les points d’entrée (microphone, capteurs) et les points de sortie (haut- parleur, capteurs…) notamment dans le domaine de l’audio.
Le signal numérique présente l’avantage d’être facilement et fidèlement reproductible. Un signal peut être copié des milliers de fois et restera toujours conforme à l’original.
Dans le cas d’un signal numérique les contraintes liées à la température sont écartées puisque les informations sont stockées grâce à des systèmes électroniques composés de circuits logiques bloqués dans un état haut pour « 1 » et bas pour
« 0 ».
Transistor bipolaire
Un transistor bipolaire est un dispositif électronique à base de semi-conducteur de la famille des transistors. Son principe de fonctionnement est basé sur deux jonctions PN, l’une en direct et l’autre en inverse
Décrire la polarisation de la base du transistor
Une fois polarisés, les électrons libres sortent de l’émetteur en passant par la base. Une faible partie sort de la base par la gauche alors que la majorité poursuit son trajet jusqu’au collecteur et sortent par le haut du circuit. Deux raisons à cela : la base est fine (faible distance) et faiblement dopée en trous.
En traitement du signal qu’est ce qu’un banc de filtres. Comment choisir les fréquences de coupures.
Un banc de filtre est une succession de filtres passe bande, dont la fréquence de coupure haute du filtre est la même que la fréquence de coupure basse du filtre suivant.
Que veut dire, « coder un signal en 8bits »
Chaque échantillon du signal est converti en un mot binaire (suite de 0 et de 1) de n bits.
Ex : 5 mots de binaires de 2 bits chacun => signal pèse 10 bits
Formules du « poids » : poids (en bits) = Durée x Fe x n, si on veut le poids en octet on divise le résultat par 8.
« Coder un signal en 8 bits » signifie que l’on échantillonne le signal en se basant sur 8 logigrammes (du rang « a » au rang « i », avec « a » le bit de poids fort et
« i » bit de poids faible). Il y a donc 2^8 (=256) paliers qui constituent la dynamique de conversion.
A quoi sert une diode dans un circuit ?
Elle a un rôle d’interrupteur (elle peut d’ailleurs être modélisée comme un interrupteur) : tant qu’elle est dite bloquée, le courant ne circule pas et quand elle est passante, le courant circule.
Donner la classification des signaux.
- déterministe :
- périodique
- apériodique : transitoire / non transitoire
- aléatoire :
- stationnaire
- non-stationnaire
Tracer le spectre d’une somme de sinusoïde de fréquence 100 et 200 Hz. Pourquoi ?
On obtient deux raies : une sur f= 100 Hz et l’autre sur f=200 Hz. Propriété de linéarité -> spectre de s1+s2 = spectre de s1+spectre de s2.
Quelle est le spectre d’une constante a ?
Pour un signal constant a, le spectre d’amplitude sera toujours une seule raie à fréquence 0 et d’amplitude a.
En audiométrie quelles sont les utilités pour les signaux triangulaire,sinusoïdaux et modulés en fréquence ?
Signal sinusoïdal équivalent à son pulsé ou son pur en audiométrie. Signal modulé en fréquence équivalent à son wobulé en audiométrie.
Quelles sont les limites de l’utilisation des sons purs en audiométrie ?
En champ libre => onde stationnaire (présence nœuds et ventres de pression acoustique)
Fatigue auditive.
Comment obtenir un signal de 300 Hz à partir d’un signal de 100 Hz ?
a chercher
La dernière fréquence du LTASS correspond-elle à Fe min ?
a chercher
Quelles sont les caractéristiques d’un ordinateur ?
VM=1V, n = 16 bits et Fe =entre 16000 (théorique) et 22050 (pratique)
Comment détermine-t-on un intervalle de confiance en proportion ?
D’après le théorème central limite, on peut déclarer que la valeur moyenne inconnue μ a 95% de chance (pour risque d’erreur α=5%) d’être comprise dans un intervalle de confiance :
Avec Z(5%)=1,96 à partir de la table de Student, m la valeur moyenne connue, et sm l’écart-type de la moyenne.
Comment calcule-t-on la moyenne et la médiane et quelles sont les différences ?
La moyenne est un paramètre de tendance centrale qui sert à résumer une série de données d’une variable quantitative
Médiane : valeur qui sépare la série des individus en 2 groupes d’effectifs égaux.
qu’est-ce que l’écart-type ? Faire une analogie avec l’électricité.
L’écart-type est en statistiques un indicateur de dispersion : σ = (avec la variance)
L’écart-type est ce que la valeur efficace est au traitement du signal.
Comment détermine-t-on un intervalle de confiance avec les moyennes ?
Avec sm = l’écart-type de la moyenne (on détermine s avec la table de Student).
Qu’est-ce que les filtres anti aliasing ?
C’est un filtre anti-repliement.
Le dispositif chargé d’éliminer, autant que faire se peut, les parties du signal qui ne contiennent aucune information pertinente, parce que leur fréquence est supérieure à Fe/2.
Dessiner un signal sinusoidal de fréquence 20Hz, modulé par une cosinusoïde de fréquence 100Hz.
Signal sinusoïdal -> fréquence 20Hz = fréquence de l’enveloppe du signal modulé en amplitude
Signal cosinusoïdal -> fréquence 100Hz = fréquence de la structure fine (ou porteuse)
Représenter un produit de convolution
Le produit de convolution est utilisé dans le traitement du signal, lorsque l’on utilise des filtres (passe-bas, passe-haut, passe-bande). Si l’on a un signal entrant e(t) et un élément filtrant ayant une fonction de transfert alors le signal de sortie sera la convolution de ces deux fonctions.
Ici, sert à redresser et à doubler la fréquence du signal.
Qu’est ce qui caractérise le spectre d’un signal périodique.
Les signaux périodiques peuvent être décomposés en série de Fourier et être caractérisés par les coefficients de Fourier an et bn.
Si bn = 0, le signal est pair donc symétrique par rapport à l’axe des ordonnées. Si an = 0, le signal est impair donc symétrique par rapport à l’origine. L’amplitude des raies dans le spectre dépend des coefficients an et bn.
