Nature des signaux électriques
Le signal analogique
Un signal analogique (tension ou courant) peut prendre une infinité de valeurs dans un intervalle de temps donné. Cela peut être par exemple une variation de température.
Le signal logique
Un signal logique ne peut prendre que deux valeurs distinctes. Chaque valeur représente un état logique : l’état logique 0 et l’état logique 1. Cela peut être par exemple un détecteur d’ouverture de porte. La porte est ouverte, le signal est à 1, la porte est fermée, le signal est à 0.
Le signal numérique
Un signal numérique est un ensemble codé d'informations binaires qui représentent à un instant t une information analogique. Les valeurs analogiques d’un capteur de température par exemple ne peuvent pas être lues directement par un microcontrôleur. Il faudra préalablement les convertir en valeurs numériques grâce à un convertisseur analogique-numérique.
Forme des signaux électriques
Le signal continu
C’est un signal analogique dont la valeur reste constante au cours du temps.
Le signal variable quelconque
C’est un signal analogique dont la valeur varie au cours du temps.
Le signal periodique
Un signal périodique se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps réguliers.
- La période T d’un signal périodique est la durée qui sépare deux instants consécutifs où le signal se reproduit identiquement à lui-même.La période s’exprime en seconde (s).
- La fréquence f d’un signal périodique désigne le nombre de périodes par seconde :
Le signal alternatif sinusoïdal
C’est un signal analogique périodique qui a pour équation : 𝑢(𝑡) = 𝑢𝑚𝑎𝑥 cos (𝜔𝑡 + 𝜑)
- Umax est l’amplitude du signal
- φ est la phase à l’origine (en rad)
- ω est la pulsation (en rad/s) ; elle est exprimée par la relation : ω = 2πf
Le signal rectangulaire
Un signal rectangulaire est un signal binaire périodique.
On définit le rapport cyclique:
- tH: le temps à l'état haut
- tB: le temps à l'état bas
- T: la période
Le rapport cyclique n’a pas d’unité. Comme sa valeur est toujours comprise entre 0 et 1, on peut
l’exprimer sous forme de pourcentage.
Remarque : un signal rectangulaire dont le rapport cyclique est égal à 0,5 est appelé signal carré.
Exercice 1 : Calcul du rapport cyclique
Soit le signal suivant:
Déterminez la période et le rapport cyclique
la période T est de 25 ms. Le rapport cyclique est de : α = TH T = T1 T = 15 25 = 0,6 soit 60%
Rampe de tension
C’est un signal analogique dont la valeur varie linéairement en fonction du temps.
On définit la pente:
Remarque : Un signal constitué d’une succession périodique de rampes de tension est appelé signal en dents de scie. Un signal constitué d’une succession périodique de rampes de tension croissantes puis décroissantes est appelé signal triangulaire.
Grandeurs caractériques
valeur moyenne
La valeur moyenne Umoy d’un signal électrique u(t) de période T s’obtient par la relation :
Exercice 2 :
Soit le signal suivant:
5 ms / div - 1 V / div Déterminez la période, le rapport cyclique et la valeur moyenne.
Cas particulier d'un signal alternatif sinusoïdal:
L'aire positive est égale à l'aire négative donc Umoy=0
Valeur efficace d'un signal aternatif sinusoïdal
La valeur efficace d'un signal alternatif sinusoïdal est égale à: