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title: Les signaux
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subject: Cours
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kernelspec:
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name: python3
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display_name: Python 3
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# Définition
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:::{prf:definition} Signal
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:nonumber: true
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Phénomène ou grandeur physique variables dans le temps, donnant une information
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sur l’état du système qui les produit et que peut détecter un capteur.
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[Dictionnaire de l’Académie française, 9e édition](https://dictionnaire-academie.fr/article/A9S1603)
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En d'autres termes, un signal est une grandeur physique (tension, courant,
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pression, etc.) variable qui transporte une information.
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Les flux de la chaîne d'information sont des signaux. On retrouve généralement
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en sortie du bloc _Acquérir_ un signal électrique.
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# Les différents types de signaux
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## Les signaux logiques
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Un signal logique ne peut prendre que deux valeurs : un niveau **haut** ("High")
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et un niveau **bas** ("Low").
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````{figure}
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:label: fig:sig-logique
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```{code-cell} python
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:tags: [remove-input]
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import matplotlib.pyplot as plt
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from matplotlib import ticker
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import numpy as np
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rng = np.random.default_rng(25)
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n = 16
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t = np.arange(n+1)
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s = rng.choice([0, 1], n)
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fig, ax = plt.subplots()
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ax.stairs(s, t, lw=3, baseline=None)
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ax.set(
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xlim=(0, n),
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ylim=(-.5, 1.5),
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xlabel="Temps (s)",
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ylabel="Signal logique",
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)
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ax.yaxis.set_major_locator(ticker.MultipleLocator(1))
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ax.xaxis.set_major_locator(ticker.MultipleLocator(1))
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```
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Exemple de signal logique
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````
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Le signal logique en @fig:sig-logique est par exemple à l'état haut entre 2 s et 3 s,
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et à l'état bas entre 3 s et 6 s.
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Lorsque le signal passe de l'état bas à l'état haut (comme à 2 s),
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on parle de **front montant**.
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Dans le cas contraire (comme à 3 s), on parle de **front descendant**.
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## Les signaux analogiques
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Un signal analogique est un signal qui peut prendre un ensemble continu de valeurs.
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Un exemple de signal analogique est donné en @fig:sig-analogique.
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````{figure}
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:label: fig:sig-analogique
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```{code-cell} python
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:tags: [remove-input]
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import matplotlib.pyplot as plt
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from matplotlib import ticker
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import numpy as np
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from scipy.interpolate import CubicSpline
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from scipy.stats import qmc
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rng = np.random.default_rng(25)
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n = 20
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t_max = 16
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t_base = np.linspace(0, t_max, n)
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lhs = (qmc.LatinHypercube(d=n-2, rng=rng).random(1)[0] - .5) * t_max/n
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t = t_base + np.concatenate(([0], lhs, [0]))
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t = t_base
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s = 5 * rng.random(n)
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t_interp = np.linspace(0, t_max, 1024)
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s_interp = np.clip(CubicSpline(t, s)(t_interp), 0, 5)
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fig, ax = plt.subplots()
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ax.plot(t_interp, s_interp, lw=3)
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ax.set(
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xlim=(0, t_max),
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ylim=(-.5, 5.5),
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xlabel="Temps (s)",
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ylabel="Signal analogique",
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)
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ax.yaxis.set_major_locator(ticker.MultipleLocator(1))
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ax.xaxis.set_major_locator(ticker.MultipleLocator(1))
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```
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Exemple de signal analogique
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````
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## Les signaux numériques
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Un signal numérique est un signal qui peut prendre un ensemble discret de valeur,
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c'est-à-dire un ensemble précis de valeurs distinctes (généralement des nombres entiers).
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Un exemple de signal analogique est donné en @fig:sig-numerique.
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````{figure}
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:label: fig:sig-numerique
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```{code-cell} python
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:tags: [remove-input]
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||
import matplotlib.pyplot as plt
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||
from matplotlib import ticker
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||
import numpy as np
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||
rng = np.random.default_rng(25)
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n = 16
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t = np.arange(n+1)
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s = rng.integers(0, 16, n)
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fig, ax = plt.subplots()
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ax.stairs(s, t, lw=3, baseline=None)
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ax.set(
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xlim=(0, n),
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ylim=(-.5, 16.5),
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||
xlabel="Temps (s)",
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||
ylabel="Signal numérique",
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||
)
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ax.yaxis.set_major_locator(ticker.MultipleLocator(1))
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ax.xaxis.set_major_locator(ticker.MultipleLocator(1))
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||
```
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Exemple de signal numérique
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```` |