diff --git a/infotro/Eln/README.md b/infotro/Eln/README.md index 96a8ee2..5069aa6 100644 --- a/infotro/Eln/README.md +++ b/infotro/Eln/README.md @@ -4,4 +4,6 @@ # Convertisseurs - [AD/DA](/infotro/Eln/ADDA) -- [Sigma / Delta](/infotro/Eln/Sigma-Delta) \ No newline at end of file +- [Sigma / Delta](/infotro/Eln/Sigma-Delta) +- [Transformée en Z](/infotro/Eln/Ztransform) +- [Signaux et échantillonnage](/infotro/Eln/SignauxEtEchantillonnage) \ No newline at end of file diff --git a/infotro/Eln/SignauxEtEchantillonnage.md b/infotro/Eln/SignauxEtEchantillonnage.md new file mode 100644 index 0000000..2105a5b --- /dev/null +++ b/infotro/Eln/SignauxEtEchantillonnage.md @@ -0,0 +1,183 @@ +

+Signaux et échantillonnage +

+ +----------- + +# Fourier +Pour comprendre les signaux, il est important de comprendre la transformée de Fourier. +La transformée de Fourier est une technique de traitement du signal utilisée pour analyser et manipuler les signaux continus. +Elle permet d'exprimer un signal dans le temps en domaine fréquentiel. + +## Transformée de Fourier +La transformée de Fourier est une technique de traitement du signal utilisée pour analyser et manipuler les signaux continus. +Elle permet d'exprimer un signal dans le temps en domaine fréquentiel. + +La transformée de Fourier est définie par la formule suivante : + +![Transformée de fourier](transforme_fourier.png) + +## Transformée de Fourier discrète + +La transformée de Fourier discrète (DFT - Discret Fourier Transform) est une transformation discrète utilisée pour analyser le spectre fréquentiel +d'un signal discret. +Elle est l'équivalent discret de la transformée de Fourier, qui est utilisée pour analyser les signaux continus. + +![img.png](transfrom_fourrier_discret.png) + +$$\mathcal{F\{x[k]\} = \mathcal{Z}\{x[k]\}}|_{z=e^{j\Omega}}$$ +![Fourier - cercle unitaire](medias/fourier_cerlce_unitaire.png) +$$x[k]=\frac{1}{2\pi} \int^{+\pi}_{-\pi}X(\Omega)e^{jk\Omega} d\Omega$$ + + + + +La DFT est utilisée dans de nombreux domaines, notamment en traitement du signal, en télécommunications, en traitement d'images +et en compression de données. + +> [!NOTE|label:FFT] +> La transformée de Fourier rapide (FFT) est un algorithme efficace pour calculer la DFT. Elle est largement utilisée dans +> de nombreuses applications, notamment en traitement du signal et en compression de données. + + +# Réponse impulsionnelle +La réponse impulsionnelle $h[k]$ d'un système discret LIT est sa réponse à l'impulsion unitaire à l'origine $δ[k]$. + +![Réponse impulsionelle - Continu/discret](medias/reponse_impulsionelle-continue_discret.png) + +Avant l'impulsion, la réponse impulsionnelle $h$ est nulle. +Après l'impulsion, la réponse impulsionnelle $h$ est la réponse du système à l'impulsion unitaire à l'origine. + +*Causal* = le futur n'a pas d'influence sur le passé. + +$$ h[k] = \mathcal{H} \{ δ[k] \} $$ + +$\mathcal{H}$ : Heaviside
+$y[k]$ : réponse du système
+$x[k]$ : signal d'entrée
+$h[k]$ : réponse impulsionnelle
+ +Pour un système causal + +$$\begin{align} +y[k] &= \sum^{k}_{n=-\infty}(x[n]\cdot h[k-n]) \\ +\\ +y[k] &= \sum^{+\infty}_{n=0}(x[k-n]\cdot h[n]) +\end{align}$$ + +La réponse impulsionnelle caractérise ENTIÈREMENT un système LIT. + +## Système LIT stable +Un système LIT (Linéaire et Invariant dans le Temps) est stable si et seulement si sa réponse impulsionnelle est sommable. + +> [!NOTE] +> $\sum^{+\infty}_{k=-\infty}|h[k]|<+\infty$ + +## Système LIT causal à réponse impulsionnelle finie +Un système LIT (Linéaire et Invariant dans le Temps) est causal à réponse impulsionnelle finie si et seulement si sa +réponse impulsionnelle est nulle pour $k<0$ et sommable pour $k\geq0$. + +> [!NOTE] +> fini: $h(k) |_{k<\infty} = 0$ + +$$\begin{align} +y[k] &= \sum^{N}_{n=0}x[k-n]\cdot h[n] \\ +&= b_{0}x[k]+b_{1}x[k-1]+\dots+b_{N}x[k-N] +\end{align}$$ +$N$ : Limite de notre réponse impulsionnelle. + +![schema_bloc_fir.png](medias/schema_bloc_fir.png ':size=75%') + +En faisant la somme, la réponse impulsionnelle se transforme en facteurs $(b_0, b_1, b_2, ..., b_n)$. +On peut retrouver la réponse impulsionnelle à partir de ces facteurs. +La somme décomposée est appelée *équation aux différences*. + +# Transformée en Z +La transformée en Z, également connue sous le nom de transformée en fréquence Z, est une technique de traitement du +signal utilisée pour analyser et manipuler les signaux numériques. +Elle permet de décomposer un signal en fonction de la fréquence et de fournir des informations sur la nature du signal. + +La principale différence entre la transformée en Z et la transformation de Laplace (ou S) est que la transformée en Z +est adaptée aux signaux discrets, c'est-à-dire aux valeurs qui ne varient pas continuellement dans le temps. +En revanche, la transformation de Laplace est utilisée pour les signaux continus et permet d'étudier leur réponse en +fréquence et en phase. + +En résumé, la transformée en Z est conçue pour les signaux discrets et les systèmes numériques, tandis que la +transformation de Laplace s'applique aux signaux continus et aux systèmes analogiques. + +[Tableau des transformées en Z](/infotro/Eln/Ztransform) + +> [!NOTE|label:S] +> Domaine fréquentiel continue avec Laplace. + +> [!NOTE|label:Z] +> Domaine fréquentiel discret. + +Avec $z:=e^{sT_{s}}$ on a +$$\mathcal{Z}\{x[k]\} = X(z) \quad := \quad \sum^{+\infty}_{k=-\infty}(x[k]\cdot z^{-k})=\mathcal{L\{x_{s}(t)\}}$$ +qui est la transformée en Z de $x[k]$.
+$T_{s}$ : Période d'échantillonnage. + +On a aussi la propriété suivante : +$$\mathcal{Z}\{x[k-n]\}=z^{-n}\cdot X(z)$$ + +## Marche à suivre +1. Avoir une équation aux différences. +2. Pour chaque terme de l'équation, appliquer la transformée en Z. +Avec : + - $f[k] => F(z)$ + - $f[k-n] => z^{-n}\cdot F(z)$ +3. Isoler $Y(z)$. +4. $H(z) = \frac{Y(z)}{X(z)}$ est la fonction de transfert. + +> [!NOTE|label:Example] +> L'équation aux différences est donnée par $$\tag{1} y[k] = \frac{1}{2}(x[k]+y[k-1])$$ +> devient +> $$\begin{align} +\tag{2} Y(z) &= \frac{1}{2}(X(z)+z^{-1}\cdot Y(z)) \\ +Y(z)-\frac{1}{2}\cdot z^{-1}\cdot Y(z) &= \frac{1}{2}\cdot X(z) \\ +\tag{3} Y(z) &= \frac{1}{2-z^{-1}}X(z) \\ +\tag{4} H(z) &= \frac{Y(z)}{X(z)} = \frac{1}{2-z^{-1}} +\end{align}$$ + +> [!TIP] +> $h[k]\stackrel{\text{Z tabel}}{\longleftrightarrow}H(z)$ +> +> Exemple: $h[k] = 2^{-(k+1)}$ devient +> $$\begin{align} +2^{-(k+1)} &= 2^{-k}\cdot 2^{-1} = \frac{1}{2}\cdot 2^{-k} = \frac{1}{2}\cdot (2^{-1})^k \\ +&\to \frac{1}{2}\cdot \frac{z}{z-\frac{1}{2}} =\frac{z}{2z-1} = \frac{1}{2-\frac{1}{z}} = \frac{1}{2-z^{-1}} +\end{align}$$ + +> [!WARNING] +> Les propriétés de la transformée en Z se trouvent dans le [Tableau des transformées en Z](/infotro/Eln/Ztransform) + + +L'équation aux différences +$$y[k] + a_{1}y[k-1]+\dots+a_{M}y[k-M] \quad = \quad b_{0}x[k]+b_{1}x[k-1]+\dots+b_{N}x[k-N]$$ +devient par la transformation en z +$$H(z) = \frac{Y(z)}{X(z)} = \frac{b_{0}+b_{1}z^{-1}+\dots+b_{N}z^{-1}}{1+a_{1}z^{-1}+\dots+a_{M}z^{-M}} \quad a_{m}, b_{n} \space \text{réels}$$ + +Les zéros et les pôles de la fonction de transfert donnent donc : +$$H(z) = K \frac{(z-o_{1})\cdot (z-o_{2})\cdot \space \dots \space \cdot (z-o_{N})}{(z-p_{1})\cdot (z-p_{2})\cdot \space \dots \space \cdot (z-p_{M}) }\quad o_{n}, p_{n} \space \text{complexes}$$ + + +# Approximation bilinéaire +L'approximation bilinéaire est une technique utilisée pour convertir une fonction de transfert continue en une fonction +de transfert discrète. +Elle est utilisée dans le domaine du traitement du signal pour convertir un système continu en un système discret. + +Développement en série de la fonction $ln$ autour de 1 ($x=0$) : +$$\ln\left( \frac{1+x}{1-x} \right) = 2\left(x + \frac{x^{3}}{3} + \frac{x^{5}}{5} + \dots \right)$$ +donne l'approximation +$\ln\left( \frac{1+x}{1-x} \right) \approx 2x$ + +#TODO add formule from lab6-filters for bilinear approximation + +## Autres méthodes d'approximation d'un système continu LIT par un syst. discret +On détermine la réponse impulsionnelle du système discret LIT à partir de celle du système continu en appliquant la relation : +$$h[k] = T_{s}\cdot(kT_{s})$$ + + + + diff --git a/infotro/Eln/Ztransform.md b/infotro/Eln/Ztransform.md new file mode 100644 index 0000000..c03598a --- /dev/null +++ b/infotro/Eln/Ztransform.md @@ -0,0 +1,16 @@ +

+Tableau des transformées en Z +

+ +----------- + +| Nr. | $F_k$ | $F(z)$ | $f(t)$ | $F(s)$ | +|-----|-------------------|-----------------|-------------|--------| +| 1 | $\delta_{k}, 0^k$ | 1 | $\delta(t)$ | 1 | +| 2 | $1^k$ | $\frac{z}{z-1}$ | $u(t)$ | $\frac{1}{s-a}$ | + +![ztabelle01.png](ztabelle01.png) +![ztabelle02.png](ztabelle02.png) +![ztabelle03.png](ztabelle03.png) + +Dans la théorie Eln la partie transformée en Z commence à la slide 23 de "Eln2_LTI_0910_f.pdf". \ No newline at end of file diff --git a/infotro/Eln/medias/fourier_cerlce_unitaire.png b/infotro/Eln/medias/fourier_cerlce_unitaire.png new file mode 100644 index 0000000..b23c75c Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/medias/fourier_cerlce_unitaire.png differ diff --git a/infotro/Eln/medias/lit_recusrive_example.png b/infotro/Eln/medias/lit_recusrive_example.png new file mode 100644 index 0000000..35788c1 Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/medias/lit_recusrive_example.png differ diff --git a/infotro/Eln/medias/reponse_impulsionelle-continue_discret.png b/infotro/Eln/medias/reponse_impulsionelle-continue_discret.png new file mode 100644 index 0000000..65c71f4 Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/medias/reponse_impulsionelle-continue_discret.png differ diff --git a/infotro/Eln/medias/schema_bloc_fir.png b/infotro/Eln/medias/schema_bloc_fir.png new file mode 100644 index 0000000..5c97614 Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/medias/schema_bloc_fir.png differ diff --git a/infotro/Eln/medias/schema_bloc_fir.svg b/infotro/Eln/medias/schema_bloc_fir.svg new file mode 100644 index 0000000..05f12a5 --- /dev/null +++ b/infotro/Eln/medias/schema_bloc_fir.svg @@ -0,0 +1,589 @@ + + + + + + + + + + + + + + + D + + + + + + + + + + + + + b1 + + + + + + + + + + + + + + b0 + + + + + + + + + + + + + + bn + + + + + + + + + + + + + + D + + + + + + + + + + + + + D + + + + + + + + + + + + + + ∑ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + y[k] + + + + + + + + + + + + + x[k] + + + + + + + diff --git a/infotro/Eln/transforme_fourier.png b/infotro/Eln/transforme_fourier.png new file mode 100644 index 0000000..1a4dd38 Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/transforme_fourier.png differ diff --git a/infotro/Eln/transfrom_fourrier_discret.png b/infotro/Eln/transfrom_fourrier_discret.png new file mode 100644 index 0000000..f6e6f36 Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/transfrom_fourrier_discret.png differ diff --git a/infotro/Eln/ztabelle01.png b/infotro/Eln/ztabelle01.png new file mode 100644 index 0000000..be67ecc Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/ztabelle01.png differ diff --git a/infotro/Eln/ztabelle02.png b/infotro/Eln/ztabelle02.png new file mode 100644 index 0000000..3a7ceb5 Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/ztabelle02.png differ diff --git a/infotro/Eln/ztabelle03.png b/infotro/Eln/ztabelle03.png new file mode 100644 index 0000000..c33f24d Binary files /dev/null and b/infotro/Eln/ztabelle03.png differ diff --git a/infotro/README.md b/infotro/README.md index 91dc284..e9e2476 100644 --- a/infotro/README.md +++ b/infotro/README.md @@ -15,6 +15,8 @@ ## [Eln - Électronique](/infotro/Eln/) - [AD/DA](/infotro/Eln/ADDA) - [Sigma / Delta](/infotro/Eln/Sigma-Delta) +- [Transformée en Z](/infotro/Eln/Ztransform) +- [Signaux et échantillonnage](/infotro/Eln/SignauxEtEchantillonnage) ## [SEm - Système Embarqué](/infotro/SEm/) diff --git a/infotro/_navbar.md b/infotro/_navbar.md index bd1e3b7..f0aad4e 100644 --- a/infotro/_navbar.md +++ b/infotro/_navbar.md @@ -10,6 +10,8 @@ * [Eln - Électronique](/infotro/Eln/) * [AD/DA](/infotro/Eln/ADDA) * [Sigma / Delta](/infotro/Eln/Sigma-Delta) + * [Transformée en Z](/infotro/Eln/Ztransform) + * [Signaux et échantillonnage](/infotro/Eln/SignauxEtEchantillonnage) * [SEm - Systèmes Embarqués](/infotro/SEm/) * [PLA - Programmation en langage assembleur](/infotro/SEm/PLA.md) * [ASM - Assembleur ARM](/infotro/SEm/ASM.md) \ No newline at end of file