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Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

Jun 02, 2018

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  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

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    Filtre Q N

    AP

    x(t)xa(t) xe(t) yq(t) y(t)y[n]x[n]Filtre

    Te CAN

    Te

    P

    Temps

    continu discret

    Amplitude

    continue

    discrte

    t

    x(t)

    Signal analogique

    (a)

    t

    xe(t=nTe)

    Signal chantillonn

    (b)

    n

    xq[n]

    Signal numrique

    (c)

    t

    xq(t)

    Signal numrique maintenu

    (d)

    A

    N

    N

    A

    Te

    Te

    Q

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    x(t)

    xe(t= nTe)

    Te

    xq[n]

    xq(t)

    Te = 0.5 [msec]

    x(t) =U0exp(t/) (t) U0= 1 [V] = 1 [ms]

    x(t)

    xq[n]

    xe[n] xq[n] q[n]

    0 5.12 [V]

    28 = 256

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    xe[n] xq[n]

    q[n] q[n]

    0

    0.02

    0.04

    0.06

    5.12

    5.10

    5.08

    5.

    11

    0.

    05

    0.

    03

    0.

    01

    0

    1

    2

    3

    256

    255

    254

    x

    [V]

    xqq

    (a)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

    x 103

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    temps sec

    (b)

    x(t)

    x(t)

    Te(t) Te

    xe(t)

    xe(t) =x(t) Te(t)

    x(t)

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    t

    x(t)

    xe(t) = x(t) .Te(t)

    t

    Te(t)

    t

    Te

    1

    t

    x(t)

    Te

    A

    B

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    Te

    x(t)

    Te(t)

    X(jf)

    x(t)

    D(jf)

    xe(t) =x(t) Te(t) Xe(jf) =X(jf) D(jf)

    Te(t)

    t

    Te

    1

    0

    D(jf) = fe(f)

    f

    fe

    1/Te

    0

    Te

    1

    Te(t) Te

    fe(f)

    fe= 1/Te

    1/Te

    Te(t)

    Te(t) =+

    k=

    D(jk) exp (+j2 kfet) avec fe= 1

    Te

    D(jk)

    Te(t)

    D(jk) 1Te

    +Te/2Te/2

    (t) exp (j2 kfet) dt= 1Te

    0+0

    (t) 1 dt= 1Te

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    D(jf) = 1

    Tefe(f)

    X(jf)

    D(jf)

    fe

    X(jf)

    fe

    Xe(jf) =X(jf) D(jf) = 1Te

    +m=

    X(j(fm fe))

    X(jf)

    fe

    t

    x(t)

    xe(t)

    tTe

    f

    X(f)

    f

    Xe(f)

    +fe-fe

    x(t)

    f0 = 3 [kH z] fe= 8 [kH z]

    x(nTe)

    x(t)

    m fef0 = 3,5,11,13,19,

    fe/2 = 4 [kH z]

    f0 = 3 [kH z]

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    0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

    1

    0.5

    0

    0.5

    1

    temps [ms]

    x(t),x(nT

    e)

    15 10 5 0 5 10 15

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    fe

    +fe

    frquence [kHz]

    |Xe

    (jf)|

    fe>2 f0

    fe

    x(t)

    fe/2

    fN=fe/2

    fe/2

    fapp= m fe f0, m = 0

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    xe(t)

    tTe

    t

    x(t)

    xe(t)

    tTe

    f

    X(f)

    f

    Xe(f)

    +fe-fe

    xe(t)

    tTe

    Xe,k(f)

    -fe

    f

    Xe(f) = Xe,k(f)

    +fe-fe

    0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

    1

    0.5

    0

    0.5

    1

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    0 2k 4k = fe/2

    6k

    10k

    14k

    fe= 8k

    16k

    12k

    -2k-4k

    -8k

    -16k

    -6k

    4 8 f

    [kHz]

    fe/2-fe -fe/2 fe

    X(f)

    62-2-6

    fe/2< f

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

    13/44

    0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

    1

    0.5

    0

    0.5

    1

    temps [ms]

    x(t),x(nT

    e)

    15 10 5 0 5 10 15

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    fe

    +fe

    frquence [kHz]

    |Xe

    (jf)|

    fapp =|f0 fe| = 3 [kH z]

    fN = fe/2 = 4 [kH z]

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

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    +m fe f0 5 m fe f0 5

    fe/2 =

    4 [kH z]

    fapp= 3 [kH z]

    T0 = 1 [ms]

    f0 =1 [kH z]

    fe= 12.8 [kH z]

    fe = 12.8 [kH z] f0 = 1 [kH z]

    fapp= m fe k f0

    m= 1

    fapp=

    12.8

    (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15,

    )

    m= 1, k= 1,

    fN=fe/2 = 6.4 [kH z]

    T0 = 1 [ms] t= 0.2 [ms]

    fe= 16 [kH z]

    f0= 1 [kH z] 1/t= 5 [kH z]

    fe

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    2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

    0

    0.5

    1

    x

    (t),xe

    (t)

    20 15 10 5 0 5 10 15 20

    0

    0.1

    0.2

    X(jf)

    20 15 10 5 0 5 10 15 20

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    X(j(f

    kfe))

    20 15 10 5 0 5 10 15 20

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    +fe/2f

    e/2

    X

    e(jf)

    t, f

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    A = 10 V

    = 0.2 msec

    Te= /2 = 0.1 msec

    f = 0

    f=fc

    x(t) =A exp(t/) (t)

    X(jf) =A

    1 +j2 f

    xe(t)

    Xe(jf) = 1

    Te

    +k=

    X(j(f k fe))

    = 1

    Te

    +k=

    A

    1 +j2 (f k fe)

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

    x 103

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    temps [sec]

    x(t)x[n]

    10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 100

    0.5

    1

    1.5

    2

    x 104

    frquence [kHz]

    X(f)X

    e(f)

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    Xe(jf)

    Te = /2

    fc= 796 [Hz]

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    fe>2 fmax

    Te 2n1

    1 +

    fc fe

    fc

    2m>

    2n12

    fc fe

    fc

    2m

    >

    2n12

    fc fe

    fc

    m> 2n1

    fe > fc

    1 +

    2n11/m

    m

    n

    fe/fc

    n

    1

    2

    fe/fc

    12

    fe (3 5) fc

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    31/44

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    8

    6

    4

    2

    0

    2

    4

    6

    8

    temps

    amplitude

    x(t)

    g(t) =sin( fe t)

    ( fe t)

    t= n Te

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    x[n]

    xa(t) =+

    n=x[n] sin( fe (t n Te))

    ( fe (t

    n Te))

    3 2 1 0 1 2 30.5

    0

    0.5

    1

    Interpolateur idal

    3 2 1 0 1 2 30.5

    0

    0.5

    1

    3 2 1 0 1 2 30.5

    0

    0.5

    1

    temps [Te]

    x[n]

    x[n]

    h(t)

    Te

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    33/44

    0 50 100 150 200 250 3000.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2Interpolateur dordre zro

    0 50 100 150 200 250 3000.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2Interpolateur idal

    temps

    h(t) =

    1 si 0

    t < Te

    0 sinon

    H(jf)

    h(t)

    H(jf) =Tesin( f Te)

    ( f Te) exp(j f Te)

    fe/2

    xs(t)

    fe/2

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    34/44

    5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    (t)

    5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    temps [Te]

    h(t)

    5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 50

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    frquence [fe]

    module

    Te x

    CNAidal

    5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5

    1

    0.5

    0

    0.5

    1

    phase/

    frquence [fe]

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    Systme

    numrique

    x[n] y[n]x(t) NA

    AN

    ys(t)FAR FLx0(t) y(t)

    x0(t)

    Xe(f)

    X0(f)

    0 10 20 30 400.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    Signal x0(t)

    0 10 20 30 400.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    temps [Te]

    Signal x[n]

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    Spectre de x0(t)

    X0(f)

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    frquence [fe]

    Spectre de x[n]

    X

    e

    (f)

    x(t)

    Xe(f)

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

    36/44

    fc X0(f)

    0 10 20 30 400.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    Signal filtr x(t)

    0 10 20 30 400.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    temps [Te]

    Signal x[n]

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    Spectres

    FAR

    X0(f)X(f)

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    frquence [fe]

    Spectre Xe(f)

    X0(f)

    y[n]

    Ys(f) = Y(f) B(f)

    y[n]

    ys(t)

    fe/2

    1/B(f)

    f

    fe/2

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

    37/44

    0 10 20 30 400.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    Signal y[n]

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    Spectre de y[n]

    Y(f)

    0 1 2 3 4 5

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    Bloqueur

    temps [Te]

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    frquence [fe]

    Spectre du bloqueur

    B(f)

    0 10 20 30 400.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    Signal ys(t)

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    Ys(f) = Y(f) B(f)

    0 10 20 30 400.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    temps [Te]

    Signal y(t)

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    frquence [fe]

    Spectres

    FL

    X(f)Y(f)

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

    38/44

    Y(f) X(f)

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

    39/44

    fe= 16 [kH z]

    f

    20 15 10 5 0 5 10 15 20

    0

    0.05

    0.1

    f [kHz]

    X(jf)[V/H

    z]

    xa(t) = cos(2 1000 t)

    T0 f0

    xa(t) Xa(jf)

    xa(t) Te =T0/4

    Xe(jf) x[n] Xe(jf)

    Te = 3 T /4

    Te=T0/2

    A = 10 [V]

    T0 = 1 [msec]

    t= T0/4 Te=T0/20

    x(t)

    xe(t)

    X(jf)

    Xe(jf)

    X(jf)

    X

    e(jf)

    f= 3 [kH z]

    Xe(+j3) =X(+j3) + X(j17) + X(+j23) +

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

    40/44

    A= 5 [V]

    T0 = 1 [msec] fe= 8 [kH z]

    x(t)

    xe(t)

    X(jk) = (1)k+1 A/(jk), k= 0

    X(jf)

    Xe(jf)

    X(jf)

    Xe(jf) f= 1 [kH z]

    xa(t) = 2 cos(100 t) + 5 sin

    250 t +

    6

    4 cos(380 t) + 16 sin

    600 t +

    4

    fe

    fe = 3 fe,min

    xe(t)

    xa(t) = cos(2 240 t) + 3 cos

    2 540 t +6

    fN=fe/2

    fapp

    x(n)

    fc=fe/2 ya(t)

    T0= 1 [ms]

    A = 1 [V]

    fe = 9.8 [kH z]

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

    41/44

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    1

    0.5

    0

    0.5

    1

    Signal chantillonn xe(t)

    temps [ms]

    x(t)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 540

    30

    20

    10

    0Spectre thorique (o) et spectre d au repliement spectral ()

    frquence [kHz]

    |X(jf)|[dB]

    f0 = 1

    fN

    x(t) =eat

    (t)

    fe

    Xe(jf) = 1

    a +j2f +

    +k=1

    2 (a +j2f)

    (a +j2f)2 + (2 kfe)2

    y(n) =19

    m=0h(m) x(n m)

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

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    1

    2

    1

    2

    x(t) = 4 cos(2 300 t) 2 cos(2 900 t) [V]

    1

    2

    104

    x(t)

    A=

    f0= 8

    f fc

    Ar f=fc

    1

    2

    fc

    f=f

    c

    fe= 13.7 fc

  • 8/10/2019 Chap.07 Echantillonnage Et Reconstruction Des Signaux Analogiques

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    x(t)

    A = 1 0 [

    ]

    f =

    1 [

    ]

    1 [

    ]

    10 [

    ]

    x(t), xe[n], xq(t)

    e(t)

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