MP24 : signal et bruit

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Bruit themique résistance : Lien du PDF

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I Bruit de quantification

Quand on acquiert un signal à l’oscilloscope, on le quantifie. Et c’est important d’avoir une utilisation optimale du matériel.

Avec un GBF et un vieil oscillo (photos), on envoie le même signal sur les voies 1 et 2. On commence par mesurer le Nombre de bits sur lequel est codé l’oscillo. Pour cela, on envoie un signal triangle, on se met au plus gros calibre et on zoome. Si on note Nc le nombre de carreaux, Nb le nombre de bits, on a Ncxcalibre=pas de quantifx2^Nb. Donc on mesure le pas de quantification, on connaît le nombre de carreaux et le calibre (volts/carreaux), on remonte à Nb.

Enuite, connaissant cet effet, on peut soustraire la voie 1 et 2, avec la voie 1 un calibre adapté, et la voie 2 avec un calibre qui varie. On peut tracer la valeur efficace (quick meas) du bruit de quantification( différence des deux voies, c’est que du bruit) en fonction du calibre voie 2. C’est illustratif, on n’a pas de droite, mais important dans ce montage ! On peut aussi tracer le SNR en fonction de 1/pas² pour avoir une pente Vsignal²x12

II Bruit thermique : bruit blanc

On a un boitier pour ça (photos). En fait, il est composé de résistances, et d’un amplificateur à caractériser.

Le bruit thermique d’une résistance est un bruit blanc, donc sa densité de puissance est constante jusqu’au THz.

But de la manip : pour chaque résistance, on mesure le gain max du filtre avec la DSP du bruit de résistance, et on trace la DSP du bruit thermique dans l résistance en fonction de R. DSP=4kTR, on a une pente 4k, k la constante de Boltzmann.

Protocole : on utilise le fait que le bruit blanc est continu en fréquence, donc plutôt que de faire une réponse impulsionnelle qui est délicate vu les facteurs d’ampli élevés, on lit sous Igor la DSP du bruit thermique multipliée par le gain du filtre. A résonnance, on a G₀DSP au max du graphique. Attention aux échelles log.

Donc à ce niveau on a G₀DSP pour chaque résistance. Maintenant il faut déterminer G₀. On met le GBF n entrée et on regarde le facteur d’amplification sur un sinus à la fréquence de résonnance. Pour ça, on switch l’interrupteur sur “GBF”. Attention regarder notice : il y a un facteur de division en plus un pont diviseur de tension entre 5.1&Ohm; et 1k&Ohm; On a donc accès à G₀ uniquement, avec les bons facteurs, et on peut retrouver la DSP.

On peut aussi tracer l’histogramme des tensions du bruit et montrer son caractère gaussien : enregistrer l’écran de l’oscillo, analysis, histogram

III Bruit et détection synchrone

Quand on a un buit de faible amplitude par rapport au signal, mais de plage de fréquence très grande, on réalise une détection synchrone.

Manip : on somme un sinus avec un bruit (de large plage de fréquence), on l’observe, c’est moche. On le multiplie avec la sinusoïde de bonne fréquence (synchroniser deux GBF ou utiliser un T) et on met un passe bas, on récupère un beau signal.