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TP Traitement du signal
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Objectifs du TP :
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Observer des signaux réels (GBF / Arduino)
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Mesurer fréquence, amplitude, rapport cyclique
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Visualiser les harmoniques (FFT oscilloscope)
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Relier forme temporelle ↔ contenu fréquentiel
Matériel par binôme
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Générateur de fonctions (GBF)
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Arduino (UNO)
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Fils + résistance + LED (optionnel)
Vous veillerez à enregistrer vos signaux sur une clef USB pour les utiliser dans le compte-rendu.
Partie 1 : Le signal sinusoïdal
Régler le GBF :
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Signal sinusoïdal
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f=1kHz
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Vpp=2V (peak to peak voltage = tension crête à crête)
🔹 Questions
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Mesurer la fréquence
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Mesurer l’amplitude
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Observer la FFT :
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combien de pics ?
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à quelle fréquence ?
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Réalisez un pont de Graëtz
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Mesurer la fréquence
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Mesurer l’amplitude
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Observer la FFT :
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combien de pics ?
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à quelle fréquence ?
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Ajoutez un condensateur sur le pont de Graëtz
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Mesurer la fréquence
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Mesurer l’amplitude
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Observer la FFT :
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combien de pics ?
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à quelle fréquence ?
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Partie 2 : Le signal carré
Régler le GBF :
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f=1kHz
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duty cycle = 50%
Mesurer :
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période
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rapport cyclique
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Observer la FFT :
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relever les fréquences des pics
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comparer avec f0,3f0,5f0
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Comparer avec la théorie :
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pourquoi pas d’harmoniques paires ?
Partie 3 : Transmission sur ligne et phénomènes de résonance
GBF (signal carré)
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Oscilloscope 2 voies
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Câble coaxial (BNC, typiquement 50 Ω)
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Résistances :
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50 Ω (adaptation)
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1 kΩ (désadaptation)
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court-circuit (fil)
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circuit ouvert
Montage
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GBF → câble coaxial → oscilloscope (CH1 à l’entrée, CH2 à la sortie)
🔹 Réglages
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Signal carré : f=100kHz à 1MHz
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Fronts rapides (important !)
Questions :
Observer le signal à l’entrée et à la sortie
Y a-t-il un retard ?
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Mesurer ce retard
En déduire la vitesse de propagation
Cas 1 : circuit ouvert
Observation attendue :
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réflexion en phase
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surtension
Cas 2 : court-circuit
Observation attendue :
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réflexion inversée
Cas 3 : résistance 50 Ω (adaptation)
Cas idéal
Observation attendue :
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pas de réflexion
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signal propre
🔹 Questions clés
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Comparer les 3 cas
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Pourquoi observe-t-on des oscillations (ringing) ?
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Pourquoi le signal se déforme à hautes fréquences
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quel est le lien avec la longueur du câble, la longueur d’onde ?
Dans cette dernière partie, vous devez évoquer les phénomènes d’oscillations, de dépassements et de déformations (expliquez pour quelles raisons physiquement et avec un modèle équivalent.
Préparation du bilan du TP :
Pourquoi un signal numérique rapide nécessite :
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une adaptation d’impédance ?
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des pistes contrôlées (PCB) ?
Lille - GREE - Test1
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Partie 1:
Soit le schéma unifilaire d'une installation basse tension suivant:

Répondre aux questions du questionnaire, à aide de la documentation constructeur
Partie 2:
Exercice n°1: défaut franc.
Réseau 230v/400v, Rn = 10Ω, Ru = 20Ω. Un défaut franc apparaît sur le four.
Projets MT4
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2025/2026
1/ Amélioration du projet MT3
-> Groupe "Vision": mise à disposition de la position du robot et des obstacles
-> Groupe "Amélioration de la base" avec capteurs de proximité ultrasons ou lidar 1D
-> Groupe "Commandes du robot" avec ROS2: génération et suivi des trajectoires
-> Groupe "Construire le modèle Gazebo" compatible de l'ensemble
-> Groupe "Création d'un événement interne à l'ISTY"
2/ Concours ARM, avec MATHWORKS
3/ Concours Eurobot
4/ Concours Paris-Saclay
Évaluation
À la fin de la 1ère séance, il nous faut (pour évaluer): 1 mini-présentation de 5 à 10 diapositives contenant votre compréhension du projet, la planification du projet et la répartition des tâches. Enfin, un bilan de votre travail dans la séance.
Dans les 2 séances suivantes, nous vous demanderons le même travail.
Lors de la dernière séance, nous organiserons une soutenance à une date ultérieure.
L'évaluation du semestre prendrons en compte les évaluations intermédiaires, la soutenance finale et la qualité du travail réalisé dans le projet au travers d'une démonstration.
Les types de convertisseurs DC-DC
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Types de convertisseurs DC-DC
Il existe plusieurs types de convertisseurs DC-DC, chacun possédant une topologie de circuit et des caractéristiques spécifiques.
Ces topologies peuvent être classées en deux grandes catégories : les convertisseurs non isolés et les convertisseurs isolés.
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Les convertisseurs non isolés partagent une masse commune entre l’entrée et la sortie.
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Les convertisseurs isolés, eux, assurent une isolation galvanique entre les masses d’entrée et de sortie.
Dans cette section, nous nous concentrerons sur les convertisseurs non isolés, qui se déclinent en plusieurs topologies courantes :
1. Convertisseur Buck (abaisseur de tension)
Ce convertisseur abaisse la tension d’entrée pour fournir une tension de sortie plus faible tout en augmentant le courant de sortie.
Il utilise un ensemble de commutateurs, une inductance et un condensateur pour réguler la tension de sortie en ajustant le rapport cyclique (duty cycle) des commutations.
Les convertisseurs Buck sont couramment utilisés dans les applications nécessitant une tension plus faible que la source d’alimentation, comme les dispositifs alimentés par batterie ou la régulation de tension dans les systèmes informatiques.
2. Convertisseur Boost (élévateur de tension)
Ce convertisseur élève la tension d’entrée pour fournir une tension de sortie plus élevée tout en réduisant le courant de sortie.
Il met en œuvre des commutateurs, une inductance et un condensateur pour gérer le transfert d’énergie, ce qui entraîne une augmentation de la tension de sortie.
Les convertisseurs Boost sont fréquemment utilisés dans les applications où une tension de sortie plus élevée que la tension d’entrée est requise, comme les drivers de LED de puissance ou le rehaussement de tension dans les appareils portables.
3. Convertisseur Buck-Boost
Cette topologie polyvalente peut aussi bien augmenter que diminuer la tension d’entrée, selon le rapport cyclique des commutateurs.
Elle combine les principes des convertisseurs Buck et Boost, ce qui la rend adaptée aux applications où la tension d’entrée varie, ou lorsque les deux conversions (abaissement et élévation) sont nécessaires.
Les convertisseurs Buck-Boost sont utilisés, par exemple, dans les systèmes solaires ou les appareils alimentés par batterie dont la tension peut fluctuer.
4. Convertisseur Ćuk
Cette topologie avancée permet également de réaliser à la fois une conversion abaisseuse et élévatrice, mais avec une faible ondulation du courant en entrée et en sortie.
Elle utilise une combinaison particulière d’inductances et de condensateurs, offrant ainsi une haute efficacité et de meilleures performances que d’autres convertisseurs non isolés.
Les convertisseurs Ćuk sont employés dans les alimentations électriques nécessitant une faible ondulation de sortie et une efficacité élevée, comme les circuits analogiques sensibles ou mixtes.
5. Convertisseur SEPIC (Single-Ended Primary Inductor Converter)
Ce convertisseur polyvalent peut, lui aussi, augmenter ou diminuer la tension d’entrée.
Il présente plusieurs avantages : un courant d’entrée et de sortie continus, et la capacité de maintenir une tension de sortie stable, même lorsque la tension d’entrée est proche ou égale à celle de sortie.
Les convertisseurs SEPIC sont adaptés aux applications automobiles et aux chargeurs de batterie, où la flexibilité de la conversion et la continuité du courant sont importantes.
6. Convertisseur Zeta
Cette topologie, moins courante, offre des fonctionnalités similaires au SEPIC, en permettant aussi la conversion élévatrice et abaisseuse de la tension.
Elle repose sur une configuration particulière d’inductances, condensateurs et commutateurs, ce qui lui confère efficacité et souplesse.
Le convertisseur Zeta est utilisé dans des applications nécessitant une régulation précise de la tension et une large plage de tension d’entrée et de sortie, comme les alimentation de télécommunications ou les systèmes de gestion de batterie.
Résumé
Chaque topologie de convertisseur DC-DC présente ses propres avantages, inconvénients et compromis.
Le choix du type de convertisseur le plus adapté dépend des exigences spécifiques de l’application : tensions d’entrée et de sortie, rendement, régulation de charge ou contraintes d’encombrement.
La connaissance approfondie des différents types de convertisseurs DC-DC est donc essentielle pour les ingénieurs et concepteurs en électronique de puissance, car elle leur permet de sélectionner la topologie la plus appropriée à leur besoin.