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Sciences de l'ingénieur (spécialité) · TerminaleBac

Traitement du signal et échantillonnage : fiche de Terminale

Publié le 7 novembre 2026 · Mis à jour le 7 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Échantillonner un signal, c'est relever sa valeur à des instants régulièrement espacés : on obtient une suite de valeurs séparées, les échantillons.
  • Shannon-Nyquist : la fréquence d'échantillonnage fef_e doit dépasser le double de la fréquence maximale fmaxf_{max} du signal, soit fe>2fmaxf_e > 2 f_{max}.
  • La fréquence de Nyquist vaut fe/2f_e/2 : le signal ne doit contenir aucune fréquence au-delà.
  • La quantification attribue à chaque échantillon un niveau parmi 2n2^n possibles avec un codage sur nn bits.
  • Un échantillonnage trop lent provoque le repliement de spectre : le signal reconstitué est faux.

Pourquoi échantillonner un signal

Un capteur délivre en général un signal analogique, qui varie de façon continue dans le temps. Pour le traiter avec un système numérique, il faut le transformer en nombres. Cette étape se situe dans la chaîne d'acquisition, après le conditionnement qui met en forme le signal mesuré 2. Dans cette fiche, tu retrouves les points à connaître pour le Bac : définition, condition de Shannon, quantification, erreurs à éviter.

Le théorème de Shannon-Nyquist

Le repliement de spectre et le filtre

La quantification et le codage

L'échantillonnage découpe le signal selon le temps. La quantification le découpe selon l'amplitude : chaque échantillon est remplacé par une valeur choisie parmi un nombre limité de niveaux. Ces deux étapes sont mises en évidence lors d'une acquisition par oscilloscope numérique 1.

Les pièges à éviter le jour de l'épreuve

Questions flash

4 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Quelle condition le théorème de Shannon-Nyquist impose-t-il à la fréquence d'échantillonnage fef_e ?

  2. Un signal a une fréquence maximale de 2 kHz. Parmi ces fréquences d'échantillonnage, laquelle respecte la condition de Shannon ?

  3. Combien de valeurs différentes un codage sur 4 bits peut-il prendre ?

  4. Le repliement de spectre apparaît quand la fréquence d'échantillonnage est trop faible.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi ne pas échantillonner le plus vite possible ?

Plus on échantillonne vite, plus on produit d'échantillons à stocker et à traiter. Le théorème de Shannon montre qu'une fréquence supérieure au double de la fréquence maximale suffit pour décrire le signal 5. Il faut donc viser assez haut pour respecter la condition avec une marge, sans aller inutilement au-delà.

Quelle est la différence entre échantillonnage et quantification ?

L'échantillonnage relève des valeurs à intervalles réguliers dans le temps et donne des échantillons 4. La quantification code chaque valeur sur un nombre limité de niveaux : avec nn bits, il y a 2n2^n niveaux possibles 2. L'une agit sur l'axe du temps, l'autre sur l'amplitude.

Sources

  1. Capteurs et chaîne d'acquisition, Culture Sciences de l'Ingénieur — éduscol STI. Consulté le 7 novembre 2026.
  2. Capteur et chaîne d'acquisition (ressource pédagogique), éduscol STI — Ressources pédagogiques. Consulté le 7 novembre 2026.
  3. La Revue 3EI n°63 (Décembre 2010) — Électronique et traitement du signal, éduscol STI. Consulté le 7 novembre 2026.
  4. Échantillonnage (signal), Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.
  5. Théorème d'échantillonnage, Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.

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