Systèmes d'information et numérique (SIN)

Cette leçon traite de la chaîne d'acquisition et de la conversion analogique-numérique, un sujet fondamental du programme officiel de Terminale de la spécialité Systèmes d'Information et Numérique (SIN) du Baccalauréat technologique STI2D. Elle explique comment une grandeur physique captée par un capteur devient une donnée numérique exploitable par un système.

Le contenu détaille les différents maillons de la chaîne d'acquisition : le capteur, qui transforme une grandeur physique en signal électrique ; le conditionneur, qui adapte ce signal (amplification, filtrage) pour le rendre compatible avec le convertisseur ; et le convertisseur analogique-numérique (CAN), qui numérise le signal via trois étapes successives — échantillonnage, quantification et codage.

La leçon insiste particulièrement sur le théorème de Shannon, qui impose que la fréquence d'échantillonnage soit strictement supérieure au double de la fréquence maximale du signal (fe > 2×fmax) pour éviter le phénomène de repliement de spectre (aliasing). Le rôle du filtre anti-repliement, placé avant le CAN pour éliminer les fréquences supérieures à fe/2, est également expliqué.

Sur le plan quantitatif, le contenu couvre le calcul de la résolution d'un CAN, définie par le nombre de bits (n) et la tension de référence (Vref), avec la formule du pas de quantification q = Vref / 2^n, ainsi que le nombre de niveaux de quantification possibles, égal à 2^n (par exemple 256 niveaux pour un CAN 8 bits). La distinction entre signal analogique (continu en temps et en amplitude) et signal numérique (discret) est posée comme base conceptuelle.

Ce sujet est central pour l'épreuve du Bac STI2D car la chaîne d'acquisition est au cœur de tout système numérique interagissant avec le monde physique (capteurs, instrumentation, objets connectés). L'apprenant y pratique le calcul de résolution et de pas de quantification, l'application du théorème de Shannon, l'identification des étapes de numérisation, et la compréhension des conséquences d'un mauvais échantillonnage. Le quiz de 10 questions, incluant des exercices de calcul, et les 11 fiches de révision permettent de maîtriser les formules et le vocabulaire technique indispensables à l'épreuve.

• Décrire les éléments d'une chaîne d'acquisition (capteur, conditionneur, CAN)
• Énoncer et appliquer le théorème de Shannon (fe > 2×fmax)
• Expliquer le phénomène de repliement de spectre et le rôle du filtre anti-repliement
• Calculer la résolution et le pas de quantification d'un CAN (q = Vref/2^n)
• Déterminer le nombre de niveaux de quantification pour un nombre de bits donné
• Distinguer les étapes d'échantillonnage, de quantification et de codage
• Différencier signal analogique et signal numérique

Contenu généré à partir d'une consigne de sujet (pas de document source téléversé — grounding faible) : «Épreuve de spécialité Systèmes d'information et numérique (SIN) du Baccalauréat technologique STI2D, programme officiel de Terminale : chaîne d'acquisition et conversion analogique-numérique.». Le contenu couvre le théorème de Shannon, le calcul de la résolution d'un CAN (q = Vref/2^n), et le rôle du filtre anti-repliement de spectre.