Signal logique
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Forme d'onde des signaux logiques
Dans les ordinateurs et d'autres systèmes numériques, une forme d'onde qui alterne entre deux niveaux de tension représentant les deux états d'une valeur booléenne (0 et 1) est désigné comme un signal logique. Pour tout ce qui concerne la logique combinatoire ces deux niveaux suffisent.
La figure ci-contre représente un signal logique et permet d'introduire deux nouveaux termes :
- Front montant, qui est le passage de l'état bas du signal à l'état haut
- Front descendant, qui est le passage de l'état haut du signal à l'état bas
Ces fronts sont utilisés en logique séquentielle. Le signal d'horloge est un signal logique particulier qui est utilisé pour synchroniser les circuits numériques (logique séquentielle). Les évolutions du système sont déclenchées soit par le front montant soit par le front descendant de ce signal.
Bien que dans un modèle très simplifié et idéalisé d'un circuit numérique on peut souhaiter que ces transitions se produisent instantanément, aucun circuit du monde réel n'est capable de changer instantanément les niveaux de tension. Cela signifie que pendant une période de transition déterminée de courte durée, la sortie peut ne pas refléter correctement l'entrée, et même peut ne pas correspondre soit à une tension de niveau logique haut ou bas.
Niveau de tension logique
Les deux états d'une connexion sont généralement représentés par une grandeur électrique. La tension est la plus courante, mais le courant est utilisé dans certains cas.
Dans le cas de la tension, des zones sont définies pour indiquer si on a affaire à un niveau haut de tension (1 logique) ou à un niveau bas (0 logique), voir le graphique ci-dessous.
Codification
Le signal d'horloge dans les tables de vérité
Dans une table de vérité, pour indiquer que le changement se fait sur un front on utilise :
 | pour un front montant |
 | pour un front descendant |
Sur les entrées des circuits intégrés
Sur les symboles des composants électroniques, on identifie une entrée valide sur un front de la façon suivante :
 | pour un front montant |
 | pour un front descendant |
Définitions
Le terme « signal numérique » possède des définitions qui varient selon le contexte.
En électronique numérique
En électronique numérique, un signal numérique est un signal modulé en amplitude d'impulsions, c'est-à-dire une suite d'impulsions électriques ou lumineuses de largeur fixe, chacune occupant l'un des niveaux d'amplitude discrets[1],[2]. Un cas particulier est le signal logique ou signal binaire, qui varie entre un niveau bas et un niveau haut.
Les trains d’impulsions dans les circuits numériques sont généralement générés par des dispositifs à transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET), en raison de leur rapidité de commutation électronique marche/arrêt et de leur capacité d'intégration à grande échelle (LSI)[3],[4]. En revanche, les transistors bipolaires génèrent plus lentement des signaux ressemblant à des ondes sinusoïdales.[3]
En traitement du signal
En traitement numérique du signal, un signal numérique est la représentation d'un signal physique qui a été échantillonné et quantifié. Un signal numérique est une abstraction discrète dans le temps et en amplitude. La valeur du signal n'existe qu'à intervalles de temps réguliers, puisque seules les valeurs du signal physique correspondant à ces instants échantillonnés sont significatives pour le traitement numérique ultérieur. Le signal numérique est une suite de codes issus d'un ensemble fini de valeurs[5]. Il peut être stocké, traité ou transmis physiquement sous forme de signal à modulation par impulsions et codage (MIC).
Dans le domaine des communications
En communications numériques, un signal numérique est un signal physique en temps continu, alternant entre un nombre discret de formes d'onde [6], représentant un flux binaire. La forme de l'onde dépend du schéma de transmission, qui peut être soit un schéma de codage en ligne, permettant une transmission en bande de base, soit un schéma de modulation numérique, permettant une transmission en bande passante par câbles sur de longues distances ou sur une bande de fréquences radio limitée. Une telle onde sinusoïdale modulée par porteuse est considérée comme un signal numérique dans la littérature sur les communications numériques et la transmission de données, mais comme un flux binaire converti en signal analogique dans les cas spécifiques où le signal est transmis sur un système conçu pour la communication analogique, tel qu'une ligne téléphonique analogique[7].
En communication, des sources d'interférences sont généralement présentes et le bruit constitue souvent un problème important. Généralement, on minimise les effets des interférences en filtrant autant que possible les signaux parasites et en utilisant la redondance des données. Les principaux avantages des signaux numériques pour les communications sont souvent considérés comme étant leur immunité au bruit et la possibilité d'utiliser la compression de données. Ceci est retrouvé dans de nombreux cas, comme pour les données audio et vidéo, afin de réduire considérablement la largeur de largeur de bande passante requise sur le support de communication.
