Brevet FR2000088A1 — publié le 19690829

La présente invention se rapporte à un montage passetout d'ordre supérieur Les montages passe-tout sont utilisés pour résoudre de nombreux problèmes techniques . C'est ainsi, par exemple, qu'en raison des délais qu ils introduisent , ils sont utilisés pour éviter les temps morts ( temps de démarrage ) des systèmes mécaniques dans les dispositifs d'enregistrement 7 pour la simulation des propriétés d'un cable ou pour insérer dans la voie de contreréaction d'un amplificateur un circuit (montage passe-tout) présentant les mimes propriétés que la voie de transmission, etc.. Tous les montages passe-tout d'ordre supérieur connus contiennent de nombreuses inductances et capacités ayant des tolérances relativement étroites. En conséquence , ces montages sont relativement chers La présente invention s'est fixé pour but d'apporter un montage passe-tout qui remplit toutes les fonctions pas se tout d'ordre n sans avoir recours à des inductances. L' invention résout ce probleme par un nouveau montage d'éléments connus en vue d'atteindre un but déterminé , notamment , pour réaliser la fonction passe-tout d'ordre n. Grâce à la fabrication en grande série de circuits intégrés, notamment , d'éléments semiconducteurs actifs comme , par exemple , les amplificateurs opérationnels , on peut se procurer -ceux-ci actuellement à très bon marché. Ces amplificateurs opérationnels permettent , par une adjonction judicieuse de résistances et de condensateurs, de fabriquer à bon marché des filtres actifs dont l'impédance de sortie est approximativement nulle L'invention évite, pour la construction d'un montage passe-tout d'ordre supérieur , l'inconvénient des inductances coû teuses et apporte un montage passe-tout d'ordre supérieur qui remplit une fonction passe-tout d'ordre n ; elle comporte des filtres actifs composés de résistances, de condensateurs et d'elément semiconducteurs actifs , présentant une impédance de sortie approximativement nulle , faisant fonction de filtres coupe-bande de second ordre et de filtres de bande inverseurs ; elle forme un quadripôle global qui se compose o'un montage en chaîne de n-2/2 filtres coupe-bande de second ordre de structure 1 = 1-a# et d'un filtre de bande inverseur de struc A@ 1 + j b#-c# ture 1 = -j a # formant un quadripôle Aik , ainsi qu' A" 1 + j b#-c# un amplificateur opérationnel inverseur ayant un gain au moins approximativement infini et une impédance d'entrée au moins approximativement infinie ; l'une des bornes d'entrée de ce montage passe-tout étant, en outre , reliée par une résistance à une borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel inverseur une seconde résistance de même valeur connectant la borne d'entrée mentionnée de l'amplificateur opérationnel inverseur à l'une des bornes d'entrée du montage passe-tout , cependant qu'une résistance supplémentaire , dont la valeur est approximativement la moitié de celle des résistances précédentes , relie la borne d'entrée mentionnée de l'amplificateur opérationnel à l'une des bornes de sortie du quadripôle Aik . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, données uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en réSé- rence au dessin annexé, dans lequel - la Fig.1 est un schéma par blocs d'un montage passe-tout d'ordre supérieur conforme à l'invention - la Fig.2 est un schéma d'un filtre actif faisant fonction de filtre coupe-bande de second ordre - la Fig.3 est un schéma d'un filtre actif faisant fonction de filtre de bande inverseur - la Fig.4 est un schéma d'un second filtre actif faisant fonction de filtre de bande inverseur - la Fig.5 est un schéma par blocs d'un montage passe-tout de dixième ordre - la Fig.6 est un schéma détaillé du montage passe-tout de dixième ordre de la Fig.5 et , - la Fig.7 est un diagramme montrant les temps de propagation de divers montages passe-tout o La 2ig.1 illustre , sous la forme d'un schéma par blocs , le nouveau montage selon l'inv-ntion, composé d'élé mentis connus, pour réaliser un circuit passe-tout d'ordre supé rieur Sur cette figure , I et 2 sont les bornes dten trée , 3 et 4 les bornes de sortie d'un circuit passe-tout 5 d'or dre supérieur , qui constitue un quadripôle global . Un montage en chaîne de n-2/2 filtres coupe- bande de second ordre et d'un filtre passe-bande inverseur est représenté par un cuadripole Aik6 . Les bornes d'entrée 7 et 8 du quadripôle Aik6 sont reliées aux bornes d'entrée 1 et 2 du montage passe-tout 5 qui, globalement , représente un quadripôle Les bornes de sortie du quadripôle A. sont désignées par 9 et 10 Un amplificateur opérationnel inverseur 11, ayant une amplification au moins approximativement infinie et une impédance d'entrée au moins approximativement infinie , comporte une borne d'entrée (+) 12 qui est connectée à une ligne traversante ou directe 13 du montage passe-tout 5.Cette ligne 13 relie la borne d'entrée 2 du montage 5, ainsi que l'autre borne d'entrée 8 du quadripôle Aik6 et la borne de sortie 10 du qua driptle Àik à une borne de sortie 4 du montage passe-tout 5 La borne de sortie 14 de l'amplificateur opérationnel inverseur Il est reliée à la seconde borne de sortie 3 du montage 5 . La seconde borne d'entrée (-) 15 de l'amplificateur 11 est connectée à travers une résistance 16 ( de valeur 2 Ro) à la borne de sortie 3 du montage passe-tout 5. Une seconde résistance 17 , de même valeur , relie la borne d'entrée 15 de l'amplificateur 17 à la borne d'entrée 1 du montage passe-tout 5 .Une résistance supplémentaire 18 , dont la valeur est , au moins , approximativement la moitié de celle des deux résistances précédentes 16, 17 , relie la borne d'entrée 15 de l'amplificateur 11 à la borne de sortie 9 du quadripôle Akk6 qui n'est pas connectée à la ligne 13 Théoriquement , la valeur de la résistance 18 devrait être exactement égale à la moitié de celle des résistances 16 et 17 . Toutefois, par suite de la différence qui existe dans la pratique entre les valeurs réelles de certains composants du montage de l'invention et les valeurs exigées par la théorie ( comme , par exemple , une impédance de sortie qui n'est qu' ap- proximativement et non pas exactement nulle des filtres actifs, etc..) on obtient un comportement optimal du montage en adoptant une valeur légèrement corrigée pour la résistance 18. Cette correction est exprimée par le facteur . En conséquence, dans la pratique , la valeur de la résistance 18 sera, de préférence &alpha; R0 . La Fig.2 représente le schéma d'un exemple de réalisation d'un filtre coupe-bande de second ordre ayant la forme d'un-filtre actif . Le filtre coupe-bande de second ordre 20 représente un auadrip81e ayant des bornes d'entrée 21 et 22 eb des bornes de sortie 23 et 24 . Les bornes 22 et 24 sont direc- tement connectées par une ligne 13 . eux condensateurs 25 et 26 et une résistance 27, ainsi que deux résistances 28 et 29 et un condensateur 30 forment un double réseau symétrique généralisé en T 32 , dont la borne d'entrée 33 est connectée à la bor ne d'entrée 21 du quadripôle 20 et dont les bornes de sortie 34 sont reliées à la borne d'entrée (+) 35 d'un amplificateur +1 36. La borne de sortie 37 de l'amplificateur +1 36 est reliée au pied 38 d'une cellule généralisée en double g 32. L'amplificateur +1 36 présente une impédance d'entrée au moins approximativement infinie et une admittance de sortie au moins approximativement infinie Au filtre actif que forme le filtre coupe-bande 20 appartient , en outre , un condensateur 31 de grandeur d x C qui est intercalé entre l'entrée 35 de l'amplificateur opérationnel +1 36 et la ligne 13. Ce filtre actif , qui représente le filtre coupe-bande de second ordre selon la Fig.2, se compose ainsi du quadripôle 20, lequel comprend la cellule généralisée en double T 32 , l'amplificateur +1 36 et le condensateur 31 o La Fig.3 montre le schéma d'un filtre actif faisant fonction de filtre de bande inverseur .Le filtre de bande inverm seur 40 représente un quadrip81e ayant des bornes d'entrée 41 et 42 et des bornes de sortie 43 et 44 . Ce quadripôle contient un amplificateur opérationnel inverseur 45 , dont la borne d'entrée (+) 46 est connectée à la ligne 13 joignant la borne 42 à la borne 44 , tandis que la borne de sortie 47 de l'amplificateur 45 est reliée à la borne de sortie 43 du quadripôle 409 Le signal d'entrée provenant de la borne d'entrée 41 est appliqué à travers un condensateur 48 et une résistance 49, à la seconde borne d'entrée (-) 50 de l'amplificateur 45. L'amplificateur 45 est connecté à un réseau RC Z2 ; plus précisément , deux cs n sateurs en série 51 et 52 aboutissent à la borne de sortie 47 l'amplificateur opérationnel 45 .Les deux condensateurs en se rie 51 et 52 sont pontés par une résistance 53 , tandis que la jonction 54 des condensateurs 51 et 52 est connectée par une r = sistance 55 à la ligne 13. Ce montage forme un filtre de bande inverseur et représente un filtre actif dont limpédance de sc--- tie est approximativement nulle La Fig.4 montre un autre exemple d'un filtre de bande inverseur ayant la forme d'un filtre actif . 1) 'une manière analogue à celle représentée sur la oeig.3, les références 41 et 42 désignent les bornes d'entrée, les références 43 et 44, les bornes de sortie du quadripôle 40 qui représente le filtre de bande inverseur .Dans cet exemple de réalisation aussi , 1'amplificateur opérationnel inverseur 45 , dont la borne d'entrée (+) 46 est connectée à la ligne 13 et dont la borne de sortie 47 est reliée à la borne de sortie 43 du quadripôle 40, est associé à un réseau composé de résistces et de condensateurs . Le signal appliqué à la borne d'entrée 41 est transmis par un condensateur 56 et une résistance 57 à la seconde borne d'entrée (-) 50 de l'amplificateur opérationnel inverseur 45 . La borne de sortie 47 de l'amplificateur 45 est reliée par un circuit série comprenant un condensateur 59 et une résistance 58 à la jonction 60 du condensateur 56 et de la résistance 57 La Fig.5 est un schéma par blocs d'un exemple de réalisation d'un montage passe-tout de dixième ordre .Ce montage se compose de 10-2 = 4 filtres coupe-bande de second ordre, qui ont été désignés par 61, 62, 63, 64 . Ces quatre filtres coupe-bande de second ordre sont suivis d'un filtre de bande inverseur 40 Le montage en chape comprenant les quatre filtres coupe-bande 61, 62, 63 et 64 et le filtre de bande inverseur 40 représente le quadripôle Âik 6.Un autre composant de ce montage passe-tout de dixième ordre est l'amplificateur opérationnel inverseur Il dont la borne d'entrée (+) 12 est reliée à la ligne traversante 13 et dont l'autre borne d'entrée (-) 15 est connectée, à tra vers la résistance 16 , à la borne a'entrée 3 du quadripôle 5, et qui , en outre , est connectée à travers la résistance 17 à la borne a'entrée 1 du quadripôle 5, une résistance supplémentaire 18 reliant la borne d'entrée 15 de l'amplificateur opérationnel inverseur 11 à la borne de sortie 9 du quadripôle Aik6 La Fig.6 est un schéma plus détaillé de l'exemple de réalisation de la -"ig.5 .On voit que chacun des quatre filtres coupe-bande de second ordre 61, 62, 63 et 64 se compose d'une double cellule s=JTmétrique généralisée en T 32 , d'un amplificateur opérationnel +1 36 et d'un condensateur 31 o La structure du filtre passe-bande inverseur 40 est caractérisée par le raccordement des impédances Z1 et Z2 à l'amplificateur opérationnel 45, comme sur la Fig.3 Sur la Fig.7 , les courbes 66 et 67 illustrent l'allure possible du temps de propagation TL en fonction deai Il est particulièrement avantageux de choisir les paramètres du montage de façon que l'aire circonscrite par la courbe des temps de propagation et par les axes de coordonnées déborde le moins possible au-delà dewc , c'est à dire , de la fréquence limite , comme c'est le cas de la courbe 67 ( aire hachurée). - REVENDICATION Montage passe-tout d'ordre supérieur caractérisé en ce qu'il remplit une fonction passe-tout d'ordre n ; en ce qu'il se compose de filtres actifs formés de résistances , de condensateurs et d'éléments semiconducteurs actifs présentant une impédance de sortie au moins approximativement nulle , faisant fonction de filtres coupe-bande de second ordre et de filtres de bande inverseurs ; en ce au'il représente un quadrip8le global constitué par un montage en channe de n-2/2 filtres coupe-bande de second ordre de structure 1 = 1 - a# et d'un filtre de bande inverseur A'" 1 + j b#- c# de structure 1 -j a # formant un quadripôle Aik A"* 1 + j b#- c# ainsi qu'un amplificateur opérationnel inverseur ayant un gain au moins approximativement infini et une impédance d'entrée , au moins , approximativement infinie ; en ce que , en outre , l'une des bornes d'entrée du montage est reliée par une résistance à l'une des bornes d'entrée de l'amplificateur opérationnel inver- seur , une seconde résistance de même valeur reliant la borne d'entrée mentionnée de l'amplificateur opérationnel inverseur à l'une des bornes d'entrée du montage passe-tout, cependant qu'une résistance supplémentaire , ayant approximativement la moitié de la valeur des précédentes relie la borne d'entrée mentionnée de l'amplificateur opérationnel inverseur à l'une des bornes de sortie du quadripôle Âik