Brevet FR2008959A1 — publié le 19700130

200895^ La présente invention concerne un circuit d'écrêtage de signal électrinue. Elle concerne particulièrement un circuit pour convertir en digital des signaux analogiaues apparaissant sur un fond de niveau variable en signaux à deux états avec un fond de niveau constant. L'invention s'applique particuli èrement, 5 mais elle n'est pas limitée au balayage optique de docjmnts et/ou micre-i.ns-gps. Dans les systèmes classiques auxquels s'applique la présente invention on utilise des circuits d'écrêtage ayant un niveau d'écrêtage réglé autoratinue-ment au niveau moyen d'entrée du signal composite. Fréquemment le niveau d'é-10 crêtage est réglé à un pourcentage quelconque défini du niveau du signal composite. Il y a des dispositifs qui permettent de régler automatiquement le seuil des systèmes optiques suivant les contrastes d'impression déterminés pendant la dernière impulsion précédente. D'autres montages règlent le niveau d'écrêtage en utilisant des facteurs déterminés à partir des signaux précédents 15 et suivants dans l'onde constituée d'impulsions. Lorsque les impulsions considérées se produisent à des intervalles de temps réguliers, le circuit sert à écrêter les impulsions suivant le niveau moyen exact des signaux eux-mêmes qui sont à distinguer des impulsions parasites. On trouve dans l'art antérieur, par exemple dans les brevets numéro 1 173 919 déposé le 27.11.1956, 1 251 2RB 20 déposé le 23.11.1959, 1 250 691 déposé le 10.12.1959, par la demanderesse en France et dans les brevets américains M° 3 076 145, 3 130 371, 3 174 061 des circuits qui ont un circuit de réglage du seuil variable, pour éliminer le bruit du signal de sortie. Conformément à l'invention, on réalise un circuit d'écrêtage d'impulsions électrioues oui règle le niveau d'écrêtage en évaluant 25 l'impulsion même qui est en cours d'écrêtage. L'impulsion électrique analoginue d'entrée accompagnée par le bruit de fond de niveau variable est anpliauée à deux canaux. Le signal est maintenu intact mais il est retardé dans un canal pour gagner suffisamment de temps pendant lenuel on engendre une tension d'écrêtage dans l'autre canal. Dans ce dernier canal, le signal d'entrée est sou-30 mis à une détection de crête positive et négative et les signaux de crête négatif et maximum positif sont ajoutés algébriquement.Le signal somme résultant est comparé au signal analogique retardé ce qui donne un signal rcrêté constitué d'impulsions à deux états. Le signal d'entrép établit dp ce fait un niveau d'écrêtage presque maximum nour écrêter l'impulsion considérée. 35 Du point de vue circuit, un canal comprend un réseau à retard "passe tout" et l'autre canal comprend deux circuits de d'-tectinn ris crête couplés à un mélangeur. La sortie du réseau de retard est apnlinuée une home c"entrée d'un amplificateur différentiel p.t la sortis du mélangeur est anpliouée ? l'autre borne d'entrée du circuit de l'amplificateur différentiel. L'écrêtage 40 est alors effectué dans l'étage d'entrée rie l'amplificateur différentiel. Cet 9AD ORIGINAL ^ 69 09045 2 2008959 amrlifIcF-tPur ^put comporter un circuit accentuant ^i^nal tel nu'un etare surdiarrjé nu un circuit limitant la tension df? sortis nu 1rs doux. Uns fois m*une impulsion a et'' traitée, chacufi circuit de détp.ction dp ~rnt" est rnrern au niveau d erntre réaction. Ceci permet d'écriter des signaux d'amplitudes identiaues ne r-'ffprant nue par le niveau absolu. Afin r.l'éliminer le bruit du ni-nal de sortie, lorsnu'cn balaye des rodions importantes de fond, un nivoau de seuil minimum est régi" pour le circuit de 10 détection rie crête positif qui l'empêche de revenir au niveau négatif. Ainsi peur des signaux d'entrée variant lentement, la tension d'écrêtage sera toujours un peu supérieure au bruit de fond. Cetts technique, établit le niveau de bruit de fond comme tfsnsion prédominante vers laouelle les excursions de tension positive reviennent mais nu'ils n'atteignent jamais. 15 Lorsou'on balaye les régiens importantes de polarité opposée à celle du niveau de base on peut obtenir une distorsion avec le circuit réalisé conformément à la présente invention tel qu'il est décrit jusqu'ici car le circuit de détection de crête négative reviendra au niveau positif comme si ce niveau était le nouveau niveau de base. En conséquence, l'invention comprend trois 20 circuits de détection de crête et deux circuits mélangeurs= En plus rips deux circuits de détection de crête et du mélangeur décrit précédemment, un détecteur de maximum négatif à constante de temps longue est disposé de façon à maintenir le niveau le plus négatif des entrées reçues pendant tout le balayage et par l'intermédiaire du second circuit mélangeur applique cette tension comme 25 seuil au circuit de détection ds maxirnim négatif. Ce circuit est restauré chaque fois qu'un nouveau document est balayé de sorte que chaque document règle son propre niveau la plus négatif. Le fonctionnement de ce dispositif amélioré est le même nue celui décrit précédemment sauf que la sortie du circuit de détection de maximum positif en plus d'être mélangé à la sortie du circuit de 30 détection de maximum négatif est mélangé à la sortie du circuit de détection de maximum le plus négatif et est utilisé pour établir une tension au-dessus de laquelle le circuit ds_ détection de maximum négatif ne peut être restauré. De cette manière, des régions de polarité opposées importantes peuvent être balayées tout en maintenant la fidélité du signal de sortie en digital. 35 De plus, conformément à l'invention, la tension de seuil est une fonction du si"nel rie sortie du circuit de détection de maximum négatif pour améliorer grandement la sensibilité du circuit sans introduire de bruit de fond dans la sortie. Ainsi lorsque le fond est très noir la tension de seuil peut être faible puisque la tm^'ior de bruit est faible. Par suitp les bits de faille am-40 nlitude peuvent êtrp détectés. Pi le fond est fris, i-nnr- î np dp seuil sera BAD ORIGINAL 69 09045 2008959 supérieure puisnu^ le signal du fend est supérieur ris mène que le composante de bruit riens le siçnal. >:n circuit analogue au circuit dr> ccmande automatique ce e-ain est utilise pour ré™ler autonatinuensnt le seuil entre les -circuitc de détection de raxir.um nérati^s et positifs. 5 C'autres Gujets, caractéristiques et avcrt-r-'cs d ressertiront Pieux 1'«xrosc nui "uit fait en r'fôrsncs aux r'ossins c-nexCr » ce texte, qui représentent un r.-ode de r'«lîc«+.1 on préféré de celle-ri. La figure 1 est un diagramme d'une réalisation fondamentale de 1 'inv;n4:i.'r. La fiçure 2 est une représentation graphique des si^nsux et.tenus c-y-ic la 10 montage de la figure 1. La figure 5 est un diagramme représentent un exemple du circuit utilisé pour réaliser les fonctions décrites dans la figure 1. La figure 4 est une représentation graphique des signaux permettent d'expliquer le fonctionnement du circuit conformément à la présente invention dans 15 certaines conditions. La figure 5 est un diagramme fonctionnel d'une autre réalisation de l'invention. La figure 6 est une représentation graphique des signaux obtenus dans le montage de la figure 5 et, 20 La figure 7 est un diagramme d'un exemple de circuit permettant de réaliser les fonctions de l'invention comme on l'a décrit en se référant à la figure 5. La figure 1 représente une réalisation fondamentale de l'invention. Un signal vidéo analogique par exemple, qui est obtenu à partir d'un dispositif optique de balayage de documents est appliqué aux bornes d'entrée 10 afin de 25 produire des impulsions électriques à deux états aux bornes de sortie 12. Le signal d'entrée vidéo est acheminé dans deux circuits comprenant un réseau è retard passe tout 14, et un réseau déterminant le niveau d'écrêtage 1R. Ce réseau comprend un circuit de détection de maximum positif ou point haut et un circuit de détection de maximum négatif ou point bas 20, ces deux circuits 30 étant reliés à un circuit mélangeur 22. Le signal vidéo retardé est appliqué à une entrée de l'amplificateur différentiel 24 qui est de préférence, un amplificateur ayant au moins un étage surchargé. La sortie du circuit de sommation ou du circuit mélangeur ?2 nui constitue le niveau de tension d'écrêtage est appliquée à l'autre borne d'entrée de l'ampli-35 ficateur différentiel 24 pour être comparée au signal analo^inue vidéo retardé. Les circuits représentés ici par la cellule 2B sont utilisés rie préférence pour régler un niveau de seuil minimum empêchant au circuit de détection de maximum positif 18 de revenir au niveau négatif. Les connexions provenant de la sortie de chacun des circuits de détection sont reliées aux autres circuits rie détec-40 tion pour les restaurer une fois que chaque impulsion a été traitée. BAD original 09045 4 2008-959 Sur la figure 2, est représentée une série de signaux obtenus avec le montage de la figure 1. Cn utilise les' mènes numéros de référence chaque fois qu'un signal particulier est représenté. Le signal d'entrée vidéo analogique est représenté par les courbes ?P sur les fi-ures 2(a), 2(b) et 2(d). La sortie nu circuit de détection de naxi"!irr rcsitif 1-î est représentée car la courbe tandis eus la sortie du circuit de détection do maximum négatif 2C est représentée par In courte 34. La figure 2 Cb]représente c»s courbes superposées au signal ci'entrée vidén et la figure 2 Ce] les représente superposées à la rcurbe 3R représentant la tpnnic" d'écrêtare obtenue à In sortie du nélan?*eur22 et ap[ liguée ensuite comme entrée ri'ccrêtar.e à la borne du circuit amplificateur 24. Le signal vidéo retard'' est représenté par la courbe 3E comparé à la courbe 30 du signal d'entrée vidéo sur la figure 2 Cd) et au niveau d'écrêtage 3E sur la figure 2 (s). Les impulsiors de sortie à deux états sur la borne 12 sont représentées par la courbe 40 sur la figure 2 tf). La figure 3 est un diagramme représentant une réalisation de l'invention permettant de réaliser les fonctions énoncées dans la description précédente des figures 1 et ?. fin a utilisé les mêmes numéros de référence pour des composants identiques. Les numéros portant la référence pri^e associent les circuits schématiques aux symboles fonctionnels. Le signal ^nalu;rii:'je vidéo d'entré- r~ru aux bernes If est applinué à un transistor d'entrés 42 nui est relié à un transistor constiuant un amplificateur dépliassur 44. Ce transistor commande le réseau à retard 14' constitué des rapacités montres en série 4P, 47 et 48 et des inductances montées en parallèle 50 st 51 qui ont ces valeurs retardant le signal d'entrée pour toutes les fréquences pendant une période légèrement supérieure au temps de montée des impulsions constituant le sirnal vidéo. Cars une application oratiaue, à un dispositif de balayage optinijr* d^ document on a trci.»'^ nue ^ nicro-sfccndes constitue un te^ps suffisant. La sertie circuit h r^tar^' 14' est appliquée par l'intermédiaire d'un translater amplificateur F4 à un des deux transistors d'entrée 51 et C2 d'un amplificateur di-P-Ff'rentiel 24'. Le signal analogi.nue vidéo d'entrée est aussi appliqué s la borne PD du circuit 16' engendrant la tension t!'êcr^tape par 1 ' 1. ntpr^diairp d'un anpli-fn"cat°ur intermédiaire ccmprenant deux transistors H4 st R5, le transistor F5 étant connect'» suivant yp mentale elass'-'nue d'"metteur-suiveur. Le circuit rie ri'tqct.iq" "axinum gesitif 1?',comprend transistor 6e) et une capacité 70. La tepsien aux bercer- de la capacité de ei'ar^e de maximum eer;''tîve 7P est ré — p 'tac par les transistors 72 et 74. Le circuit d^ dé+'Ttiop de maximum n^raM-F 2C est analogue du peint de vue montage et comprend le transistor 7E et 1g capacité 5G. La tension aux bornes de la capacité DH rmrésentant un maximum négatif est répétée par les transistors "2 et "4. L= signal ri» srrtie maximum positif BAD ORIGINAL 69 09045 2008959 dur l'émetteur du transistor 74 est applinué par ure rcsistancp 88 au circuit de détection de maximum négatif 20' pour restaurer ce circuit après le traitement de l'impulsion considérée. Une résistance analogue P.6 oourle la sortie du circuit de détection de maximum négatif 2C prise au transistor 34 au circuit 5 de détection de maximum positif 1B' pour le restaurer. La constante de temps de rétablissement de chacun ries circuits de détection de maximum est associée au temps d'attaque de l'impulsion vidéo suivante. En pratique, cette durée ?st de l'ordre de 80 à 100 microsecondes et elle est déterminée par la valeur des capacités 70 à B0 et des résistances 38 et 8R respectivement. Le niveau du 10 seuil minimum pour le circuit de détection de maximum positif 18' est réglé au moyen d'un circuit 26' comprenant un transistor 90 et des diodes "2 et C4. Les tensions de sortie des circuits de détection prises aux transistors 74 et 84 sont appliquées à un circuit de sommation ou mélangeur 22' qui comprend un simple réseau résistif comprenant deux résistances 9E et 98. La sortie du 15 mélangeur 22' prise à la borne 100 est appliquée à la base de deuxième transistor d'entrée 62 de l'amplificateur 24'. Le circuit de l'amplificateur différentiel 24' peut être classique mais il est constitué de préférence d'un circuit amplificateur de mise en forme rectangulaire pour rendre parfaite la forme du train d'impulsions de sortie. Il 20 peut comprendre un ou plusieurs étages surchargés pour atteindre ce but ou un circuit limitant la tension de sortie ou les deux. Un couple de diodes 1H2 et 104 est disposé de façcn à empêcher que le signal de sortie tombe au-dessous du niveau de la masse. Un transistor régulateur 10G à courant constant et un potentiomètre d'équilibrage 102 sont de préférence incorporés dans le 25 circuit. L'amplitude réelle du signal retardé 36 au point où il doit être écrêté peut varier en fsisant varier le rapport des résistances 8E et 98 du mélangeur. Lorsque les résistances 96 et S8 sont d'égale valeur, les impulsions vidéo sort écrêtées à un niveau égal à 50% de l'amplitude. Une fois que l'impulsion est 30 transmise, chaque circuit e détection de maximum 18' et 20' est restauré au niveau de repos par la tension instantanée du signal de sortie du détecteur opposé. Ceci permet d'écrêter de la même façon des amplitudes de signaux ne différent que par le niveau absolu. C'est-à-dire une impulsion entrante variant de + 1 à + 2 volts est écrêtée de la même manière qu'une impulsion varient de 35 +2 volts a + S volts, l'aiioliturie du sirr.pl étant en 1 volt dans chanuo cas. Lorsqu'on analyse des régions importantes ayant ur fond rie pclarit': orr~s-', par exemple, lorsqu'on balaye une ligne d'un dessin industriel, des distorsions apparaitront dans le signal rie sertie. Ces distorsions sont provoquées par le fait que le circuit de détection de maximum négatif sera restauré au 40 niveau.positif comme si c'était le nouveau fend. Les signaux sur les figuras 4 9AD ORIGINAL1 09045 2008959 représentent ce -end. Las irvulsicns vid'îo ?.nclcgi'"i: Cet inconvénient est résolu en utilisant le circuit modifié représenté sur la figure 5. Un circuit 122 de détection des maximum les plus négatifs ayant une longue constante de temps détecte et maintient le niveau 1b plus négatif du signal vidéo analogique d'entrée reçu pendant tout le balayage. La sortie du circuit 122 est appliquée h un autre circuit de sommation ou inélan-peur 124 en même temps que la sortie provenant du circuit de détection de maximum positif 16. Le signal résultant qui est le composé de ces deux signaux de sortie est apnlioué au moyen d'un dispositif à impédance unilatérale 126* à un circuit de détection de rwxinir* négatif ?n afin d'appliquer une tension au-dessus de laquelle le circuit de détection de maximum négatif 20 ne peut être restauré. Paintenant des régions de polarité opposées de grande surface Peuvent être balayées tout en maintenant une fidélité du signal de sortis converti en digital. La figure 6 représente le fonctionnement du circuit modifié en utilisant la même impulsion analogique vidéo d'entrés que celle représentée car la courbe 11C. Le signal 132 sur les figures S Cb]» PCc] représente la sertie du circuit de détection de maximum positif dans le montai modifié et la courbe 134 représente la sortie du circuit de détection de maximum négatif alors que la courbe 138 représente la sortie du circuit de détection de maximum le plus négatif. Le signal de sortie résultant c la sortie du mélangeur 22 est représenté par la courbe 138 sur les figures 4(c) et 4fd). Dans cette figure la tension d'entrée retardée 115 est comparée à la tension des niveaux d'écrêtage représentée à la courbe 138. A la suite rie l'application de ces deux signaux» aux circuits amplificateurs différentiels 24, les impulsions de sortie représentées par la courbe 140 de la fiçurn ? Ce] sont très" proches du signal analogique- vidfio d'entrée 110 scus fornn d'irruls'icn- «ins-i qu'en ,1s désire. La figure 7 est un schéma d'un circuit couvant engendrer la tension d'écrêtage permettant de réaliser les fonctions du circL-it représenté sur 1» firrure E. Le circuit entre la borne d'entrée PfT du circuit de form-tion du BAD 0R1Ô*NAL 69 09045 7 2008959 niveau d'écrêtage et la borne de sortie 100 du mélangeur 22 diffère du circuit de la figure 3 principalement par l'addition du circuit de détection rie maxi-runc le plus négatif 122', du second circuit mélangeur 124' et de l'impédance unilatérale 126. Le circuit de détection de r>evirun le plus négatif 122' con-5 prand un trarsiator 14G et unn capacité 1rn, Le constante dn terns du nirriji4-122' est é~ale au produit des valeurs de 1p. capacité 1rn et do 1=3 résirtarce dt. fuite. Cette résistance d° fuite est maintenue aussi élevée nue possible n-^in d'avoir une constante de temps aussi longue nue possible. La rnstfîuratinn circuit 1"2* est réalisée en fermart un commutateur 151 ce nui charge la rapaci-10 té à un niveau positif. Ce commutateur 151 fait de préfor^nr.e partie du commutateur permettant d'emmagasiner le balayage du document (non représenté], l.a tension maximum la plus négative aux bornes de la capacité 150 est appliquée au moyen des transistors 152 et 154 à une borne d'un potentiomètre 124* constituant le mélangeur. L'autre borne du pntentiomètre 124' est connectée à la 15 sortie du circuit 1E' de détection de maximum positif au collecteur du transistor 74. Le potentiomètre 124' nermet de régler facilement le niveau d'écrêtare pour chaque document balayé, en réglant le curseur du potentiomPitre. On nréf?;re utiliser ce potentiomètre puisque la variation entre les documents peut êtrr assez importante pour nécessiter le réglage du rapport des niveaux d'écrêtage 20 d'un document à l'autre. Pour balayer un document avec un tube photo-multiplicateur, il est intéressant d'utiliser un seuil variable. Le bruit de SCHDTCKY à la sortie d'un tube photo-multiplicateur augmente avec le niveau absolu du signal. La sensibilité du circuit d'écrêtage réalisé conformément ^ l'invention est fonction du seuil, 25 c'est-à-dire le signal doit avoir une amplitude supérieure au seuil peur être écrêté. Par conséquent, le seuil est rendu variable en fonction rie la sortie du détecteur de maximum négatif 20 pour augmenter la sensibilité du circuit sans introduire les bruits de fond dans la sortie. Ainsi, pour les fonds noirs, la tension de seuil est faible, puisque le bruit est faible et les impulsions d'am-30 plitudes faibles sont facilement détectées. Pour un fond gris, le seuil doit être élevé puisque le signal résultant du fond est élevé de même pue le bruit dans le signal. Un tel montage est obtenu en remplaçant le circuit 25 engendrant la tension de seuil par un circuit 28'' de commande automatirue rie pain comme c'est représenté sur la figure 7 comprenant deux transistors 1c2, 1^4-et ries 35 résistances 166, 1qB ayant un gain défini proportionnel à la sorti0 du circuit de détection de maximum négatif 20 et au seuil nécessaire pour le circuit de détection de maximum positif 1P. En réalité le gain est de 1,1 s 1,5. Le circuit décrit peut servir à balayer des lignes ou surfaces sombres sur un fond clair. Des surfaces claires sur un fond sombre peuvent être balayées 40 facilement en inversant les signaux d'entrée sur les bornas" d'entrée 10. SAD ORIG«NAt 69 09045 " 2008959 Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins, les caractéristiques essentielles de l'invention, appliquées à un mode de réalisation préférée de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou ds détail qu'il ju?,e utiles sans pour 5 autant sortir du cadre de ladite invention. BAD OBtG'NAL 69 09045 S 2008959 R E V Ë D I C A T I _□ "J " 1. Dispositif d'écrête^e d'une onde électrique ir.ipulsionnellc « l'entrée duquel est fournie une onde électrÎGue inpulsionnelle et devant fournir à la sortie une onde électrique écrêtée caractérisé en es qu'il-comprend : - un premier moyen de détection de crête Lranchô sur ladite entrée pour déterminer les maxina positifs rJ-3 l'onde électricue ir.xulsiennellG arrivent L 5 l'entrée du dispositif, - un deuxième moyen de détection de crête branché sur ladite entres pour déterminer les maxina négatifs de ladite onde électrique, - un premier circuit sommateur, additionnant les signaux de sortie dsedits premier et deuxième noyons de détection pour fournir un niveau d'écrêtage, 10 - un circuit retardateur branché à ladite entrée pour retarder ladite onde électrique, - un moyen amplificateur différentiel branché d'une part sur la sortie dudit circuit retardateur et d'autre part sur la sortie dudit premier circuit sommateur pour modifier l'onde électrique retardée en fonction dudit niveau 15 d'écrêtage et fournir en sortie une onde formée d'impulsions écrêtées. 2. Dispositif suivant la revendication n°1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens de connexion entre la sortie de chacun des dits moyens de 20 détection et l'entrée restauration de l'autre pour que la détection d'un maximum par l'un des deux moyens de détection déclenche la restauration de l'autre. 3. Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce aue : - un moyen électrique de seuil est interposé à l'extrémité reetauration 25 de l'une des dites connexions. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - un troisième moyen de détection de crête à constante de temps beaucoup 30 plus grande que les premier et deuxième moyens cour détecter le maximum le plus négatif de ladite onde électrique impulsionnelle arrivant à l'entrée du dispositif, -un deuxième circuit sommateur, additionnant les signaux de sortie dos dits premier et troisième moyens de détection pour déterminer un niveau maximum 35 de seuil, - une connexion entre ledit deuxième circuit sommateur et le deuxième moyen de détection, comprenant un moyen électrique de seuil, pour faire varier le seuil dudit deuxième moyen de détection en fonction de la sortie dudit 69 09045 m 2008959 deuxième circuit sommateur.