Brevet FR2005905A1 — publié le 19691219

L'invention concerne le domaine des mesures de l'intervalle de temps entre deux signaux transitoires ou impulsions qui ne se répètent pas. Dans l'un des procédés de l'art antérieur pour mesurer l'intervalle cle temps entre deux impulsions transistoires ou qui ne se répètent pas, on 5 emmagasine un échantillon de potentiel de chaque impulsion, et on les examine en séquence et exposés sur un oscilloscope à basse fréquence qui permet de lire l'intervalle de temps entre les deux impulsions. □ans un autre procédé pour la mesure d'un intervalle de temps entre impulsions transitaires, un oscillateur de haute précision est 10 mis en route par la première impulsion transitoire et arrêté par la seconde, les cycles de l'oscillateur durant la période sont comptés pour déterminer l'intervalle de temps entre les deux Impulsions transitoires. □ans un autre procédé antérieur, les deux impulsions séquentielles seront reliées aux deux entrées d'un circuit à bascule bistable 15 qui produit une Impulsion de sortie dont la largeur correspond à l'intervalle de temps entre les deux impulsions d'entrée. Cette impulsion de sortie est intégrée et amplifiée pour fournir un potentiel continu de sortie proportionnel à l'intervalle de temps entre les deux Impulsions d'entrée. Cependant, tous ces procédés de l'art antérieur ont relativement 20 une résolution et une précision médiocre. L'invention présente peut 6tre résumée sommairement comme un systàiM nouveau pour mesurer l'intervalle de temps entre deux impulsions transitoires, ou qui ne se répôtent pas de durée extrêmement courte. Les impulsions sont appliquées à un dispositif de sommation algébrique 25 à haute vitesse qui produit un potentiel de sortie dont l'amplitude maximum est fonction de l'intervalle dB temps entre les deux impulsions d'entrée. Cette amplitude maximum est maintenue ou emmagasinés durant une période de temps suffisante pour permettre à un dispositif de mesure de potentiel de la mesurer. L'objet principal de l'invention est 30 de mesurer avec précision de tels intervalles de temps inférieurs à la nanoseconde avec une procision de 1% ou mieux et avec une résolution aussi élevée qu'une picoseconde. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins 35 annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci, La figure 1 est un diagramme d'une réalisation préférée de l'invention, La figure 2 est une représentation schématique du circuit de soustraction de la figure 1. 69 05501 2 2005905 La réalisation préférés consists en uns borne d'entrée 10 reliés à l'entrés d'un discriminateur de niveau de tension 12 dont la sortie est rsliés à l'entrée d'un générateur d'impulsions cohérentes 14 dont la sortis à son tour Bst reliée à uns entrée 16 d'un circuit de soustraction 5 18 qui, dans sa forme préférée, est un circuit semblable à celui de la figurs 2. Similairemsnt, une deuxième borne d'entrée 20 est reliée en série avec un autre discriminateur de niveau de potentiel 22, un générateur d'impulsions cohérentes 24 et la deuxième entrée 26 du circuit de soustraction 18. On alimente un circuit de maintien 28 dont la sortis est reliée à un 10 voltmètre digital 30, par la sortie du circuit 18. En fonctionnement, une impulsion transitoire de départ 32 est appliquée à l'entrée du discriminateur de niveau de potsntisl 12 qui produit uns impulsion de sortie 34 d'une amplitude approximative de 0,5 volt quand son niveau de seuil est dépassé par l'amplitude de l'impulsion 32. L'impulsion 34 commande 15 alors le;.basculement du générateur d'impulsions cohérentes 14 pour produire une impulsion 36 de forme sinusoïdale amortie de façon critique ayant une amplitude de crête de l'ordre de 9 volts. L'impulsion 36 est appliquée à l'entrée 16 du circuit 18 de soustraction de potentiel analogique . □s la même façon, une impulsion transitoire d'arrêt 38, suivant l'impulsion 20 de départ 32, est appliquée en 20 au discriminateur de niveau de potentiel 22 pour produire une impulsion 40 d'une amplitude approximatlvs de 0,5 volts. L'impulsion 40 est appliquée au générateur d'impulsions cohérentes 24 qui produit une impulsion signal 42 de forme sinusoïdale amortie de façon critiqua ayant une amplitude identique à l'amplitude du signal 36. Le circuit de 25 soustraction 18 produit une impulsion de sortie 44 dont l'amplitude maximale positive est proportionnelle à l'intervalle de temps entre les signaux 36 et 42, Par exemple, si les signaux 36 et 42 coïncident dans le temps,1?amplitude de l'impulsion 44 est 0 ou toute autre valeur de référence. Si l'intervalle de temps entre les impulsions 36 et 42 est le maximum que l'on puisse mesurez-30 à l'aide du système, c'est à dire, la largeur d'une demi-impulsion, ou le temps de monter au maximum de 9 volts, alors l'amplitude maximum de l'impulsion 44 est approximativement de 9 volts. Le signal 44 est appliqué au circuit de maintien 28 contenant un condensateur (non montré) qui se charge à l'amplitude positive maximum du signal 35 44. Le condensateur est conçu de telle façon qu'il ait un temps de charge rapide mais un temps de décharge lent de telle sorte que le potentiel de crête est maintenu longuement pour permettre au voltomètre digital 30 de mesurer l'amplitude maximale du signal. Les discrlminateurs de niveau de potentiel 12 et 22 peuvent chacun 69 05501 3 2005905 être constitué d'un circuit monostable à diode tunnel commandant un circuit bistable à diode tunnel. Un potentiel de polarisation continu appliqué au circuit monostable détermine le niveau de seuil du discriminateur. Chaque dispositif générateur d'impulsions cohérentes peut être un 5 circuit LC qui est excité par l'impact de l'impulsion provenant du discriminateur pour produire une impulsion de forme sinusoïdale amortie à l'amortissement critique qui est fournie au circuit de soustraction 10. Le circuit de soustraction dans sa configuration préférée est équivalent à celui illustré dans la figure 2. Elle consiste en un transformateur 10 48 comprenant un bobinage primaire 50 et un bobinage secondaire 52 à point milieu avec des bornes de sortie 54 et 56 à ses extrémités opposées. Afin d'expliquer son fonctionnement supposons que le signal de potentiel e^ correspondant à l'Impulsion 42 soit appliqué au primaire 50, et qu'un second signal potentiel e2 correspondant à l'impulsion 36 soit appliqué au point 15 milieu du secondaire 52. Le potentiel de sortie entre le point 56 et la terre est alors égal à e^ - e^, et le potentiel de sortie entre le point 54 et la terre est égal à e^ + e^. Dans la réalisation préférée de cette invention, seule la sortie en 56 est utilisée, et cette sortie correspond au potentiel de l'impulsion 44 dont l'amplitude maximale est proportionnelle 20 à la différence de temps entre les deux signaux 36 et 42. Naturellement, le signal de sortie en 54 peut aussi être utilisé puisque e^ + e^ est aussi proportionnel à la différence de temps. Le circuit de la figure 1 mesurera de façon précise un intervalle de temps de 0 à 10 nanosecondes avec une résolution de 1 picoseconde et une 25 stabilité de ± 10 picosecondes. La seule limitation dans la capacité de mesure du circuit est que l'intervalle de temps ne dépasse pas le temps de montée des signaux 36 et 42. Par exemple, si le temps de montée de 0 au maximum de S volts des Impulsions 36 et 42 est de 10 nanosecondes, alors l'Intervalle maximum qui peut être mesuré entre les Impulsions 36 et 42 3Û est de 10 nanosecondes. Le circuit d'emmagasinage 28 est conventionnel et comprend une diode et un condensateur. La diode est polarisée pour permettre à la partie positiv du signal 44 de 1a traverser et de charger le condensateur à un potentiel proportionnel à l'amplitude positive maximum du signal 44.Le condensateur 35 conserve ce potentiel durant un temps suffisant pour permettre au voltomôtre digital 30 de mesurer le potentiel. Le voltomètre digital est calibré en unités de temps convenables. Dans un circuit qui a été actuellement construit deB intervalles de temps de 0 à 1 microseconde peuvent être mesurés sur 3 échelles. Dans l'échelle totale de 10 nanosecondes, la résolution est 69 05501 4 2005905 de 1 picoseconde. Dans l'échelle de 100 nanosecondes, la résolution est de 10 picosecondes, et dans l'échelle de 1 microseconde, la résolution est de 100 picosecondes. Bien que 1'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les 5 dessins, les caractéristiques principales de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utilec sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 05501 5 2005905 REVENDICATIONS I - Dispositif permettant de déterminer l'intervalle de temps séparant deux Impulsions d'entrée identiques, caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de sommation algébrique ayant une première borne d'entrée, une seconde borne d'entrée et une borne de sortie, ledit circuit de sommation pro- 5 duisant sur ladite borne de sortie, un signal de sortie proportionnel à la somme algébrique des deux signaux appliqués respectivement sur les dites première et seonde bornes d'entrée, des moyens pour appliquer chacune des deux Impulsions d'entrée sur les dites première et seconde bornes d'entrée dudlt circuit de sommation, des moyens pour emmagasiner la tension crête 10 du signal ds sortie dudlt circuit de sommation, des moyens pour convertir ladite valeur de tension crête en l'information de temps qui lui correspond. II - Dispositif selon la revendication cl-dessus dans lequel chacun des dits dispositifs appliquant les impulsions d'entrée aux bornes d'entrée dudlt circuit de sommation algébrique est caractérisé en ce qu'il comprend 15 un circuit détecteur de niveau et un générateur d'impulsion.