Brevet FR2028358A1 — publié le 19701009

La prisante invention concerna it! fonctions de pondération et d'accumulation électroniques et particulièrement les dispositifs de comptage utilisés dans une boucle de blocage de phase fonctionnant an digital, qui permettent d'accumuler et de pondérer les erreurs de phase détectées pour amorcer les corrections 5 de fréquence et de phase désirées. La pondération dépend de l'importance que l'on doit accorder aux signaux d'erreur accumulés lorsqu'on produit les signaux de correction. Par le passé, las erreurs de phase déteetées dans une boucle de blocage de phase ont été accumulées par un compteur binaire réversible qui était avancé 10 d'une position an réponse à une erreur positive et retardé d'une position en réponse à une erreur négative, La sortie du compteur binaire était connectée à un convertisseur digital analogique qui examinait la valeur digitale dans ce compteur et la convertissait en un niveau de tension correspondant au poids de la valeur. Ce niveau de tension était ensuite appliqué à un oscillateur comme 15 polarisation pour en modifier la fréquence, Par suite la correction d'erreur de fréquence était toujours fonction de l'erreur moyenne accumulée. En résumé, l'invention concerne un dispositif pour pondérer les erreurs de phase détectées de sorte que les corrections de phase et de fréquence puis-* sent ttre réalisées en fonction de l'erreur échantillonnée instantanée, en fonc-20 tion de plusieurs erreurs précédentes échantillonnées, en fonction de l'erreur accumulée, en fonction d'une commande externe qui consiste à déterminer la réponse de la boucle ou en fonction d'une combinaison de ces différents éléments. L'invention permet d'obtenir un verrouillage très rapide ou un temps d'acquisition très court dans une boucle de blocage de phase fonctionnant en digital. 25 Ce temps de verrouillage peut Stre réduit à un tsmps correspondant à une période de bit par apposition au temps de verrouillage pour une boucle fonctionnant en analogique qui peut nécessiter 20 périodes de bits pour un décalage de fréquence de 20% entre les fréquences d'entrée et de sortie initiales. Ainsi un objet de l'invention est de réaliser un dispositif de comptage 30 fonctionnant en digital qui peut changer la réponse fondamentale d'une boucle de blocage de phase. Ainsi, une boucle de blocage de phase fonctionnant en digital peut simuler la réponse d'une boucle de blocage de phase fonctionnant en analogique du premier, du second ou du troisième ordre. Un autre objet de l'invention est de réaliser un dispositif de comptage 35 digital pour pondérer le nombre d'impulsions d'entrée dans une série d'impulsions et fournir des impulsions de sortie en fonction de ce nombre indépendamment de la quantité physique qu'il représente, D'autra9 objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés 40 à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci: 69 45800 2 2028358 La figure 1 représente un bloc diagramme montrant le fonctionnement d'un dispositif de comptage d'impulsions conformes à l'invention. La figure 2 représente un bloc diagramme d'un dispositif de comptage du type additionneur binaire, 5 La figure 3 représente un bloc diagramme d'un dispositif de comptage du type compteur binaire classique, Bien que dans la description suivante on décrit l'invention en se référant particulièrement à une boucle de blocage de phase fonctionnant en digital, l'invention peut être adaptée à d'autres systèmes chaque fais que la valeur d'un ■jq compte représentée par des impulsions de dqnnées doit être accumulée et qu 'un signal de sortie doit être obtenu en fonction de la valeur du compte accumulé, Ainsi, bien que l'invention soit décrite ci"dessous en ce qui concerne les signaux d'entrée d'erreur de phase, obtenus à partir de la boucle de blocage de phase, on doit se souvenir que ces entréis peuvent représenter une valeur quel-15 conque et ne doivent pas itre limitées aux entrées d'erreur de phase. Sur la figure 1 est représenté un bloc diagramme qui montre le fonction* nement fondamental du dispositif de comptage d'impulsions de l'invention, Ce dispositif permet d'évaluer l'erreur de phase dans une boucle de blocage de . phase fonctionnant en digital (non représentée), L'erreur de phase provenant 2Q du détecteur de phase (non représenté) de la boucle est appliqué à la ligne d'entrée 9 d'un accumulateur 10 sous la forme de bits binaires en série ou en parallèle, La sortie du dispositif de comptage sur la ligne 14 représente l'erreur de phase pondérés qui peut être utilisée pour réaliser soit une correction de phase soit une correction de fréquence ou les deux corrections à la fois 25 pour la boucla de blocage de phase, « - - L'accumulateur 10 peut comprendre soit des compteurs binaires soit des additionneurs binaires. L'erreur totale emmagasinée dans l'accumulateur 10 est divisée par une constante K1 dans le diviseur 12. La partie entière du quotient représente la correction sur la ligne 14, Pour chaque correction qui se produit, 30 la correction est multipliée par une constante K2 dans un multiplicateur 16 et soustraite du contenu de l'accumulateur 10, Ainsi pour K2 ■ K.1 la valeur dans l'accumulateur après correction est le reste du quotient. Ce reste est conservé dans l'accumulateur 10 et il est ainsi ajouté à 1'échantillon d'erreur de phase suivant arrivant sur la ligne 9, 35 Un circuit du type additionneur binaire pour réaliser le dispositif de comptage d'impulsions de la figure 1 est représenté sur la figure 2, Ce type de dispositif de comptage accepte l'erreur de phase détectée sous fofme de bits en parallèle sur les lignes 24 et produit une impulsion de correction sur la ligne 28, L'erreur de phase détectée est amenée par l'intermédiaire des circuits 40 00 28 au registre accumulateur 10 comprenant des additionneurs complets 30 et 69 45800 3 2028358 r das basculas 32, Chaque échantillon d'erreur de phase est ajouté au registre accumulateur. Chaque fois que la valeur dans le registre atteint K1, on circuit logique de décodage de seuil classique 34 produit une seule impulsion de correction sur la ligne 26, L'impulsion de correction sur la ligna 26 va aussi 5 à un registre 36 emmagasinant la valeur K2, Le registre enverra alors sur les lignes 36 des signaux de bit parallèles négatifs égaux à la constante K2, Les lignes 38 sont connectées aux circuits OU 28 qui sont reliés aux entrées de registre accumulateur 10, Ainsi la valeur de K.2 sera squstraita du registre accumulateur chaque fois qu'une impulsion de correction d'erreur se produit sur 10 la ligne 25, La figure 2 représente simplement les lignes qui sont nécessaires pour les corrections d'erreurs de phases positives. Pour les corrections d'erreurs de phases négatives un registre K2 supplémentaire est utilisé en parallèle avec le registre 36, Il fonctionnera de la mime façon sauf qu'une impulsion de cor-15 rection de phase négative sur la ligne 26 lui fera ajouter une valeur K2 au contenu du registre accumulateur. C'est à dire que K2 est ajouté algébriquement à la valeur totale dans le registre accumulateur» Ainsi ce dispositif de comptage d'impulsions du type additionneur accepte à le fqis les données d'entrée pa~ rallèle, positives et négatives et produit des impulsions de sortie de correc-20 tion positives et négatives. Un dispositif de comptage du type compteur binaire est représenté sur la figure 3 et il comprend un compteur binaire 36 constitué de plusieurs bascules FF 40 qui sont avancées par des impulsions de bits d'erreurs de phase en série arrivant sur la ligne 42, Le compteur 38 remplit la fonction de l'accumula-25 teur 10 de la figure 1, Les impulsions de correction de phase sont obtenues à partir d'un décodeur 44 comportant plusieurs lignes de sortie 46, Le décodeur 44 décode le contenu du compteur binaire à certains intervalles, Le décodeur contient plusieurs cir~ cuits ET correspondant chacun à une des lignes de sortie 46, Les entrées des 30 circuits ET sont connectées aux bascules 40 de sorte que les impulsions de correction apparaissent sur des lignes de sortie 46 différentes pour différents comptes dans le compteur 3B, Les Impulsions sur les lignes 46 peuvent être a-joutées dans un circuit OU afin d'obtenir une seule ligne de sortie pour toutes les impulsions de correction de phase, 35 Une impulsion de correction de fréquence est produite par un circuit ET 48 chaque fois que ses conditions d'entrée sont remplies. Par exemple ces conditions peuvent se produire pour un compte de 12 dans le compteur binaire comme représenté, c'est à dire lorsque les erreurs de phase accumulées ont fait avancer le compteur binaire à une valeur de 12, une impulsion de correction 40 de fréquence se produira sur la ligne 50, Cette impulsion restaurera aussi le 69 45800 4 2028358 compteur binaire car l'impulsion se propage le long de la ligne de restauration 52 pour aller à la borne de restauration R de chaque bascule, La dispositif de comptage du type compteur binaire cqoptera les comptes d'erreur de phase négatif ou positif mais non les deux à la fois. Par consé-5 quant, on doit utiliser un autre compteur binaire pour les entrées d'erreur de phase de signal posé. Cependant, son fonctionnement sera identique à celui décrit précédemment sauf qu'il ne répondra qu'aux signaux d'erreur de phase de signal apposé, Le dispositif de comptage du type compteur binaire a la possibilité de ne 10 compter que dans un sans, (à moins que l'on utilisa un compteur à deux sens) par rapport à la possibilité de comptage dans les deux sens de l'additionneur représenté sur la figure 2, Le dispositif de comptaga du type compteur accepte aussi l'erreur de phase exprimée sous forme série tandis que le dispositif de comptage du type additionneur accepte les erreurs de phase aous forme paraliéla, 15 par conséquent la fait que l'on utilisa un type de dispositif de comptage ou l'autre dépendra das applications particulières, D'après la description précédente 11 est apparent que les valeurs des cons-tantes Kl et K2 détermineront à quel moment et combien de fois une impulsion de correction d'erreur sera fournie, Pour une constante K1 plus grande, 11 faut 20 accumuler plus de compte d'erreur de phase avant qu'une impulsion de correction de phase soit produite et si K2 est supérieur à Kl, 11 faut accumuler encore plus de comptes d'erreur de phase avant que la seconde impulsion de correction de phase soit produite, D'autre part si Kl est faible et que K2 * K1, les impulsions de correction de phase se produiront ppresque aussi rapidement que les 25 signaux d'erreur de phase sont accumulés dans l'accumulateur. Cette détermination de l'importance accordée à un signal d'erreur accumulé pour former un signal de correction est appelée pondération, Ainsi, les valeurs de Kl et K2 commanderont la fonction de pondération du dispositif de comptage et par suite la réponse d'une boucle de blocage da pha-30 se fonctionnant en digital associée. Un objectif de cette invention est de faire varier automatiquement les valeurs Kl et K2, C'est la fonction des points de commande 1B et 20 de la figura 1, Las signaux d'entrée digitaux à cas points de commande peuvent changer les valeurs de K1 et K2 de sorte que la correction de phase peut itre réalisée en fonction de l'erreur de phase échantillonnée 35 instantanée, de l'erreur de phase accumulée ou d'une fonction externe quelconque. Sur la figure 2 qui représente le dispositif de comptage du type addition», neur binaire, la valeur de Kl est déterminée par le circuit logique à seuil 34 at la valeur de K2 est déterminée par le nombre emmagasinée dans le registre 40 36, En utilisant des circuits logiques digitaux classiques supplémentaires las 69 45800 5 2028358 valeurs de K1 et KZ peuvent être modifiées en faisant varier la valeur du seuil du circuit 34 et la valeur emmagasinée dans le registre 36, Dans le dispositif de comptage du type compteur binaire représenté sur la figure 3, K1 est déterminé par la manière suivant laquelle les bascules 40 sont 5 connectées au circuit ET dans le décodeur 44 pour produire une impulsion de correction pour les comptes prédéterminée du compteur et K2 est déterminé par celle des bascules qui est connectée aux entrées du circuit ET 48, Par exemple le décodeur 44 peut être connecté pour produire une impulsion de correction lorsque le compteur binaire atteint un compte de trois, Ainsi K1 et K2 peuvent 10 être commandés par des circuits de commutation classiquesmqntés entre les bascules 40 et le décodeur 44 et le circuit ET 4B, Il est très important que la commande des valeur de et K2 permette d'avoir un temps de verrouillage très court pour suivre de nouvelles données d'entrée. Dans les boucles de blocage de phase fonctionnant en analogique clas-15 sique dans les systèmes d'enregistrement magnétique, le verrouillage est généralement réalisé en mettant en marche une horloge à une transition de données et en laissant la boucle fermée régler la fréquence d'horloge, Ce réglage est possible puisque les décalages de fréquence entre les données d'entrée et l'horloge sont généralement inférieurs à 20% de la fréquence d'horloge nominale. 20 Cependant, ce type de blocage impose de séyères restrictions sur la conception du filtre analogique car ce filtre doit avoir une largeur de bande importante alors que pour le décodage et la poursuite des données, il est souhaitable d'avoir une bande étroite. Pour laisser plus de liberté dans la conception du filtre, il est classique de réaliser un filtre pour le verrouillage et un au-25 tre pour la poursuite et de pouvoir mettre en circuit électroniquement le filtre désiré. Cependant, le commutateur utilisé pour cette fonction est nécessairement compliqué car il ne doit produire que des transitoires nominaux pendant la commutation pour un bon fonctionnement. La commutation du dispositif de comptage dans une boucle de blocage de phase fonctionnant en digital est 30 équivalente à la commutation des filtres dans un système fonctionnant en analogique mais il présente l'avantage d'être plus simple puisque seul un changement des entrées aux portes logiques est nécessaire et les réponses transis-toires sont éliminées. Le verrouillage rapide dans une boucle de verrouillage de phase fonction-35 nant en digital associée au dispositif de comptage est obtenu en faisant K.1 * K2 » 1 c'est à dirB, en rendant les impulsions de correction fonction de l'erreur échantillonnée instantanée. Une impulsion de sortie provenant de-la boucle est amenée à se produire en infime temps que la première impulsion d'entrée de donnée. L'erreur de phase entre la seconde impulsion de sortie et la 40 seconde impulsion d'entrée est détectée et appliquée à l'entrée du dispositif 69 45800 6 2028358 de comptage. Puisque K1 * K2 * 1, choqua impulsion d'entrée d*erreur da phase produira une impulsion de sortie de correction* Par exemple, s'il y a quatre impulsions d'erreur de phase/ quatre impulsions de correction seront produites. Si ces quatre impulsions de correction sont alors utilisées pour faire une cor— 5 rection de fréquence, la fréquence de sortie de la boucle sera égale à la fréquence d'entrée de donnée pourvu que le signal d'entrée de donnée initial ait un rapport signal/bruit élevé. En bref, en choisissant correctement les constantes K1 et K2, le temps séparant les deux premières impulsions entrantes est utilisé pour régler immédiatement la fréquence de sortie de la boucle de blo-10 cage de phase fonctionnant en digital. Ainsi, il n'y a pas d'accumulation des entrées d'erreur de phase avant qu'une impulsion de correction soit produite et l'impulsion de correction est ainsi fonction da l'erreur échantillonnée instantanée. Il est apparent d'après la description précédente que les valeurs des cons-15 tantes Kl et K2 commandent la fonction de pondération du dispositif de comptage et que ces constantes peuvent fttre commandées automatiquement par le circuit logique digital supplémentaire aux points de commande 18 et 20 sur la figure 1. tes valeurs de ces constantes peuvent être modifiées pour faire varier la réponse du signal de sortie au signal d'entrée dans une boucle de blocage de 20 phase fonctionnant en digital an commandant les impulsions de correction produites par le dispositif de comptage. On peut faire varier cette réponse de plusieurs façons différentes, par exemple en faisant K1 « K2 » 1 pour obtenir la réponse de verrouillage rapide. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et réprésenté sur la dessin 25 les caractéristiques essentielles 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 fqrme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 45800 7 2028358 REVENDICATIONS 1,- Dispositif de détection et de correction d'erreurs de phase caractérisé en ce que on pondère la correction de l'erreur de phase dans une boucle de 5 blocage de phase fonctionnant en digital en fonction de signaux d'erreurs de phase provenant de la boucle et en ce qu'il comprend» - un accumulateur pour accumuler le total des signaux d'erreurs de phase, - un diviseur recevant le total de l'accumulateur pour diviser ce total par une première valeur constante prédéterminée et pour fournir un signal de 10 sortie représentant un signal de correction de phase pondéré .j et un multiplicateur monté entre la sortie du diviseur et l'entrée de l'accumulateur recevant le signal de correction de phase pondéré afin de le multiplier p$r une seconde valeur constante prédéterminée, le produit de la multiplication étant ensuite additionné algébriquement au total des signaux d'erreurs 15 de phase présents dans 1'accumulateur, 2,~ Dispositif de détection et de correction d'erreurs de phase selon la des revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif comprend/moyens de commande séparés couplés au diviseur d'une part et au multiplicateur d'autre part 2Q pour modifier les valeurs constantes qui leur sont respectivement appliquées et par là modifier la fonction de pondération du circuit. 3,- Dispositif de détection et de correction d'erreurs de phase selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif reçoit les signaux d'- 25 erreurs de phase en parallèle sous forme binaire et produit une impulsion de correction de phase en réponse aux dits signaux, et en ce quei - l'accumulateur comprend un additionneur complet binaire, - le diviseur comprend des moyens de décodage reliés à la sortie de l'additionneur complet pour produire une impulsion de correction chqqu» fois que 30 le total dans l'additionneur complet atteint la première valeur constante prédéterminée, et le multiplicateur comprend des registres pour emmagasiner la seconde valeur constante prédéterminée, ces registres fournissant une réponse à chaque impulsion de correction afin d'additionner algébriquement la seconde valeur 35 constante prédéterminée au total dans l'additionneur complet. 4,- Dispositif de détection et de correction d'erreur caractérisé en ce que on pondère les corrections d'erreurs de phase et de fréquence dans une boucle de blocage de phase'fonctionnant en digital en fonction de signaux d'- 40 erreur sous forme binaire et en série provenant de la boucle et en ce qu'il 69 45800 8 2028358 comprend» - un compteur séria binaire comprenant plusieurs bascules reliées entre elles pour compter les signaux d'erreurs, - un premier circuit logique relié aux bascules pour décoder les comptages 5 dudit compteur afin d'engendrer une impulsion de correction de phase pour chacun des dits comptages, - un second circuit logique relié audit compteur pour décoder un comptage dans ledit compteur afin d'engendrer une impulsion de correction de fréquence, et des moyens sensibles à l'impulsion de correction de fréquence pour re-10 mettre à zéro le compteur. . 5.- Procédé de pondération digitale de la correction d'erreur de phase dans une boucle de blocage de phase fonctionnant en digital caractérisé en ce qu'on effectue les étapes suivantes} 15 - accumulation d'un ensemble d'erreurs de phases provenant de la boucle, - division sous forme digitale de l'erreur de phase totale par une première constante prédéterminée pour produire un quotient dont la valeur entière est égale à la correction d'erreur de phase è appliquer à la boucle, - multiplication de la correction d'erreur de phase par une seconde cons-20 tante prédéterminée pour en obtenir le produit, et addition du nouvel ensemble d'erreurs de phase avec les erreurs de phase provenant de la boucle. 25 6.- Procédé de pondération digitale selon la revendication 5 caractérisé en ce que les première et seconde constantes prédéterminées sont différentes.