Brevet FR2029800A1 — publié le 19701023

La présente invention concerne un dispositif électrique comportant au moins deux sorties auxquelles un signal utile peut être connecté au choix par 12 intermédiaire d'un signal de commu- tation. Selon une particularité essentielle de l'invention, chaque sortie de signal est constituée par la sortie d2un étage de commutation qui comporte au moins deux entrées de commande dont une est alimentée par un signal de commutation dVamplitude variable et l'autre par une tension de référence0 Les divers étages de commutation sont constitués et montés en cascade > de façon que le signal utile appliqué & cette cascade les parcoure et apparais-se sur la sortie de étage pour lequel la différence deamplitude entre le signal de commutation et la tension de référence, qui augmente dpune valeur déterminée & chaque étage de commutation, est-nulle ou pratiquement nulle Les avantages du dispositif selon l'invention résident essentiellement dans sa constitution très simple, Le dispositif selon l'invention se caractérise en outre par les temps extrêmement brefs nécessaires & la commutation du signal utile entre'une sortie de signal et une autre sortie similaire. Dans le dispositif selon l'invention, le signal utile est fourni de préférence par une-source de courant en serie avec les étages de commutation montés zen cascade. Tous les circuits et composants électriques qui font circuler dans une résistance raccordée un courant indépendant dans une large mesure de la valeur de cette résistance se prêtent & remploi comme sources de courant0 Une telle source est constituée dans le cas le plus simple par un composant commandé, présentant une-'grande résistance de sortie, comme les transistors par exemple.Lorsqutun transistor est utilise.par exemple comme source de courant dans le dispositif selon l(invention, son circuit collecteur-émetteur est en série avec les étages de commutation montés en cascade, Un signal de commande, déterminant la valeur et la forme du courant délivré, est appliqué au circuit base-émetteur de ce transistor. Bans le dispositif selon ltinventions les divers étages de commutation sont constitues-de préférence par des amplificateurs différentiels, dont chacun comporte au moins deux composants commandés, reliés & un point commun. Le signal utiles tel que le courant delivré par la source précitée, est alors appliqué au point commun de chacun des amplificateurs différentiels0 Ces derniers comportent en outre chacun un composant, appelé ci-dessous premier composant par raison de simplicité et relié d une source délivrant la tension de référence, tandis que le signal de commutation est appliqué & électrode de commande du second composant0 Tous les amplificateurs différentiels sont montés en série, la sortie du second composant commandé d'un amplificateur étant reliée au point commun des deux composants commandés de leanplificateur suivants La sortie du premier composant commandé de chaque amplificateur différentiel constitue une sortie de signal du dispositif selon leinventiono Des transistors sont utilisés de préférence comme composants commandes du dispositif selon l'invention et comme source de courant le cas échéants Deux transistors au moins sont prévus dans chaque amplificateur différentielg leurs bornes démets teur étant reliées au point commun de cet amplificateur0 Le collecteur du premier transistor constitue une sortie de signal du dispositif selon lEinvention, tandis que le collecteur du second transistor est relié aux bornes démetteur des transistors de ltamplificateur différentiel suivant, La base du premier transistor est attaquée par la tension de référence et celle du second transistor par le signal de commutation0 Au lieu de transistors comportant des régions d2émetteur > de base et de collecteurs le dispositif selon l'invention peut évidemment utiliser aussi d'autres types de transistors, à effet de champ par exemples tant comme composants commandés que comme sources de courant0 En cas deemploi de transistors & effet de champ,chaque amplificateur différentiel comporte de nouveau au moins deux transistors de ce type > dont les électrodes de source sont reliées au point commun de leamplificateur considérés tandis que les électrodes de drain constituent une sortie due signal du dispositif ou sont. reliées au point commun des. transistors & effet de champ de lamplificateur différentiel suivants Dans le dispositif selon ltinventiong les tensions de référence pour les divers étages de commutation sont fournies par exemple par un seul diviseur de tension comportant de nombreuses prises Chacune des prises de de ce diviseur de tension, alimenté par une tension continue, est reliée à un étage de commutation, de sorte que la tension de référence effective augmente à chaque passage d'un étage de commutation à autre de la tension partielle comprise entre deux prises du diviseur de tension0 D'autres objets et avantages de lginvention seront mieux compris à laide de la description détaillée ci dessous et des dessins annexés sur'lesquels e La figure 1 représente le schéma d'un exemple de réalisation et la figure 2 représente le schéma bloc deun panneaud'affichage, commandé par le dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté par la figure 1 comporte trois étages de commutation; constitués chacun par deux transistors 1 et 2 montés en amplificateurs diffErentielsO Le nombre étages de commutation est ici purement arbitraire et peut évidemment être augmenté ou réduit selon l'application considérée.Les bornes deémetteur des deux transistors 1 et 2 sont reliées dans chaque amplificateur différentiel & un point commun 3O L9électrode de collecteur du transistor 1 constitue la sortie de signal de chaque étage de commutation, tandis que le collecteur du transistor 2. est relié au point 3 de l'étage de commutation suivant0 Chaque sortie de signal du dispositif représenté comprend un transistor amplificateur 4, dont la base est reliée au collecteur du transistor 1 de l'amplificateur différentiel considéré.Dans la réalisation particulière représentée, les transistors 4 sont d'un type opposé & celui des transistors 1 et 2, et leur circuit basesémetteur est inséré dans le circuit collecteur des transistors lo Les -signaux de sortie du dispositif; selon linvention, représenté peuvent autre prélevés après amplification sur les bornes de collecteur 5 à 7 des transistors 40 Le signal utile est délivré par le transistor e utilisé comme source de courant, Les deux sources de tension UBI et UB2 en série alimentent son circuit émetteur-collecteur en série avec les amplificateurs différentiels-montéS en cascade Le circuit émetteur de ce transistor comporte en outre une résistance 9 assurant la stabilisation du courant de façon connues Le dispositif selon l2invention > reprisent & la figure t comporte pour la production de la tension de référence un diviseur de tension, constitue par les résistances 10, en parallèle avec la source de tension de référence UB1 et avec les amplificateurs différentiels en cascade, et dont les diverses prises sont reliées chacune à la base diun des transistors lo La tension d'amplitude variable est appliquée aux transistors 2 par les résistances de découplage llo Dans le dispositif reprdsenté, le transistor 8 délivre par hypo- thèse un signal utile constitué par un courant continu de valeur constante, Une tension de polarisation fixe est par suite appliquée au circuit base-émetteur de ce transistor a0 il est toutefois évident que le dispositif représenté permet aussi, sans modification importante, de superposer un courant alternatif & ce courant conti- nu et de commuter ainsi des signaux de tension alternative entre diverses sorties au choix0 Une source de tension alternative appropriée est alors-disposée par exemple en série-avec la tension de batterie UB2 ou insérée entre labase du transistor-d et le point 12, qui représente le point de connexion des deux sources de tension d'alimentation UB1 et UB2 , relié au potentiel de masse dans exemple de réalisation représenté0 Le fonctionnement du dispositif est le suivant, Le diviseur de tension constitué par les résistances 10 applique & chaque transistor 1 une tension de polarisation fixe, qui augmente d'un amplificateur différentiel au suivant de la chute de tension-aux-bornes desdites résistances. Lorsque par exemple l'amplitude du signal de commutation appliqué aux transis tors 2 est inférieure & celle de la tension de polarisation appliquée au transistor 1 du premier amplificateur différentiel, relié directement au transistor 8, le transistor 1 de cet. amplificateur est conducteur, tandis que le transistor 2 est bloqué. Le signal en courant délivré par le transistor 8 est alors-appliqu & par le transistor 1 du premier amplificateur différentiel & la base du transistor amplificateur 4 en aval et disponible après amplification sur la borne de sortie 5.Lorsque par eontre ltamplitude du signal de commande est supérieure à telle de la tension de polarisation appliquée au premier amplificateur différentiel > le transistor t de cet amplificateur est bloquée tandis que le transistor 2 est conducteur. Le signal en courant délivré par le transistor e circule alors dans Ce transistor 2 conducteur pour atteindre le point 3 du premier amplificateur différentiel en avals Les condi- tions pour ce dernier sont les memes.que poule premier amplifi cateur différentiel0 Lorsque le signal de commutation est inférieur & la tension de polarisations le transistor i est conducteur et le transistor amplificateur 4 applique directement le signal utile à la sortie 6.Lorsque leamplitude du signal de commutation est toutefois supérieure 3 celle de la tension de polarisation, le transistor 2 est conducteur et transmet le signal utile au troisième amplificateur différentiel0 La comparaison des tensions de commuta tion et de polarisation seeffectue de nouveau; ainsi que la commande décrite des transistors 1 et 20 Le dispositif selon ltinvention permet ainsi par variation de lgamplitude du signal-de commande, de connecter un signal utile à l'une de plusieurs sorties au choix, le nombre des amplificateurs différentiels qui constituent les étages de commutation devant autre très éleve par rapport & celui des sorties de signal nécessaires0 L'accroissement de la tension de polarisation d'un étagé & l'autre devant toutefois être au moins égal à la tension de seuil des transistors utilises, le nombre d'étages ést limité pratiquement par la rigidité diélectrique des dits transistors0 En cas d'emploi de transistors au silicium ayant une tension de seuil de 0,7 V, on obtient ainsi pour-les transistors une rigidité diélectrique minimale de 70 V pour 100 étages.Dans les montages à très nombreuses sorties de signal > -l est par suite recommandé de prévoir plusieurs dispositifs selon l'invention, chacun dteux ne comportant alors qu'un nombre relativement faible de sorties0 Il va de soi que le schéma de la figure 1 me représente qu'une des nombreuses formes de réalisation du dispositif selon l'invention et que des variantes permettent l'adaptation & chaque application considérée, sans sortir du cadre de- la présente invention. C'est ainsi qu'il est possible d'augmenter ou de réduire & BR Il est en outre possible de supprimer par exemple les transistors amplificateurs 4, quand quand les amplificateurs différentiels sont a même de délivrer la puissance nécessaire au dispositif selon l'in- vention. il est en outre concevable que les' transistors amplifica- teurs soient du même type que les transistors 1 et 2, et utilisés par exemple en émittodynes. Le dispositif selon lvinvention est utilisable avantageu sement et de façon très générale comme convertisseur analogique numérique, la tension analogique qui doit être transmise sous forme deinformation numérique constituant alors le signal de commande, Un signal en tension continue apparat sur une sortie du dispositif, selon ltamplitude de cette tension analogiqueO Le dispositif selon l'invention présente une importance particulière pour la commande de panneaux deaffichageO La figure 2 représente le schéma-bloc de principe d'un tel panneau d'affichage 13, constitué par de nombreuses sources lumineuses électriques. Par raison de simplicités quatre sources lumineuses 14 & 17 seule- ment sont représe--ntêes & la figure 2o Des lampes à incandescence ou des diodes photoluminescentes conviennent comme-sources lumi- neuses. Les courants desservie sont appliqués & ces sources par deux groupes de fils de connexion, les fils d'un groupe étant parallèles verticalement et ceux de loutre groupe parallèles horizontalement dans exemple représenté.Par raison de simplicité, deux fils seulement ia et 19 ou 21 et 22 sont représentés, Le schéma-bloc correspond au cas où chaque'source lumineuse est disposée au point d'intersection de deux fils et ne s'allume donc que lorsque les fils croisés lui correspondant permettent le passage dtun courant. Une attaque appropriée des fils horizontaux et verticaux permet, par suite de commande,l'allumage individuel des sources lumineuses. Cette commande est assurée avantageusement - par deux dispositifs 20 et 23 selon l'invention.Les fils horizontaux sont reliés aux sorties du dispositif 20 et les fils verticaux & celles du dispositif 23. il est évident que la constitution des deux dispositifs 20 et 23 est adaptée et que notamment la polaritS et la taille des sources de tension utilisées sont choisies de façon & permettre la circulation deun courant dans les fils hori zontaux et verticaux, ainsi que dans les sources lumineuses situées à leur point dtintersectione En cas d'emploi du dispositif de la figure 1, ce problème est résolu simplement en utilisant par exemple deux dispositifs de même constitution, dans lesquels toutefois la polarité des tensions d'alimentation et des transistors est diffé- rente, Une autre possibilité consiste par exemple & ne prévoir les transistors amplificateurs 4 que dans l'un des dispositifs selon l'invention, et & relier directement les bornes de collecteur des transistors 1 de autre dispositif aux fils de connexion du panneau d affichage. Dans 12 exemple indiqué d'application du dispositif selon l'invention, il est particulièrement avantageux d'intégrer le panneau d'affichage avec les circuits 20 et 23 sous forme de circuit monolithique0 On obtient ainsi un panneau d'affichage avec un très faible nombre de fils de connexion, qui ne sont pratiquement nécessaires que pour les tensions dtalimentation et les deux ten- sions Usv et USH de commande des points lumineux dans le sens vertical ou horizontal0 Les panneaux deaffichage commandés par le dispositif selon l'invention permettent de remplacer par exemple des tubes dtaffi chage numérique connus ou des tubes cathodiques du-type utilisé sur les oscillographes, radars ou récepteurs de---téîévision0 Le raccordement des divers points lumineux aux sorties du dispositif selon l'invention par les fils de connexion dépend de l'application considérée. Le schéma-de la figure 2, dans lequel chaque source lumineuse se trouve au point dtintersection de deux fils, ne reperd sente évidemment qu'une solution possible, Dtautres-montages sont concevables, dans lesquels seuls les fils dtun groupe du panneau d'affichage, les fils horizontaux par exemple, sont reliés aux sorties dtun dispositif selon l'invention, l'autre groupe étant attaqué par des circuits de nature différente0 REVENDICATIONS l Dispositif électrique comportant au moins deux sorties de signal auxquelles un signal de commutation permet de connecter au choix un signal utile, ledit dispositif étant caractérisé en ce que chaque sortie de signal est constituée par la sortie d'un étage de commutation qui comporte au moins deux entrées de commande, un signal de commutation d'amplitude variable étant appliqué à l'une et une tension de référence à l'autre, et les divers étages de commutation. ont constitués et montés en cascade de façon que le signal utile appliqué à cette cascade parcoure les divers étages de commutation et apparaisse s la sortie de l'étage pour lequel la différence d'amplitude entre le signal de commutation et la tension de référence, augmentant d'une valeur déterminée d'un étage de commutation à l'autre, est nulle ou pratiquement nulle. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par une source de courant qui, en série avec les etages de commutation montés en. cascade, délivre le signal utile. 3 - Dispositif selon la revendication l ou 2, caracté en en ce qu'un diviseur de tension comportant plusieurs prises et alimenté par une tension continue est en parallèle avec les étages de commutation montés en cascade, et chaque prise de ce diviseur de tension délivrant la tension de référence est reliée à un-étage de commutation. 4 - Dispositif selon une des revendications I à 3, caractérisé en ce que chaque étage de commutation est constitué par un amplificateur différentiel comportant au moins deux compo sants commandés reliés à un point commun auquel le signal utile est appliqué, la tension de référence est-appliqude à l'électrode de commande du premier desdits composants et le signal de commutation à itélectrode de commande du second composant, tous les ampli fixateurs ateurs différentiels sont branchés en série, la sortie du second composant commandé d'un amplificateur étant reliée au point commun des deux composants commandés de l'amplificateur suivant, et le premier composant commandé de chaque étage de commutation constitue une sortie de signal du dispositif. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque amplificateur différentiel comporte comme composants commands au moins deux transistors dont les bornes dPemet- teur sont reliées à un point commun, le collecteur du premier tran sistor constitue une sortie de signal du dispositif, tandis que le collecteur du second transiStor est relié aux bornes dWémetteur des transistors de l'amplificateur différentiel suivants la tension de référence est appliquée à la base du premier transistor et le signal de commutation à la base du second transistor. 6 - Dispositif selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la source de courant est un transistor dont le circuit collecteur-émetteur est en série avec les étages de commutation montés en cascade et dont le circuit- base-émetteur reçoit un signal de commande correspondant au signal en courant 7 7 - Dispositif selon une des revendications prdeé- dentes, caractérisé par un transistor amplificateur pour chaque sortie de signal, la base de ce transistor étant reliée à la sortie considérée. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisd en ce que les transistors amplificateurs sont du type opposé à celui des transistors des amplificateurs différentiels, et leur circuit base-émetteur est inséré dans le circuit collecteur dtun premier transistor des amplificateurs différentiels. 9 - Utilisation du dispositif selon une des revendications précédentes comme convertisseur analogique-numérique. 10 - Utilisation d'un ou plusieurs dispositifs selon une des revendications précédentes pour l'attaque de panneaux d'affichage, constitués par de nombreuses sources lumineuses élec trique s, des diodes photoluminescentes par exemple, et dans lesquels chaque source lumineuse est reliée kun fil de deux groupes diff4- rents, de façon à ne s'àllumer que lorsque les fils considérés des deux groupes la relient à une source de tension,