Brevet FR2038192A1 — publié le 19710108

La présente invention concerne des générateurs d'impulsions dans.lesquels la fréquence du signal de sortie peut être limitée à une fréquence maximum désirée. Un exemple de montage de ce type consiste à utiliser un circuit de comptage dégressif qui fournit à partir d'impulsions d'entrée, dont le nombre par unité 5 de temps est déterminé, des impulsions de sortie dont le nombre pendant cette même unité de temps n'est pas supérieur à un nombre désiré. L'invention peut par exemple, être utilisée dans le domaine des dispositifs de test par le fait qu'elle permet à des systèmes de mesure fonctionnant à des fréquences faibles de se synchroniser sur des signaux de fréquence bien supérieure, 10 Dans un circuit de comptage, la synchronisation doit être constante. De plus, le retard entre l'apparition d'un signal de sortie et d'un signal d'entrée doit rester égal à une valeur fixe pour un très grand nombre d'impulsions. Les circuits de comptage connus sont caractérisés par une dérive et une instabilité élevée un'peu-supérieure à 100 picosecondes. 15 Un objet de l'invention est de réaliser un circuit générateur d'impulsions dont la fréquence de sortie peut être limitée à une fréquence maximum désirée. Un autre objet de l'invention est de réaliser un circuit de comptage extrêmement stable pour fournir à partir d'impulsions d'entrée, dont le nombre par unité de temps est donné3 des impulsions de sortie dont le nombre pendant cette 20 même unité de temps n'est pas supérieur à un nombre désiré. Un autre objet encore est de réaliser un montage dans lequel l'impulsion d'entrée non seulement déclenche le signal de sortie mais aussi le dispositif déterminant la fréquence de répétition des signaux de sortie. Un autre objet de l'invention est de réaliser un circuit dans lequel la fré-25 quence de répétition maximum des signaux de sortie peut être modifiée et elle Bit indépendante de la fréquence de répétition du signal d'entrée. Ces objets sont réalisés conformément à la présente invention, dont une réalisation comprend: une bascule à diode tunnel ayant un état restauré de conditionnement, un état enclenché d'inhibition lorsqu'elle peut détecter les impulsions d'entrée, 30 et un état restauré d'inhibition; un détecteur du type commutateur de courant relié à la bascule fourissant, lorsque la bascule passe de son état restauré dë conditionnement à son état enclenché d'inhibition, une impulsion de sortie et une impulsion de commande de basculement dans un sens, et fournissant, lorsqje la bascule passe de son état enclenché d'inibition à son état restauré d'inhibi-35 tion, une impulsion de commande de basculement dans le sens opposéj un circuit de conditionnement pour commuter la bascule entre ces états; et un circuit à retard reliant le détecteur et le circuit de conditionnement pour faire passer la bascule de son état enclenché d'inhibition à son état restauré d'inhibition en réponse à l'impulsion de commande de basculement dans un sens et de son état 40 restauré d'inhibition à son état restauré de conditionnement en réponse à 70 15371 2 2038192 l'impulsion de commande de basculement dans le sens opposé, D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressor-tiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. 5 La figure 1 représente un diagramme simplifié d'une réalisation préférée de la présente invention montrant un circuit de comptage dans le sens dégressif. La figure 2 représente un schéma détaillé du circuit de la figure 1. La figure 3 représente la caractéristique courant-tension d'une diode tunnel. La figure 4 représente les signaux que l'on trouve en divers points du circuit 10 de la figure 2, ces signaux étant tous représentés avec la mime base de temps. La figure 5 représente, partiellement sous forme de diagramme, partiellement sous forme de schéma détaillé, une autre réalisation d'un circuit de comptage dans le sens dégressif réalisé conformément aux principes de la présente invention. 15 La figure B représente partiellement, sous forme de diagramme, et partiellement sous forme d'un schéma,un oscillateur réalisé conformément aux principes de l'invention. On se référera maintenant à la figure 1 qui représente le circuit de comptage dans le sens dégressif 10.de la présente invention sous forme d'un diagramme 20 simplifié. Les impulsions provenant d'une source non représentée sont appliquées à la borne d'entrée du circuit 1Q. Les impulsions appliquées à la borne d'entrée peuvent avoir une fréquence allant jusqu'à 100 MHz ou plus. Actuellement, les circuits de test ne peuvent fonctionner qu'à une fréquence de répétition bien 25 inférieure, par exemple 200 HHz, Le but du circuit de la figure 10 est de fournir un signal à la borne de sortie dont la fréquence n'est pas supérieure à une limite désirée, par exemple 200 kHz indépendant de la fréquence de répétition du signal d'entrée. Si la fréquence du signal d'entrée est supérieure à 200 kHz, le circuit 10 diminue la fréquence pour fournir à sa sortie un signal 30 dont la fréquence est inférieure à 200 KHz. Cependant, si le signal d'entrée a une fréquence inférieure à 200 kHz, le signal à la borne de sortie 10 aura la même fréquence que le signal d'entrée. Le circuit 10 est représenté comme comprenant: une bascule à diode tunnel 11, un détecteur de courant 12, un circuit à retard variable ou programmable 13, 35 un circuit de conditionnement 14 et un dispositif de mise en forme d'impulsions 15. A l'application d'une impulsion à la bascule 11, elle passe de son état restauré de conditionnement à son état enclenché d'inhibition. Le détecteur 12 détecte le changement et fournit sur la borne de sortie une impulsion de sortie 40 par l'intermédiaire du dispositif de mise en forme 15. En même temps, le détec 70 35371 3 2038192 teur 12 fournit une impulsion de commande de basculement dans un sens. L'impulsion est retardée par le circuit 13 et ensuite appliquée au circuit de conditionnement 14 qui restaure la bascule 11 à son état restauré d'inhibition. La bascule 11 étant maintenant à cet état, le détecteur 12 détecte ce fait et fournit 5 alors une impulsion de commande de basculement dans le sens opposé qui est retardée et appliquée au dispositif de conditionnement 14. Ce dispositif de conditionnement 14 commute alors la bascule 11 à son état restauré de conditionnement. Cet état se maintient jusqu'à ce qu'une nouvelle impulsion positive arrive à la suite de quoi, un nouveau cycle commence. 10 Pour mieux comprendre le fonctionnement du circuit 10, on se référera aux figures 2 à 4. Initialement., la diode tunnel CR1 de la bascule 11 est à son état restauré de conditionnement (W sur sa courbe caractéristique). Une impulsion rectangulaire positive provenant d'une horloge non représentée est appliquée à l'entrée sur la borne GR1 . Puisque la ligne à retard D1 se termine par un 15 court-circuit, la réflexion à son extrémité provoque l'apparition d'une crête de tension positive à l'intersection de R1 et de la ligne à retard 01. Ou bien un signal sinusoïdal dont l'amplitude est suffisante pour commuter la diode CR1 peut être fourni auquel cas la ligne n'a pas à être court-circuitée. Dans l'un ou l'autre cas, il y a suffisamment de courant pour enclencher la diode tunnel 2Q CR1 et la commuter à son état enclenché d'inhibition [point Z sur sa courbe ca— ractéristique). Dans cet état enclenché, le front négatif de l'impulsion appliquée ne peut remettre: CR1 à son état restauré. Si le front négatif du signal est suffisamment important pour restaurer la diode CR1, le siggnal sera écrêté au moyen d'une diode C D1. 25 Dans le détecteur 12, les transistors appariés Q1 et Q4 fonctionnent comme un commutateur de courant le transistor dont la base est au potentiel le plus positif étant conducteur . Avant que la diode tunnel CR1 soit enclenchée, GJ1 a à sa base la tension aux bornes de CR1 dans son état de basse tension. Par conséquent, le transistor Q4 est conducteur grâce au potentiel engendré par le divi-30 seur R2, R3 sur sa base. Lorsque CR1 est polarisée de façon à être conductrice, le transistor GJ1 devient conducteur. La résistance R4 isole G)1 de CR1 de sorte que Q1 ne charge pas CR1 lorsque Q1 devient conducteur. La résistance R5 sert à commander le courant commutée de Q4 à Q1. Les capacités C1 et C2 servent à filtrer le bruit 35 provenant de la source de tension de -15 volts et allant au circuit et vice versa. La résistance R6 empêche 01 de se saturer et règle le niveau bas sur le collecteur. Lorsque Q4 se bloque, la tension sur son collecteur commence à augmenter vers +15 volts continu qui est la tension de polarisation. Les capacités C3 et C4 40 sont des capacités pour filtrer le bruit. La résistance R7 règle le niveau bas 70 15371 4 2038142 sur le collecteur. L'impulsion positive sur le collecteur de Q4 est retardée de 2,5 us par exemple dans les trois lignes à retard A, B et C constituant le circuit à retard 13, et ensuite appliquées à la base du transistor G)5 du circuit de conditionne-5 ment 14, le rendant conducteur. Les résistances R8 et R9 servent à charger la ligne. Lorsque Q5 deyient conducteur, le courant de polarisation circulant dans la diode tunnel CR1 et qui circulait dans R1D et allait jusqu'à R11 sera amené à la masse par l'intermédiaire de Q5. Le courant dans CR1 chute au-dessous de sa valeur minimum CIy sur la courbe caractéristique) et la diode revient à son 10 état restauré d'inhibition [point V sur la courbe caractéristique. Lorsque la diode CR1 est à cet état, la base de Q1 est plus négative que la base de Q4. Par conséquent, Q1 devient non conducteur et Q4 devient conducteur. La tension collecteur de Q4 commence à chuter. Ce signal négatif se propagera dans le circuit à retard 13 et 2,5 fis plus tard, il sera appliqué à la base de 15 Q5 rendant ce dernier.non conducteur. Lorsque Q5 est non conducteur, le courant de polarisation sur CR1 est augmenté au point W sur la courbe caractéristique. L'impulsion positive suivante enclenchera CR1 et le cycle recomnencera. Cependant lorsque CR1 est à son état restauré d'inhibition, il y restera quel que soit le nombre d'impulsions qui y sont appliquées. 20 Les transistors Q2 et Q3 dans le circuit de mise en forme 15 envoient le signal de la boucle de réaction à la borne de sortie, Lorsque la diode tunnel CR1 est enclenchée et que Q1 est rendu conducteur; la capacité E)5 envoie momentanément le signal sur la cathode de la diode tunnel CR2 rendant conducteur CR2 et Q2. La résistance R12 fournit un circuit de décharge pour la capacité C5. C6 25 sert de dérivation à la masse de sorte que le courant peut être commuté rapidement. La diode tunnel CR2 est utilisée pour rendre Q2 conducteur à cause de la commutation extrêmement rapide de la diode. Lorsque Q2 est rendu conducteur, le transistor émetteur suiveur G)3 l'est aussi et l'impulsion est appliquée à la borne de sortie. La capacité C7 permet à Q3 d'être rendu conducteur rapidement. 30 Les capacités C8 et C9 servent de capacités de dérivation. Quand la base de G)2 se charge vers +15 volts en continu, le courant dans CR2 chute en-dessous de son point minimum ce qui restaure CR2, Q2 et Q3, Les résistances R13 et R14 commandent le niveau de sortie haut final, La séquence des événements qui se produisent est représentée sur la figure 4. 35 On suppose qu'un train d'impulsions d'entrée tel que celui représenté sur la figure 4 est appliqué à la diode tunnel CR1. L'amplitude de l'impulsion positive est suffisante pour que son front avant commute la diode CR1 et 1'amène à son état de tension élevé (point 1). Une impulsion est transmise par l'intermédiaire du détecteur 12 et du dispositif de mise en forme 15 à la borne de sor-40 tie (point 2,), Le détecteur 12 est aussi relié au dispositif de conditionne 70 153.71 5 2038192 10 15 20 ment 14 par l'intermédiaire du circuit à retard 13. Une période de temps plus tard DL, le dispositif de conditionnement fait commuter la bascule 11 à son état restauré d'inhibition (point 3). Le changement d'état est détecté par le détecteur 12 pour fournir une seconde impulsion de commande de basculement retardée de sens opposé, La diode tunnel est alors à l'état restauré de condition nement (point 4), A l'apparition de l'impulsion positive suivante, le cycle recommence (point 5). La fréquence de sortie Fg se situe dans une bande de fréquences égale ou infé rieure à 1/2DL. Le signal de sortie et le signal d'entrée sont toujours en synchronisme avec une instabilité inférieure à 10 picosecondes. Aussi, si F > 1/2DL ceci entraîne Fs = 1/2DL pour tous les harmoniques de 1/2DL et F B (1/2DL) pour les non harmoniques F x où F^ est le premier harmonique de 1/2 DL supérieur à F&. On remarquera que l'utilisation d'un élément à retard variable tel que un circuit à retard programmable fournira une fréquence de sortie variable programmable. titre d'exemple, on peut utiliser pour les composants du circuit de la figure 4, les composants ayant les valeurs suivantes: Diode tunnel CR1 G.E. TD 253B Ligné à retard D1 ligne coaxiale 12 cm environ 50Î2 Résistance R1 360 ohms Diode CD1 Hewlett Packard 2301 25 Transistor EJ1 Transistor 2N2784 Transistor Q4 Transistor 2N2784 Résistance R2 100 ohms Résistance R3 7,5 kilo-ohms Résistance R4 100 ohms 30 Résistance R5 1,5 kilo -ohms Capacité C1 1uf Capacité C2 10uf Résistance R6 1,5 kilo-ohms Capacité C3 0,1 vtf 35 Capacité C4 10yf Résistance R7 750 ohms Ligne à retard A 0,5ws Ligne à retard B 1,0ps Ligne à retard C 1,0ys 40 Transistor Q5 2N2369 70 15371 6 2036192 Résistance R8 100 ohms Résistance RS Résistance R10 Résistance R11 100 ohms 1,5 Kilo-ohms 360 ohms IBM 101 5 Transistor Q2 Transistor Q3 Capacité C5 Transistor 2N2784 10 pf Résistance R12 Capacité C6 390 ohms 0,1 wf TD 251A Diode tunnel CR2 Capacité C7 Capacité C8 Capacité C9 10 pf 0,1 pf lOyf 390 ohms 1,5 Kilo-ohms Résistance R13 -35 Résistance R14 La figure 5 représente une autre réalisation d'un circuit de comptage dans le sens dégressif réalisé conformément aux principes de la présente invention. Les éléments analogues à ceux utilisés dans la réalisation préférée représentée sur les figures 1 à 4 portent les mÊmes numéros de référence. Dans cette réali-20 sation le circuit à retard 13 est connecté directement à partir du détecteur 12 par l'intermédiaire d'une résistance de polarisation R11 à la diode tunnel CR1 de la bascule 11. A l'application d'une impulsion à la bascule 11, cette bascule passe de son état restauré de conditionnement à son état enclenché d'inhibition. Le détecteur 25 12-détecte le changement et fournit une impulsion de sortie à la borne de sortie par l'intermédiaire du dispositif de mise en forme 15. Au même moment, le détecteur 12 fournit une impulsion de commande de basculement dans un sens, Cette impulsion est retardée par le circuit 13 et ensuite appliquée directement à la diode tunnel CR1 qui restaure la bascule 11 à son état restauré d'inhibi-30 tion. La bascule 11 étant maintenant connectée à son état restauré d'inhibition le détecteur 12 détecte ce fait et fournit alors une impulsion de commande de basculement dans le sens opposé qui est retardé par le circuit 13 et appliqué directement à la diode tunnel CR1 , La bascule 11 commute à son état restauré de conditionnement, Cette condition est maintenue jusqu'à ce qu une nouvelle 35 impulsion positive arrive à la suite de quoi, un nouveau cycle commence. La figure 6 représente un oscillateur réalisé conformément aux principes de la présente invention. Le montage et le fonctionnement de l'oscillateur sont les mêmes que ceux du circuit de comptage représenté sur la figure 2 sauf que maintenant le circuit d'entrée a été enlevé et la polarisation de la diode tun-40 nel CR1 a été changée en utilisant par exemple une résistance de valeur infé 70 15371 7 2038192 rieurs pour R11 devenant R11' de sorte que le circuit oscille. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin 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 forme ou de détails qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 70 15371 S 203€192 REVENDICATIONS 1.- Générateur d'impulsions du type utilisant une ligne à retard, caractérisé ep ce qu'il comprend: une bascule bi-stable possédant un état dit "enclenché" 5 et un état dit "restauré"; un détecteur de courant relié à ladite bascule dont il détecte l'état et fournit, lors de la commutation de ladite bascule de son état "enclenché" à son état "restauré", un signal de sortie et un premier signal de commande variant dans un sens et lors de la commutation inverse un second signal de commande variant en sens inverse; et des circuits de couplage dudit dé- 10 tecteur à ladite bascule destinés à faire commuter ladite bascule à son état restauré en réponse audit premier signal de commande et destinés à faire commuter cette même bascule à son état enclenché en réponse audit second signal de commande; les dits circuits de couplage comprenant notamment un circuit à retard, 15 2.- Circuit oscillateur caractérisé en ce qu'il comprends un circuit bistable à diode tunnel; un détecteur du type commutateur de courant relié audit bi-stable et destiné à en détecter les changements d'état et à engendrer un premier ou un second signal de commande selon que ledit bi-stable est commuté de son 20 état dit "enclenché" à son état dit "restauré" ou inversement; un circuit de conditionnement permettant de contrôler les dites commutations; un circuit à retard réglable reliant ledit commutateur de courant audit circuit de conditionnement. 25 3.- Circuit de comptage dégressif du type produisant à partir d'impulsions d'entrés apparaissant à une fréquence donnée, des impulsions de sortie apparaissant à une seconde fréquence inférieure ou égale à une valeur limite donnée, caractérisé en ce qu'il comprend: une bascule à diode tunnel ayant un premier état dit "restauré de conditionnement" , un second état dit "enclenché d'inhibi- 3Q tion" durant lesquels il est sensible à une impulsion d'entrée et un troisième état dit "restauré d'inhibition"; un circuit détecteur détectant l'état basculé et fournissant, lorsque celle-ci passe dudit premier état audit second état, une impulsion de sortie et une impulsion de commande dans un premier sens ou polarité et lors du passage de ladite bascule dudit second état audit troisième 35 état, une impulsion de commande en sens opposé au premier et dit second sens; et un circuit à retard reliant ledit détecteur à ladite baqcule et destiné à contrôler la commutation de cette dernière dudit second état audit troisième état en réponse à l'impulsion de commande dudit premier sens, et dudit troisième état audit premier état en réponse à l'impulsion de commande dudit second sens. 70 15371 9 2038192 4.- Circuit selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'un circuit dit de conditionnement est introduit entre ledit circuit à retard et ladite bascule à diode tunnel.