Brevet FR2104702A1 — publié le 19720421

La présente invention se rapporte à la génération de tensions proportionnelles au sinus et au cosinus d'un angle donné e. On a besoin de telles tensions par exemple en vue de la production de deux signaux alternatifs déphasés de Q l'un par rapport à l'autre. I1 suffit en effet de multiplier par sin Q une première tension alternative donnée, de multiplier par cos Q une seconde tension alternative de même fréquence, mais en quadrature avec la première, et de faire la somme des tensions ainsi obtenues pour obtenir une troisième tension alternative, de meme fréquence, mais déphasée de Q par rapport à la première. On utilise habituellement, pour engendrer des tensions proportionnelles à sin e et à cos e, un appareil appelé "potentiomètre sinus-cosinus" L'invention se propose d'obtenir ce résultat au moyen d'un dispositif purement électronique qui présente l'avantage de permettre la programmation de la variable e, c'est-à-dire l'introduction de celle-ci sous la forme de valeur numérique de consignes codées. Le convertisseur sinus-cosinus suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'engendrer une tension sinusotdale et un premier et un second signal carré de même fréquence que ladite tension et respectivement déphasés de +e et de t(Q - t-) par rapport à ladite tension, un premier organe commutateur apte à transmettre ladite tension avec un certain signe pendant les intervalles de temps où le premier signal carré a un certain niveau et avec le signe opposé pendant les intervalles de temps ou le premier signal carré a son autre niveau, un second organe commutateur apte à transmettre ladite tension sinusotdale avec un certain signe pendant les intervalles de temps où le second signal carré a un certain niveau et avec le signe opposé pendant les intervalles de temps où le second signal carré a son autre niveau et des moyens de déterminer les valeurs moyennes respectives des deux tensions obtenues à la sortie desdits organes commutateurs. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé La figure 1 est le schéma de principe d'un convertisseur conforme au mode d'exécution préféré de l'invention et La figure 2 représente les formes d'ondes de différents signaux engendrés dans le convertisseur de la figure 1. Le convertisseur représenté à la figure 1 comprend un oscillateur 1 de fréquence fixe 360 Fo, qui attaque un dompteur 2 agencé de façon à se remettre autre chaque fois qu'il atteint le compte 360. Ce compteur applique une impulsion à une bascule binaire 7 à chaque passage de son compte à la valeur zéro, et une autre impulsion à chaque passage à la pleur 180. I1 en résulte, à la sortie de la bascule, des signaux carrés à la fréquence Fo ayant la forme d'onde représentée en a à la figure-2. Ces signaux attaquent un amplificateur intégrateur 4-5 qui les transforme en signaux triangulaires dont la composante fondamentale, à la fréquence Fo, est déphasée de 900 par rapport à celle des signaux a. La sortie de l'amplificateur intégrateur attaque un filtre passe-bande 6, à bande étroite, centrée sur Fo. Une tension sinusoidale de fréquence Fo, déphasée de 900 par rapport à la composante fondamentale des signaux de référence a, attaque finalement l'enroulement primaire 7 d'un transformateur, ayant un enroulement secondaire 8 relie à trois filtres passe-bas 9, 10 et 11 par l'intermédiaire de trois inverseurs électroniques 12, 13 et 14. L'inverseur 14 est commandé par les signaux a, ce qu'on a symbolisé par une liaison en traits mixtes avec la sortie de la bascule 3. Les inverseurs 12 et 13 sont respectivement commandés par des signaux b et c (figure 2), issus de deux diviseurs par quatre 15 et 16 comme on le verra ci-après. Le point milieu de l'enroulement 8 est relié à la masse. Le compteur 2 possède 4 sorties pour les unités, 4 sorties pour les dizaines, et 2 sorties pour les centaines, son compte étant codé en décimal-codé-binaire. Il attaque un dispositif à coîncidence 17, composé, de façon connue en soi, de circuits logiques "Equivalence", lequel reçoit par ailleureD suivant le même code, une valeur de consigne comprise entre O et 359. Cette valeur de consigne représente, exprimé en degrés, le nombre Q dont on veut engendrer le sinus et le cosinus. Le dispositif 17 émet, lorsque Ie compte du compteur atteint la valeur de consigne, une impulsion qui sert à la remise à zéro d'un compteur 18. Ce compteur 18 est attaqué par l'oscillateur 1 et agencé pour se remettre au zéro chaque fois qu'il at teint le compte 90. La remise à zéro effectuée par le dispositif 17 ne sert donc que lorsque l'on vient de modifier la valeur de consigne. Le compteur 18 attaque en parallèle deux diviseurs par quatre 15 et 16 agencés pour engendrer deux signaux carrés en quadrature l'un par rapport à l'autre. Un tel montage est avantageusement réalisé, de façon bien connue en soi, au moyen de deux bascules J, K connectées en diagonale. I1 est évident que les signaux carrés b et c de sortie des diviseurs 15 et 16 sont à la fréquence Fo, puisque la fréquence de l'oscillateur se trouve divisée par 90 x 4 = 360. Le signal b est en phase avec la sortie du compteur 18 c'est-à-dire qu'il est déphasé de Q par rapport au signal a. Le signal c est déphasé de Q + 2t par rapport au signal a. 2 On a représenté à la figure 2 la tension de deux bornes de l'enroulement secondaire 8. il s'agit d'une tension sinusoi- dale en quadrature avec la composante fondamentale des signaux a. Si l'on considère maintenant la tension e entre l'inverseur 12 et la masse, sa forme dépendra de la phase relative Q des signaux b. Par exemple, pour Q = 2t les instants de commutation de l'inverseur 9 coincideront avec les instants où d s'annule. A chacun de ces instants, le signe de la tension appliquée à l'entrée du filtre 9 sera inversé. En définitive, on aboutit à la forme d'onde el, figure 2. Pour Q = , les instants de commutation coincident avec les maxima et les minima de d, si bien qu'on aboutit à la forme d'onde e2, figure 2. Le filtre 9 délivre une tension proportionnelle à la valeur moyenne de la tension appliquée à son entrée. Il est clair que cette valeur moyenne est maximale pour Q = , et nulle pour e = a Il est facile de se rendre compte que, finalement, la tension de sortie du filtre 9 est proportionnelle à sin e. Un calcul simple, basé sur la décomposition des tensions en série de Fourier, confirme cette remarque. De même, on peut montrer que la tension de sortie du filtre 10 est proportionnelle à cos 8. On a donc bien engendré des tensions respectivement proportionnelles à sin Q et à cos 8, à a condition toutefois que le filtre 6 n'ait introduit aucun déphasage, c'est-à-dire qutil soit parfaitement calé sur Fo. Suivant une particularité de llinven- tion, on obtient ce résultat au moyen d'une boucle d'asservissement dont le signal d'erreur est fourni par le filtre 11. En effet, l'inverseur 14 étant commuté par les signaux a, normalement en quadrature avec d, le signal de sortie du filtre 11 est normalement nul. I1 ne prend une valeur non nulle que si a et d ne sont pas tout à fait en quadrature, ctest-à-dire en cas de dépha- sage parasite apporté par le filtre. La tension d'erreur résultante, est transmise par un amplificateur intégrateur 19-20-21, soit à un élément de réglage du filtre 6 (par exemple, une diode à capacité variable susceptible de modifier la valeur des condensateurs du filtre), soit à un élément de réglage de la fréquence de 1'oscillateur 1. La boucle intégrale ainsi constituée ramène le déphasage parasite à une valeur nulle. I1 va de soi que diverses variantes d'exécution du convertisseur décrit et représenté pourront être imaginées par 1' homme de l'art, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS I. Dispositif apte à engendrer une tension proportionnelle au sinus et/ou au cosinus d'un angle e, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'engendrer une tension sinusoidale et au moins un signal carré de même fréquence, mais déphasé de te ou de + (e - t2) par rapport à ladite tension ; au moins un organe commutateur apte à transmettre ladite tension avec un certain signe pendant les intervalles de temps où ledit signal carré a un certain niveau et avec le signe opposé pendant les intervalles de temps où ledit signal carré a son autre niveau et des moyens de déterminer la valeur moyenne de la tension obtenue à la sortie dudit organe commutateur. 2. Dispositif convertisseur numérique-analogique suivant la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'engendrer une tension sinusoidale et au moins un signal carré comprennent : un oscillateur ; un premier compteur-diviseur par 360 connecté à l'oscilla- teur ; une bascule binaire commutée par les passages dudit compteur-diviseur aux comptes 0 et 180 ; des moyens de déphaser de 90 les créneaux engendrés par cette bascule ; un filtre passebande transmettant la fréquence fondamentale desdits créneaux, un circuit de coincidence engendrant une impulsion chaque fois que le compteur-diviseur atteint un compte égal à la valeur codée de e, un second compteur-diviseur par 360 connecté à l'oscillateur et remis à zéro par ladite impulsion. 3. Convertisseur numérique-analogique sinus-cosinus suivant la revendication 2, dans lequel le second compteur-diviseur comporte un diviseur par 90 suivi de deux diviseurs par 4 montés en par & lèle et aptes à engendrer deux signaux carrés en quadrature l'un par rapport à l'autre, ledit convertisseur comportant deux organes commutateurs respectivement commandés par ces deux signaux carrés. 4. Convertisseur numérique-analogique suivant la revendication 3, comportant en outre un troisième organe commutateur commandé par lesdits créneaux, la valeur moyenne de la tension de sortie de ce troisième organe commutateur étant utilisée pour asservir la fréquence de I'oscillateur ou la fréquence d'accord du filtre. 5. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel ledit organe commutateur comprend un transformateur à l'enroulement primaire duquel est appliquée ladite tension sinusoPdale et dont 1' enroulement secondaire comporte un point milieu relié à la masses et un inverseur apte à relier alternativement lesdits moyens de détermination de la valeur moyenne aux deux exténlés dudit en- roulement secondairee 6. Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel lesdits moyens de détermination de la valeur moyenne sont constitués par un filtre masse-bas. *