Brevet FR2095337A1 — publié le 19720211

La présente invention concerne un nouveau redresseur-syn- chrone. On utilise en général de tels dispositifs comme discriminateurs de signaux dans les anpareils automatiques de commande. On les utilise aussi pour la discrimination de signaux d'entrée ayant un rapport signal sur bruit très faible (par exemple pour le redressement synchrone d'un amplificatéur d'asservissement-ou découpeur). Dans les appareils automatiques de commande, lé discriminateur de signal est combiné à un servomoteur dont il commande la rotation ainsi que son sens. les redresseurs synchrones classiques comprennent deux transformateurs associés par un circuit à pont de diodes.le fonctionnement efficace de tels dispositifs nécessite que les caractéristiques des diodes du pont soient appariées. De plus, il faut régler avec précision les valeurs relatives des résistances des divers bras du circuit en pont. De plus, les transformateurs utilisés présentent des inconvénients car, du fait de leurs propriétés de saturation, ils ne permettent pas l'obtention d'une caractéristique linéaire satisfaisante. L'invention concerne un redresseur synchrone perfectionné ayant une linéarité et des caractéristiques améliorées aux fréquences faibles et élevées, et il n'est pas nécessaire d'effectuer des réglages compliqués comme dans le cas des dispositifs classiques cités. Plus précisément, l'invention concerne un redresseur synchrone comprenant deux dispositifs de commutation à diodes du type décrit précédemment. La borne positive d'un dispositif de commutation est reliée à la borne négative de L'autre. On monte deux résistances en série et on relie leur jonction à une résistance. mrse directement ou non à la masse, pour obtenir une tension de sortie: la chute de tension aux bornes de la dernière résistance citée est la tension de sortie. On applique les signaux d'entrée aux bornes d'entrée ds redresseur synchrone. Selon l'invention, on n'utilise pas de transformateur, si bien qu'on peut obtenir une caractéristiques linéaire excellente; de plus, on peut utiliser une très large plage de fréquences,depuis des valeurs extrêmement faibles aux valeurs élevées. Comme le circuit de commutation à diodes fonctionne alternativement pour assurer la discrimination des signaux, on peut obtenir une commande automatique avec une très grande précision sur la plage totale de fréquences, depuis des valeurs extrêmement faibles à des valeurs élevées (jusqu'à la limite imposée par la caractéristique de fréquence des diodes). Grâce à la caractéristique linéaire améliorée permise par l'invention, on peut utiliser le redresseur synchrone avec un enregistreur automatique, un instrument de mesure d'angle ou de déplacement ou un dispositif automatique de commande de la température il est possible de commander ces instruments avec grande précision. De plus, comme on peut obtenir une précision élevée sur toute la plage de fréquences, il est possible'de commander des appareils automatiques de commande avec une précision élevée, par exemple des appareils de commande de rotation, de vibration ou des circuits anti-fading à grande vitesse, qui nécessitent une réponse très rapide (la vitesse de réponse croissant avec la fréquence). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre,-fàite en regard des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est un schéma d'un redresseur synchrone classique la figure 2 est un schéma d'un dispositif-classique de commutation à diodes ; la figure 3 est un schéma d'un mode de réalisation de l'invention la figure 4 est une série de formes d'ondes relative aux tensions, aux signaux et aux courants de référence du circuit de la figure 3; et la figure 5 est un schéma d'un second mode de réalisation de i'invention. Pour les- redresseurs synehroneso classiques du type# représenté sur la figure -1 il faut apparier les caractéristiques des diodes D1, D2, D3 et D4, qui forment un pont de diodes,et on doit régler le circuit en utilisant une résistance variable R pour obtenir un fonctionnement satisfaisant. De plus, on utilise les transformateurs T1 et T2 et, en conséquence~, les caractéristiques de fonctionnement sont limitées à une certaine plage de fréquences relativement étroite . De plus, les redresseurs synchrones classiques présentent un défaut en ce qu'on ne peut pas obtenir la meilleure caractéristique linéaire du fait de la saturation des transformateurs. On va maintenant décrire un dispositif classique de commutation à diodes en se référant à la figure 2. les diodes D1 et D2 sont montées en série et les diodes D3 et D4 sont aussi montées en série. les deux séries sont montées en parallèle et forment un pont de diodes, les connexions portant les références P1, P2, P3 et P4. La résistance Rl est reliée à la connexion P1 et reçoit un potentiel continu positif +V et une diode D5 est aussi reliée à cette connexion P1. Une diode D6 et une résistance R2 soumise à une tension continue négative -V sont reliées à la connexion P2. la résistance de charge R3 est reliée à la connexion P4 et fournit une tension de sortie. On suppose que le courant (i) circule dans la résistance R3 et que la chute de tension à ses bornes constitue un signal de sortie Vo. On applique les tensions ou signaux de commutation ER et -ER aux diodes D5 et D6. le signal Vi d'est trée parvient à la connexion P3 et le signal Vo de sortie est prélevé aux bornes de la résistance R3. Le dispositif de commutation à diodes décrit fonctionne sui vant les relations suivantes : V = Vi ou i = yi/R3 ER #O(1) o ou i = O E R On va maintenant décrire en détail le premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 montre qu'il comprend des résistances R1 et R'3 correspondant à la résistance R1 de la figure 2. Elles sont reliées au potentiel positif continu +V. De façon analogue, deux résistances R2 et R4, correspondant à la résistance R2 du dispositif de la figure 2 * sont reliées à la tension négative continue -V. les résistances R5 et R6 qui correspondent à la résistance R3 mise à la terre de la figure 2 sont reliées à une connexion P'. Une résistance R7 est montée entre cette connexion et la masse. Plusieurs diodes Dtlt D'2, D'3 et D'q correspondant aux diodes D5 et D6 de la figure 2, sont montées comme le montre la figure 3. Ainsi, la borne positive d'un dispositif de commutation à diodes est reliée à la borne négative de l'autre dispositif de commutation à la connexion P'2, qui reçoit aussi une tension de référence ER.De façon analogue, la borne négative du premier dispositif de commutation à diodes est reliée à la borne positive de l'autre à la connexion P'3 à laquelle on applique la tension de référence négative -ER. Les bornes positive et négative des deux dispositifs de commutation sont montées de manière à former une connexion croisée. les tensions négatives et positives de référence ER et -ER sont déphasées de 1800, comme le montre la figure 4. Les signaux d'entrée V. et Vi parviennent aux bornes d'entrée du redresseur synchrone et, comme le montre la figure 4, ils sont déphasés de 1800. En fonction de la tension de référence ER donnée par l'équation 1, le courant circule comme représenté sur les figures 3 et 4 en il et i2. Un courant égal à la somme i1 + i2 passe de la résistance R7 aux bornes desquelles la chute de tension est VO = R7 (i1 + i2). (Voir VO sur la figure 4). Lorsque le déphasage entre les signaux Vi et -V, d'entrée varie de îoeo, on obtient le signal de sortie V'O de la figure'4. Lorsque le signal V. d'entrée est déphasé de 900 par rapport au signal ER de réfé- rence, comme représenté en Vj r sur la figure 4, on peut tirer le signal V011 de la figure 4.Dans ce cas, la valeur moyenne est nulle. On voit à partir de ce qui précède que le redresseur synchrone de 11 invention fonctionne à la perfection. On peut utiliser les relations suivantes entre les valeurs des résistances R pour calculer le dispositif 1 2 R2 =R3, 3 R4, et R5 6 =R7. On va maintenant décrire le second mode de réalisation de l'invention en se référant à la figure 5. Dans ce mode de réalisation, on applique directement la tension ER à la borne positive ER du redresseur synchrone, reliée à la borne négative d'un amplificateur opérationnel OP1 par une résistance R'l. La borne négative de l'amplificateur P1 est reliée à sa borne de sortie par une résistance R'2 et sa borne positive est mise à la masse. Lorsque R'1 = R12 > le circuit formé par ces résistances constitue un amplificateur d'inversion dont le facteur d'amplification est égal à -i, et ce signal de sortie devient -ER. En conséquence, la sortie de l'amplificateur OP1 est reliée à la borne négative du redresseur synchrone.Ainsi, on peut tirer la tension négative de référence ER de la tension positive de référence ER. On applique le signal d'entrée V i à la borne entrée Vi du redresseur synchrone et à la borne négative d'entrée d'un autre amplificateur opérationnel OP2, par l'intermédiaire d'une résistance R"3. la borne négative d'entrée de l'amplificateur OP2 est reliée par une résistance R'4 à sa borne de sortie qui est elle-même reliée à la borne négative d'entrée -Vi du redresseur synchrone. Ainsi, on peut tirer le signal'négatif d'entrée Vi du signal positif d'entrée Vi lorsque R"3 = R'4. La borne positive d'entrée de l'amplificateur OP, est mise à la masse. La connexion entre les résistances R5 et R6 est reliée à la borne négative d'entrée d'un ampli#ficateur opérationnel OP3, cette borne négative étant reliée à la sortie de cet amplificateur opérationnel par une résistance R7. La borne positive d'entrée de l'amplificateur OP, est reliée à la masse. Lorsque R5 = R6 = R7, le circuit formé par ces trois résistances et l'amplificateur opé- rationnel OP, est relié à la masse.Lorsque R5 = R6 = R7 > le circuit formé par ces trois résistances et l'amplificateur la forme un additionneur inversant le signe et traitant les deux signaux d'entrée, bien que la tension de sortie -VO redressée de façon synchrone existe à la borne de sortie de l'amplificateur 0P3. On voit que lorsque R5 = R6 = R et R7 = r, la tension de sor tie devient égale à -VO #. R La présente invention présente les avantages suivants par rapport à la technique antérieure (1) meilleure linéarité (2) caractéristiques de fonctionnement inchangées depuis la fréquence la plus basse (théoriquement depuis~ le courant continu) jusqu'à une fréquence élevée (3) aucun réglage n'est nécessaire. (4) fonctionnement stable ; (5) pas de problème de vieillissement#-; et (6) faible prix. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'd titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs Sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Redresseur synchrone, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs de commutation à pont de diodes dont les tensions positive et négative de commutation sont i et ER , et en ce que la borne positive de l'un des deux dispositifs de commutation est relise à la borne négative de l'autre, la borne négative du premier étant reliée à la borne positive du second, les bornes d'entrée du redresseur correspondant aux connexions entre les bornes positive et négative associées aux deux dispositifs-de commutation, les deux résistances destinées à fournir des tensions de sortie des deux dispositifs de commutation étant reliées à une connexion à laquelle est associée une extrémité d'une résistance de sortie, l'autre extrémité de cette résistance étant mise à la masse, si bien que la tension de sortie correspond à la chute de tension aux bornes de la résistance de sortie,et est. fonction du courant qui y circule. 2. Redresseur syncixrone, caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits de commutation à pont de diodes ayant chacun deux dérivations montées en parallèle comprenant chacune deux diodes montées en série entre une première connexion positive et une seconde connexion négative, un premier dispositif résistant reliant la connexion positive à une source positive de tension, un second dispositif résistant reliant la connexion négative à une source de tension négative, une première paire de diodes supplémentaires montées en série entre la connexion positive du premier circuit de commutation à pont de diodes et la connexion négative de ;;'autre s ppl enta ires circuit de commutation, une seconde paire de diodes mont es en série entre la connexion positive du second circuit de commutation et la connexion négative du premier circuit de commutation, un dispositif destiné à appliquer les tensions de référence de polarités opposées aux diodes des deux paires supplémentaires, un dispositif destiné à appliquer les tensions d'entrée de polarité opposée aux connexions d'entrée entre les diodes d'une dérivation de chaque circuit de commutation et un dispositif de sortie compre nant des résistances de sortie reliées aux connexions entre les diodes de l'autre dérivation de chaque circuit de commutation et une connexion commune, et un dispositif d'association de ladite connexion commune à la masse, 3.Redresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif associant la connexion commune à la masse comprend une résistance de sortie. 4. Redresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux bornes de sortie montées aux bornes de la résistance de sortie. 5. Redresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à appliquer des tensions de référence comprend un amplificateur opérationnel monté de manière à fournir une tension inversée, un dispositif destiné à faire parvenir des tensions de référence directement entre les diodes de la première paire supplémentaire et un dispositif destiné à faire parvenir la tension de référence par l'intermédiaire de l'amplificateur opérationnel à la connexion entre les diodes de L'autre paire supplémentaire. 6. Redresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à appliquer les tensions d'entrée entre les diodes d'une dérivation de chaque circuit de commutation comprend un amplificateur opérationnel monté de manière à fournir une tension inversée, un dispositif destiné à appliquer des tensions d'entrée directement à la première connexion d'entrée et un dispositif destiné à fournir lesdites tensions d'entrée par l'inter- médiaire de l'amplificateur opérationnel à l'autre connexion d'entrée. 7. Redresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif associant la connexion commune à la masse comprend un amplificateur opérationnel mis à la masse.