Brevet FR2080932A1 — publié le 19711126

L'invention se rapporte aux procédés et aux dispositifs de conversion de signaux électriques. Elle concerne plus particulièrement les transformateurs et les dispositifs de détermination de quotient et les procédés et les dispositifs de conver-5 sion analogique-numérique et numérique-analogique. Elle a pour but principal la réalisation de dispositifs de conversion de signaux électriques, au moyen desquels lesdits signaux sont transformés avec un degré élevé de précision et de fiabilité. Dans ces appareils, un transformateur est utilisé pour 10 produire des signaux qui sont des multiples précis à la fois des signaux d'entrée en continu et en alternatif. Ces appareils sont capables de fonctionner à vitesse relativement élevée. Dans le procédé ou l'appareil suivant l'invention, la 15 transformation des signaux analogiques en signaux numériques et des signaux numériques en signaux analogiques est obtenue par emploi d'un transformateur unique de signaux qui produit des tensions de sortie multiples dont les valeurs varient en fonction d'un code numérique. Chaque tension est un multiple précis d'un 20 signal d'entrée appliqué au transformateur. Le transformateur comprend des moyens d'inverser de manière répétée les connexions des bornes d'entrée à l'enroulement primaire du transformateur et des moyens de maintenir le flux magnétique du noyau du transformateur en dessous du niveau de saturation, permettant ainsi 25 un fonctionnement avec des signaux d'entrée à courant continu. Dans la conversion de signaux analogiques en signaux numériques, on utilise une méthode d'approximation successive dans laquelle la polarité du signal de correction est rendue opposée à celle de l'erreur relative à l'approximation précédente du signal nu— 30 mérique. Chaque signal de correction fait partie du signal de sortie numérique final. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé : 35 la figure 1 est un schéma de circuit d'un mode de réa lisation de l'invention ; les figures 2 et 3 sont des schémas équivalents d'une partie du circuit de la figure 1, représentés au cours de modes de fonctionnement différents ; 40 la figure k est un schéma de circuit d'une variante 71 02593 2 2080932 d'exécution d'une partie du dispositif de la figure 1 ; la figure 5 est un schéma détaillé des circuits de certaines parties du montage de la figure 1 ; la figure 6 représente les formes d'ondes qui illus-5 trent certaines des caractéristiques de fonctionnement du circuit de la figure 1 ; la figure 7 est un schéma de circuit d'une autre variante de l'invention ; la figure 8 représente les formes d'ondes qui expliquent 10 certains des paramètres de fonctionnement du circuit de la figure 7, et, les figures 9 et 10 représentent deux autres variantes de l'invention. Conversion analogique-numérique — 15 La figure 1 représente un convertisseur analogique-numérique apte à recevoir un signal électrique d'entrée analogique sur deux bornes d'entrée 12 (au bas de la figure 1) et à le transformer en signaux de sortie numériques apparaissant sur plusieurs conducteurs de sortie 26 (partie supérieure de la figure 1). A titre 20 d'exemple, le signal d'entrée analogique peut être constitué par une tension d'amplitude proportionnelle au niveau de l'essence dans un réservoir. Le convertisseur analogique-numérique représenté à la figure 1 transforme cette tension en un signal de sortie numérique codé en binaire, composé, soit d'une tension, 25 soit de l'absence de tension, apparaissant sur des conducteurs de sortie sélectionnés 26 suivant une configuration codée. Comme cela est bien connu, le signal de sortie numérique peut être utilisé dans des calculateurs numériques ou dans d'autres dispositifs qui exigent que leurs signaux d'entrée se présentent sous 30 forme numérique et non analogique. Le convertisseur analogique-numérique représenté à la figure 1 comprend un dispositif de quotients 10 qui constitue une pluralité de sources de tension indiquées de façon générale en 5^» les tensions variant d'une source à la suivante suivant une progrès— 35 sion codée en binaire. Les sources de tension 5^ sont reliées, en même temps que le signal d'entrée analogique, à un comparateur classique de tension 14 par l'intermédiaire d'un amplificateur tampon 80. La polarité et la chronologie de la liaison des diverses sources individuelles de tension 5^ sont commandées par plu-40 sieurs, portes 56, elles-mêmes commandées par un circuit que l'on 71 02593 3 2080932 décrira dans la suite. Le signal de sortie du comparateur est appliqué par un fil 8l à un registre 16. Les sources 5^ sont commutées une à La fois en circuit. La somme des tensions des sources qui ont été mises en circuit à un ins-5 tant donné quelconque, sert de signal référence. Le comparateur compare ce signal de référence au signal d'entrée analogique et produit un signal logique dont l'état dépend du fait que le signal de référence est supérieur ou inférieur au signal d'entrée analogique. Le registre 16 détecte l'état du signal émanant du 10 comparateur, fournit un signal de sortie dépendant de l'état du signal issu du comparateur, puis actionne l'un des circuits d'excitation de porte 20, lequel actionne une ou plusieurs des portes 56 pour mettre en circuit une autre source de tension. L'enroulement est connecté avec une polarité qui s'oppose à celle de 15 l'entrée analogique ou qui, au contraire, s'y ajoute, suivant la polarité du signal du comparateur. Ce processus est répété une fois pour chaque bit du signal total de sortie du registre 16, jusqu'à ce que le registre soit plein. Les sorties du registre 16 sont appliquées à un décodeur 18 qui 20 transforme la sortie du registre 16, laquelle se présente sous forme ternaire, en un signal de sortie codé en binaire sur les fils 26, en même temps qu'un signal de "bit de polarité" indiquant la polarité du signal de sortie» Le fonctionnement de l'appareil est déclenché par un signal de 25 démarrage fourni par un fil 8k au registre ternaire 16, pour obtenir le fonctionnement suivant un mode relativement lent, ou par un fil 86 pour le fonctionnement relativement rapide. La progression du registre 16 est commandée par un circuit logique de commande 22, alimenté par des signaux de base de temps, par l'inter-30 médiaire d'un fil 88, à partir d'une source de signaux d'horloge 90. Le registre 16 peut être libéré au moyen d'un signal de "libération" délivré sur un fil 82. La construction et le fonctionnement du dispositif de quotient ÎO, du registre 16, des amplificateurs 20 et du décodeur 18 seront expliqués ci-dessous plus en 35 détail. Le système et le procédé décrits ci-dessus pour la conversion ana> logique-numérique peuvent réaliser une telle conversion à une vitesse considérablement supérieure à celle que donnent les systèmes comparables de l'art antérieur. ^0 Dans la technique antérieure la plus voisine, connue sous le nom 71 02593 4 2080932 de méthode "itérative" ou "par approximations successives", chaque source séparée de tension est tout d'abord ajoutée à la tension de référence et, si la nouvelle tension de référence ainsi obtenue est supérieure à la tension d'entrée, la source est alors 5 déconnectée de la tension de référence. Au contraire, si la tension de référence résultante est inférieure à l'entrée analogique, la source reste alors connectée dans le circuit. Ainsi, dans ces techniques antérieures, chaque source est tout d'abord connectée puis, soit laissée en circuit, soit déconnectée, suivant 10 que le signal de référence est supérieur ou inférieur au signal d'entrée analogique. Dans le système et le procédé de l'invention, l'opération qui consiste à déconnecter la source ou à la laisser connectée est éliminée complètement et chaque source, une fois connectée, le 15 reste pendant tout processus de conversion. Ceci permet de diviser environ par deux le temps total de conversion, du fait que le temps qui était antérieurement nécessaire pour effectuer l'opération de déconnexion est éliminé. Dispositif de quotient -20 Le dispositif de quotient 10 représenté à la figure 1 comprend un transformateur muni d'un noyau 27, un enroulement primaire "d'excitation" 28, un enroulement de "lecture" 30, et plusieurs enroulements secondaires 58, 60, etc., qui constituent les sources de tension 5k. Les enroulements secondaires sont disposés par cou-25 pies, les enroulements 58 et 60 formant un premier couple, les enroulements 62, 6k, un second couple, les enroulements 66 et 68 un troisième couple, et les enroulements 70 et 72 un dernier couple. On a représenté seulement quatre couples à la figure 1 afin de simplifier le dessin ; mais il doit être bien compris qu'on 30 pourrait prévoir, si nécessaire, un nombre considérablement supérieur de couples d'enroulements. Le nombre de tours des enroulements de chaque couple varie d'un couple au suivant, suivant une progression binaire, comme l'indiquent les nombres portés à gauche de chaque couple à la figure 1. 35 Le nombre de couples prévu est de préférence égal au nombre des bits désirés dans le signal de sortie numérique. Ce nombre est représenté dans la progression par la lettre "n". Le nombre de tours de chaque enroulement est inférieur d'une puissance de 2 à celui de l'enroulement correspondant du couple précédent. ko A titre d'exemple, si l'on désire 10 bits dans le code de sortie 71 02593 5 2080932 numérique, il existe 10 couples d'enroulements secondaires et le nombre des tours de chaque enroulement dans le 2n ième couple est égal à 2"^ fois le nombre des tours du dernier couple d'enroulements. 5 S'il existe une seule spire dans chacun des enroulements 70 et 72 comme le montre la figure 1, il y a 1.024 spires sur chacun des enroulements 58 et 60. Bien entendu, la tension fournie par chaque enroulement varie proportionnellement au nombre des spires des enroulements. Ainsi la tension fournie par l'enroulement 58 10 ou 60 est 1.024 fois supérieure à celle qui est fournie par l'enroulement 70 ou 72. Par conséquent, l'enroulement 58 ou 60 fournit ce que l'on peut désigner sous le nom de "bit le plus significatif" de la sortie numérique et l'enroulement 70 ou 72 fournit ce que l'on peut désigner sous le nom de "bit le moins signi— 15 ficatif" du signal de sortie numérique. Les enroulements de chaque couple d'enroulements secondaires sont bobinés dans des sens opposés, si bien que la polarité de la tension ajoutée par ce couple dépend de celui des enroulements qui est mis en circuit. Les portes qui ont été identifiées ci-dessus 20 globalement par le numéro de référence 56 sont en réalité composées de plusieurs jeux de portes séparées 74, 76 et 78, dont chacun détermine celui des deux enroulements d'un couple qui doit être mis en circuit. Chacune des portes 74, 76 et 78 est de préférence composée d'un transistor à effet de champ du type M0S, 25 avec électrode de commande isolée (M0SFET). Cette porte est commandée par des moyens que l'on décrira dans la suite. Au début d'un processus de conversion, chacune des portes 76 est ouverte tandis que chacune des autres portes 74 et 78 est fermée. Les couples d'enroulements sont connectés en série de la manière re-30 présentée à la figure 1, si bien que les signaux émanant de l'enroulement sont reliés en série avec le signal d'entrée analogique lorsque les enroulements sont connectés aux bornes d'entrée 12. Au cours de chaque opération du processus de conversion, l'une des portes 74 et 78 est ouverte tandis que la porte 76 est fer— 35 mée, si bien que l'un ou l'autre des deux coupLes d'enroulements est connecté en série avec les bornes d'entrée analogiques, de façon, soit à ajouter ainsi sa tension a celle de l'entrée analogique, soit à en soustraire ladite tension. La combinaison du signal analogique et du signal secondaire est appliquée par l'inter 40 médiaire d'un amplificateur 80 au comparateur 14 » 71 02593 6 2080932 Transformateur de courant continu — Le dispositif de quotient 10 comporte en fait un transformateur capable de transformer les signaux d'entrée continus en tensions sur les enroulements secondaires, ces^tensions étant des multi-5 pies extrêmement précis des signaux d'entrée continus. Un tel transformateur a, bien entendu, d'autres usages que celui qui consiste à être utilisé dans un dispositif diviseur pour convertisseur analogique-numérique. On n*a pas réussi, jusqu'à présent, à réaliser la transformation 10 extrêmement précise d'une tension, par suite du fait que le transformateur est loin d'être parfait ; c'est-à-dire qu'il requiert un courant magnétisant primaire et que le passage de ce courant donne naissance à une chute de tension dans son enroulement primaire, laquelle est la source d'erreurs dans les tensions secon-15 daires. Ce problème est résolu, dans le présent système, en prévoyant un enroulement d'excitation primaire 28 qui est alimenté en courant magnétisant primaire au moyen d'un amplificateur différentiel 32. Le retour de l'enroulement d'excitation. 28 est renvoyé à l'amplificateur différentiel par un fil k5 et une ten-20 sion d'entrée est appliquée à la borne 3^. L'enroulement de lecture 30 détecte le rythme de variation du flux développé par l'enroulement primaire 28 dans le noyau 27 et applique sa tension en combinaison avec la tension d'entrée de l'amplificateur différentiel 32. Ce dernier a un gain de tension en boucle ouverte 25 extrêmement élevé, au moins égal à plusieurs millions. Par conséquent, du fait de la contre-réaction, l'amplificateur 32 ne permet pas l'existence d'une différence significative quelconque entre la tension aux bornes d'entrée 3^ et la tension sur l'enroulement de lecture 30 et cette dernière est maintenue très pro-30 che de la tension d'entrée (c'est-à-dire au 1/10 000 000 ième près). La tension induite dans l'enroulement de lecture 30 détermine la tension sur les enroulements secondaires. Ainsi la tension-correspondante induite dans chaque enroulement secondaire sera presque exactement égale au produit du rapport des nombres 35 de spires par la tension de l'enroulement de lecture ; c'est-à-dire que chaque enroulement secondaire sera un multiple précis de la tension d'entrée du transformateur. On a déjà utilisé des circuits primaires "actifs" de transformateurs similaires à celui qui a été décrit ci-dessus dans la trans-kO formation des signaux alternatifs. Toutefois, on n'a pas envisagé 71 02593 7 2080932 jusqu'ici la manière de permettre le fonctionnement d'un tel dispositif avec des signaux d'entrée continus. Suivant l'invention, le dispositif 10 peut fonctionner avec des signaux d'entrée continus grâce à une série de portes du 5 type MOSFET 36, 38, 40 et 42, qui inversent de manière répétée la connexion des bornes d'entrée 34 et, ainsi, le sens du courant d'excitation primaire. De même, un condensateur de mémoire 44 est prévu pour maintenir à 0 la valeur moyenne du courant d'excitation primaire, maintenant ainsi la symétrie de l'aimantation et 10 empêchant la saturation du noyau du transformateur lorsqu'on fonctionne avec des signaux d'entrée continus ou avec des signaux ayant des composantes de fréquence qui sont synchrones avec la fréquence de commutation. Les portes MOSFET sont actionnées suivant une séquence 15 déterminée par le circuit logique de commande 22 qui excite une série d'amplificateurs 24 de commande des portes des enroulements primaires et fournit des signaux de commande aux portes par l'intermédiaire des fils 92 et 94. Le cycle de fonctionnement est tel que les commutateurs 36 et 40 soient fermés lorsque les commuta-20 teurs 42 et 38 sont ouverts et que les commutateurs 36 et 40 soient ouverts lorsque les commutateurs 38 et 42 sont fermés. La figure 3 représente le circuit primaire équivalent qui existe au cours de la partie du cycle de fonctionnement désignée sous le nom de cycle partiel de fonctionnement "sous flux", 25 tandis que la figure 2 illustre le circuit primaire équivalent au cours de l'autre partie du cycle de fonctionnement qui sera nommée cycle partiel de "récupération". Au cours du cycle partiel de fonctionnement "sous flux", l'amn]ificateur différentiel 32 détecte^la différence entre la continue existant sur les bornes d'entree 34 et la tension/ 30 tension/ue l'enroulement de lecture 30 et fournit un courant d'aimantation de sortie à l'enroulement d'excitation 28. Le passage de ce courant d'aimantation dans l'enroulement 28 emmagasine une charge dans le condensateur 44. Au cours de ce mode de fonctionnement, le flux augmente de façon sensiblement linéaire dans le 35 noyau 27. Lorsque le circuit primaire passe au cycle partiel de récupération, comr::e le montre la figure 2, la polarité de la borne d'entrée 34 est inversée et le condensateur 44 est maintenant connecté en série avec les bornes 34 et l'enroulement de 4o lecture 50. Le flux dans le noyau 27 décroît maintenant linéai— 71 02593 8 2080932 rement. Le condensateur de réaction kk assure que la moyenne dans le temps du courant d'aimantation qui circule à travers l'enroulement primaire soit inférieure à un niveau pour lequel le 5 noyau 27 serait saturé. Cette valeur moyenne est effectivement nulle au bout d'un certain temps. Le condensateur kk emmagasine une tension proportionnelle au courant d'aimantation au cours du cycle partiel "sous flux", puis ajoute cette tension en série avec le signal d'entrée 10 au cours du cycle partiel de récupération, de façon à augmenter la tension de sortie de l'amplificateur 32 au cours du cycle partiel de récupération et à faire circuler un courant en sens inverse à travers l'enroulement d'excitation, avec une intensité supérieure à celle qu'il aurait eue en l'absence de ce condensa-15 teur dans le circuit d'entrée de l'amplificateur 32. Si les deux cycles partiels "sous flux" et de récupération sont exactement égaux en durée, la forme d'onde de la tension aux bornes du condensateur de réaction est une dent de scie symétrique par rapport à l'axe de tension nulle. Chaque rampe, aussi bien positive que 20 négative, de la dent de scie aura la même pente. Si au contraire, l'équilibre des durées des deux cycles partiels est modifié, l'axe de la dent de scie diffère de zéro et atteint line certaine valeur continue, assez grande pour que la tension du condensateur excite l'amplificateur au cours du cycle partiel de récupération 25 suffisamment pour rendre nulle la moyenne du courant. La valeur du condensateur kk n'est pas critique, bien qu'elle doive être suffisante pour limiter l'excursion de tension de charge à l'intérieur des limites des valeurs de sortie de l'amplificateur différentiel. Une valeur de 1 microfarad s'est révélée.satisfaisante 30 dans le circuit particulier décrit à titre d'exemple. Une autre manière de maintenir à une valeur nulle le courant moyen d'aimantation du transformateur est de régler, de façon continue ou répétitive, les durées relatives des cycles partiels sous flux et de récupération, de façon que le courant 35 moyen total circulant au cours de chaque cycle partiel soit égal au courant moyen total circulant au cours de l'autre cycle partiel. En se référant maintenant à la figure 6, on voit que les formes d'ondes 180 et 182 représentent à elles deux un cycle complet de la tension primaire du transformateur. La partie 180 ^Oillustre la tension primaire au cours du cycle partiel sous flu*, 71 02593 9 2080932 tandis que la partie 182 indique la tension au cours du cycle partiel de récupération. La base de temps pour les formes d'ondes est divisée en 100 unités. Dans un circuit typique qui a été essayé avec succès, la durée totale couverte par 100 de ces uni-5 tés (c'est-à-dire la durée d'un cycle complet de la tension de commutation) était égale à 1 milliseconde. Comme on l'expliquera en détail, dans la suite, les tensions secondaires du transformateur sont échantillonnées seulement au cours de la dernière partie de l'onde 180 "sous flux". Ceci a pour but d'éviter d'échan-10 tillonner l'onde au cours de la partie initiale pendant laquelle les transitoires de commutation l8l peuvent prendre naissance, ou au cours du cycle partiel de récupération, ou pendant la commutation entre les deux cycles partiels, de façon à maintenir une grande précision. 15 On pense que ces transitoires l8l résultent principale ment de la résonance entre l'inductance de fuite et la capacité répartie du transformateur. En se référant de nouveau à La figure 1, on voit que les tensions transitoires sont réduites au minimum à la fois en 20 amplitude et en durée par une résistance 52 et un condensateur 50 connectés en série entre la borne d'entrée négative 48 de l'amplificateur différentiel 32 et le fil d'entrée aboutissant à l'enroulement d'excitation 28. Il s'agit essentiellement d'un circuit d1 amortissenient classique qui réduit la durée des tensions 25 transitoires engendrées par la commutation de l'enroulement prima ir e. La tension d'entrée continue appliquée aux bornes 34 peut être une tension quelconque comprise à l'intérieur des valeurs nominales de tension des composants du circuit. 30 Dans le convertisseur à 10 bits décrit'ci-dessus à ti tre d'exemple, les deux enroulements 28 et 30 ont de préférence le même nombre de spires 1024, de même que les enroulements 58 et 60. Ainsi, La tension sur les enroulements 58 et 60 est égale à la tension d'entrée. Les tensions secondaires ne sont pas ré— 35 duites par Les pertes dues au passa.ee du courant à travers les enroulemonts secondaires, du fait que l'impédance entre l'électrode de commande, la source et le drain des composants MOSFET qui sont utilisés pour commuter les enroulements primaires et secondaires, est très élevée. En outre, l'amplificateur tampon 80, 40 qui est de préférence un amplificateur opérationnel ayant une 71 02593 10 2080932 impédance d'entrée très élevée, fournit un isolement supplémentaire des enroulements secondaires et empêche le passage du courant et les chutes de tension qui en résulteraient dans ces enroulements. 5 Le transformateur représenté à la figure 1 présente de nombreux avantages. Il est capable de produire des tensions sur les enroulements secondaires qui soient des multiples très précis de la tension d'entrée. En outre, il effectue cette transformation précise sur des signaux d'entrée continus. Dans un autre mode 10 de réalisation, qui est représenté à la figure 7 et sera expliqué ci-après, le dispositif est capable de fonctionner aussi bien avec des signaux d'entrée continus qu'alternatifs, avec une égale facilité. L'emploi du dispositif de quotient 10 dans un conver-15 tisseur analogique-numérique ou numérique-analogique a d'autres avantages : ce dispositif 10 est intrinsèquement beaucoup plus précis que des circuits tels que les échelles à résistances qui ont été utilisées antérieurement. En outre, une précision plus élevée peut être obtenue à un coût plus bas que dans le cas d'era-20 plox d'échelles à résistances. Configuration des enroulements et du noyau du transformateur - Comme' on l'expliquera plus en détail ci-après, le mode d'exécution préféré du noyau 27 du transformateur du dispositif 10 est un tore, si bien que les enroulements peuvent être distri-25 bués de façon uniforme le long du trajet magnétique. Une difficulté pratique dans la construction d'un tel dispositif s'élève si un grand nombre d'enroulements secondaires est requis. Ceci est dû au fait que le plus petit nombre de spires qu'un enroulement secondaire puisse posséder est égal à l'unité.,Si le système 30 convertisseur dans lequel le dispositif diviseur est utilisé comporte un nombre relativement grand de bits, le ou les enroulements représentant le bit le plus significatif doit avoir potentiellement un nombre de spires beaucoup trop grand en pratique. Par exemple, si un système ne comporte que 10 bits et si 11enrou-35 lement représentant le bit le moins significatif ne comporte qu'une spire, l'enroulement représentant le bit le plus significatif doit avoir seulement 1.024 spires, ce qui constitue un nombre pratique à bobiner. Au contraire, dans un système à 18 bits, l'enroulement le plus significatif doit avoir plus de 250.OOO 40 spires, ce qui est tout à fait impraticable. 71 02593 11 2080932 Suivant une autre caractéristique de l'invention, le problème qui précède est résolu au moyen de transformateurs disposés en cascades de La manière illustrée à la figure 4. Le montage de Ja fijrure 4 comprend Le noyau toroïdal 27 avec son enroulement d'excitation 2 Dans cette disposition, le courant d'excitation est appliqué à 1 ' enrou 1 e/ient secondaire 96 aussi aien qu'au premier enroulement, mais de manière propre ci produire un niveau de flux proportionnellement plus bas dans le noyau 96 que dans le noyau 27. Le second noyau 96 possède également un enroulement de lecture 100 connecté en série avec un enroulement 98 sur le noyau 27. Le rapport des spires de 1 1 enroulement 100 à celui de l'enroulement 98 est égal à "r", c'est-à-dire que ledit rapport est le même que le rapport de spires des enroulements 28 et 102. Le circuit comprenant Les enroulements 98 et 100 sert à relier les deux noyaux de transformateurs entre eux pour adapter l'aimantation d'excitation à la valeur désirée du rapport de spires. Dans l'exemple particulier considéré, l'enroulement 28 a 512 spires et l'enroulement 102 a 2 spires ; inversement, l'enroulement 100 a 512 spires et l'enroulement 98, 2 spires seulement. L'enroulement 96 comporte une pluralité d'enroule lent s secondaires 108, 110 ; lO'l , I.06, etc. Dans le mode de réalisation préféré actuellement décrit, il existe 8 couples d'enroulements secondaires sur le noyau 96, de façon à prévoir o bits en plus des 10 bits fournis par le noyau 2? et à constituer un dispositif diviseur à 18 bits pour une conversion anal o'i inue-numérique extrêmement précise. Les enroulements 10". et 110 ont de préférence une spire chacun. Afin de continuer la progression des tensions secondaires en conformité avec Les enroulements .secondaires sur le noyau 27, chaque enroule.jent 104 et 106 devra avoir 128 spires, ce qui rend 71 02593 12 2080932 la tension apparaissant sur chacun de ces enroulements égale à la moitié de la tension qui apparaît sur chacun des enroulements 70 et 72 du premier transformateur. Le nombre des spires de chaque enroulement décroît suivant une progression binaire, si bien 5 que le dernier couple d'enroulements 108 et 110 ne comporte qu'une spire et l/128e de la tension apparaissant sur 1'enroulement 104 ou 106. Le schéma de la disposition en cascade qui précède rend possible la réalisation d'un dispositif diviseur comportant ef-10 fectivement un grand nombre d'enroulements secondaires différents, de façon à produire un grand nombre de bits différents et à augmenter la résolution du système utilisant le diviseur, sans avoir besoin d'un grand nombre de spires sur un enroulement quelconque. Dans l'exemple considéré, le plus, grand nombre de spires 15 sur un enroulement quelconque est 1024. En outre, le second noyau 96 n'a pas besoin d'être d'aussi haute qualité que le premier noyau 27 et n'a pas besoin d'augmenter notablement le coût du dispositif. Ceci est dû au fait que le second transformateur sert seulement à transformer les chiffres les moins significatifs du 20 signal numérique total et, par conséquent, sa précision n'a pas besoin d'être aussi grande que celle du noyau 27» La figure 9 représente la forme préférée d'exécution du noyau de transformateur de l'invention. Le noyau 27 a la forme d'un tore et est formé en bobinant une spirale de bande mince ou 25 de ruban 270 de matière magnétique à haute perméabilité pour former un tore. Un matériau extrêmement avantageux pour le noyau 270 est le "Super-malloy". Par exemple, le ruban de "Supermalloy" peut avoir une épaisseur de 5|48 centièmes de millimètre. Un écran conducteur en aluminium 272 entoure le noyau 27. 30 Cet écran est composé d'une moitié supérieure 276 et d'une moitié inférieure 274 qui sont séparées l'une de l'autre par un entrefer étroit 277. Un matériau isolant remplit l'espace entre l'enroulement 27 et l'écran 272. Un isolement non figuré sépare également les enroulements de l'écran 272. 35 Suivant une autre caractéristique de l'invention, la fi gure 9 illustre un enroulement combiné d'excitation et de lecture 278. Cet enroulement est composé d'un câble coaxial bobiné autour du noyau. Ce câble comprend un blindage 280 et un conducteur central 282. Le blindage 280 est avantageusement utilisé 40 comme enroulement d'excitation du transformateur et le conducteur 71 02593 13 2080932 central 282 est utilisé comme enroulement de lecture. Le circuit de la figure 9 est apte à utiliser seulement des signaux d'entrée alternatifs fournis par une source alternative 294 . sus pour son utilisation avec des signaux d'entrée continus n'est pas nécessaire. Le câble coaxial a une impédance caractéristique Zo uniformément répartie. Une résistance 284 est connectée à une extrémité du conducteur 282 et une résistance égale est connectée ÎO à l'autre extrémité de ce conducteur. La valeur de ces résistances est égale à l'impédance caractéristique de la ligne, si bien que le câble est amorti de manière critique pendant un intervalle de temps To dont la valeur est approximativement donnée par l'équation suivante : Dans cette équation, D est la longueur du câble et Vo est la vitesse caractéristique de propagation du câble, qui peut être par exemple 7/10 de la vitesse en espace libre de propagation du rayonnement électro-magnétique ; le temps To représente le temps 20 nécessaire pour la propagation des transitoires le long du câble lorsque celui-ci est excité par un signal d'entrée et également le temps d'extinction des transitoires pour le câble. Du fait que le temps To pour les transitoires amortis par les terminaisons résistives d'adaptation peut être très faible, l'enroulement coa— 25 xial 278 réduit au minimum la durée des tensions transitoires primaires et secondaires en comparaison avec les transitoires rencontrés dans les enroulements aléatoires de formes habituelles. 282 doivent être isolés l'un de L'autre. Par conséquent, on bran-30 che entre les conducteurs 280 et 282 un circuit d'isolement composé d'un condensateur 288 et d'une inductance 290 connectés en série. Les valeurs de la capacité C du condensateur 288 et de l'inductance L de la bobine 290 sont choisies de façon que le circuit d'isolement se comporte comme un court-circuit vis à vis 35 des signaux ayant la fréquence de résonance du câble. Les valeurs de L et de C sont données par les équations suivantes, dans lesquelles est La fréquence de résonance de premier mode de la Ligne coaxiale. 5 Par conséquent, le réseau de commutation décrit ci-des- 15 Les signaux sur le blindage 280 et le conducteur central L = Zo/w o C = 1/Zow 40 o 71 02593 14 2080932 4 wq = l/To = Vo/2D En pratique, les valeurs de L et de C seront très faibles et la réactance de C sera très élevée pour les fréquences de signaux que l'on prévoit d'utiliser dans le circuit conver-5 tisseur analogique-numérique ou numérique-analogique de la présente invention. L'emploi du blindage 272 autour du noyau permet à l'enroulement secondaire, tel que 296, représenté à la figure 9, d'être distribué suivant la longueur du noyau 27 d'une manière asymétrique. Le blindage contient le flux à l'intérieur du noyau 10 et l'empêche de manquer d'atteindre les enroulements secondaires, nécessairement distribués d'une manière asymétrique. La figure 10 représente un mode d'exécution du transfor-i mateur utilisant la structure coaxiale d'enroulement primaire 278 et le noyau 27 illustré plus en détail à la figure 9* en même 15 temps qu'un réseau de commutation primaire et un amplificateur différentiel 32 qui rend le circuit capable de fonctionner avec des signaux d'entrée continus. Le circuit de commutation est le même que celui de la figure 1 et les pièces correspondantes ont reçu les mêmes numéros de référence dans ces deux figures. 20 Un circuit d'isolement, composé du condensateur 288 et de l'inductance 290, est connecté à la fois à l'entrée et à la sortie de l'enroulement coaxial 278. Cette disposition permet la séparation de l'enroulement d'excitation et de l'enroulement de lecture pour lç fonctionnement en courant alternatif à basse fré— 25 quence et en courant continu. Il doit être bien compris que l'enroulement primaire représenté aux figures 9 et 10 peut être utilisé avec la version du transformateur qui est capable de fonctionner, soit avec des signaux d'entrée continus, soit avec des signaux alternatifs, 30 version qui n'a pas encore été décrite. Le noyau 27 et l'enroulement coaxial 278, avec les impédances de terminaison 284 et 286, forment ensemble un transformateur possédant un certain nombre d'avantages importants. En effet, le conducteur 282 sert d'enroulement primaire 35 et le blindage 280 sert d'enroulement secondaire. L'amplificateur de réaction 32 ou 292 n'est, bien entendu, pas utilisé lorsque le transformateur fonctionne de cette manière. Ce transformateur présente l'avantage de pouvoir fonctionner à des fréquences de récurrence très élevées sans distorsion importante, du fait de la 40 terminaison du conducteur 282 par son impédance caractéristique0 71 02593 15 2080932 Circuit do commande du registre et de 1'enroulement La figure 5 représente en détail une partie du registre ternaire 1b. Celui-ci est appelé registre "ternaire" du fait que chaque étage comporte 3 états, à savoir : "libre", "positif" et 5 "négatif" et que les états "positif" et "négatif" comprennent une sortie de données en code binaire bi-polaire. Le registre lb est un registre à décalage comportant plusieurs étages, un pour chaque bit des données de sortie, plus un étage servant à indiquer le "bit de signe" du signal de sor-10 tie. On a représenté seulement 2 de ces étages à la figure 5 pour la clarté, mais il doit être bien compris qu'on peut prévoir autant d'étages qu'on le désire et, dans un mode de réalisation préféré, ce registre comporte 19 étages pour fournir un signal de sortie à 18 bits. 15 Chaque étage du registre comprend un couple de bascules type D. Le premier étage comprend les bascules 112 et 114 et le second étage comprend les bascules 116 et 118. Avant chaque opération du registre 16, un signal de libération est appliqué sur la ligne d'entrée 82 ; chacune des bascules du registre est li-20 bérée, c'est-à-dire ramenée à un état initial dans lequel il existe un signal ] sur le fil de droite (?T) et un signal 0 sur le fil de gauche (Q) de chaque bascule du registre. Les données issues du comparateur 14 sont appliquées, par le fil 8l, directement à l'entrée de données ou entrée D de 25 la seconde bascule 114, 118, etc., de chaque étage du registre. En même temps, les mêmes données sont complémentées par un amplificateur-inverseur 120 et appliquées à l'intrée D de la première bascule, ou bascule de gauche, de chaque étage du registre. Ainsi, les données émanant du comparateur sont directement four-30 nies à la seconde bascule de chaque étage et, sous forme inversée, à la première bascule fie chaque étage du registre. Comme cela est bien connu, une bascule type D ne fonctionne pas à inoins qu'un signal d'horloge ne soit fourni à la borne d'entrée d'horloge C. ' n signal, d'horloge est fourni pério— 35 diquement à chacune «les base nies de chaque étage du registre par l'intermédiaire d'une1 porte \ 71 02593 16 2080932 lorsqu'elle reçoit simultanément des signaux 1 sur chacun de ses trois, fils . Le convertisseur analogique-numérique de la présente invention possède deux vitesses séparées auxquelles il peut fonc-5 tionner, à savoir : la vitesse normale et la vitesse rapide. Au cours du fonctionnement dans le mode normal, c'est-à-dire à la vitesse normale, un signal de démarrage est appliqué, par le fil d'entrée 124, à la porte 122, au moyen d'organes manuels, par exemple un bouton ou un commutateur que peut actionner un opéra-10 teur humaine Un signal de synchronisation du registre est appliqué à la porte 122 par le fil d'entrée 128, à partir d'une ligne 126 qui fournit le signal émanant du circuit logique de commande 22 (voir figure 1)0 Le signal appliqué par le fil 126 est identifié par le numéro de référence 184 à la figure 6. Ce signal est 15 une impulsion de durée relativement brève qui commence 46 millisecondes après le début de l'impulsion de tension primaire 180 et se termine 2 millisecondes plus tard. Ainsi, le signal 184 est synchronisé de façon que les tensions des enroulements secondaires du dispositif diviseur 10 soient échantillonnées longtemps 20 après que les transitoires l8l ont atteint une valeur négligeable. Le circuit 22 qui engendre les signaux 184 n'a pas été représenté, car il est classique. Il comprend par exemple deux compteurs à décades codés en binaire et connectés en cascade, la sortie des compteurs étant connectée à des portes NON ET appro-25 priées et à des bascules de manière classique, de façon qu'un signal de sortie soit engendré après que les deux compteurs ont compté 46 impulsions du signal d'horloge à 100 000 Hz, et le signal de sortie est coupé 2 comptes plus tard. Ce circuit fournit également des signaux de commutation au circuit 24 d'excitation 30 de commande de l'enroulement primaire, lequel fournit aux portes des signaux de commutation sur des conducteurs de sortie tels que 92 et 94 (figure 1), pour les commuter à l'ouverture et à la fermeture dans le cycle décrit ci-dessus, de façon à engendrer les formes d'ondes de la tension primaire 180 et 182 représentées à 35 la figure 6. Le troisième signal d'entrée nécessaire pour actionner la porte 122 est appliqué par un troisième fil d'entrée 131» à travers un amplificateur-inverseur 130 et un autre circuit NON ET 132 « Les fils d'entrée aboutissant au circuit NON ET 132 sont 40 connectés aux fils de droite 142, l46 des bascules 112, 114. 71 02593 17 2080932 Chacun des autres étages du registre comporte des circuits similaires à ceux du premier. Ainsi, le second étage comporte une porte NON ET 134 qui reçoit des signaux d1entrée sur la ligne 126 ; sur le conducteur 137 à partir d'une porte NON 5 ET 138, par l'intermédiaire d'un amplificateur-inverseur 136 ; et à partir de la porte 132 de l'étage précédent. Quand chaque bascule se trouve dans son état libre, il existe un signal 1 sur chacun des fils de droite des bascules du registre. Ainsi, la sortie de chacune des portes NON ET 132 et 138 est normalement O. 10 A ce moment, toutes les autres portes NON ET 134, etc., correspondant à la porte NON ET 132 sont inhibées, du fait qu'il existe un signal O sur le conducteur d'entrée 139 ou l4l qui est connecté à la sortie de la porte NON ET 132 ou 138, etc. Comme la sortie des amplificateurs-inverseurs 130 et 136 est initiale-15 ment 1, lorsqu'un signal de démarrage est appliqué sur le fil 124 et lorsque le signal d'horloge 184 est reçu, la porte NON ET 122 fonctionne de manière à fournir un signal d'horloge aux bascules 112 et 114 et à les commuter, mais aucune autre bascule n'est commutée o 20 Suivant que les données d'entrée sont constituées par 0 ou 1, représentant une polarité positive ou négative sur le comparateur, la première ou la seconde bascule du premier étage commute son signal de sortie en le faisant passer de sa borne de droite à sa borne de gauche. Par exemple, si le premier signal 25 d'entrée est 1, la seconde bascule 114 du premier étage est actionnée. A ce moment, la porte NON ET 132 est utilisée comme porte OU, c'est-à-dire que, si l'un quelconque des fils de sortie des bascules auxquels les fils d'entrée de la porte 132 sont connectés passe à 0, le signal de sortie de la porte 132 passe alors 30 à 1. Ce signal 1 inhibe simultanément la porte 132 à travers l'inverseur 130 et autorise la porte 134, permettant ainsi l'établissement de l'étage suivant par le signal de synchronisation suivant appliqué au registre. Ce procédé se répète jusqu'à ce que le registre soit plein et, à ce moment, un signal de trans— 35 fert fait passer le signal de sortie sur le décodeur 18. Avant l'autorisation du premier étage du registre 16, les signaux qui apparaissent sur les fils 142 et 146 des bascules 112 et 114 sont conduits à un circuit d'excitation de commande de premier étage d'enroulements secondaires, qui est indiqué 40 d'une manière générale en 172 à la partie inférieure de la fi— 71 02593 18 2080932 gure 5. Un circuit d'excitation de commande identique 172 est prévu pour- chaque couple d'enroulements secondaires. Chaque circuit d'excitation de commande 172 comprend trois transistors 174, 176, 178. Le fil de base du premier tran-5 sistor 174 est connecté par une résistance au fil de sortie de gauche l4o de la première bascule 112. Le fil d'émetteur du transistor 174 est connecté par le fil 143 au fil de sortie de droite 142 de la bascule 112 et, à travers une résistance, au fil de base du second transistor 176. L'émetteur du transistor 176 est 10 connecté au conducteur de sortie de gauche 144 de la seconde bascule 114 du premier étage du registre et, à travers une résistance, au fil de base du troisième transistor 178. L'émetteur du transistor 178 est connecté par un fil 147 au fil de sortie de droite 146 de la bascule ll4. 15 Le fil de collecteur du transistor 174 est connecté, par l'intermédiaire d'un circuit de couplage classique 180 du type MOSFET, à l'électrode de commande du MOSFET 78. Le circuit de couplage 180 est typiquement composé d'une résistance et d'un condensateur (non figurés) connectés en parallèle et cette com-20 binaison est connectée à la base d'un transistor (non figuré) dont la sortie est connectée au conducteur d'électrode de commande du MOSFET. Le collecteur du second transistor 176 est connecté, par l'intermédiaire d'un circuit de couplage 180, au conducteur 25 de l'électrode de commande du second MOSFET 76 du premier groupe d'enroulements secondaires. Le collecteur du troisième transistor 178 est connecté, à travers un circuit de couplage 180, au conducteur de l'électrode de commande du troisième MOSFET 74 du premier groupe d'enroulements secondaires. 30 Dans le circuit décrit précédemment, lorsque le registre 16 se trouve à l'état libre, des signaux O étant présents sur les fils 140 et 144 et des signaux 1 sur les fils 142 et 146 des bascules 112 et 114, les transistors 174 et 178 sont bloqués, tandis que le transistor 176 est passant, du fait que son fil de 35 base est connecté à une source de tension positive (niveau 1) par le fil 143. Ainsi, au début d'un processus de conversion analogique-numérique, toutes les portes 76 (voir figure 1) sont ouvertes, si bien qu'il existe une connexion série complète à travers les portes 76 des divers groupes d'enroulements secon-40 daires. Ainsi, en se référant à nouveau à la figure 1, on voit 71 02593 19 2080932 que le signal d1entrée analogique circule à travers toutes les portes 76 et. a travers 11 amplificateur-tampon 80 jusqu'au comparateur 14 , de façon que ceLui-ci détecte à l'origine la polarité vraie du signal d'entrée par rapport à une tension de référence 0. 5 Lorsque le premier étage du registre fonctionne, l'un ou l'autre des transistors 174 ou 178 est passant suivant la polarité du signal d'entrée de données. Dans l'un ou l'autre cas, toutefois, le transistor 176 se bloque, d'où il résulte que l'enroulement 58 ou l'enroulement 60 est connecté entre les bornes 10 d'entrée analogiques 12 et le comparateur 14 (par l'intermédiaire, bien entendu, de 1'amplificateur-tampon 80). Ceci résulte du fait que, si la première bascule 112 est celle qui est actionnée, le fil 140 passe à la valeur 1 et le fil 142 passe à la valeur O. La basse tension (niveau O) sur le fil 142 fait tomber la tension 15 du fil de base du transistor 176 et bloque ce transistor. L'accroissement de polarisation du fil de base du transistor 174 le débloque, si bien que la porte 78 est actionnée» Si, au contraire, la bascule 114 est actionnée, un signal 1 apparaît sur le fil 144, débloquant ainsi Je transistor 178. L'apparition d'un signal 20 sur le fil l44 polarise positivement l'émetteur du transistor 176 et le bloque. Au cours du fonctionnement du second étage du registre, la bascule 116 ou la bascule ll8 fonctionne, suivant la polarité du nouveau signal d'entrée de données émanant du comparateur 14. 25 L'état de ce signal dépend, bien entendu, du fait que la tension de l'enroulement secondaire 58 ou 60 qui a été connecté à la tension d'entrée analogique est supérieure ou inférieure au signal d'entrée analogique. A la réception de l'impulsion de synchronisation suivante 184 par la porte NON ET 134, l'une ou 30 l'autre des bascules llô ou 118 fonctionne et un autre circuit d'excitation de commande 17b est actionné pour mettre dans le circuit l'un des enroulements 62 ou 64 (voir figure 1). Chaque étage du registre est actionné séquentiellement de la même manière, par connexion dans l'un ou l'autre de chaque 35 couple d'enroulements secondaires jusqu'à ce qu'un enroulement de chaque couple soit connecté. Si on le désire, comme on l'a indiqué ci-dessus, à ce moment tous les signaux peuvent être lus et éliminés du registre pour être transférés dans le décodeur 18 au moyen d'un signal de 40 lecture? er.eeridré do manière classique. En variante, chaque signal 71 02593 20 2080932 peut être lu et transféré dans le décodeur au moment où il prend naissance dans le registre, comme cela est bien connu dans la technique. Le mode normal de fonctionnement du registre 16 a été décrit ci-dessus. Lorsqu'il fonctionne suivant le mode rapide, le 5 circuit logique de commande 22 fournit un signal de démarrage 186 dont la forme d'onde est représentée à la figure 6. Ce signal 186 démarre à 26 millisecondes et se termine à 28 millisecondes après le début de la forme d'onde primaire 180. Après, application du signal de démarrage 186 sur la ligne 124, la logique de commande 10 connecte le fil de sortie 88 (voir figure 1) de la source d'horloge 90 directement au fil 126, si bien que les impulsions d'horloge à 10Q000 Hz sont fournies directement aux portes 122, 134, etc. La chronologie de l'impulsion 186 est conçue de façon qu'au moins 20 impulsions d'horloge 188 (figure 6) soient délivrées 15 avant la fin du premier demi-cycle 180 de la tension primaire. Ainsi, le registre 16 parcourt chacune des étapes de son fonctionnement à l'intérieur d'un demi-cycle de la tension primaire. Du fait que ce registre effectue ses pas environ 50 fois plus vite dans le mode rapide que dans le mode normal, on doit s'at-20 tendre à ce que le mode lent soit plus précis que le mode rapide. Toutefois, lorsqu'on a besoin d'une grande vitesse, le mode rapide est le plus intéressant. Circuit décodeur La figure 5 représente deux étages du circuit décodeur 25 18 et deux étages du registre 16. Le "bit de signe" du signal de sortie du décodeur 18 est appliqué sur les bornes 164 et 166 qui sont respectivement connectées aux bornes de gauche des bascules 112 et 114 du premier étage du registre 16. Si un 1 apparaît sur le fil 164, un O 30 apparaît sur le fil 156, et vice-versa. L'apparition d'un 1 sur le fil 164 indique que le signal d'entrée analogique est positif et qu'une correction négative est requise. Par conséquent, l'apparition d'un 1 sur le fil 164 est sélectionnée pour indiquer un bit de signe positif. L'état opposé des bornes 164 et 166 indi-35 que un bit de signe négatif. Un circuit logique lo7 est prévu pour chacun des autres étages du décodeur 16. Chaque circuit logique 16? est réalisé et connecté de manière telle que, lorsque le bit de signe est négatif, le bit de données de chaque étage du registre est inversé ; c'est-à-40 dire que le bit de données est converti en son complément à la 71 02593 21 2Q80932 sortie 168 du circuit logique 167- Lorsque le bit de signe est positif, les bits de données ne sont pas complémentés. Chaque circuit logique 176 comprend 3 portes NON ET 156, 158 et lôO. Un fil d'entrée de la porte 156 est connecté au fil 5 de bit de signe 166 et l'autre fil est connecté au fil de sortie de droite 150 de la première bascule 116 du second étage du registre 16. De même, un fil d'entrée de la porte I58 est connecté au fil de bit de signe l64 et l'autre est connecté au fil de sortie de droite 154 de la seconde bascule 118 du second étage 10 du registre. Les sorties des portes 156 et 158 constituent les entrées d'une porte NON ET ÎÔO à trois entrées, en même temps qu'un signal d'effacement de sortie facultatif appliqué sur un fil 170 Les signaux de bit de signe sont délivrés par des fils 164 et 166 aux circuits logiques suivants 167 de chacun des étages successifs du décodeur. De même, le signal d'effacement est 20 délivré sur la ligne 170 à chacun des étages successifs. Le fonctionnement du circuit logique 167 sera mieux compris à l'aide du tableau suivant : TABLEAU I Table de vérité du décodeur 18. 25 Signe des Bit de Signal sur le fil No. données signe • 164 166 150 154 167 169 170 H H 168 + + + 0 + 0 + + + 0 1 - + + 0 0 + 0 + + + 0 30 + - 0 + + 0 + 0 + + 0 - - 0 + 0 -t* + + + 0 1 Dans 3 e tableau I , un signe + d 1 une colonne particul signifie qu'il existe une tension positive (l) sur un fil et un 0 indique qu'il n'y a aucune tension (0) sur le fil. Le signal de 35 sortie sur le fil l68 est exprimé suivant la terminologie binaire. Convertisseur numér ij^n e-anal o u~ i qu e description générale. La figure 7 ronrésente un convertisseur numérique—analogique. Des données numériques, de préférence sous la forme codée binaire, sont appliquées au convertisseur à travers un fil 40 d' entrée 226 qui est représenté à la partie supérieure gauche 71 02593 22 2080932 de la figure 7• Un signal de sortie analogique qui représente le signal d'entrée numérique est fourni sur le fil de sortie 268 représenté dans la partie supérieure droite de la figure 7• Les données numériques sont reçues dans un registre de 5 mémoire 222. Le signal de données comprend un bit "d'attaque" au début -et, à la suite de ce bit d'attaque, un bit "de remplissage" dont le rôle sera expliqué ci-après. Lorsque le registre 222 est plein, le signal accumulé est transféré à un circuit de verrouillage 224 par application d'une impulsion d'horloge à la ligne 10 247. Les signaux sont transférés du circuit de verrouillage 224 à un circuit diviseur indiqué d'une manière générale en 225. Ce circuit 225 comprend deux dispositifs diviseurs 10 du type représenté à la figure 1, l'un étant désigné par la lettre A et l'autre par la lettre B. Chacun des dispositifs 10 comporte une 15 pluralité d'enroulements secondaires, le nombre de spires des enroulements respectifs variant suivant une progression binaire. Les signaux émanant du circuit de verrouillage 224 commandent un réseau de commutation qui connecte les enroulements secondaires de chaque circuit lO suivant une certaine séquence et échan-20 tillonnent alternativement l'un des dispositifs A ou B pour produire le signal de sortie analogique. Registre d'accumulation et circuit de verrouillage. Le registre d'accumulation ou de mémoire 222 est du type classique comprenant une série de bascules type "D" 236, 25 238, 240, 242 et 244. On a représenté seulement 5 de ces bascules à la figure 7, mais il doit être bien compris qu'on peut en mettre autant qu'il y a de bits dans les données d'entrée. Des impulsions d'horloge sont appliquées à une porte NON ET d'autorisation 258, en même temps qu'un signal d'introduction de don-30 nées émanant d'une ligne 256 et qu'un autre signal d'autorisation émanant de la bascule d'attaque 244 par l'intermédiaire de la ligne 2Ô2. Lorsque le registre progresse, les données sont transférées d'une bascule à la suivante jusqu'à ce que finalement le bit d'attaque (qui est toujours un 1) atteigne la bas-35 cule 244 et la commute, fermant ainsi la porte NON ET 258 et envoyant un signal d'autorisation par le fil 245 à une porte NON ET 264. Lorsqu'un signal d'ordre de transfert est appliqué à la porte 264 à travers un second fil d'entrée 247» les signaux emmagasinés dans le registre 222 sont transférés au circuit de ver-40 rouillage 224. 71 02593 23 2080932 L'n signal d'horloge est appliqué par la porte NON ET 2hk à chacune des bascules d'une série de bascules type "D" 246, 248, 250 et 252. Il existe une telle bascule pour chaque bascule du registre 222, excepté pour la bascule d'attaque 244. Le signal d'horloge appliqué aux bascules du circuit de verrouillage 224 autorise le transfert des signaux emmagasinés dans le registre 222. Le registre 222 est libéré au moyen d'un signal de libération appliqué sur un fil 228 afin de préparer le registre à l'arrivée du signal d'entrée suivant. Un premier fil d'entrée spécial 234 est prévu afin d'établir chacune des bascules du circuit de verrouillage 224 à la valeur O et un second fil d'entrée spécial 230 est prévu pour établir toutes les bascules à la valeur 1. Ces établissements du circuit de verrouillage sont souhaitables lorsque le convertisseur numérique-analogique est utilisé pour l'établissement de coefficients dans les calculateurs hybrides et analogiques. L'établissement de toutes les bascules du circuit de verrouillage, soit à la valeur 1, soit à la valeur O, fournit respectivement un signal de sortie analogique égal à O ou à 1 sans entrée de données complète. Un circuit d'excitation i>iOSFET 254 est connecté à chaque fil de sortie de chaque bascule du circuit de verrouillage. Le circuit 254 est classique et similaire au circuit 180 qui est utilisé pour exciter les ;-,OSPET représentés à la figure 1. Chacun des diviseurs 10 du transformateur du circuit de quotient 225 comporte une pLuralité d'enroulements secondaires 190, 192 ; 194, 196. Bien que l'on ait représenté seulement quatre de ces enroulements, il existe autant d'enroulements secondaires sur chaque noyau qu'il y a de bits de données à convertir. Le nombre de spires des enroulements respectifs varie suivant une progression binaire dans laquelle l'enroulement le plus s ign i i ica t i f est l'enroulemenl. 190 dont le poids est 2 et le moins significatif est. l'enroulement, 194 avec un poids 2 n, n étant le nombre des bits de données a convertir. L'enroulement de remplissage l.()6 comporte le même nombre de spires que l'enroulement. ll.)'l et sert, à fournir le bit,, qui autrement serait manquant, dans la représentation analogique d'un signal d'entrée numérique. 1,'exemple suivant facilitera la compréh ension de ce point. 71 02593 24 2080932 On suppose que les données d'entrée comportent 7 bits. Il y aura 8 ënr'oûlements secondaires sur chacun des noyaux. Le nombre relatif des spires et, par conséquent, les tensions relatives des 7 premiers enroulements sont indiqués par la progres-5 sion binaire suivante : 64 - 32 - 16 - 8 -4-2-1 La somme des nombres précédents est seulement 127» c'est-à-dire inférieure d'une unité au total désiré de 128. L'addition du bit de remplissage supprime ce manque. Le 10 bit de remplissage est toujours O, sauf lorsque le mot d'entrée appelle un quotient égal à l'unité ou à 128. En parallèle avec chacun des enroulements, est connecté un dispositif MOSFET 206, 208, 214 ou 216. En série avec chaque enroulement, est connecté un autre MOSFET 202, 210, 212, 218. Les 15 fils de sortie des circuits d'excitation 254 sont connectés de façon que les premiers fils de sortie 249, 253i 257, 259 et 26l soient tous connectés à un couple de MOSFET en parallèle 206, 208, 214 ou 216, tandis que les fils de sortie complémentaires 251) 255i 259 et 263 sont connectés à un couple de MOSFET en 20 série 202, 210, 212 ou 218. Lorsque l'une des portes parallèles 206, 208, etc., est excitée, l'enroulement qui est connecté en parallèle avec cette porte est évité, si bien que sa tension n'est pas ajoutée à la tension de sortie analogique totale. Au contraire, si une porte 25 série telle que 202 est excitée, l'enroulement auquel elle est connectée sera connecté en série et ajoutera sa tension à la sortie analogique,, Ainsi, les enroulements secondaires sont ajoutés entre eux sélectivement pour constituer une représentation analogique du signal d'entrée numérique. 30 Les applications du convertisseur numérique-analogique représenté à la figure 7 sont nombreuses. Toutefois, on considère que ce circuit est particulièrement utile dans l'établissement numérique des coefficients pour le calcul analogique effectué dans les calculateurs analogiques et hybrides. La préci-35 sion avec laquelle le signal analogique est fourni est considérée comme étant supérieure à celle qui est fournie dans d'autres techniques ; par exemple, par l'emploi d'un potentiomètre résistif entraîné par un servo-moteur ou d'échelles à résistances commutées servant à fournir de tels coefficients. 71 02593 25 2080932 Dispositif transformateur alternatif* et continu. Le dispositif diviseur 225 comprend essentiellement un transformateur qui est capable de fonctionner, soit avec des signaux d'entrée alternatifs, soit avec des signaux continus, pour 5 fournir des tensions d'enroulements secondaires qui sont des multiples précis des signaux d'entrée primaires. Une tension d'entrée est appliquée à un couple de bornes d'entrée 220. Pour les besoins du convertisseur numérique-analogique représenté i la figure 7» la tension appliquée aux bornes 220 est une tension de 10 référence. Ce signal est appliqué à chacun des deux circuits A et B. Un couple de portes wOSFET 198 et 200 sert à échantillonner alternativement, soit les enroulements secondaires A, soit les enroulements B, du transformateur. Les tensions primaires des 15 deux transformateurs 10 sont également commutées suivant un programme prédéterminé. Un exemple préféré d'un tel programme de commutation des tensions primaires et secondaires dans le dispositif diviseur 225 est illustré par le diagramme de la figure 8. Au moyen d'une logique de commande telle que celle qui a été dé— 20 crite ci-dessus dans son emploi dans le dispositif 22, le circuit primaire A est mis en service pour un compte de 90 et coupé pour un compte de 52 et de nouveau en 90, etc., et le secondaire A est établi pour un compte de 99 et coupé pour un compte de 51j légèrement avant que le primaire ne soit coupé. Le primaire B est 25 établi pour le compte de 40, légèrement avant que le primaire A ne soit coupé, le primaire B est coupé pour un compte de 2, légèrement après l'établissement du primaire A. Ainsi., il existe un recouvrement considérable des cycles d'établissement des tensions primaires A et B. La tension secondaire B est établie pour un 30 compte de 49, juste avant la coupure du secondaire A et coupée pour un compte de 1, juste un peu après l'établissement du secondaire A. Ainsi, il existe un recouvrement de deux comptes dans les temps de coupure et d'établissement de la tension secondaire, si bien qu'il y a toujours une tension secondaire que le circuit 35 225 peut lire. La différence entre les instants auxquels les tensions primaires et secondaires sont établies dans chaque moitié du circuit est le temps de stabilisation du circuit, pendant lequel les transitoires peuvent se stabiliser avant que les tensions secondaires soient mises en circr i t. 40 Comme on peut le voir à la figure 6, les tensions pri 71 02593 26 2080932 maires sont en service pendant des temps beaucoup plus longs qu'elles ne sont coupées. Cette commutation asymétrique est prévue afin de permettre au temps de stabilisation de durer aussi longtemps que possible, de façon* à rendre maximale la précision 5 du transformateur. Du fait de cette commutation asymétrique, le condensateur de réaction 44 de chaque moitié du circuit 225 se charge généralement à une valeur continue fixe et la valeur de crête de la tension aux bornes de ce condensateur croît et décroît rapidement dans une gamme étroite au-dessus et au-dessous 10 de la valeur à l'état stable de cette tension. Ainsi le circuit, compense automatiquement la variation du niveau de flux dans les noyaux 27» qui serait provoquée par la commutation asymétrique si l'on n'utilisait pas ce condensateur de réaction. Alors que le circuit de quotient 10 de la figure 1 est 15 capable de fonctionner avec des signaux d1entrée à courant continu et que le circuit de la figure 9 est capable de fonctionner avec des signaux d'entrée alternatifs, le circuit 225 représenté à la figure 7 est capable de fonctionner avec des signaux d"entrée alternatifs ayant une large gamme de fréquences aussi bien 20 qu'avec des signaux d'entrée continus. Tous ces signaux sont transformés en tensions secondaires de valeurs précises, sans la modulation à basse fréquence qui serait caractéristique des équi pements de l'art antérieur. 71 02593 27 2080932 ri ti V Ki\. O L CA FI O:'. S 1. Dispositif de détermination d'un rapport de tensions électriques, caractérisé on ce qu'il comprend, en combinaison : un transformateur comportant un noyau, un enroulement primaire as— 5 socié à un couple de bornes d'entrée et un enroulement secondaire} des moyens d'inverser à plusieurs reprises la connexion de ces bornes d'entrée avec l'enroulement primaire ; un troisième enroulement porté par le noyau, un amplificateur à gain élevé fournissant un courant d'excitation du transformateur sur le troisième 10 enroulement, des moyens de renvoyer un signal de contre-réaction indicatif du courant, depuis le troisième enroulement vers l'entrée de l'amplificateur, lesdites bornes d'entrée et ledit enroulement primaire étant connectés à l'entrée dudit amplificateur, si bien que la contre-réaction fournie par ce bouclage maintient 15 la tension aux bornes de l'enroulement primaire approximativement à la valeur de la tension d'entrée du dispositif ; et des organes limiteurs de flux servant à maintenir le flux magnétique dans le noyau à un niveau inférieur a celui qui en provoque la saturation. 2. Transformateur, caractérisé en ce au'il comprend un noyau 20 en matière magnétique portant un enroulement primaire et un enroulement secondaire ; un couple de bornes d'entrée associées à l'enroulement primaire ; des moyens d'inverser à plusieurs reprises la connexion desdites bornes d'entrée à l'enroulement primaire et des organes limiteurs de flux servant à maintenir le 25 flux magnétique dans le noyau à un niveau inférieur à celui qui en provoque la saturation. 3. Dispositif servant à convertir des signaux d'entrée de la forme analogique à la forme numérique ou vice—versa, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : un transformateur ayant 30 un noyau, un enroulement primaire et plusieurs enroulements secondaires, les nombres de spires des enroulements secondaires variant suivant un code tnnn''>r i que ; et des moyens, répondant aux signaux d'outrée sous l'une nuelconnue des deux dites formes, pour combiner les tensions sur lesdi ts enroulements secondaires 35 de façon à fournir un signal de sortie correspondant dans l'autre des deux dites formes. k. Convertisseur nu :;éri nue—analogique, caractérisé en ce qu'il connirend, en combinaison : un iransfor nateur ayant un enroulement primaire et une pluralité d ' enrou 1. e-uen t s secondaires, le nombre 4o dos siuros des enroul e-ients secondaires variant suivant un code 71 02593 28 2080932 numérique ; des moyens répondant à un signal d'entrée se présentant sous forme numérique pour combiner les tensions sur les enroulements secondaires de façon à former un signal analogique composite dont l'amplitude représente la valeur dudit signal 5 d* entrée. 5. Procédé de conversion analogique-numérique, caractérisé par la comparaison d'un signal analogique d'entrée à un signal de référence, la détection de la polarité de la différence entre ledit signal d'entrée et le signal de référence, l'addition d'un 10 signal correctif au signal de référence avec une polarité opposée à celle de ladite différence, la production d'un signal de sortie numérique correspondant audit signal correctif et la répétition, à plusieurs reprises, des opérations de comparaison, de détection, d'addition et de production de signal, l'amplitude du 15 signal correctif décroissant, à chaque reprise, suivant une progression obéissant à un code numérique. 6. Convertisseur analogique-numérique, caractérisé par des moyens de comparer un signal d'entrée analogique à un signal de référence et d'engendrer un signal d'erreur ayant une polarité 20déterminée par la polarité de la différence entre le signal d'entrée et le signal de référence ; des moyens de combiner séquentiellement au signal de référence, chacun des signaux correctifs, ces derniers ayant chacun une polarité opposée à celle de ladite différence à l'instant où ils sont combinés avec le signal de 25 référence et l'amplitude de ces signaux correctifs formant une progression obéissant à un code numérique. 7. Procédé de conversion analogique-numérique, caractérisé par la détection de la polarité d'un signal analogique d'entrée, la production d'un signal de sortie binaire de bit de signe, l'exé- 30 cution, par approximations successives, d'une conversion dudit signal analogique sous la forme numérique binaire et la complémentation du signal sous forme numérique en conformité avec le signal de bit de signe. 8. Convertisseur analogique-numérique, caractérisé en ce qu'il 35 comprend, en combinaison : un transformateur ayant un noyau, un enroulement primaire et une pluralité d'enroulements secondaires, le nombre des spires des enroulements secondaires variant suivant un code numérique ; et des moyens répondant aux signaux d'entrée sous forme analogique pour combiner les tensions desdits enrou-ko lements secondaires de façon à fournir un signal de sortie numé 71 02593 29 2080932 rique correspondant. 9. Dispositif de conversion de tensions, caractérisé par un noyau magnétique, un premier et un second enroulements primaires et un enroulement secondaire sur ce noyau, ledit enroulement pri- 5 maire comprenant l'âme d'un câble coaxial et l'enroulement secondaire comprenant le blindage nui entoure cet âme ; des moyens de terminer ce câble à chaque extrémité par son impédance caractéristique, un organe amplificateur fournissant un courant d'excitation à l'un desdits enroulements primaires, l'autre enroulement 10 primaire étant connecté à J'entrée de l'organe amplificateur et à une source électrique ; et des moyens de renvoyer ce courant d'excitation à l'entrée dudit organe amplificateur. 10. Transformateur, caractérisé par un noyau magnétique, un câble coaxial comportant un blindage extérieur et au moins un 15 conducteur interne, ce câble étant enroulé sur ledit noyau pour former les enroulements du transformateur et des impédances, connectées à chaque extrémité du câble, entre le blindage et le conducteur interne, ces impédances étant adaptées à l'impédance caractéristique du câble.