Brevet FR2115224A1 — publié le 19720707

' 1 2115224 L'invention concerne un dispositif permettant de vérifier la précision avec laquelle s'effectue la conversion dans un circuit constitué par un convertisseur analogique-digital et un convertisseur digital-analogique, ce dispositif comportant un générateur de signal d'essai 5 couplé à l'entrée du convertisseur analogique-digital et un dispositif de surveillance connecté à la. sortie du convertisseur digital-analogique. Il existe déjà des dispositifs de ce genre et ils sont par exemple utilisés dans des systèmes PCM pour vérifier le fonctionnement de dispositifs de codage et de décodage employés dans ces systèmes , ces 10 dispositifs pouvant ou noïi être équipés d'un compresseur-expanseur (compandeur). Dans ces dispositifs connus on utilise un signal d'essai uni- -que, par exemple un signal sinusoïdal ayant un niveau déterminé qui est appliqué au dispositif de codage, alors que la surveillance repose sur 15 la vérification des stabilités de niveau du signal d'essai rétabli à l'aide du dispositif de décodage. Or il s'est avéré que la surveillance réalisable avec ces dispositifs connus est loin d'être optimale, étant donné que seule une partie relativement petite du domaine de signal total du circuit de 20 conversion est vérifiée de façon effêctive tandis que d'autre part il peut.se produire des erreurs de codage et/ou de décodage qui ne sont pas perçues parce qu'elles ne se traduisent pas en une erreur de niveau du signal, clairement perceptible» L'invention vise à fournir un dispositif du genre envisagé 25 dans le préambule permettant une vérification optimale de la précision de la conversion à l'aide de moyens relativement simples. Conformément I l'invention un dispositif de ce genre est muni d'un générateur de signal d'essai conçu pour fournir un signal d'essai constitué par un signal à fréquence élevée^de niveau constant, et par un 30 signal périodique dont la période est déterminante pour la durée d'un cycle d'essai et dont l'amplitude varie, pendant un cycle d'essai de telle façon que le signal d'essai composite appliqué au circuit de conversion, examine entièrement le domaine de signal à vérifier de ce circuit par cycle d'essai, tandis que le dispositif de surveillance précité 35 comporte un dispositif de filtrage servant à séparer les produits de distorsion existant dans le signal reçu par cycle d'essai, le dispositif comportant par ailleurs un dispositif de comparaison servant à percevoir, par comparaison avec un niveau de référence, des imprécisions dans la conversion dans un temps de perception qui est inférieur à la durée de 71 41256 2 2115224 cycle et supérieur à une période du signal à fréquence élevée précité. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 5 La fig. 1 est le schéma synoptique d'un dispositif conforme à 1'invention. La fig. 2 représente le signal d'essai fourni par le générateur de signal d'essai utilisé dans le dispositif de la fig. 1. La fig. 3 est le schéma synoptique d'une autre forme de réali-10 sation du dispositif conforme à l'invention. La fig. 4 représente le signal d'essai fourni par le générateur de signal d'essai utilisé dans le dispositif de la fig. 3. La fig. 5 est un diagramme illustrant le fonctionnement du dispositif de la fig. 3» 15 Sur la fig. 1 la référence 1 désigne un circuit de conversion qui est constitué par un convertisseur analogique-digital 2 suivi d'un convertisseur digital-analogique 3» la fréquence d'échantillonnage de ce circuit s'élevant par exemple à 8 kHz. De façon à pouvoir vérifier la prédision de la conversion de ce circuit 1, celui-ci comporte un disposi-20 "tif 4 équipé d'un générateur de signal d'essai 5 couplé à l'entrée du convertisseur analogique-digital 2 et d'un dispositif de surveillance 6 connecté à la sortie du convertisseur digital-analogique 3« Conformément à l'invention on obtient un dispositif d'essai particulièrement avantageux du fait que le générateur de signal d'essai 25 faisant partie du dispositif 4 es"t conçu de façon à fournir un signal d'essai constitué par un signal à fréquence élevée, de niveau constant et par un signal périodique dont la période est déterminante pour la durée d'un cycle d'essai et don-t l'amplitude varie pendant un" cycle d'essai de telle façon que le signal d'essai composite appliqué au cir-30 cuit de conversion 1, examine entièrement par cycle d'essai, le domaine de signal à vérifier de ce circuit, tandis que le dispositif de surveillance 6 comporte un dispositif de filtrage 10 servant à séparer les produits de distorsion présents dans le signal reçu par cycle d'essai, ainsi qu'un dispositif de comparaison 13 permettant de percevoir, par 35 comparaison avec un niveau de référence, des imprécisions dë la conversion dans un temps de perception qui est inférieur à la durée du cycle et supérieur à une période du signal à fréquence élevée précité. Dans le dispositif Représenté sur la fig. 1 le générateur de signal d'essai servant à engendrer le signal d'essai composite comporte 71 41256 ■ ? 2115224 une première source de signal J qui fournit le signal à fréquence élevée, à niveau constant qui dans cette forme de réalisation est constitué par un signal sinusoïdal ayant une fréquence qui est par exemple légèrement inférieure à la demi-fréquence d'échantillonnage, de générateur compor-5 tant par ailleurs une deuxième source de signal 8 qui fournit le signal périodique dont chaque période détermine la durée d'un cycle d'essai. Dans cette forme de réalisation le signal périodique est constitué par une tension continue qui pendant le cycle d'essai varie entre une valeur minimum et une valeur maximum, ou inversement, en trois étapes succes-10 sives qui divisent le cycle d'essai en trois intervalles. La sortie du générateur de signal d'essai 5 est constituée par un dispositif 9 lui dans l'exemple de réalisation envisagé comporte un modulateur d'amplitude, à l'entrée duquel est appliqué le signal sinusoïdal à fréquence élevée à niveau constant, fourni par la première source 15 de signal 7 et dont le signal de sortie est déterminé par le signal périodique prélevé sur la deuxième source de signal 8, de sorte que le signal d'essai apparaissant à la sortie du modulateur est constitué par un signal à fréquence élevée en escalier, représenté sur la fig. 2. L'utilisation d'un tel signal d'essai composite, offre d'im-20 portants avantages en comparaison avec le signal d'essai unique usuel d'amplitude maximale. En supposant que le domaine de signal total du circuit convertisseur 1 est divisé en trois domaines partiels identiques, on a pour un signal d'essai sinusoïdal d'amplitude maximale que le signal se situe 25 pour un peu plus de la moitié du temps dans le domaine partiel supérieur et le temps pendant lequel le signal se trouve dans chacun des deux autres domaines partiels est trop court de sorte qu'une erreur dans ces domaines partiels ne peut pratiquement pas être détectée. L'application des mesures conformes à l'invention, et en 30 particulier l'utilisation d'un signal d'essai composite permet d'éliminer entièrement cet inconvénient. C'est ainsi que dans l'exemple de réalisation de la fig. 1 les amplitudes du signal d'essai variant en escalier, pendant le cycle d'essai sont choisies de préférence avec précision de telle façon que chacun des domaines partiels du domaine de signal total 35 du circuit convertisseur 1 est vérifié successivement pendant des intervalles de temps qui sont suffisamment grands pour permettre de détecter avec la même précision des erreurs éventuelles dans chaque domaine partiel. Ces erreurs qui sont une conséquence dimprécisions dans la 71 41256 4 2115224 conversion, se traduisent en première- instance par une amplification des composantes de distorsion déjà présentes par suite de la quantification. Au besoin cette distorsion 'additionnelle" peut être mesurée directement en vue de déterminer une erreur, comme on l'expliquera plus en détail (j pour la forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention représenté sur la fig. 3. Cette distorsion "additionnelle" se traduit cependant également par une dégradation du niveau de signal et par une dégradation du rapport signal-bruit. Des recherches ont montré que ces deux dégradations ne 10 se produisent cependant pas toujours dans la même mesure. C'est ainsi qu'il peut se présenter deserreurs qui entraînent une dégradation relativement grave du rapport signal-bruit mais pratiquement pasd'erreur de niveau tandis qu'il peut également se présenter des erreurs qui n'influencent le rapport signal-bruit que dans une mesure relativement faible 15 mais qui s'accompagnent de graves erreurs de niveau. Par conséquent dans l'exemple de réalisation représenté sur lâ fig. 1 on surveille pour repérer des erreurs éventuelles, non seulement le niveau de signai jaais également le rapport signal-bruit. A cet effet le dispositif de filtrage 10 faisant partie du dispositif de surveillan-20 ce 6 comporte deux filtres passe-bas 11 et 12 ainsi qu'un dispositif de comparaison 13 qui dans cet exemple de réalisation comporte deux étages de comparaison 14 et 15 dont la sortie commune est constituée par une porte 011 16. L'entrée de ce dispositif de filtrage 10 est constituée par un 25 démodulateur 17 auquel est appliqué le signal d'essai rétabli. La modulation d'amplitude en escalier initiale est supprimée dans le démodulateur 17 par le signal périodique qui lui est appliqué comme signal de démodulation. A l'aide du premier filtre 11 le signal -Mfebruit sont déduits ensuite du signal de sortie du démodulateur, et appliqués à l'étage de 30 compAriason 14 pour être comparés à un signal de référence fixe qui est appliqué en 18 à cet étage de comparaison 14. A l'aide du deuxième filtre 12 seul le signal de bruit est séparé du signal de sortie du démodulateur et ce signal de bruit est appliqué à l'étage de comparaison 15 pour être comparé au signal + bruit qui lui sont appliqués comme référence. 55 ^es étages de comparaison peuvent être réalisés avec soin de telle façon que l'on peut réaliser une surveillance précise du niveau de signal et du rapport signal-bruit alors que le signal apparaissant à la sortie de' la porte Oïï peut être utilisé comme signal d'alarme. La surveillance du rapport signal-bruit avec une petite marge pose avec la 71 41256 • s 2115224 forme de réalisation décrite ci-dessus des exigences relativement sévères à l'égard de la stabilité et de la reproductibilité des niveaux du signal d'entrée. Une mesure très précise du rapport signal-bruit en fonction du niveau de signal fournit en effet une courbe qui par suite des étapes de 5 codage linéaires, présente un caractère de bruit. Les exigences sévères posées à l'égard de la stabilité et de la reproductibilité des niveaux d'entrée peuvent cependant être réduites facilement et simplement en adjoignant au signal d'essai composite un signal à fréquence élevée et à faible amplitude de sorte qu'il s'établit une sorte de moyenne qui fait 10 disparaître le caractère de bruit de la courbe précitée. L'utilisation d'un signal d'essai composite offre enfin encore la possibilité intéressante de réaliser au besoin le dispositif de telle façon que la commutation vers un autre niveau du signal d*essai ne se fait que lorsque une alarme éventuelle (par_ suife de la commutation, 15 d'erreurs réelles etc.) a disparu. A cet effet dans l'exemple de réalisation représenté sur la fig, 1 la sortie d'alarme du dispositif de surveillance 6 est connectée, par l'intermédiaire d'une ligne 19, à un dispositif interrupteur qui fait partie de la deuxième source de signal 8 et ■ qui lors de l'apparition d'un signal d'alarme maintient le niveau cor-20 respondant du signal périodique. Sur la fig. 3 les éléments correspondant à ceux de la. fig. 1 portent les mêmes références. Le dispositif représenté sur la fig. 3 correspond dans une grande mesure à celui de la fig. 1. C'est ainsi que cette forme de réalisation comporte également un générateur de signal 25 d'essai 5 connecté à l'entrée du circuit convertisseur à contrôler 1 et un dispositif de surveillance connecté à la sortie de ce circuit. Cette forme de réalisation se distingue cependant de celle de la fig. 1 en ce que le signal d'essai composite fourni par le générateur de signal d'essai est constitué par un signal impulsionnel à fréquence élevée de ni-30 veau constant et relativement bas qui est superposé à un signal en dents de scie à fréquence basse dont le niveau maximal est environ égal au domaine de signal à contrôler du circuit convertisseur 1 et dont la période est déterminante pour la durée d'un cycle d'essai. En vue d'engendrer ce signal d'essai qui est représenté sur la fig. 4> le générateur 35 de signal d'essai 5 du dispositif de la fig. 3 est constitué par un générateur d'impulsions 20 qui fournit le signal impulsionnel à fréquence élevée et à niveau constant relativement bas qui, dans det exemple de réalisation, a une fréquence qui est légèrement inférieure à la. demi-fréquence d'échantillonnage, et par un générateur de dent de scie 21 qui 71 41256 6 2115224 fournit le signal en dents de scie à fréquence basse précité, dont le niveau maximal est environ égal au domaine de signal à contrôler du circuit convertisseur 1, ainsi que par un dispositif 22 qui dans cet exemple de réalisation est constitué par un dispositif de combinaison dans lequel-5 le signal impulsionnel à fréquence élevée est superposé au signal en .dents de scie en vue d'obtenir le signal d'essai composite représenté sur la fig. 4. Cette forme de réalisation se distingue d'autre part de celle de la fig. 1 en ce qu'une erreur éventuelle du circuit convertisseur est déterminée par mesure directe de l'amplification se produisant par suite 10 de cette erreur, des produits de distorsion déjà présents par suite de la quantification. Le signal de sortie du circuit convertisseur 1 qiiidoit être considéré comme non linéaire, lors de 1'utilisation d'un signal d'essai composé, d'un signal à fréquence basse et d'un signal à fréquence élevée, 15 des composantes d'intermodulation du premier ordre constitueés par des fréquences de somme et des fréquences de différence de tous"les harmoniques de chaque composante avec la fréquence fondamentale de l'autre. Lorsque le circuit convertisseur fonctionne correctement la puissance totale de la distorsion (bruit de quantification) est plus ou moins ré-20 partie régulièrement entre tous les composants d'intermodulation jusqu'à des composantes de rang très élevé. Lorsque le circuit convertisseur ne fonctionne pas correctement cette répartition régulière n'existe plus mais une grande partie de la puissance de la distorsion est concentrée dans des composantes d'inter-25 modulation situées autour de la composante à fréquence élevée du signal d'essai. Pour illustrer ce principe on a représenté sur la fig. 5 tout le spectre du signal de sortie du circuit convertisseur 1 dans le cas où celui-ci fonctionne correctement (courbe a) et pour le cas où le convertisseur analogique-digital- 2 de ce circuit convertisseur 1 présente 30 par rapport à un nombre limité de niveaux de décision successifs une erreur de 10c/o (courbe b). Comme le montre cette figure l'augmentation de la puissance totale de la distorsion sur la bande 1 à 4 kHz n'est que faible (quelques décibels) mais dans la bande 3 à 4 kHz cette augmentation est importante ,35 (environ 12 décibels) et pour certaines fréquences au voisinage de 4 kHz il se produit même une augmentation dépassant les 20 décibels. En mettant à profit cette propriété on se contente dans le dispositif représenté sur la fig. 3 àe surveiller la puissance de la distorsion dans une bande étroite au voisinage de la composante à fré 71 41256 7 2115224 quence élevée du signal d'essai, celle-ci étant cependant elle-même exclue, et un mauvais fonctionnement du circuit convertisseur est détecté simplement par la mesure du degré dans lequel la puissance de la distorsion dans les composantes d'intermodulation autour de la composante à 5 fréquence élevée précitée est concentrée. A cet effet le dispositif de surveillance 6 comporte, connecté à la sortie du convertisseur digital-analogique 3 urie combinaison en cascade d'un filtre de bande 23, d'un déte'cteur d'enveloppe 24 et d'un filtre passe-haut 25 ainsi qu'un dispositif de comparaison 26. Le filtre dé bande 23 a une fréquence centrale qui 10 est égale à la fréquence f.,. de la composante à fréquence élevée du signal rL \ d'essai tandis que sa largeur de bande mesurée aux points de trois décibels est égale à au moins un certain nombre de fois la fréquence fT de la ii cpmposante à fréquence basse du signal d'essai. Le détecteur d'enveloppe 24 est constitué dans l'exemple de 15 réalisation envisagé par un détecteur à diode simple, qui détecte l'enveloppe du signal de sortie du filtre de bande et •ltapplique à un filtre passe-haut 25. Ce dernier supprime la composante de courant continu du signal enveloppant et a d'autre part une fréquence de coupure telle que la composante à fréquence élevée f^ n'est pas transmise. A l'aide du 20 dispositif de comparaison 26 la puissance des composantes d'intermodulation situées à proximité de la composante à fréquence élevée sont comparées à une fréquence de référence appliquée au dispositif de comparaison en 27. Aussi longtemps que le circuit convertisseur 1 fonctionne correctement la puissance précitée qui est appliquée au dispositif de 25 comparaison est faible et le niveau de référence n'est pas dépasse^ ïïn mauvais fonctionnement du circuit convertisseur 1 s'accompagne par contre d'une augmentation importante de la puissance des composantes d'intermodulation situées au voisinage de la composante à fréquence élevée f— il (voir fig. 5) de sorte que le niveau de référence est dépassé et qu'ïl 30 se produit un signal d'alarme. Bien que dans cette forme de .réalisation ainsi que dans celle représentée sur la fig. 1 la mesure se fait toujours pendant la durée du cycle d'essai, le dispositif d'alarme peut être conçu de telle façon qu'une alarme n'est donnée qu'après qu'une erreur ait été constantée 35 plusieurs fois de suite. Outre l'avantage obtenu avec cette forme de réalisation, suivant lequel le domaine de signal à vérifier du circuit convertisseur est entièrement vérifié de façon effective, cette forme de réalisation présente une grande sensibilité et l'on obtient l'avantage, du fait que cette forme de réalisation repose en principe sur la sépara 71 41256 8 2115224 tion du bruit additionnel du bruit de -quantification normal, que le paramètre de qualité surveillé est indépendant du niveau du signal d'entrée de sorte que l'adjonction éventuelle d'un signal à fréquence élevée additionnel, au signal d'essai peut être supprimée. 5 Dans les formes de réalisation décrites ci-dessus le générateur de signal d'essai est constitué par deux sources de signaux dont les signaux de sortie sont combinés en vue d'obtenir le signal d'essai composite. Toutefois il est possible de réaliser le générateur de signal d'essai d'uné autre façon. Pour engendrer le signal d'essai composite 10 utilisé dans la forme de réalisation représentée sur la fig. 3 on peut utiliser un générateur qui est constitué d'un oscillateur impulsionnel unique, dont les impulsions de sortie sont appliquées, en vue d'engendrer un signal en escalier, à un intégrateur dont le condensateur d'intégration est inséré dans un circuit ayant une petite constante de temps de 15 charge et une grande constante de temps de décharge, cé circuit étant conçu par ailleurs de telle façon que le condensateur est rapidement déchargé automatiquement lorsque sa charge atteint une valeur qui correspond à une valeur maximum déterminée. Enfin il faut remarquer que le signal périodique déterminant la 20 durée du cycle d'essai ne doit pas nécessairement être un signal en escalier comme sur la fig. 1 ou un signal en dents de scie comme sur la fig. 3, mais que l'on peut également utiliser un signal sinusoïdal à fréquence basse ou une tension triangulaire, à condition que l'on tienne compte du fait que l'utilisation de signaux ayant de telles formes, peut 25 influencer le résultat. 71 41256 2115224 REVENDICATIONSÎ 1. Dispositif permettant de vérifier la précision avec laquelle s'effectue la conversion dans un circuit constitué par un convertisseur analogique-digital et un convertisseur digital-analogique, ce dispositif 5 comportant un générateur de signal d'essai couplé à l'entrée du convertisseur analogique-digital et un dispositif de surveillance connecté à la sortie du convertisseur digital-analogique, ce dispositif étaht caractérisé en ce que le générateur de signal d'essai est conçu pour fournir un signal d'essai constitué par un signal à fréquence élevée, de niveau 10 constant, et par un signal périodique dont la période est déterminante pour la durée d'un cycle d'essai et dont l'amplitude varie pendant un cycle d'essai de telle façon que le signal d'essai composite appliqué au ~ • circuit de conversion, examine entièrement le domaine de signal à vérifier de ce circuit pa.r cycle d'essai, tandis que le dispositif de sur-15 veillance précité comporte un dispositif de filtrage servant à séparer les produits de distorsion existant dans le signal reçu par cycle d'essai, le dispositif comportant par ailleurs un dispositif de comparaison servant à percevoir, par comparaison avec un niveau de référence, des imprécisions dans la conversion dans un temps de perception qui est infé-20 rieur à la durée de cycle et supérieur à une période du-signal à fréquence élevée précité. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de signal d'essai est constitué par une premiere source de signal qui fournit le signal à fréquence élevée précité sous la forme 25 d'un signal sinusoïdal à niveau constant, et une deuxième source de signal qui fournit le signal périodique précité sous la forme d'un signal qui varie en escalier pendant le cycle d'essai, ainsi qu'un modulateur d'amplitude qui forme la sortie du générateur de signal d'essai et auquel est appliqué le signal à fréquence élevée qui est modulé en amplitude 30 par le signal périodique appliqué comme signal de modulation au modulateur. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de signal d'essai est constitué par une première source de signal qui fournit le signal à fréquence élevée précité sous la forme 35 d'un signal en créneau à faible niveau constant, et par une deuxième sous-ce de signal qui fournit le signal périodique sous la forme d'un signal en dents de scie ainsi que par un dispositif de combinaison qui forme la sortie du générateur de signal d'essai et dans lequel le signal en créneau est superposé au signal en dents de scie. 71 41256 10 2115224 4. Dispositif selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de filtrage faisant partie du dispositif de surveillan ce précité comporte un premier filtre passe-"bas servant à déduire le signal + le bruit du signal d'essai rétabli et un deuxième filtre passe-5 bas pour déduire uniquement le signal de bruit du signal d'essai rétabli tandis que le dispositif de comparaison faisant partie du dispositif de surveillance précité comporte deux étages de comparaison servant à surveiller sur la base des signaux séparés à l'aide des filtres précités, le niveau de signal ainsi que le rapport signal-bruit., 10 5. Dispositif selon la revendication 1 et 3» caractérisé en ce que le dispositif de surveillance précité est conçu pour surveiller la puissance de la distorsion dans une bande étroite située: à! proximité de la composante de fréquence élevée, celle-ci étant dépendant exclue, et en ce qu'un mauvais fonctionnement du circuit convertisseur est détecté 15 par la mesure du degré dans lequel la puissance de la distorsion es$ concentrée dans des composantes entourant la composante de fréquence élevée précitée. 6. Dispositif selon la revendication 5» caractérisé en ce que le dispositif de filtrage faisant partie du dispositif de surveillance pré-20 cité est constitué par la combinaison en cascade d'un filtre de bande dont la fréquence centrale est égale à la composante de fréquence élevée du signal d'essai et dont la largeur de bande est égale à au moins un certain nombre de fois la fréquence de la composante à fréquence basse du signal d'essai, un détecteur d'enveloppe et un filtre passe-haut avec 25 une fréquence de coupure telle que la composante à fréquence élevée précitée n'est pas transmise, tandis que le dispositif de comparaison faisant partie du dispositif de surveillance précité ne comporte qu'un seul étage de comparaison dans lequel le signal de sortie du filtre passe-haut est comparé à un niveau de référence déterminé et dont le signal 30 de sortie provoque une alarme lorsque ce niveau de référence est dépassé