Brevet FR2128492A1 — publié le 19721020

L'invention concerne les dispositifs convertisseurs numériques/analogiques et a pour objet des perfectionnements aux dits dispositifs. Il existe un grand nombre de techniques appliquées dans 5 les convertisseurs numériques/analogiques ou N/A pour convertir des données numériques sous une forme analogique. Ces techniques peuvent faire intervenir, soit une conversion en série, soit une conversion en parallèle. Les convertisseurs en parallèle comprennent généralement un réseau de résistances pondérées. 10 Les chiffres du nombre digital sont appliqués au réseau de résistances pondérées de sorte qu'il soit établi, à travers une résistance de sortie, une tension représentative du nombre digital. En ce qui concerne la conversion "N/A" en série, il est nécessaire que la tension analogique obtenue à partir des bits 15 inférieurs du nombre binaire tombe à la moitié de sa valeur avant que le bit immédiatement supérieur ne soit converti. L'inconvénient des convertisseurs de ce type est que les éléments entrant dans leur construction (résistances, condensateurs, commutateurs électroniques, etc.) doivent être sélectionnés avec 20 soin, ces composants devant avoir des coefficients de température extrêmement bas afin de garantir la linéarité et la monotonie. Pour qu'il y ait monotonie lorsque deux nombres digitaux A et B sont convertis sous forme analogique, A étant plus grand que B, il faut que la tension analogique représentant A soit 25 plus élevée que celle qui représente B. L'absence de monotonie se produit généralement à zéro ou en cas d'introduction de bits élevés. Il existe de nombreuses circonstances - par exemple en cas d'utilisation d'un convertisseur numérique/analogique dans un 30 système de commande numérique de machine-outil- où il convient que le convertisseur ait une fonction de transfert déterminée. Il était difficile d'y parvenir jusqu'ici, et cela faisait intervenir de nombreux circuits. L'invention a notamment pour but de fournir un circuit 35 convertisseur numérique/analogique dont la fonction de transfert ait un degré élevé de linéarité au cas où elle est nécessaire. Un autre but de l'invention est de fournir un convertisseur numérique/analogique qui soit monotone, quelle que soit la-longueur de mot du mot binaire converti. 40 Un autre but encore de l'invention est de fournir un conver- COPY 72 07119 2 2128492 tisseur numérique/analogique dont la fonction de transfert puisse être modifiée facilement, pour obtenir toute caractéristique non linéaire voulue, tout en conservant la monotonie. Un autre but encore de l'invention est de fournir un montage 5 pour un convertisseur numérique/analogique qui engendre une fonction de transfert non linéaire spéciale, et notamment une fonction du second degré, convenant particulièrement à une application à des commandes par moteur. L'invention propose notamment dans ce but un dispositif 10 pour la conversion de nombre digitaux en valeurs analogiques qui les représentent, caractérisé par le fait qu'il comprend : des moyens convertisseurs numériques/analogiques monotones, comprenant des moyens pour fixer à l'avance la caractéristique de gain desdits moyens convertisseurs numériques/analogiques, 15 de façon à avoir une caractéristique de gain non linéaire recherchée ; des moyens pour appliquer successivement chacun des nombres digitaux aux moyens convertisseurs numériques/analogiques ; des moyens pour activer lesdits moyens convertisseurs numériques/0 analogiques de façon à produire des signaux analogiques de sor-20 tie successifs représentant lesdits nombres digitaux, ces sorties n'étant toutefois pas en relation linéaire avec lesdits nombres. On voit que le nombre digital à convertir est introduit dans un compteur. Selon un mode d'opération avantageux, si le 25 nombre est positif, le compteur effectuera un comptage régressif jusqu'à zéro et, si le nombre est négatif, le compteur effectuera un comptage progressif jusqu'à zéro. Selon un autre mode d'opération, la grandeur du nombre digital est introduite dans le compteur, lequel n'effectue qu'un comptage régressif jusqu'à 30 zéro ; toutefois, si le nombre digital primitif est négatif,la tension analogique de sortie sera négative elle aussi. Lorsque le compteur commence à compter, un flip-flop est positionné. Au moment où le compteur atteint son compte zéro ou lorsqu'un intervalle de comptage prédéterminé s'est écoulé, 35 le flip-flop est remis en l'état initial. Ainsi, la sortie du flip-flop est une impulsion dont la largeur est proportionnelle au nombre qui a été introduit dans le compteur. Lorsque l'intervalle prédéterminé s'est écoulé, le compteur est chargé une nouvelle fois avec le nombre digital et il 40 recommence à compter. Ainsi, la sortie du flip-flop est répétée 72 07119 3 2128492 des intervalles de temps fixes (échantillonnés) et le train d'impulsions résultant, à modulation de la largeur des impulsions, est appliqué à un filtre passe-bas pour obtenir la tension analogique effective. 5 Si le signal d'horloge utilisé pour le compteur provient d'une source à fréquence constante,on obtient une caractéristique de transfert linéaire. Par contre, si la fréquence du signal d'horloge de comptage est modifiée au cours de la conversion, on obtient une fonction de transfert non linéaire, mais 10 toujours monotone. Dans l'application particulière à des commandes par moteur, pour chaque échantillon du nombre digital la fréquence de comptage débute à une faible valeur (par exemple 250 kHz) et est augmentée au cours de la conversion jusqu'à une valeur élevée 15 (par exemple 2 MHz). En supposant que le nombre digital est représentatif d'une "erreur de poursuite" d'un système de commande à boucle fermée, le gain de la "boucle de position" diminue lorsque l'erreur de poursuite augmente. Les caractéristiques originales de l'invention sont énon-20 cées particulièrement dans les revendications ci-annexées, mais l'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins annexés . La fig. 1 est un bloc-diagramme ou schéma fonctionnel d'un 25 convertisseur numérique/analogique selon l'invention. La fig. 2 montre deux courbes, dont chacune représente la variation d'une tension analogique en fonction d'une erreur de poursuite, convenant pour le fonctionnement d'un moteur dans un système de commande numérique de machine-outil . 30 La fig. 3 est. un schéma par blocs du câblage qu'il convient d'ajouter au montage de la fig. 1 pour qu'il fonctionne de façon non linéaire et fournisse les fonctions de transfert représentées par les courbes de la fig. 2. Une large gamme d'applications s'offre au convertisseur 35 numérique/analogique réalisé selon l'invention. Toutefois, étant donné qu'il a été conçu parce qu'on avait besoin d'un circuit de conversion numérique/analogique pour fournir une fonction de transfert non linéaire, se prêtant particulièrement à l'application dans une commande à moteur utilisée dans une machine-outil 40 à commande numérique, la description qui suit aura trait à son 72 07119 4 2128492 application à une telle utilisation, afin de mettre en relief par un exemple l'intérêt qu'il présente et le résultat industrie, qu'il atteint. Mais cet exemple ne doit pas être considéré comme une limitation de l'invention. -5 Dans une machine-outil à commande numérique, la différence entre la position requise ou affichée et la position réelle est appelée erreur de poursuite. L'erreur de poursuite peut être exprimée sous la forme d'un nombre digital qui est converti sous forme analogique, puis est utilisé pour amener le plateau 10 de la machine-outil dans la position requise, l'erreur de poursuite devant être nulle à ce moment. Le brevet 5. U« A.» n° 3.61-7» 718, demandé le 15.7.69 au nom de Dummermuth et cédé à ]a demanderesse intitulé "Système de contournage à commande numérique, dans lequel une information de vitesse vou-15 lue est introduite dans le système a la place d'un nombre de vitesse d'avance", décrit un système de machine-outil à commande numérique dans lequel l'erreur de poursuite numérique pour chaque axe est convertie en une valeur analogique qui est appliquée au moteur entraînant le plateau de la machine-outil le long de cet 20 axe. Afin d'améliorer les performances du système, le signal d'erreur appliqué au convertisseur numérique/analogique qui est utilisé est modifié de sorte que le convertisseur fournisse une caractéristique de transfert plus avantageuse. Comme on le verra d'après la description qui suit, la caractéristique de trans-25 fert souhaitée est obtenue, à partir du convertisseur numérique/ analogique ici utilisé , en faisant varier la fréquence des signaux d'horloge qui pilotent le convertisseur. Pour en venir maintenant à la fig. 1, qui est un schéma du dispositif de l'invention, une "source d'erreurs de poursuite" 30 10 (lesquelles sont des nombres digitaux) introduit , sous le contrôle du "système logique de commande d'erreur" 12, un nombre digital représentant une erreur de poursuite dans un registre d'erreur de poursuite 14. La source d'erreurs de poursuite 10 peut être un système de commande numérique, tel que décrit briè-35 vement ci—dessus, dans lequel la différence entre la position requise ou affichée d'un plateau de machine-outil et sa position réelle le long d'un axe est exprimée sous forme d'un nombre digital et est engendrée en permanence tandis que le plateau de la machine-outil se déplace dans la direction commandée. Le sys-40 tème logique 12 de commande d'erreur peut être un quelconque système logique approprié » sous la commande d'impulsions de rythme 72 07119 D 2128492 provenant d'une source d'impulsions d'horloge 16, ce système permettant à la source d'erreurs de poursuite 10 de transférer successivement dans le registre d'erreur de poursuite des nombres d'erreur de poursuite mis à jour et permettant au 5 registre d'erreur de poursuite de recevoir ces nombres. Il s'agit de circuits connus en eux-mêmes et, en conséquence, il ne paraît pas nécessaire de les décrire en détail. Un dispositif pour l'exécution de ces fonctions est représenté par exemple dans le brevet précité. 10 Les conversions numériques/analogiques sont déclenchées par les transitions d'un oscillateur libre 19 (fréquence d'échan tillonnage) dont la fréquence d'oscillation est de l'ordre de la milliseconde et peut être réglée par des moyens appropriés quelconques, ici représentés par un potentiomètre 20. 15 La sortie de l'oscillateur 19 est connectée à l'entrée C d'un flip-flop 22. Lorsque survient une transition positive dans la sortie de l'oscillateur 19, le flip-flop 22 est remis en l'état initial et sa sortie Q délivre un signal de niveau inférieur a l'entrée D du flip-flop 24. Le signal de niveau infé-20 rieur à l'entrée D du flip-flop 24 est transféré à la sortie Q de celui-ci à l'arrivée d'une impulsion de synchronisation appliquée à son entrée C. Cette impulsion de synchronisation pro vient de la source d'impulsions d'horloge 16 et est appelée signal d'horloge de transfert. Les signaux d'horloge de transfert 25 sont constitués par un train d'impulsions émis- par la source 16 , ces impulsions étant pro duites à une fréquence de l'ordre de la microseconde. Le signal d'horloge de transfert est appliqué, par l'intermédiaire d'un inverseur 30, à l'entrée C du flip-flop 24. En réponse à cette 30 impulsion de synchronisation, la sortie Q du flip-flop 24 passe au niveau inférieur. Cela constitue un signal transfert. La sortie Q du flip-flop 24 est connectée à l'entrée P^. du flip-flop 22, ce qui positionne immédiatement le flip-flop 22 au niveau supérieur de sa sortie Q. Par l'intermédiaire d'un inter-35 rupteur 32, la sortie Q "inférieure" du flip-flop 24 est appliquée, après avoir traversé un inverseur 34, à l'une des entrées d'une porte ET-N0N 28 et à l'une des entrées d'une porte ET-NON 36. Un signal appelé "signal d'horloge de remise en l'état initial", provenant également de la source 16, précède immédiate-40 ment le signal d'horloge de transfert issu de la source 16.Etant 72 07119 2128492 donné que les deux portes 28 et 36 sont validées par la sortie du flip-flop 24, le signal d'horloge de remise en l'état initial passe à travers la porte 36, pour remettre en l'état initial le compteur progressif-régressif ou compteur décompteur 18. Après 5 quoi le signal d'horloge de transfert traverse la porte 28, produisant le transfert de nouvelles données du registre d'erreur de poursuite 14 dans le compteur progressif-régressif 18. On notera que le chiffre à la position binaire la plus significative du nombre digital contenu dans le registre d'erreur 10 de poursuite a pour fonction de représenter la polarité de ce nombre. Par exemple, si un "1" se trouve à cette position du bit le plus significatif, il indique que le nombre est négatif et si un "0" se trouve à cette position du bit le plus significatif, il indique que le nombre est positif. La position du bit le plus 15 significatif du registre d'erreur de poursuite est connectée à l'entrée D d'un flip-flop de signe 38. Le signal d'horloge de transfert à la sortie de la porte ET-NON 28 est appliqué à l'entrée C du flip-flop 38. En conséquence, en présence d'un "1" dans la position du bit le plus significatif du nombre contenu 20 dans le registre d'erreur de poursuite, le flip-flop de signe est positionné avec sa sortie Q au niveau supérieur. En présence d'un "O" dans la position du bit le plus significatif, le flip-flop de signe est positionné avec sa sortie Q au niveau supérieur. On notera qu'il ne peut passer qu'une seule impulsion 25 d'horloge de remise en l'état initial (en provenance de la source 16) à travers la porte 36 et une seule impulsion d'horloge de transfert (issue de la source 16) à travers la porte 28, étant donné que le flip-flop 24 est positionné par le flanc arrière de l'impulsion d'horloge de transfert appliquée par l'in-30 termédiaire de l'inverseur 30 à son entrée C, ce qui met fin au signal transfert. L'entrée D du flip-flop 24 a été amenée au niveau supérieur par le trajet de réaction allant de la sortie Q du flip-flop 24 à l'entrée P^ du flip-flop 22, selon ce qui a été indiqué ci-dessus. 35 Le signal transfert en provenance de la sortie Q du flip- flop 24 est également appliqué à une porte ET-NON 40 bloquant celle-ci, de sorte qu'elle ne puisse pas laisser passer les impulsions d'horloge de comptage en provenance de la source 16 vers l'entrée C d'un flip-flop 42 et vers un inverseur 44,pendant 40 le transfert d'un nombre entre le registre d'erreur de poursui 72 07119 7 2128492 te 14 et le compteur progressif-régressif» La sortie de la porte ET-NON 40 est également appliquée à un inverseur 44. L'entrée d'un inverseur 46 est connectée à un circuit de détection de zéro, lequel est raccordé au compteur progressif— 5 régressif. Ce circuit détecteur de zéro est constitué par des inverseurs, par exemple 51 ou 53, qui sont connectés à chaque étage du compteur progressif-régressif et qui produisent à la sortie un "0" en présence d'un "1" dans cet étage et un "1" à la sortie en présence d'un "0" dans cet étage. Les sorties de 10 tous les inverseurs sont interconnectées et sont appliquées à l'inverseur 46. En conséquence, lorsque le contenu du compteur progressif-régressif n'est pas égal à zéro, c'est-à-dire lorsqu'un "1" est présent dans un quelconque étage de ce compteur, une sortie "0" est appliquée à l'entrée de l'inverseur 46 et 15 la sortie de celui-ci sera un "1", c'est-à-dire un signal de niveau logique supérieur. Une deuxième entrée pour la porte ET-NON 54 est constituée par la sortie Q du flip-flop 38. Une deuxième entrée de la porte ET—NON 56 est constituée par la sortie Q du flip-flop 38. 20 La sortie de l'inverseur 44 forme une troisième entrée pour ces portes ET-NON. La sortie de l'inverseur 46 fait passer au niveau supérieur l'entrée D du flip-flop 42 et elle est également appliquée aux portes ET-NON 54 et 56. L'une ou l'autre des portes ET-NON 54 et 56 est validée, selon l'état du flip-flop de 25 signe 38. Lorsque la période de transfert est achevée (c'est-à-dire le transfert d'un nombre dans le compteur), ce qui est indiqué par le passage au niveau supérieur de la sortie Q du flip-flop 24, la porte ET-NON 40 est débloquée et des impulsions d'horlo-30 ge de comptage, en provenance de la source d'tnrloge 16, sont appliquées à l'entrée C du flip-flop 42 et à l'inverseur 44. Si le contenu du compteur progressif-régressif n'est pas égal à zéro, la première impulsion de comptage en provenance de la porte 40 positionne le flip-flop 42 au niveau élevé de sa sor-35 tie Q et, d'autre part, elle est acheminée par l'inverseur 44. et la porte 54 ou 56 vers l'entrée de comptage du compteur progressif-régressif, provoquant un comptage progressif ou régressif de celui-ci. D'autres impulsions de comptage suivent, en provenance de la porte 40, ramenant pas-à-pas le compteur 40 vers zéro. Lorsque tous les étages du compteur progressif- 72 07119 2128492 régressif sont à zéro, l'entrée de l'inverseur 46 devient un "1", sa sortie un "O" et, en conséquence, ni l'une ni l'autre des portes ET-NON 54 et 56 ne peut laissep passer des impulsions d'horloge vers le compteur. Etant donné que la sortie de 1'in-5 verseur 46 est connectée à l'entrée D du flip-flop 42, l'impulsion de comptage suivante provenant de la porte 40 fait passer au niveau inférieur la sortie Q du flip-flop 42. En conséquence, la largeur de l'impulsion qui apparaît à la sortie Q du flip-flop 42 est déterminée par l'intervalle nécessaire au compteur 10 progrer-sif-régressif pour revenir du nombre digital, quel qu'il soit, qui y a été introduit, à zéro . La sortie Q du flip-flop 42 est appliquée à deux portes ET-NON 5 7 et 58 respectivement. Les autres entrées des portes ET—NON 5 7 et 58 sont, respectivement, les sorties Q et Q du 15 flip-flop 38. En conséquence, l'une ou l'autre des deux portes ET-NON est validée, en fonction de la polarité du nombre qui vient d'être compté entièrement dans le compteur 18. Si le nombre est positif, c'est la porte ET-NON 58 qui est validée. Il en résulte une inversion de l'impulsion reçue du flip-flop 20 42. Un amplificateur inverseur fait suite à la porte ET-NON 58 et rétablit la polarité de l'impulsion, puis applique celle-ci à un amplificateur opérationnel 62. L'amplificateur opérationnel est un amplificateur passe-bas. Sa sortie est appliquée, soit à un intégrateur, soit au servo-moteur associé au système 25 de commande numérique de la machine-outil au cas où le dispositif est utilisé à cette fin, remplissant la fonction qui consiste à intégrer l'entrée modulée en largeur. Si le nombre est négatif, c'est la porte ET-NON 5 7 qui est validée. Sa sortie est appliquée à un amplificateur 64 qui ne 30 l'inverse pa.~ et, en conséquence, le signal à allure négative est appliqué à l'amplificateur opérationnel 62. L'opération du convertisseur numérique/analogique qui vient d'être décrite est répétée chaque fois qu'une transition est fournie par 1 "oscillateur libre 19. En conséquence,le train d' impulsions qui. 35 apparaît à 3a sortie Q du flip-flop 42 a une fréquence égale à celle de 1'oscillateur Ie ♦ tandis que la durée d* enclenchement ou largeur d'impulsion est déterminée par la grandeur du nombre digital et par la fréquence de comptage appliquée au compteur progressif-régressif. Au cas où il convient de savoir s'il existe ou s'il n'existe 40 pas une erreur de poursuite en excès, c'est-à-dire si le compteur n'apas entièrement compté le nombre dans sa totalité au moment 72 07119 ' 2128492 où le signal transfert arrive, il peut être prévu une indication d'erreur de poursuite en excès» A cet effet, la sortie Q du flip-flop 42 est appliquée à une porte ET-NON 66. L'autre entrée nécessaire de la porte ET-NON est une impulsion de trans-5 fert qui provient de la sortie Q du flip-flop 24 et a été inversée dans l'inverseur 34. L'opération est extrêmement simple : si un nouvel échantillon survient, c'est-à-dire si la sortie Q du flip-flop 24 passe au niveau inférieur et que le compteur progressif-régressif n'a pas fini de compter, c'est-à-dire que 10 la sortie Q du flip-flop 42 est toujours au niveau supérieur,il apparaît, à la sortie de la porte ET-NON 66, un signal qui positionne un flip-flop 68 au niveau supérieur de sa sortie Q, ce qui indique une erreur de poursuite en excès ou, en termes généraux, que le convertisseur N/A a quitté la région active et 15 est saturé, c'est-à-dire que la sortie Q du flip-flop 42 reste au niveau supérieur. Le flip-flop 68 est remis en l'état initial par la réception d'un signal en provenance d'une "source de signaux d'effacement" 71. Le fonctionnement peut être résumé ainsi : une "période 20 d'échantillonnage" est déclenchée par une transition de l'oscillateur libre. Après synchronisation de cette impulsion de l'oscillateur avec le signal d'horloge de transfert, un signal transfert est engendré à la sortie Q du flip-flop 24, bloquant le passage de signaux d'horloge de comptage vers le compteur 25 progressif-régressif et permettant à un signal d'horloge de remise en l'état initial de vider le compteur progressif-régressif, puis permettant le transfert de données digitales du registre d'erreur de poursuite dans le compteur progressif-régressif. Lorsque le signal transfert reprend son niveau supé-30 rieur, le compteur commence à compter dans le sens progressif ou régressif, selon le signe algébrique du nombre contenu dans le compteur progressif-régressif. Avec la première impulsion de comptage, le flip-flop 42 est positionné et, au moment où le compteur progressif-régressif atteint zéro, ce flip-flop est 35 remis en l'état initial. Par conséquent, la sortie du flip-flop 42 est une impulsion dont la largeur est déterminée par le temps pris par le compteur pour compter à partir du nombre qui y a été introduit jusqu'à ce qu'il atteigne zéro. La conversion d'un nombre digital en une largeur d'impul-40 sion est alors répétée au rythme établi par la fréquence de 72 07119 10 2128492 l'oscillateur 19, laquelle est beaucoup plus basse que la fréquence du train d'impulsions d'horloge de transfert et, en conséquence, sa fréquence joue un rôle déterminant. Si l'on désire un fonctionnement en mode à comptage unique, 5 alors que des nombres négatifs existent sous forme de grandeur et de signe, le compteur progressif-régressif peut être remplacé par un compteur régressif. Dans ces circonstances, la porte ET-NON 54 peut être éliminée, l'entrée en provenance du flip-flop 38 pour la porte ET-NON 58 peut être également éliminée et le 10 bit le plus significatif du registre d'erreur de poursuite 14 n'est connecté qu'à l'entrée D du flip-flop de signe 38, avec élimination de la connexion au compteur régressif. Le compteur effectue alors un comptage régressif vers zéro à partir de toute valeur qui y est introduite. 15 Si l'impulsion d'horloge de comptage est prise sur une source à fréquence constante, le convertisseur numérique/analo-gique décrit fournit une caractéristique de transfert linéaire. Par contre, si la fréquence du signal d'horloge de comptage est modifiée au cours de la conversion, on obtient une fonction de 20 transfert non linéaire, mais néanmoins toujours monotone. La fig. 2 est un graphe représentant deux des multiples fonctions de transfert différentes qui peuvent être obtenues en faisant varier la fréquence de comptage au cours de la conversion. On a porté en abscisses la valeur du nombre digital à convertir et, 25 en ordonnées, la tension analogique. On notera que les points anguleux de la fonction de transfert des courbes A et B reproduites sur la fig. 2 coïncident sensiblement avec des points discrets d'une parabole. Les fonctions de transfert du convertisseur numérique/analogique sont souhaitables pour améliorer 30 tant les possibilités de positionnement du servo-moteur qui entraîne le plateau de la machine-outil que le couple utile de ce servo-moteur. Toutefois, il est bien entendu que ces fonctions de transfert ne constituent que des exemples et ne doivent pas être considérées comme des limitations de l'invention. 35 A côté de chaque courbe, on a porté des nombres représen tant des fréquences d'horloge. Ces fréquences d'horloge sont appliquées au compteur, donnant lieu à la caractéristique de transfert représentée. L'explication qui suit permettra de mieux le comprendre. La courbe A à un gain à zéro plus élevé que la 40 courbe B et elle peut être préférable pour un système de posi- 72 07119 ii 2128492 tionnement plus précis. Sur la fig. 1, on peut voir , sur la ligne de signaux d'horloge de comptage qui relie la source d'impulsions d'horloge 16 à la porte ET-NON 40, un commutateur monopolaire à deux 5 positions 70. Un autre commutateur monopolaire bistable 32 est monté dans la ligne des signaux transfert . Ces commutateurs sont interconnectés mécaniquement et, lorsqu'on veut obtenir une opération non linéaire du convertisseur numérique/analogique, les commutateurs sont placés dans leur position de contact avec 10 les bornes du dispositif de la fig. 3. Le commutateur 70 appliquera alors au compteur un signal d'horloge de comptage à fréquence variable en provenance du circuit de la fig. 3. Le commutateur 32 fournira à la porte ET-NON 40 un signal d'échantillonnage de transfert provenant de la porte ET-NON 86 (fig.3), 15 tandis que la sortie Q du flip-flop 24 (fig. 1) fournit un signal transfert à un compteur,représenté sur la fig. 3. Ce signal transfert provenant de la fig. 1. est appliqué à un inverseur 76 (fig. 3) dont la sortie sert à commander un compteur se composant de trois flip-flops,. respectivement 80, 82 20 et 84. L'ensemble constitue un compteur à huit états. Toutes les sorties Q des flip-flops de ce compteur sont appliquées à une porte ET-NON 86. La sortie de cette porte ET-NON est appelée signal d'échantillonnage de transfert. Effectivement, la porte ET-NON 86 détecte le huitième compte (zéro) du compteur. 25 Une deuxième porte ET-NON 88 est également montée de manière à recevoir le huitième compte (zéro) du compteur . Le quatrième étage du compteur est connecté à une porte ET-NON 90. Ce quatrième étage est la sortie Q du flip-flop 84. Le deuxième étage du compteur, c'est-à-dire la sortie Q du flip-flop 82, est 30 connecté à une porte ET-NON 91 dont la sortie est reliée à une porte ET-NON 92. La sortie Q du flip-flop 80,qui constitue le premier étage du compteur, est appliquée à une porte ET-NON 94. Les sorties des portes ET-NON 88, 90, 92 et 94 sont couplées à une porte ET-NON 96. 35 Les portes ET-NON 88 à 96 constituent les portes multipli- catrices de fréquence pour un compteur à multiplication de fréquence. Le compteur à multiplication de fréquence est composé de trois flip-flops, respectivement 98, 100, 102. A titre d'illustration, pour donner un exemple du fonctionnement du 40 système, on supposera qu'un signal de 2 MHz et un signal de4 MHz 72 07119 12 2128492 sont appliqués à une porte ET-NON 104. La sortie de la porte ET-NON 104 est appliquée à un inverseur 106. La sortie de l'inverseur 106 commande le compteur à multiplication de fréquence et constitue l'une des entrées des portes ET-NON 88, 90, 5 92 et 94. La sortie Q du flip-flop 98 est appliquée à la porte ET-NON 94 et à la porte ET-NON 92. La sortie Q du flip-flop 98 est appliquée à la porte ET-NON 90. La sortie Q du flip-flop 100 est appliquée à la porte ET-NON 94, la sortie Q du flip-flop 100 est appliquée à la porte ET-NON 92. Sur toute l'étendue des huit 10 intervalles en lesquels le compteur constitué par les flip-flops 80, 82 et 84 divise l'intervalle de transfert, les fréquences suivantes seront émises à partir de la porte ET-NON 96 : 2-50 kHz, 500 kHz, 750 kHz, 1 MHz, 1,25 MHz, 1,5 MHz, 1,75 MHz et 2 MHz. Etant donné qu'il faudra huit signaux transfert pour amener 15 le compteur composé des flip-flops 80, 82, 84 à compter jusqu'à 8, il est nécessaire, si l'on veut obtenir des impulsions transfert à la même fréquence qu'en cas d'opération linéaire, d'accélérer huit fois le fonctionnement de l'oscillateur 19, afin d Obtenir la même fréquence de transfert ou fréquence d'échantil-20 lonnage pour le convertisseur numérique/analogique. On peut y parvenir facilement en réglant l'oscillateur variable par des moyens tels qu'un potentiomètre variable 20. D'après ce qui a été décrit jusqu'ici, le circuit de la fig. 3 permettra une caractéristique de transfert telle que re-25 présentée par la courbe A de la fig. 2. Une porte ET-NON 108 est ajoutée afin de permettre la séquence de fréquences d'horloge de comptage qui donne lieu à la caractéristique de transfert représentée par la courbe B. Sa sortie est connectée à la porte ET-NON 91 et à la porte ET-NON 94. Les sorties Q des flip-30 flops 82 et 84 constituent les deux autres entrées de la porte ET-NON 108. Lorsqu'une source 110 de signaux de sélection applique une entrée à la porte ET-NON 108, la séquence de fréquences indiquée à côté de la courbe B est obtenue. En l'absence du signal de sélection d'entrée, la séquence de fréquences 35 indiquée à côté de la courbe A est obtenue . Si l'on considère maintenant le fonctionnement du système, utilisé par exemple avec un système de commande numérique de machine-outil, on constatera ce qui suit. Lorsque le système de commande numérique commence à fonctionner, il y a un petit 40 signal d'erreur de poursuite. Cela donne lieu à une impulsion 72 07119 " 2128492 relativement large, car le multiplicateur de fréquence commence par produire les signaux à la fréquence la plus basse, 250 kHz, amenant le compteur à compter lentement- Au fur et à mesure que le signal d'erreur augmente, la largeur d'impulsion de la 5 sortie du convertisseur numérique/analogique s'accroît, mais la largeur d'impulsion augmente moins rapidement que ne le fait 3e nombre d'erreurs de réaction, car la fréquence variable d'horloge de comptage commence à augmenter avec un nombre progressivement plus grand dans le compteur, ce qui accélère le comptage 10 régressif de celui-ci. La largeur d'impulsion va augmenter jusqu'à ce qu'elle atteigne sa valeur optimale ou valeur de saturation, laquelle est prédéterminée et est ordinairement réglée d'après le moteur qui est commandé. L'opération qui se produit au moment où le signal d'er-15 reur de réaction commence à diminuer est l'inverse de la situation décrite ci-dessus, lorsque la machine-outil arrive vers la fin d'une trajectoire commandée odu s'approche de la position qui lui a été fixée. Avec la décroissance du nombre de réaction, la largeur de l'impulsion fournie par la sortie du compteur décroît 20 plus lentement, ralentissant le moteur moins rapidement que dans le cas où le système fonctionne linéairement. Cela exige donc un moindre couple de pointe. Le choix des courbes reproduites sur la fig. 2 a été fait en tenant compte des considérations suivantes . Il est souhai-25 table de réduire le couple exigé de la servo-commande lors de la décélération vers zéro. En effet, lorsqu'on fait le projet d'une servo-commande classique, le gain de position est essentiellement dicté par les exigences de précision. Le fait qu'un gain de position a été choisi signifie une certaine exigence 30 donnée de couple pour chaque vitesse' à partir de laquelle une décélération pourra se produire. Cette exigence de couple est fonction de la dynamique de la boucle d'asservissement et, en tant que telle, elle doit être satisfaite par le système d'entraînement, ou bien il en résultera un dépassement. De la des-35 cription qui précède, on peut déduire que l'élévation de couple qui est nécessaire pour une accélération à une vitesse maximale prédéterminée, et la réduction de couple qui est nécessaire à l'approche du point d'arrêt sont obtenues de façon plus efficace par le fonctionnement non linéaire du convertisseur numérique/ 40 analogique pendant l'intervalle de démarrage et pendant l'inter 72 07119 14 2128492 valle de ralentissement, comme décrit ci-dessus. Il a été décrit ci-dessus des moyens par lesquels peut être effectuée une conversion numérique/analogique non linéaire, avec une caractéristique du second degré qui est un mode particulier de réalisation de moyens pour l'obtention d'une caractéristique de gain du second degré qui, comme on l'a mi's en évidence, améliore grandement le fonctionnement d'un système de positionnement. Le convertisseur numérique/analogique décrit ne saurait être considéré comme limitatif en ce qui concerne les moyens pour produire une caractéristique de gain du second degré. La caractéristique du second degré est destinée à accroître la vitesse que peut atteindre un système de positionnement, sans sacrifier le gain pour de petites erreurs de position et sans exiger des possibilités de couple plus grandes. Le gain non linéaire qui permet d'obtenir ces caractéristiques désirables peut être représenté par une famille de paraboles dont (A) et (B) sur la fig. 2 sont des exemples. Cette caractéristique de gain, sous forme normalisée, peut être définie par les équations suivantes : et : Y = Instruction de vitesse X = Erreur de poursuite A = Capacité d'accélération de la servo-commande ° de vitesse Gq = Gain requis pour une petite erreur de poursuite . On peut démontrer que représente la vitesse maximale que l'on peut atteindre sans dépassement pour des valeurs (Aq) et (Go> spécifiées» En conséquence, est la limitation de vitesse imposée à une caractéristique linéaire de la servocommande. Cela résulte du fait qu'à toute vitesse plus élevée une décélération à zéro exigerait une accélération supérieure à Aq. Par contre, avec la caractéristiau? àe gain parabolique décrite ci-dessus, la décélération à partir d'une quelconque vitesse supérieure à (Y~) ne demande qu'un taux constant d'accélération égale à (Ao) • Y = G X pour o K ) pour Xq ^ X 72 07119 15 2128492 Ainsi, la caractéristique parabolique élimine la capacité d'accélération de la servo-commande de vitesse en tant que paramètre limitant la vitesse que l'on peut atteindre. Ainsi a été décrit et représenté un convertisseur numérique 5 /analogique de type nouveau, utile et précis, qui peut être exploité en mode linéaire ou non linéaire et qui conserve sa monotonie, quelle que soit la longueur de mot du nombre binaire qui est converti en une valeur analogique. De plus, la fonction de transfert du convertisseur numérique/analogique peut 10 être mise en coïncidence avec une courbe prédéterminée en faisant varier les valeurs des fréquences des signaux d'horloge utilisés pour, commander le convertisseur. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux 15 de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes . 72 07119 16 2128492 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la conversion de nombres digitaux en valeurs analogiques qui les représentent, caractérisé par le fait qu'il comprend : des moyens convertisseurs numériques/analogiques 5 monotones, comprenant des moyens pour fixer à l'avance la caractéristique de gain desdits moyens convertisseurs numériques/ analogiques, ce façon à avoir une caractéristique de gain non linéaire recherchée; des moyens pour appliquer successivement chacun des nombres digitaux aux moyens convertisseurs numériques/ 10 analogiques ; des moyens pour activer lesdits moyens convertisseurs numériques/analogiques de façon à produire des signaux analogiques de sortie successifs représentant lesdits nombres digitaux, ces sorties n'étant toutefois pas en relation linéaire avec lesdits nombres. 15 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens convertisseurs numériques/analogiques monotones comprennent des moyens compteurs, et que les moyens pour fixer la caractéristique de gain des moyens convertisseurs numériques/analogiques comprennent des moyens générateurs de 20 signaux d'horloge pour commander les moyens compteurs sur toute l'étendue d'un intervalle de comptage déterminé par ledit nombre, à une fréquence qui varie de manière prédéterminée, pour donner lieu à la caractéristique de gain non linéaire, et des moyens pour convertir l'intervalle de comptage des moyens compteurs 25 en un signal analogique représentatif dudit nombre digital. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens pour convertir l'intervalle de comptage des moyens compteurs en un signal analogique comprennent des moyens pour créer un signal constitué par une impulsion dont la 30 largeur est déterminée par l'intervalle de comptage du compteur. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la caractéristique de gain non linéaire est une caractéristique de gain du second degré. 5. Dispositif pour la conversion d'un nombre digital en 35 une valeur analogique, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens convertisseurs numériques/analogiques monotones comportant : des moyens compteurs dans lesquels le nombre digital est introduit pour établir une valeur de comptage représentative ; un système qui active ce compteur, de sorte qu'il 40 compte sur toute l'étendue d'un intervalle déterminé par la va 72 07119 2128492 leur du nombre digital, ledit système comprenant des moyens pour faire varier la fréquence du comptage sur toute l'étendue dudit intervalle, de manière à produire une caractéristique de transfert du second degré pour le convertisseur numérique/analo-5 gique, et des moyens pour convertir l'intervalle de comptage des moyens compteurs en un signal analogique représentatif du nombre digital. 6. Dispositif pour la conversion d'un nombre digital en une valeur analogique, caractérisé par le fait qu'il comprend : 10 des moyens pour établir un signal de transfert suivi par un signal d'échantillonnage dont la durée est représentative d'un intervalle d'échantillonnage voulu ; des moyens compteurs ; des moyens qui répondent au signal de transfert pour amener les moyens compteurs à prendre un état de comptage représentatif du 15 nombre digital ; une source de signaux d'horloge ; des moyens qui réagissent au signal d'échantillonnage pour permettre l'application des signaux d'horloge aux moyens compteurs, de sorte que ces derniers effectuent un comptage entre ledit état de comptage et un état de comptage prédéterminé ; des moyens pour 20 détecter le moment où les moyens compteurs ont atteint 1'état de comptage prédéterminé et pour produire alors un signal de fin de comptage ; des moyens comportant un flip-flop qui répondent à l'application des signaux d'horloge au compteur pour déclencher l'émission . d'une impulsion et qui répondent au 25 signal de fin de comptage ou à la fin du signal d'échantillonnage pour mettre fin à cette impulsion, de sorte que la largeur de l'impulsion de sortie du flip-flop est une représentation analogique du nombre digital. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le 30 fait que la source de signaux d'horloge comprend des moyens pour modifier la fréquence des signaux d'horloge selon une loi prédéterminée sur toute la durée de l'intervalle d'échantillonnage . 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le 35 fait que les moyens pour modifier la fréquence des signaux d'horloge sur toute l'étendue de l'intervalle d'échantillonnage comprennent des moyens qui répondent au signal d'échantillonnage en divisant chaque intervalle d'échantillonnage en plusieurs intervalles successifs et en délivrant un signal de comptage d'in- 40 tervalle sur toute l'étendue de chaque intervalle ; des moyens 72 07119 2120492 auxquels les signaux d'horloge sont appliqués pour engendrer plusieurs signaux d'horloge à fréquences différentes ; et des moyens à porte auxquels les signaux de comptage d'intervalle et les signaux d'horloge à fréquences différentes sont appliqués 5 pour sélectionner successivement des signaux différents parmi les signaux d'horloge à fréquences différentes. 9. Dispositif pour fixer la caractéristique de transfert d'un convertisseur numérique/analogique qui convertit des nombres digitaux en valeurs analogiques, caractérisé par le fait 10 qu'il comprend : des moyens pour établir un signal de transfert suivi par un signal d'échantillonnage dont la durée est représentative d'un intervalle d'échantillonnage voulu ; des moyens compteurs ; une source de nombres digitaux ; des moyens qui répondent au signal de transfert pour amener les moyens de comp-15 tage à un contenu représentatif d'un nombre digital en provenance de ladite source ; des moyens qui répondent au signal d'échantillonnage en établissant des intervalles successifs sur toute l'étendue de l'intervalle d'échantillonnage et en délivrant un signal de comptage d'intervalle à chaque intervalle ; 20 des moyens pour engendrer plusieurs signaux d'horloge à des fréquences différentes prédéterminées ; des moyens comportant des portes auxquels les signaux de comptage d'intervalle et les signaux d'horloge aux dites fréquences différentes prédéterminées sont appliqués en vue de la sélection et de la sortie de 25 divers signaux parmi lesdits signaux d'horloge à fréquences différentes prédéterminées, selon la caractéristique de transfert recherchée pour le convertisseur numérique/analogique ; des moyens qui répondent au signal de transfert en appliquant la sortie des moyens comportant des portes aux moyens compteurs, 30 afin d'amener ceux-ci à compter entre l'état de comptage effectif et un état de comptage prédéterminé ; des moyens pour détecter l'instant où les moyens compteurs ont atteint l'état de comptage prédéterminé et pour produire à ce moment un signal de fin de comptage ; des moyens à flip-flop qui répondent à 35 l'application des signaux d'horloge au compteur en déclenchant une impulsion et répondent au signal indiquant que l'échantillonnage est terminé ou à la fin du signal de comptage, en mettant fin à cette impulsion, de sorte que la largeur de l'impulsion de sortie des moyens à flip-flop est une représentation analogique 40 du nombre digital, représentation qui n'a pas" un rapport linéai 72 07119 19 2123492 re avec la valeur du nombre digital . 10. Dispositif selon la revendication 7 ou 9, caractérisé par le fait que la loi prédéterminée de fréquences des signaux d'horloge donne lieu à une caractéristique de gain du second 5 degré pour le convertisseur numérique/analogique. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que,le nombre digital ayant une position de chiffre chargée d'indiquer si le nombre digital est positif ou négatif, il comprend des moyens réagissant au fait 10 qu'un nombre digital est positif en délivrant un premier signal de sortie et au fait qu'un nombre digital est négatif en déli — vrant un second signal de sortie ; et des portes aui répondent au premier signal de sortie en amenant le compteur à compter en un mode régressif de comptage et répondent au second 15 signal de sortie en amenant le compteur à compter en un mode progressif de comptage. 12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour déterminer si le nombre digital est positif et pour produire un premier signal repré- 20 sentatif de cela, ou s'il est négatif et produire un second signal représentatif de cela, et des moyens auxquels l'impulsion de sortie des moyens à flip-flop est appliquée pour inverser la polarité de cette impulsion de sortie en réponse audit second signal et pour laisser-la polarité inchangée en réponse au 25 premier signal . 13. Dispositif pour la conversion numérique/analogique, du type dans lequel un compteur est amené à adopter un état de comptage représentatif d'un nombre digital à convertir en une valeur analogique, des impulsions issues d'une source d'impul- 30 sions d'horloge sont appliquées au compteur pour l'amener à compter jusqu'à zéro, et une impulsion représentative est engendrée, ayant une largeur déterminée par le temps pris par le compteur pour compter jusqu'à zéro, caractérisé par le fait qu' il comprend des moyens pour produire une caractéristique de 35 transfert non linéaire recherchée pour ce convertisseur numérique/analogique, comprenant des moyens pour modifier la fréquence des impulsions appliquées au compteur à partir de la source d'impulsions d'horloge selon un schéma prédéterminé, d'où il résulte que la largeur de ladite impulsion représentative ne 40 varie pas linéairement avec la dimension du nombre introduit 72 07119 2128492 dans le compteur et la caractéristique de transfert du convertisseur numérique/analogique est fixée en conséquence. 14. Convertisseur numérique/analogique selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la loi de fréquences prédéterminées de signaux d'horloge donne lieu à une caractéristique de gain du second degré pour le convertisseur numérique/ analogique.