Brevet FR2135361A1 — publié le 19721215

La présente invention concerne un convertisseur analogique-numérique du type à double intégration. Dans un convertisseur du type à double intégration, le niveau seuil du comparateur doit toujours être supérieur ou égal à 5 la valeur initiale du aignal de sortie de l'intégrateur. Pour qu'un convertisseur comportant un comparateur de type courant,dont le niveau seuil est relativement élevé, satisfasse à cet impératif le niveau seuil du comparateur doit être relativement éloigné de la valeur initiale du signal de sortie de l'intégrateur. Le fonc-10 tionnement d'un convertisseur de ce genre est très lent dans le cas de signaux analogiques de niveau extrêmement faible, car il faut beaucoup de temps pour que le signal de sortie du circuit intégrateur atteigne le niveau seuil du comparateur. Il est possible, avec un comparateur d'un type plus élaboré 15 et dont le niveau seuil est faible, de réaliser un convertisseur à réponse rapide, même à des signaux analogiques extrêmement faibles, car le niveau seuil du comparateur peut alors être réglé à une valeur proche de la valeur initiale du signal de sortie de risquent 1 intégrateur, sans que les conditions précitées/de n'être pas sa-20 tisfaites. Mais un comparateur de ce genre est beaucoup 'plus coûteux que ceux réalisés en composants traditionnels. L'invention concerne donc un convertisseur analogique-numérique du type à double intégration dont la réponse à des signaux analogiques extrêmement faibles est plus rapide que celle d'un 25 comparateur courant. Selon l'invention, le circuit intégrateur est agencé de manière à intégrer une tension auxiliaire dont la polarité est opposée à celle du signal de référence pendant une partie de la période complète, depuis le début du cycle de conversion jusqu'à ce que le signal de sortie du circuit intégrateur atteigne 50 un premier niveau. Le convertisseur analogique-numérique selon l'invention comporte donc un générateur qui délivre une série d'impulsions à intervalles réguliers, un circuit de commande de la transmission de ces impulsions à un circuit de comptage destiné à délivrer un 35 signal numérique représentant le nombre d'impulsions reçues à son entrée, un circuit qui intègre le signal analogique à convertir, pendant au moins une première période d'une durée prédéterminée commençant à l'instant où le signal de sortie' du circuit intégrateur, qui varie à partir d'une valeur initiale au début du cycle 72 16691 2 2135361 de conversion, atteint un premier niveau. Un comparateur de niveau connecté entre le circuit intégrateur et le circuit de commande fait démarrer la transmission d'impulsions du générateur au compteur à cet instant, à partir duquel le signal de sortie du circuit 5 intégrateur varie linéairement jusqu'à un second niveau à la fin . de la première période, où la compteur d'impulsions est rempli. Après cette première période, le circuit intégrateur intègre un signal de référence pendant une seconde période, de manière que son signal de sortie varie linéairement en'sens inverse du second ni-10- veau jusqu'au premier niveau. A ce moment, la transmission d'impulsions du générateur au compteur est interrompue, et le compteur contient une représentation numérique du rapport entre le signal analogique et le signal de référence. L'invention sera décrite plus en détails en regard des des-, 15 sins annexés à titre d'exemple nullement limitatif. Sur ces dessins : la figure 1 représente le diagramme^synoptique d'un convertisseur selon l'invention, la figure 2 représente les variations de tension en fonc-20 tion du temps en différents points du convertisseur de la figure 1. La figure 1 représente un convertisseur selon l'invention, comprenant un générateur 1 de séquence, automatique ou manuel,qui fait démarrer le cycle de conversion en émettant une impulsion re-25 présentée en a sur la figure 2, vers un circuit multivibrateur bi-stable•2 qui est alors déclenché et, par l'intermédiaire d'un circuit d'attaque de type connu (non représenté)., un contact 3 est fermé. Cette impulsion ramène également à zéro un compteur 4. Lorsque le contact 3 est fermé, une source 5 de tension auxiliaire est 30 connectée à une entrée d'un intégrateur 6. En même temps, un commutateur 7 à deux positions connecte,,à une entrée de l'intégrateur 6, la source 8 du signal analogique qui doit être converti. La courbe c de la figure 2 montre la variation du signal de sortie de l'intégrateur 6 pendant l'intégration, entre une valeur initia-35 le VQ et un premier niveau Vrp égal au niveau seuil d'un comparateur de niveau 9. La tension auxiliaire est choisie suffisamment élevée pour que cette variation s'effectue rapidement, même si l'amplitude du signal analogique est extrêmement faible. Au moment précis où le signal de sortie de l'intégrateur 6 72 16691 3 2135361 passe au niveau seuil, le signal de sortie du comparateur change brusquement (courbe d de la figure 2) . et ramène au repos le circuit multivibrateur 2. Le contact 3 est ouvert et seul le signal analogique continue a être intégré"pendant une première période 5 d'une durée prédéterminée. La variation brusque du signal de sor-• tie du comparateur (courbe d de la figure 2) est également transmise à l'une des entrées d'une porte ET 10 dont la seconde entrée est connectée à un générateur 11 d'impulsions d'horloge dont les impulsions commencent à être transmises au compteur 4 (courbe e de 10 la figure 2). A la fin de la première période, le compteur 4 est plein et lé signal de sortie de l'intégrateur 6 a atteint un second niveau V Au moyen d'un signal de dépassement, (courbe f de la figure 2) le commutateur 7 à deux positions est ramené dans sa position initiale. La source'du signal analogique est donc déeon-15 nectée de l'entrée de l'intégrateur 6, et remplacée par une source 12 de signal de référence. La polarité du signal de référence est tëlle que le signal de sortie de l'intégrateur 6 varie en sens inverse depuis le second niveau "Vj, , en passant à nouveau par le premier niveau V^. Lorsque le signal de sortie de l'intégrateur 6 20 atteint le niveau seuil du comparateur 9, le signal de sortie de ce dernier disparaît, la porte ET 10 est fermée et aucune autre impulsion n'est transmise du générateur 11 d'impulsions d'horloge au compteur 4.Le nombre d'-impulsions enregistré maintenant dans le compteur 4 représente le rapport entre le signal analogique et 25 le signal de'référence. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 72 16691 + 2135361 REVENDICATIONS 1 - Convertisseur analogique-numérique du type à double intégration comportant un générateur qui délivre une série d'impulsions à intervalles réguliers, un circuit de commande de la 5 transmission de ces impulsions à un compteur d'impulsions destiné à délivrer un signal numérique représentant le nombre d'impulsions reçues à son.entrée, un circuit qui intègre le signal analogique à convertir pendant au moins une première période d'une durée prédéterminée commençant à l'instant où le signal de sortie du cir-10 cuit intégrateur, qui varie à partir d'une valeur initiale au début du cycle de conversion, atteint un premier niveau, un comparateur de niveau, connecté entre le circuit intégrateur et le circuit de commande, faisant démarrer la transmission d'impulsions du générateur au compteur à cet instant, à partir duquel le signal de sor-15 tie du circuit intégrateur varie linéairement jusqu'à un second niveau à la fin de la première période où le compteur d'impulsions est rempli, après quoi le circuit intégrateur intègre un signal de référence de manière que son signal de sortie varie linéairement en sens inverse du second niveau jusqu'au premier niveau, la trans-20 mission d'impulsions du générateur au compteur étant interrompue à ce moment, convertisseur analogique-numérique caractérisé en ce que le circuit intégrateur est agencé de manière à intégrer une tension auxiliaire, dont la polarité est opposée à celle du signal de référence , pendant une partie de la période complète, depuis 25 le début du cycle de conversion jusqu'au moment où le signal de sortie du circuit intégrateur atteint le premier niveau. 2 - Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 'le circuit intégrateur est agencé de manière à intégrer à la fois la tension auxiliaire et le signal analogique, depuis le 30 début du cycle de conversion jusqu'au moment où son signal de sortie atteint le premier niveau. 3 - Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit intégrateur est agencé de manière à n'intégrer que la tension auxiliaire.depuis le début du cycle de conversion, 25 jusqu'au moment où son signal de sortie atteint le premier niveau. 4 - Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que'le signal de sortie du comparateur de niveau commande la connexion et la déconnexion de la tension auxiliaire au circuit intégrateur. COPV 72 16691 5 2135361 5 - Convertisseur selon la revendication 4, comportant un générateur de séquence destiné à faire démarrer*le cycle de conversion, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit multivibrateur bistable déclenché par le signal de sortie du générateur de séquence, un contact connecté entre une source de tension auxiliaire et le circuit intégrateur étant fermé à la commande du signal'de sortie du circuit multivibrateur qui est ensuite raraen au repos par le signal de sortie du comparateur de niveau, de ma nière que ledit contact soit ouvert.