Brevet FR2172032A1 — publié le 19730928

L'invention concerne le codage d'une information analogique en une représentation stochastique, comme on le rencontre, par exemple, dans certains organes de calcul ou de conversion de données. La représentation stochastique de l'information consiste a représenter l'in- formation par la probabilité qu'un ou plusieurs signaux logiques aléatoires ou pseudo-aléatoires prennent l'un des deux niveaux logiques, par exemple le niveau I si les deux niveaux sont notés O et 1. Le codage d'une information donnée sous forme analogique en une représentation stochastique s'effectue en principe dans un comparateur analogique qui re çoit sur ses entrées, d'une part l'information analogique a coder, et d'autre part un bruit analogique produit par une source de bruit et qui fournit sur sa sortie un signal stochastique. Ce codage nécessite une source de bruit analogique dont la distribution soit constante dans un certain intervalle donné. Or, les sources de bruit analogiques couramment employées (résistances, diodes de bruit, diodes de Zener) fournissent des bruits dont la distribution en amplitude-suit une courbe de Gauss ; cette distribution entralne une non linéarité dans le codage. On a trouvé, suivant la présente invention, que l'on pouvait éviter cet in convénient en utilisant comme source de bruit analogique, un générateur de bruit numérique suivi d'un convertisseur numérique-analogique. En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va tout d'abord rappeler le principe du codage d'une information analogique en représentation stochastique, puis décrire une source de bruit analogique comme définie ci-dessus, et donner des moyens d'obtenir à partir de cette source de bruit la conversion d'une information donnée sous forme analogique, en une représentation stochastique unifilaire, bifilaire symétrique ou bifilaire non symétrique. La figure I représente un schéma de principe de codage d'une information analogique en une représentation stochastique. La figure 2 montre les variations relatives dans le temps des signaux apparaissant dans ce schéma. La figure 3 représente une source de bruit analogique conforme à l'invention. La figure 4 montre la relation existant entre la probabilité d'un signal aléatoire et la variable qu'il représente dans une représentation stochastique unifilaire. La figure 5 représente un dispositif de codage d'une grandeur analogique en une représentation stochastique unifilaire. La figure 6 montre la relation existant entre la probabilité d'un signal aléatoire et la variable qu'il représente dans une représentation stochastique bifilaire symétrique. La figure 7 représente un dispositif de codage d'une grandeur analogique en une représentation stochastique bifilaire symétrique. La figure 8 montre la relation existant entre la probabilité d'un signal aléatoire et la variable qu'il représente, dans une représentation stochastique bifilaire non symétrique. Les figures 9 et 10 représentent deux dispositifs de codage d'une grandeur analogique en une représentation stochastique bifilaire non symétrique. Le codage élémentaire d'une information x comprise entre O et V en représentation stochastique utilise, comme le montre la figure I ci-jointe, un comparateur I dont les entrées sont l'information x à coder et un bruit B aléatoire ou pseudo-aléatoire, de densité uniforme dans le même intervalle (O, V).En effet, si le comparateur I délivre un signal logique de niveau I lorsque l'information à coder x est supérieure au bruit B, et un signal logique de niveau O dans le cas contraire, on obtient à la sortie 2 de ce comparateur une variable aléatoire X, valant O ou 1, telle que la probabilité d'avoir X égal à I est donnée par Pr (X = I) = Pr (B #(B) = O si x (O, V) #(B) = I si x e (O, V) par suite Pr (X = 1) = x. La figure 2 représente, le temps étant porté en abscisse, pour une valeur fixe de x indiquée en trait pointillé et un bruit B variant suivant la courbe tracée en trait plein, les niveaux O ou I successivement pris par la sortie X=du comparateur. La source de bruit analogique de la figure 3 comprend un générateur de bruit numérique constitué lui-même par un registre à décalage 3 à N étages, piloté'par une horloge non représentée et contre-reactionné par l'intermediaire d'un organe de disjonction 4. Un nombre q d'étages du générateur 3 sont utilisés à la production du bruit et reliés à un convertisseur numérique-analogique 5 dont le signal de sortie 6, après passage dans un adaptateur de niveau 7, forme en 8 le bruit analogique utilisé, comme on va le voir, dans un dispositif de codage d'une information analogique en une représentation stochastique. Le codage dont on a donné le principe de réalisation à l'aide des figures 1 et 2 permet de représenter des variables x comprises dans un intervalle (O, V) mais pas des variables x comprises dans un intervalle (-V, V). Pour obtenir cette représentation sous forme unifilaire, on effectue un simple changement d'échelle, la probabilité d'avoir X égal à I devenant Pr (X = 1) = V (I + x) 2 A la grandeur V est ainsi associée la probabilité 1, à la grandeur O la pro- babilité 1/2 et à la grandeur -V la probabilité 0. La figure 4 montre la relation ainsi établie entre la probabilité Pr portée en ordonnée et la variable x portée en abscisse. La figure 5 représente un dispositif de codage en une telle représentation stochastique unifilaire. Sur cette figure, un comparateur 9 reçoit, d'une part sur une entrée 10 le bruit analogique, issu par exemple en 8 du montage de la figure 3, bruit à densité uniforme dans l'intervalle (-V, +V), et d'autre part, sur une entrée 11, la grandeur analogique x à coder et il fournit en sortie 12 le signal stochastique X. Cette représentation unifilaire nécessite peu de lignes de transmission, mais il est parfois gênant de représenter un zéro analogique par une probabilité non nulle. Pour éviter cet inconvénient, on peut adopter une représentation bifilaire, symétrique ou non symétrique. Dans le type de représentation stochastique bifilaire symétrique, une grandeur x est représentée par deux variables aléatoires binaires Xp et Xn telles que Pr (Xp = I) - Pr (Xn = I) = x et, Xp . Xn = O, c'est-à-dire que Xp et Xn ne sont jamais simultanément égales à i. Ces relations peuvent aussi s'écrire Pr (Xp = I) = x Pr (Xn = I) = O si x est positif, et, Pr (Xp = 1) = O Pr (Xn = 1) = |x| si Six est négatif. La figure 6 montre la relation ainsi établie entre la probabilité Pr portée en ordonnée et la variable x portée en abscisse. Ce codage est réalisé par le montage de la figure 7. Dans cette réalisation, un premier comparateur analogique 12 reçoit sur son entrée positive 13, le signal analogique x à coder et sur son entrée négative 14, un bruit B analogique variant dans l'intervalle (O, +V), produit, par exemple, en 8, dans le montage de la figure 3, et émet en sortie 15 un signal stochastique Xp quand la grandeur x est positive et supérieure à B. Un deuxieme comparateur analogique 16 reçoit sur son entrée négative 17 la somme du signal analogique x et du bruit B et sur son entrée positive 18, le potentiel de masse, et fournit un signal stochastique quand x est négative et que B - |x| Ixl B c Dans une représentation stochastique bifilaire non symétrique, l'information x est représentée par deux variables Xa et Xd binaires où Xa est une variable aléatoire et où Xd est une variable aléatoire ou déterministe (le plus souvent Xa représente la valeur absolue de x et Xd son signe) et telles que Pr (Xa. Xd = 1) - Pr (Xa . Xd = 1) = x et encore Pr (Xa = 1) = x et Xd = signe de x. La figure 8 décrit les relations précédentes entre la probabilité Pr (variable Xa) et la variable Xd d'une part portées en ordonnée et la variable x d'autre part portée en abscisse. Le codage en représentation stochastique bifilaire non symétrique peut être réalisé de deux façons. On peut tout d'abord utiliser le montage de la figure 7 et y ajouter, comme le montre la figure 9, premièrement un circuit logique 20 réalisant la fonction "OUI' logique c' est-à-dire qu'à la sortie 21 de ce circuit on a un signal Xa tel que Xa = Xp + Xn. On y ajoute deuxièmement deux circuits logiques 22, 23 réalisant des fonctions "NON-OU", montés en mémoire et recevant respectivement les lignes Xp et Xn. Quand les impulsions apparaissent sur la ligne Xp et qu'alors Xn = O, la sortie 24 du circuit 23 prend l'état logiques dès la première impulsion sur Xp. Cette sortie 24 prendra l'état O dès que des impulsions apparatront sur la ligne Xn et qu'alors Xp = O. On obtient ainsi la variable Xd en 24. Une autre réalisation du codage en représentation stochastique bifilaire non symétrique est représentée sur la figure JO. Le signal analogique x passe à travers un circuit 25 qui est un circuit de valeur absolue et qui transforme l'intervalle (-V, V) en un intervalle (O, V). Un comparateur analogique 26 reçoit sur son entrée positive 27 la sortie du circuit 25 et sur son entrée négative 28 le bruit B, et délivre sur sa sortie 29 le signal stochastique Xa, tandis qu'un comparateur analogique 30, qui a son entrée négative 31 reliée à la masse et reçoit sur son entrée positive 32 le signal x, donne sur sa sortie 33 le signal Xd qui est égal à "1" quand x est positif et à "O" quand x est négatif. Le circuit de la figure 10 est de mise en oeuvre plus délicate que celui de la figure 9 à cause du circuit de valeur absolue. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de codage d'une information donnée sous forme analogique en une représentation stochastique, comprenant au moins un comparateur analogique qui reçoit sur ses entrées, d'une part l'information analogique à coder, et d'autre part un bruit analogique produit par une source de bruit et qui fournit sur sa sortie un signal stochastique, caractérisé en ce que ladite source de bruit est constituée par un générateur de bruit numérique suivi d'un convertisseur numérique-analogique. 2/ Dispositif de codage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il se compose d'un seul comparateur analogique à la sortie duquel on obtient une représentation stochastique unifilaire. 3/ Dispositif de codage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un premier comparateur analogique recevant sur ses entrées respectivement l'information analogique à coder et le bruit analogique, et un deuxième comparateur analogique, dont une entrée est reliée à la masse et l'autre entrée reçoit la somme de l'information analogique et du bruit, la sortie du premier comparateur analogique et la sortie du deuxième comparateur analogique fournissant les signaux d'une représentation stochastique bifilaire symétrique. 4/ Dispositif de codage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits signaux d'une représentation stochastique bifilaire sont envoyés l'un et l'autre, d'une part sur un circuit logique "OU", d'autre part sur le montage en mémoire de deux circuits logiques "NON-OU", de manière à obtenir respectivement, à la sortie du circuit logique "OU" et à la sortie dudit montage, les signaux valeur absolue et signe d'une représentation stochastique bifilaire non symétrique. 5/ Dispositif de codage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un premier comparateur analogique recevant sur ses entrées respectivement l'information analogique à coder après passage de celle-ci dans un circuit de valeur absolue, et le bruit analogique, et un deuxième comparateur analogique dont une entrée est reliée à la masse et l'autre entrée reçoit l'information analogique à coder, la sortie du premier et celle du deuxième comparateur analogique fournissant respectivement le signal valeur absolue et le signal signe d'une représentation stochastique bifilaire dissymétrique.