Brevet FR2197175A1 — publié le 19740322

L t invention concerne un circuit permettant d'obtenir la fonction tension-temps de signaux périodiques Il est connu d'emmagasiner et/ou d'afficher la variation de la tension en fonction du temps d'oscillations périodiques a l'aide de méthodes d'échantillonnage qui sont basées sur l'échantillonnage de la tension du signal en synchronisme avec la fréquence de l'oscillation . Un exemple d'une telle méthode est l'oscilloscope échantillonneur voir å ce sujet l'article de L . Starke " L'Oscilloscope échantillonneur "dans "Electronik ", 1961, page 117 à 120 et l'article de H.W.Fricke: "L'Oscilloscope échantillonneur " dans tt Electronik" 1967 page 361 à 364 Un désavantage de ces dispositifs connus est qu'ils ont une largeur de bande relativement étroite et qu'ils exigent d'autre part l'utilisation d'organes sélectionneurs de fréquence comme, par exemple, des filtres et des oscillateurs synchrones Le but de la présence invention est de fournir un circuit du type décrit dans le préambule qui présente une largeur de bande extrêmement grande et qui ne nécessite pas d'organe sélectionneur de fréquence Un tel circuit conforme à l'invention est remarquable en ce que le signal est appliqué à une première entrée d'une porte analogique dont la sortie est connectée à l'en- trée d'un détecteur d'amplitude et d'un détecteur de flanc dont les sorties sont connectées chacune à une entrée d'un circuit d'adressage et d'inscription qui est connecté, par l'intermédiaire d'un circuit d'emmagasinage et de lecture, à la première sortie directe et par l'intermédiaire d'une unit arithmét=pe â une seconde sortie, alors que l'unité arithmétique est connectée à une autre entrée du circuit d'adressage et d'inscription, alors qu'un circuit de commande est prévu, ce circuit étant connecté au circuit d'adressage et d'inscription, au circuit de lecture, à l'unité arithmétiqueet par l'intermédiaire d'un générateur d'impulsions aléatoires, à la porte analogique La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réa lisée La figure 1 est un schéma synoptique d'un circuit conforme à l'invention La figure 2 représente une fonction tension-temps ayant un flanc sinusoïdal et un flanc linéaire et la probabilité de distribution de densité associée Sur la figure I, le signal à étudier est appliqué à une entrée I d'une porte analogique 2 .La sortie de la porte analogique 2 est connectée à une entrée d'un détecteur d'amplitude 4 et à une entrée d'un détecteur de flanc 5, les sorties des deux derniers éléments étant connectées aux premières entrées d'un circuit d'adressage et d'inscription 6. Ce circuit 6 est suivi d'une mémoire 7 et d'un circuit de lecture 8.Le circuit de lecture 8 compQe un première sortie 11 et une seconde sortie qui est connectée, par l'intermédiaire d'une unité arithmétique g, à une deuxième sortie 12 . Une autre sortie de l'unité arithmétique est connectée à l'autre entrée du circuit d'adressage et d'inscription 6 Un circuit de commande 10 est connecté au circuit d'adressage et d'inscription 6, au circuit de lecture 8, à l'unité arithmétique9 et à un générateur d'impulsions aléatoires 3 qui commande également, par l'intermédiaire de sa sortie, la porte analogique 2 Un signal périodique à analyser est échantilloné dans la porte analogique à des intervalles de temps fluctuants de façon stochastique . La porte analogique est commandée par le générateur d'impulsions aléatoire 3 .Les échantillons de signaux prélevés par la porte analogique 2 ont des valeurs d'amplitude dont la probabilité de distribution de densité correspond à celle du signal d'entrée échantilloné . Les échantillons de signal sont appliqués à un détecteur d'amplitude 4 qui est nécessaire pour indiquer à l'une des n sorties l'intervalles de tension dans lequel se situe l'échantillon de signal . Le domaine de tension de signal possible allant de Umin à Umax est divisé en n intervalles de tension NU1, Ú2, ..., Ut Un. D'autre part on détermine st un échantillon de signal a été pris sur un flanc à lancée positive ou sur un flanc à lancée négative du signal . Cette déterminaison peut être faite par le détecteur d'amplitùde 4 ou par n'importe quel autre circuit approprié . D'autre part des paramètres de signal non spécifiés peuvent être détectés Les marques qui sont reçues pendant une période donnée et qui sont dues à des amplitudes qui tombent à l'intérieur d'un intervalle Ui sont accumulées dans une mémoire binaire 7.Au total on a prévu 2n emplacements d'emmagasinage en l'occurance n emplacements pour les flans à lancée positive et n emplacements pour les flancs à lancée négative . La durée du temps d'accumulation est choisie de telle façon que la distribution relative des valeurs binaires dans les emplacements d'emmagasinage ne change matériellement plus et produit une image précise de la probabilité de distribution de densité Pu ( i = f (u ) ) et la tension de signal u (t) On peut montrer qu'il existe une relation fonctionnelle relativement simple entre Pu et u (t) si la fonction tension-temps u (t) pendant une période est composée de deux flancs qui ont une direction unique c'est-à-dire sans boucle inverse, bien que les flancs puissent comporter des plateaux La relation envisagée est Ceci donne l'algorithme suivant pour obtenir 2 n solutions de fonction d'emplacements de support L'addition correspondante des nombres qui sont des mesures de la probabilité de densité des valeurs de ten- sion de signal individuelles dans les mémoires binaires individuelles en successivement effectuée pour les deux flancs de la fonction tension-temps de sorte que l'on obtient 2n solutions de i ou u et t associés La figure 2 représente à titre d'exemple une fonction tension-temps ayant un flanc sinusoïdal et un flanc linéaire avec la probabilité de distribution de densité associée L'intégration fournit la fonction inverse t(u) et la fonction tension-temps u(t) Ci-dessus on a posé la restriction que la fonction tension-temps u(t) pour chaque période doit être composée de deux flancs ayant un gradiant de direction unique, mais cette restriction peut être évitée en agrandissant le circuit . A cet effet la période d'oscillation doit être divisée en n sections, en concordance avec le nombre de sections avec un gradiant positif ou négatif qu'il inclut . A cet effet, le détecteur de flanc 5 qui est uniquement nécessaire pour détecter un des flancs possible doit être remplacé par un circuit unique détectant dans laquelle des n sections chaque échantillon de signal se situe . En concordance ave: ceci il faut prévoir au lieu de 2n emplacements de mémoire binaire mn emplacements . Pour chaque section l'intrégration vers la fonction t (u) est à nouveau effectuée en concordance avec l'algorithme de sommation précité. I1 est clair qu'un tel circuit ne fonctionne de façon satisfaisante que lorsque le nombre de changements de polarité ou la dérivée du/dt qui se produit actuellement dans chaque période d'oscillation est inférieure au nombre m des sections La mémoire 7 peut être une mémoire à noyaux de ferrite . Par l'intermédiaire du circuit de lecture 8 l'instant auquel un des emplacements de mémoire est le premier à atteindre la lecture maximum est déterminé dans l'unité arithmétique suivante 9 . Cette information est fournie au circuit de commande 10 qui interrompt alors l'opération d'échantillonnage en commandant de façon appropriée le générateur d'impulsions aléatoires 3. Après l'opération d'échantillonnage, le processus de calcul de la fonction du signal tension-temps est démarré à partir de la mémoire de données . Cette opération est effectuée par la partie calculatrice représentée à droite sur la figure 1. Les étapes de calcul démarrées par le circuit de commande 10 peuvent par exemple être les suivantes a) la valeur binaire B. associée à l'amplitude de tension la plus basse est lue dans la i-ème emplacement d'une mémoire et inscrite dans l'unité arithmétique b) la valeur binaire B. associée à l'amplitude de tension la plus élevée voisine est lue dans le (i+l)ème emplacement d'une mémoire c) On effectue l'addition B. + Bi+î = t..ti correspond à l'in i i+1 i crément dans le temps entre les deux valeurs de tension associées aux valeurs binaires Bi et B. i i+1 d) ti est inscrit dans la mémoire e) Bi + 2 est lu dans la ( i +2 )ème emplacement de mémoire et inscrit dans l'unité arithmétique f) On effectue l'addition t. + Bi+2 = ti+î g) ti+î est inscrit dans la mémoire et ainsi de suite Après que toutes les valeurs binaires d'un flanc aient été traitées, les valeurs binaires de l'autre flanc sont traitées successivement de façon correspondante A la fin de l'intgration décrite ci-dessus la mémoire contient 2 n valeurs binaires comme mesures des intervalles de temps individuels entre des valeurs d'amplitude adjacentes Les dispositifs nécessaires pour le traitement et l'emmagasinage et le calcul décrit ci-dessus peuvent être mis au point à l'aide de tenhniques connues et non spécifiées ici Si le circuit doit également etre capable d'identifier correctement des signaux périodiques dont le gradiant de direction varie plus d'une fois dans une période le détecteur de flanc 5 doit être capable de reconnaître dans laquelle des m sections de la période d'oscillation chaque échantillon a été pris . Cela provoque une augmentation de la capacité d'emmagasinage d'un secteur m/2 . La mise au point et le fonctionnement d'un tel circuit ne sont pas fondamentalement différents de ce qui a été décrit ci-dessus REVENDICATIONS 1. Circuit permettant d'obtenir la fonction tension-temps de signaux périodiques , ce circuit étant caractérisé en ce que le signal est appliqué à une première entrée d'une porte analogique dont la sortie est connectée à l'entrée d'un détecteur d'amplitude et d'un détecteur de flanc dont les sorties sont connectées chacune à une entrée d'un circuit d'adressage et d'inscription qui est connecté, par l'intermédiaire d'un circuit d'emmagasinage et de lecture, à la première sortie directe et par l'intermédiaire d'une unité arithmétique à une seconde sortie, alors que l'unité arithmétique est connectée à une autre entrée du circuit d'adressage et d'inscription, alors qu'un circuit de commande est prévu, ce circuit étant connecté au circuit d'adressage et d'inscription, au circuit de lecture, à l'unité arithmétique et par l'in- termédiaire d'un générateur d'impulsions aléatoires, à la porte analogique 2. Circuit selon la revendication 1, carac terisé en ce que le détecteur d'amplitude comporte une sortie pour chaque intervalle de tension à détecter 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des organes sont prévus pour distinguer des flancs à lancée positive et des flancs à lancée négative du signal 4. Circuit selon la revendication 3, caracégrisé en ce que les organes permettant cette distinction est un détecteur d'amplitude 5. Circuit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la mémoire contient un nombre d'emplacements de bits qui est le double du nombre d'intervalles de tension 6 Circuit selon l'une ces revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la mémoire est une mémoire à noyaux de ferrite