Brevet FR2210053A1 — publié le 19740705

La présente invention a pour objet un convertisseur apte à effectuer, de manière continue, la conversion d'un signal analogique en signal numériques Ce convertisseur met en oeuvre des moyens déjà appliqués dans les convertisseurs de ltart antérieur, en particulier, comptage d'impulsions d'horloge, charge et décharge cycliques d'un condensateur, la charge 8 t effectuant, Boit par un courant de référence, soit par un courant proportionnel au signal analogique0 Toutefois, l'agencement de ces moyens est tout à fait différent et le fonctionnement du convertisseur repose sur un principe nouveaux un mode d ' exécution déféré de SuivantRrinvention, pendant un premier intervalle de temps, un condensateur est chargé par un courant de référence et déchar gé rapidement chaque fois que le potentiel à ses bornes atteint un seuil prédéterminé. Ce processus cyclique de charge et de dé; charge définit une première fréquence, dont on compte les périodes dans un compteur principal, jusqu'à atteindre un compte prédéterminé, ce qui définit le premier intervalle de temps0 Un second intervalle de temps succède au premier, pendant lequel le meme processus cyclique est mis en oeuvre, mais avec la charge du condensateur par un courant proportionnel au signal analogique, ce qui définit une seconde fréquence, dont on compte les périodes dans le compteur principal0 La durée du second intervalle de temps est définie par le temps de décomptage jusqu'à zéro d'un compteur auxiliaire, rempli par des impulsions d'horloge pendant le premier intervalle de temps. I1 en résulte finalement que le compte atteint par le compteur principal pendant le second intervalle de temps est proportionnel au signal analogique à convertir, Ce compte est indépendant de la fréquence d'horloge et de la capacité du condensateur ; donc aucune erreur de conversion nsest introduite par la dérive du et de la fréquence horloge condensateur dans le temps, ce qui constitue un avantage important de l'invention0 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-apres. A la figure unique du dessin annexé, on a représenté, à titre d'exemple d'application de l'invention, le schéma d'un voltmètre numérique La tension Vx à mesurer est appliquée à un générateur 1 de courant constant I proportionnel à V dont la sortie est reliée, x x d'une part à un condensateur 2 par l'intermédiaire d'une diode 3, d'autre part à la sortie 5 d'une bascule 4, par exemple du type D, dont la sortie D est au niveau logique 1, par l'intermédiaire d'une diode 5 Une tension de référence V est appliquée à un générateur 6 r de courant constant Ir proportionnel à Vr, dont la sortie est reliée, d'une part au condensateur 2 par l'intermédiaire d'une diode 7, d'autre part, à la sortie Q de la bascule 4 par l'inter médiaire d'une diode 8o A la mise sous tension du dispositif, Q est dans l'ôtat 1 et 5 dans l'état 0o il en résulte que le courant i est dévié vers x la masse à travers la diode 5, tandis que contrairement, la diode 8 étant bloquée, le courant I charge linéairement le condensateur r à travers la diode 7o Lorsque la tension aux bornes du condensateur atteint un certain seuil, un circuit de déclenchement à seuil ("trigger") 9 change d'état, provoquant ainsi la décharge rapide du condensatueur Des que le condensateur est déchargé, un nouveau cycle de charge par Ir commence, il en résulte que le circuit 9 engendre un créneau rectangulaire dont la fréquence est inversement proportionnelle a la durée de charge du condensateur, donc proportionnelle à Vr1C1 C étant la capacité, du condensateur0 Ce créneau est appliqué à l'entrée d'un compteur 10 agencé, lorsqu'il atteint un compte prédéterminé (par exemple 1000) pour envoyer une impulsion de commande de basculement à l'entrée H de la bascule 4 et pour se remettre à zéro. Ceci se produit au bout d'un temps T1 inversement proportion nel à la fréquence du créneau, donc proportionnel à C/Vr. Au bout d'un temps T1, les cycles de charge du condensateur par I sont interrompus, tandis que commencent des cycles de r charge par I à travers la diode 3, puisque Q est passée à l'ôtat x 1. Par ailleurs, pendant le temps T1, une horloge remplit un compteur-décompteur 12 A la fin de T1, l'impulsion fournie par le compteur 10 et appliquée en 12a à 12 commande le passage du compteur 12 en décomptageO Lorsque le compteur 12 est revenu au compte zéro, dgune part il envoie à 1'entrée RAZ de la bascule 4 une impulsion qui la rappelle à son état initial, d'autre part, il valide (fil 12b) une mémoire 13 suivie d'un dispositif de décodage et d'affichage 14. Le temps T2 de décomptage du compteur 12 jusqu'à zéro est évidemment proportionnel à T et indépendant de la fréquence d'horloge (sous réserve, évidemment, que celle-ci n'ait pas variée de manière sensible pendant la durée T1+T2), T2 est donc proportionnel à C/Vr (et ici égal à T1). Pendant cette durée T2 le circuit 9 a continué à engendrer mais - des créneaux rectangulaires à une fréquence proportionnelle a Vx/C. Le compte atteint par le compteur 10 à la fin du temps T2 est donc proportionnel à T2 x Vx/C, donc a Vx / Vr On voit que ce compte est bien indépendant, non seulement de la fréquence d'horloge, mais de la dérive dans le temps du condensateur. Ce compte est transféré en mémoire et affiché à la fin de T2, et donne ainsi une indication numérique de la tension à mesurer. Il doit titre bien compris que les moyens de définir les intervalles de temps prédéterminés T1 et T2 pourraient varier, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. REVh lDIq TIONS 1. Convertisseur analogique-numérique comportant un condensat-eur, un compteur principal et des moyens de charger le condensaveur par un courant proportionnel au signal analogique à convertir, caractérIsé en ce que lesdits moyens sont agencés pQur réaliser un processus cyclique'principal de charge et de décharge du condensateur, dont la'fréquence est proportionnelle audit courant, et par des.moyens de remplir le compteur principal par des signaux à ladite fréquence principale pendant -un intervalle de temps prédéterminé principal. 2. Convertisseur analogique-numérique selon la revendication 1, comportant une source de courant de référence et des moyens de commuter ledit'courant de référence et ledit courant proportionnel aux bornes du condensateur, caractérisé par des moyens de réaliser un processus cyclique auxiliaire de charge et de décharge du condensateur, la charge s'effectuant par ledit courant de référence, sar des moyens de remplir le compteur principal par des signaux à la fréquence dudit processus cyclique auxiliaire jusqu'à atteindre un compte prédéterminé, ce qui de finit un intervalle de temps auxiliaire de référence, et par des moyens de remplir un compteur auxiliaire par des impulsions d'horloge pendant ledit .intervalle de temps de référence, et de faire décompter ensuit ledit compteur auxiliaire jusqu'à un campteprédéterminé, le temps de décomptage définissant ledit intervalle de temps principal. 3. Convertisseur analogique-numérique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de réali.snr les deux processus cycliques-susvisés comprennent un circuit léclencheur à seuil, dont l'entrée est en parrallèle sur-le cUl..ansateur, et dont la sortie engendre la fréquence auxiliaire pendant l'intervalle de temps de référence et la fréquence principale pendant l'intervalle de temps principal. 4. Convertisseur analogique-numérique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comprennent une bascule, commutée par le compteur principal au bout de l'intervalle de temps de référence, dans-un état qui dérive du condensateur ledit courant de référence, et rappelée, au bout de l'intervalle de temps principal, dans un état qui dérive du condensateur, ledit courant proportionnel. 5. Convertisseur analogique-numérique selon la revendica tion 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par des moyens de transférer en mémoire et d'afficher le contenu du compteur principal à la fin de l'intervalle de temps principal.