Brevet FR2234702A1 — publié le 19750117

la présente invention concerne un circuit numérique destiné à engendrer des impulsions de blocage d'une durée qui est automatiquement adaptée aux intervalles variables entre des signaux impulsionnels incidents. Plus particulièrement, l'invention vise un circuit de blocage qui peut suivre automatiquement un signal d'entrée, en temps ou en fréquence. De nombreuses techniques ont été utilisées jusqu'à présent pour réaliser un circuit de blocage ayant une période de blocage variable. L'une de ces techniques consiste à modifier sélectivement la valeur de capacité du circuit RO d'un univibrateur analogique par l'intermédiaire d'un condensateur variable ou d'un banc de condensateurs. Une autre technique consiste à modifier sélectivement la tension de courant continu appliquée aux bornes du condensateur du circuit RC. Dans les deux cas, le temps de charge du condensateur, qui définit normalement la durée de l'impulsion de sortie de l'univibrateur et par là la période de blocage, est influencé.Ces techniques sont considérées comme des méthodes analogiques étant donné que les valeurs analogiques sont modifiées lorsqu'une fréquence de répétition différente de signaux d'entrée ou de valeurs d'entrée est détectée. Lorsqu'on utilise des condensateurs dans une telle technique analogique, on se heurte à certains inconvénients qui comprennent le volume encombrant des conducteurs et le fait qu'ils deviennent peu fiables lorsque leurs tolérances atteignent des valeurs indésirables pour des capacités supérieures, par exemple à 100 microfarads. Dans les autres techniques où l'on fait varier des tensions de courant continu, par exemple par réglage d'un potentiomètre dans le circuit RC d'un univibrateur analogique, des problèmes analogues d'insuffisance de fiabilité et de tolérances indésirables se posent dans le cadre de la confiance qu'on peut accorder aux résistances, aux tensions de courant continu d'alimentation et, ici encore, aux condensateurs. Dans les deux cas décrits ci-dessus, en raison du cycle de haut rendement limité du condensateur, des problèmes se posent par suite du déclenchement répété de l'univibrateur. En outre, des systèmes analogiques du type décrit ci-dessus sont sensibles à des caractéristiques d'ambiance telles que la température, la chaleur, le vieillissement, l'humidité etc. En conséquence, il serait désirable de pouvoir disposer d'un circuit de blocage contrôlable d'un fonctionnement beaucoup plus sar que ceux qui ont été décrits ci-dessus. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a, notamment pour objet d'obtenir un circuit de blocage automatique exclusivement par des techniques numériques, capable de suivre étroitement le message arrivant, la période de blocage, c'est-à-dire la durée de chaQue impulsion de blocage étant adaptative de manière à être proportionnelle à l'intervalle entre des signaux impulsionnels incidents successifs et la tolérance de la période de blocage étant déterminée exclusivement par la tolérance d'une fréquence d'horloge par exemple, par la tolérance d'une fréquence d'horloge à cristal. Suivant l'invention, un circuit de blocage du type décrit ci-dessus comprend des moyens compteurs numériques pour fournir un compte du nombre d'intervalles de temps discrets de durée fixe compris dans une période définie par deux impulsions incidentes successives; des moyens diviseurs de fréquence numériques connectés à la sortie desdits moyens compteurs pour diviser automatiquement une valeur de fréquence fixe par le compte précité et fournir un signal de sortie et des moyens altivi- brateurs connectés à ces moyens diviseurs de fréquence numériques pour engendrer l'une des impulsions précitées de durée automatiquement adaptée en réponse aux impulsions incidentes et au signal de sortie des moyens diviseurs de fréquence. Le circuit de blocage est conçu pour être réfractaire en fonctionnement, c'est-à-dire que la génération d'une période de blocage, une fois déterminée par deux impulsions d'entrée successives, n'est pas interrompue par d'autres sollicitations du circuit. Suivant les caractéristiques et les besoins d'un système, les exigences imposées au circuit de blocage digital peuvent varier dans une certaine mesure. Par exemple, pour obtenir une période de blocage plus longue, il peut satre nécessaire de rédui re la fréquence d'horloge, ce qui diminue la précision de ce système. Toutefois, on peut remédier à cet inconvénient en prévoyant un univibrateur numérique programmé 'de façon fixe pour assurer en fait la multiplication du compte N1, par un facteur choisi à l'avance N3 avant la division par la fréquence d'horloge, ce qui permet d'obtenir une période de blocage plus longue et une tolérance très améliorée. Lors de l'utilisation pratique d'un circuit de blocage numérique suivant l'invention, il se peut qu'on constate que l'ensemble du fonctionnement peut être amélioré si l'on fait la moyenne de deux, trois ou plus de trois intervalles successifs avant de définir la période de blocage. Par ailleurs, il peut entre désirable de prévoir un retard fixe de chaque message arrivant pour engendrer la période de blocage pendant l'intervalle- au cours duquel elle est déterminée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des cription détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemple non limitatifs plusieurs modes de réalisation. Sur ces dessins La figure 1 est un schéma symbolique simplifié d'un circuit de blocage numérique suivant l'invention; La figure 2 est un schéma symbolique simplifié d'un autre mode de réalisation du circuit de blocage numérique suivant l'invention compren##ant un univibrateur 23 digital programmé de façon fixe, et La figure 3 est un schéma symbolique simplifié de l'uni- vibrateur 23 digital programmé de façon fixe représenté sur la figure 2. On va tout d'abord examiner la figure 1 sur laquelle est représentée une forme particulière d'un circuit de blocage nucé- rique suiveur automatique suivant l'invention. Dans l'exemple représenté, un signal incident appliqué au conducteur 10 et qui est représenté sous la forme d'impulsions 7, 8 et 9 tirées du message à contrôler est soumis à l'action d'un circuit conformateur d'impulsions classique 11 pour engendrer un premier ensemble de signaux de sortie représenté par les impulsions R1 et T1. La largeur définie par l'impulsion T1 représente l'intervalle établi entre deux-impulsions d'entrée successives du message reçu. L'impulsion R1 est engendrée simultanément au flanc avant de l'impulsion T1 de manière à jouer le role d'impulsion de remise à zéro, comme décrit plus loin.Au cours de l'intervalle suivant, un second ensemble de signaux de sortie représenté par l'impulsion T2 et l'impulsion de remise à zéro R2 est formé par l'intermédiaire d'un mécanisme basculeur connu convenable faisant partie du circuit conformateur d'impulsions 11, les impulsions T1 et R1 sont appliquées à un ensemble générateur d'impulsions de blocage 12 désigné dans son ensemble par des traits interrompus, tandis que les impulsions T2 et R2 sont transmises à un ensemble générateur d'impulsions de blocage 12', désigné dans son ensemble par des traits interroms. Les ensembles 12 et 12', qui sont identiques, sont utilisés pour traiter chacun alternativement l'un de deux intervalles successifs entre les signaux incidents appliqués au conducteur 10.Bien entendu on peut prévoir, sans sortir du cadre de l'invention trois ou davantage d'ensembles 12, selon-le taux d'entrée dtin- tervalles d'impulsions désiré, chacun pouvant prendre en compte par exemple un intervalle sur trois. Dans l'ensemble générateur d'impulsions de blocage 12, b porte NON-ET 13 est connectée au consducteur de sortie du circuit conformateur d'impulsions 11. par l'intermédiaire duquel l'impulsion T1 est transmise. Un générateur 14 d'impulsions d'horloge à 50 Hz, d'une période d'impulsion de 20 ms, est connecté à une seconde entrée de la porte NON-ET 13 pour transformer effectivement l'impulsion incidente T1 en une pluralité d'impulsions représentée par f1 impulsions qui ont été inversées par l'inverseur 15. Dans ltexemple représenté, le générateur d'impulsions d'horloge 14 est, également utilisé avantageusement pour assurer une fonction analogue en ce qui concerne l'ensemble générateur d'impulsions de blocage 12'. Le signal T1' est appliqué à un compteur à report d'entrée binaire à huit bits 16 représenté sous la forme de deux unités binaires en cascade et qui est, à son tour, couplé avec un compteur réversible-binaire 17. Bien entendu, le nombre de bits nécessaires dans le compteur est fonction de la durée d'inter valle maximale prévue entre deux impulsions d'entrée successives appliquées au conducteur 10, ainsi que du degré de précision ou de tolérance acceptable avec une période T1 relativement longue. La remise à zéro du compteur à report d'entrée binaire 16 est assurée par l'impulsion de remise à zéro R1 provenant du circuit conformateur d'impulsions 11. Le compteur réversible binaire 17 est excité par un générateur d'impulsions d'horloge 18 à une fréquence Fo, par l'intermédiaire d'une porte NON-ET 19 et d'un inverseur 21. Ici encore, le générateur d'impulsions d'horloge 18 peut, également, être utilisé pour assurer une fonction analogue à l'égard de l'ensemble générateur d'impulsions de blocage 12'. Les horloges 14 et 18 peuvent être constituées par une seule horloge à deux sorties, ctest-à-dire 50 Hz et 10 kHz. Dans l'exemple représenté, la porte NONET 19 est, en outre, couplée à la sortie d'une bascule 22 comportant une. période de sortie positive sur le conducteur Q, période qui est déterminée par le signal de sortie du compteur réversible binaire 17, étant donné que le flanc arrière de ce signal de sortie est utilisé-pour remettre à zéro la bascule 22. L'entrée de la bascule 22 est déclenchée par une impulsion 8' du message contrôlé obtenue de préférence par différentiation du flanc avant du signal T2. Cette dernière opération peut, selon une variante, être assurés par l'intermédiaire d'une bascule ou d'un autre dispositif convenable. Le signal T1', appliqué au compteur à report d'entrée binaire 16, fournit un compte d'impulsions N1 dont la valeur maximale est, dans l'exemple considéré, de 256 étant donné qu'on utilise un compteur binaire à huit bits. Le compte N1, stocké dans le compteur réversible binaire 17, à partir du compteur à report 16, joue le ralle de diviseur dans le compteur réversible binaire, tandis que la fréquence d'horloge fixe Fo sert de dividende pour produire une fréquence de sortie résultante Fin qui détermine la période de blocage de la bascule 22, période qui commence à un instant déterminé par l'impulsion 8'.On voit donc qu'il est essentiellement décrit ici un circuit de blocage numérique à boucle ouverte automatique présentant une période de blocage de poursuite (TROS) définie par l'équation en supposant que la fréquence d'horloge fixe F0 soit de 10 kilohertz, on a alors TROS = N1 [ms] (2) 10 La relation entre la période de blocage TROUS et le compte N1 est linéaire, ce qui permet d'obtenir un circuit de blocage ayant une période de blocage directement proportionnelle à l'intervalle immédiatement précédent T1 défini par les impulsions 7 et 8 du message arrivant et ce qui permet au circuit de blocage de suivre immédiatement le signal d'entrée commençant à l'instant déterminé par l'impulsion 8' et se terminant après un temps proportionnel à l'intervalle T. Un fonctionnement type du circuit de blocage numérique offrant une grande souplesse d'emploi décrit ci-dessus va maintenant être décrit à propos de la poursuite d'un message d'entrée de déclenchement représentant un complexe QRS d'électrocardiogramme appliqué au conducteur 10. Comme précédemment décrit, la fréquence de stockage de bits dans le compteur à report d'entrée binaire et la fréquence d'horloge sont fonction de l'utilisation particulière envisagée pour le circuit de blocage. En l'occurrence, la fréquence minimale à suivre chez le patient examiné est une fréquence cardiaque de trente pulsations par minute qui équivaut à un intervalle maximal de deux secondes entre deux impulsions de "ORS" de déclenchement successives. La raison pour laquelle on choisit trente battements par minute comme rythme cardiaque minimal nécessaire à suivre est que la plupart des signaux d'alarme de surveillance du patent aunieatété déclenchés- auparavant pour indiquer que le patient est en danger étant donné qu'un rythme de trente battements par minuté ou moins est une indication de défaillance cardiaque .Dans tous les cas, en divisant cet intervalle- maximal de deux secondes par la valeur maximale 256 de N1 (toujours en utilisant le compteur binaire à huit bits), on obtient une période d'impulsion fixe de 8 ms qui est ainsi choisie pour le générateur d'impulsions d'horloge 14. Chaque compte du nombre d'impulsions de 8 ms présentes dans la période T1',du compteur 16, désigné ici sous le nom de compte N1, est transféré au compteur réversible 17 où il est stocké åusqutà ce que la porte NON-ET 19 soit déverrouillée. Après déverrouillage par le signal de sortie Q de la bascule 22, elle-mSme déclenchée par une impulsion 8' synchronisée avec l'impulsion de "ORS" de déclenchement incidente, le compte N1 stocké dans le compteur 17 est divisé par la fréquence d'horloge Fo pour fournir un signal de sortie Fin qui est réinfectéà de rétablissement de la bascule 22. Le flanc arrière du compte divisé émis Fin détermine, en conséquence, la durée du signal de sortie Q de la bascule 22 après l'apparition de l'impulsion 8', durée qui est en relation linéaire directe avec l'intervalle immédiatement précédent T1 entre deux impulsions de "ORS" de déclenchement successives 7 et 8.Cette opération assure automatiquement la poursuite par la période de blocage d'un univibrateur, à la sortie Q, de la fréquence de déclenchement "ORS" incidente. D'une manière analogue, par l'intermédiaire du mécanisme basculeur classique faisant partie du circuit conformateur d'impulsions 11, l'intervalle suivant T2 est appliqué à l'ensei- ble générateur d'impulsions de blocage 12', qui comprend un montage analogue à celui de l'ensemble générateur d'impulsions de blocage 12, et dans lequel le compte suivant N2 est traité d'une manière analogue pour modifier automatiquement, si nécessaire, la période de blocage commençant à un instant défini par l'impulsion 9' pour la rendre directement proportionnelle à l'intervalle T2entre les impulsions incidentes 8 et 9. On va maintenant se référer à la figure 2 sur laquelle est représenté un schéma symbolique simplifié comportant un ensemble générateur d'impulsion de blocage analogue å celui qui est représenté sur la figure 1, mais différant de ce dernier par le fait que la porte NON-ET 19, l'inverseur 21 et la bascule 22 de la figure 1 sont supprimés. Au lieu de ces organes, on a représenté sur la figure 2 un univibrateur 23 à digital programmé de façon fixe, recevant, d'une part, le message arrivant par l'intermédiaire du circuit conformateur d'impulsions 11 et, d'autre part, le signal de sortie du compteur réversible binaire 17. Bien entendu, un second ensemble logique comprenant une porte NON-ET , un inverseur, un compteur à report, un compteur réversible et un univibrateur digital programmé de fa çon fixe, est-utilisé pour effectuer une opération sur une impulsion sur deux, c'est-à-dire pendant la période T2, avec les impulsions de rétablissement et de déclenchement appropriées, comme représenté sur la figure 1, Une description plus détaillée de l'univibrateur 23 digital programmé de façon fixe est donnée ci-après à propos de la figure 3 où le signal Fin, provenant du compteur réversible binaire 17, est appliqué à une unité programmée de façon fixe 24 comprenant un# registre à décalage universel qui joue le rôle de compteur numérique préréglé.Le signal Fin sert de fréquence d'horloge à l'unité programmé de façon fixe 24 pour fournir un compte N3 lorsque cette unité est déclenchée. La sortie du registre à décalage préréglable est connectée à une porte NON-ET 25 et, de là, au point de rétablissement d'une bascule 26 qui est déclenchée par le message d'entrée arrivant par l'intermédiaire du circuit conformateur d'impulsions 11. En fonctionnement, le compte N1 d'impulsions rythmées présence; dans la période Tn est-introduit dans le compteur réversible 17 à partir du compteur à report d'entrée binaire 16 pour être divisé par la fréquence d'horloge Fo et appliqué au registre à décalage préréglable de l'unité programmée de façon fixe 24. Chaque fois que le compteur réversible binaire 17 est remis à zéro par son propre signal de sortie un nouveau compte N1 commence, de sorte que ce compteur 17 mémorise effectivement le compte Fin en vue de le fournir à l'unité 24 une fois que le registre à décalage de celle-ci est déclenché par le signal de sortie Q de la bascule 26 en réponse à l'impulsion incidente 8'-. A ce stade, le compte Fin joue le rdle de signal d'entrée in d'horloge pour le registre à décalage de l'unité 24 et déclenche le comptage sur la base de son code choisi à l'avance pour engendrer un compte N3 déterminé par le signal d'entrée Fin Après l'actionnement produit lorsque le registre à décalage atteint le compte choisi à l'avance N3 déterminé par le signal Fin, une série de "uns" apparaît à la sortie du registre à décalage pour déverrouiller la porte NON-ET 25 et établir la bascule 26 au flanc arrière, ce qui détermine à la sortie Q de la bascule 26 une période de blocage définie nar l'éouation Si 1' ue dans l'équation 2, on a alors ce qui détermine une période de blocage beaucoup plus longue sans compromettre la précision et/ou la tolérance. On peut voir maintenant que, comme indiqué ci-dessus, le circuit de blocage numérique suiveur automatique, dans ses diverses formes décrites, peut être utilisé dans n'importe quel cas où le message arrivant est de nature variable ou imprévisible. Dans chacun de ces cas, et notamment lorsqu'il y a lieu de tenir compte de considérations de bruit, il peut être désirable de disposer d'une période de blocage variable qui peut être immédiatement ajustée ou adaptée linéairement au message arrivant proportionnellement aux intervalles entre les impulsions incidentes successives. Si on désirait retarder la période de blocage relative à l'intervalle présent d'impulsions d'entrée qui lui correspond, il suffirait par exemple de prévoir des moyens de retard convenables dans l'une ou l'autre ou les deux lignes de sortie du circuit conformateur d'impulsions 11 qui délivre les impulsions 8' et 9'. De plus, lorsqu'on augmente la capacité de stockage associée au compteur 17, on peut utiliser un dispositif à porte agissant sur les conducteurs reliant les compteurs 16 et 17 (par exemple une porte individuelle associée à chaque ligne ou une commande ou une ligne de contrôle commune). De la sorte, en l'absence de signal de commande ou d'actionnement, les circuits fonctionnent comme précédemment, 1'information introduite dans le compteur 16 étant automatiquement transférée au compteur 17. Cependant, en présence d'un signal de contrôle, le dispositif à porte bloquerait en pratique la communication entre les deux compteurs, bloquant dans le compteur 17 le dernier message qui y a été introduit, lequel message ne peut alors plus être affecté par l'entrée du circuit 11 et du compteur 16 aussi longtemps que le signal de commande ou d'actionnement reste présent. Ce signal de commande peut être introduit soit manuellement soit automatiquement et peut bien entendu être de durée variable à volonté. L'effet global de la présence d'un signal de commande dans un tel arrangement serait de faire que le circuit de blocage continue à produire des périodes de blocage de durée constante à sa sortie. Substantiellement, l'invention serait temporairement transformée en un circuit de blocage produisant des impulsions de blocage de durée fixe. REVENDICATIONS 1. Circuit de blocage numérique destiné à engendrer des impulsions d'une durée qui est automatiquement adaptée à des intervalles variables entre signaux impulsionnels incidents, ledit multivibrateur étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens compteurs numériques pour fournir un compte d'un certain nombre dtintervalles de temps discret de durée fixe compris dans une période définie par deux impulsions incidentes successives, des moyens diviseurs de fréquence numérique connectés à la sortie des moyens compteurs pour diviser automatiquement une valeur de fréquence fixe par ledit compte et fournir un signal de sortie et des moyens multivibrateurs connectés aux moyens diviseurs de fréquence numériques pour engendrer l'une desdites impulsions de durée automatiquement adaptées en réponse aux impulsions incidentes et au signal de sortie des moyens diviseurs de fréquence. 2. Circuit de blocage numérique suivant la revendication i, caractérisé en ce que chacune des impulsions engendrées de durée automatiquement adaptée suit le second de deux impulsions incidentes successives, la durée des impulsions engendrées étant proportionnelle au quotient de la période T1 définie par ces deux impulsions incidentes successives par ladite valeur de fréquence fixe (Fo). 3. Circuit de blocage numérique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens multivibrateurs comprennent des bascules connectées aux moyens diviseurs de fréquence numériques et capables d'être mises dans un premier état de sortie par un signal incident, la durée de ce premier étant de sortie étant déterminée par le signal de sortie des moyens diviseurs de fréquence numériques. 4. Circuit de blocage numérique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens multivibrateurs comprennent, en outre, des moyens compteurs numériques préréglés montés entre les moyens diviseurs de fréquence numériques et les bascules pour fournir une impulsion de rétablissement à ces dernières en réponse au comptage d'un nombre choisi à l'avance d'impulsions de sortie provenant des moyens diviseurs de fréquence numériques. 5. Circuit de blocage numérique suivant la revendica tion 1, caractérisé en ce que les moyens diviseurs de fréquence numériques comprennent des moyens générateurs d'impulsions d'horloge pour engendrer des impulsions présentant la valeur de fréquence fixe(Fo) précitée et un circuit diviseur de fréquence numérique connecté à la sortie des moyens compteurs numériques et commandé par les moyens générateurs d'impulsions d'horloge pour engendrer le signal de sortie des moyens diviseurs de fréquence numériques. 6. Circuit de blocage numérique suivant l'une des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que les moyens diviseurs de fréquence numériques comprennent, en outre, des moyens logiques du type porte alimentés par les moyens générateurs d'impulsions d'horloge, les bascules et le circuit diviseur de fréquence numérique pour transmettre les impulsions d'horloge du genérateur d'impulsions dthorloge au circuit diviseur de fréquence en réponse au premier état de sortie précité des bascules. 7. Circuit de blocage numériques suivant l'une des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que les moyens diviseurs de fréquence numériques comprennent des moyens générateurs d'impulsions d'horloge pour- engendrer des impulsions présentant ladite valeur de fréquence fixe, un circuit diviseur de fréquence numérique connecté aux moyens compteurs précités et excité par les moyens générateurs d'impulsions d'horloge et des moyens compteurs numériques préréglés montés à la sortie du circuit diviseur de fréquence pour engendrer le signal de sortie des moyens diviseurs de fréquence numériques en réponse au premier état de sortie des bascules. 8. Circuit de blocage numérique suivant l'une des revendications 4 et 7, caractérisé en ce que les moyens compteurs préréglés numériques sont constitués par un ensemble digital programmé de façon fixe. 9. Circuit de blocage numérique suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit diviseur de fréquence numérique est continuellement excité par les moyens générateurs d'impulsions d'horloge.