Brevet FR2232148A1 — publié le 19741227

La saisie et le traitement de données numériques peuvent nécessiter la modification, dans de larges limites , de la fréquence d'un train d'impulsions délivré par un émetteur de signaux numériques. Pour démultiplier la fréquence, on connart de nombreux dispositifs diviseurs de fréquence qui, toutefois, ne permettent de diviser une fréquence d'entrée que par des facteurs entiers.Les dispositifs connus convertisseurs de fréquence ne permettent d'obtenir que de faibles rapports de transformation , et n'ont, par conséquent, que des applications limitées. Dans un système numérique de mesure de déplacement, le plus petit élément de trajet mesurable, par exemple, est donné par la division de l'échelle graduée, division qui ne peut pas être poussée à volonté si l'on veut rester dans les limites de prixde revient admissibles. Il en résulte que la précision d'une régulation numérique de déplacement associée au système de mesure est limitée à ce plus petit élément de longueur, bien que la régulation proprement dite pourrait fonetionner avec une précision hautement supérieure. La multiplication de fréquence d'un capteur de déplacement numérique à pouvoir de résolution relativement faible permet d'accroître en proportion la précision d'une régulation de déplacement. Il est déjà connu de réaliser avec des moyens électriques une subdivision de l'échelle graduée, subdivision au moyen de laquelle on obtient des impulsions de comptage en nombre atteignant jusqu a quatre fois celui des divisions de l'échelle (voir l'ouvrage de W. Simon : Die numerische Steuerung von Werzeugmaschinen", 2ème édition, pages 64 et Ce Ce procédé n'est applicable que de façon limitée, et ne permet pas de disposer de rapports de transformation quelconques. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de conversion d'une fréquence, permettant d'adopter au choix un rapport de transformation correspondant à un accroissement ou à une réduction de la fréquence. Dans le cas d'une multiplication de fréquence, ce dispositif doit en outre permettre d'obtenir des facteurs de multiplication importants. Selon l'invention, ce résultat est obtenu grâce à un intégrateur auquel est appliquée la différence entre, d'une part, une grandeur proportionnelle à la fréquence d'entrée, et, d'autre part, une grandeur de comparaison proportionnelle à la fréquence de sortie et à la valeur réciproque du rapport de conversion, et grâce à un formeur d'impulsions convertissant le signal de sortie de l'intégra- teur en un signal ayant la fréquence de sortie . Le fait d'appliquer à l'entrée de l'intégrateur la fréquence de sortie multipliée par la valeur réciproque du facteur de conversion garantit qu'à l'état transitoire la fréquence de sortie est, par rapport à la fréquence d'entrée, dans le rapport de conversion choisi. Dans un mode de réalisation fonctionnant avec des grandeurs analogiques, l'invention prévoit un convertisseur tension/fréquence comme formeur d'impulsions pour la fréquence de sortie , ainsi que deux convertisseurs fréquence/tension pour former des tensions proportionnelles à la fréquence d'entrée et à la fréquence de sortie . les facteurs de conversion des deux convertisseurs fréquence/tension sont alors dans un rapport correspondant au rapport désiré de conversion de fréquence . Cet agencement permet d'obtenir un facteur de conversion quelconque , non obligatoirement entier, susceptible d'être plus grand ou plus petit que 1. L'invention prévoit aussi des modes de réalisation particulièrement avantageux opérant de façon purement numérique et servant de montages multiplicateurs de fréquence. Ces réalisations comportent un compteur réversible, constituant un intégrateur numérique et en amont duquel est montée une porte différentielle comparant la fréquence d'entrée à une fréquence de comparaison.Cette dernière est fournie par un diviseur de fréquence qui divise la fréquence de sortie par le facteur de multiplication . Il est en outre prévu un formeur d'impulsions qui convertit l'état du compteur réversible pour le transformer en fréquence de sortie. Avec cet agencement, le facteur de multiplication est déterminé par le rapport de réduction du diviseur de fréquence, lequel peut être réalisé sous une forme connue. Pour un tel dispositif multiplicateur de fréquence, les formeurs d'impulsions peuvent avoir des formes différentes. C'est ainsi par exemple que de tels formeurs d' impulsions peuvent être constitués d'une mémoire précédée d'un additionneur qui, en fonction d'un rythme de comptage, ajoute l'état du compteur réversible au contenu de la mémoire, et fournit à sa sortie les retenues obtenues sous forme de fréquence de sortie. Un autre mode possible de réalisation de ce formeur d'impulsions, consiste en un compteur unidirectionnel comptant les impulsions d'un signal d'horloge, et en un diviseur de fréquence, monté en aval pour engendrer la fréquence de sortie. Le rapport de réduction du diviseur de fréquence est réglable en fonction de l'état du compteur ré réversible. On peut aussi réaliser un circuit hybride en recourant à un formeur d'impulsions constitué d'un convertis seur numérique/analogique suivi d'un convertisseur analogique/fréquence. Le convertisseur numérique/analogique forme, à partir de 1' étant du compteur réversible, une grandeur analogique, tandis que le convertisseur analogique/fréquence convertit cette grandeur analogique en un signal ayant la fréquence de sortie. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture des exemples non limitatifs suivants décrits en se référant au dessin annexé sur lequel la figure I représente le diagramme bloc d'un convertisseur de fréquence opérant avec des grandeurs ana logiques la figure 2 représente le diagramme bloc d'un multiplicateur de fréquence à fonctionnement numérique la figure 3 représente le diagramme bloc d'un dispositif multiplicateur de fréquence numérique, comportant une mémoire précédée d'un additionneur constituant le formeur d'impulsions ; la figure 4 représente le diagramme bloc d'un dispositif multiplieateur de fréquence numérique compdrtant, comme formeur d'impulsions, un compteur unidirectionnel et un diviseur de fréquence ; et la figure 5 représente le diagramme bloc d'un dispositif multiplicateur de fréquence selon l'invention, réalisé en technique hybride. Dans le montage de la figure 1, la fréquence d'entrée fl est amenée à un premier convertisseur fréquence/tension 1 dont la tension de sortie est appliquée, par l'intermédiaire d'une résistance 2, à un point de comparaison 3 . Un deuxième convertisseur fréquence/tension 4 forme une tension proportionnelle à la fréquence de sortie f2, tension qui est également appliquée au point de comparaison 3 par l'intermédiaire du potentiomètre 5. La différonce entre ces deux tensions est amenée à un intégrateur 6 dont le signal de sortie est converti, par un convertisseur tension/fréquence 7 en une fréquence qui est la fréquence de sortie f2. Le rapport de conversion de fréquence désiré est déterminé par les facteurs de conversion des deux convertisseurs fréquence/tenEion 1 et 4 . Ces fac tours de conversion peuvent Stre donnés par exemple par la résistance de sortie 2 du convertisseur fréquence/tension 1 et par la résistance active du potentiomètre 5 à la sortie du convertisseur fréquence/tension 4 . Si les deux convertisseurs fréquence/tension 1 et 4 sont identiques, le rapport de conversion de fréquence est alors déterminé par le rapport de la résistance 2 à la résistance active du potentiomètre 5. Le rapport de conversion peut donc Outre légèrement modifié en changeant le réglage du potentiomètre 5. On peut notamment aussi commander la position du curseur du potentiomètre 5 en fonction d'une autre grandeur et diriger ainsi le rapport de conversion de fréquence. Dès qu'une fréquence d'entrée fl est appliquée au convertisseur fréquence/tension 1, la totalité de la tension de sortie U1 de ce convertisseur est présente à l'entrée de l'intégrateur 6. L'intégrateur fournit un signal de niveau croissant et le convertisseur tension/fréquence qui le surveille engendre la fréquence de sotie f2 qui, du fait de la montée de la tension de sortie de l'intégrateur 6, augmente elle aussi rapidement. La fréquence de sortie f2 est convertie en tension de comparaison U2 par le convertisseur fréquence/ tension 4 et le potentiomètre de sortie 5. Dès qu'au point de comparaison 3 les tensions U1 et U2 coïncident, le signal d'entrée de l'intégrateur disparaît, et la sortie de cet intégrateur reste à la valeur qu'elle venait juste d'atteindre.Dans cet état transitoire, la fréquence de sortie f2 est proportionnelle à la fréquence d'entrée fl, cette proportionnalité dépendant du facteur de conversion. Chaque variation de la fréquence d'entrée fl provoque une modification de la tension de sortie de l'intégrateur 6, et par conséquent aussi une variation de la fréquence de sortie f2. La figure 2 représente un montage multiplicateur de fréquence à fonctionnement numérique, selon l'invention. La fréquence'd'entrée fl est amenée à une porte différentielle 8 dont la sortie est reliée à un compteur réversible 9 jouant le rôle d'intégrateur numérique. Un formeur d'impulsions 10 contrôle la sortie du compteur réversible 9 et forme une fréquence de sortie f2 correspondant à l'état du compteur réversible 9. Le diviseur de fréquence 11 divise la fréquence de sortie f2 par le facteur de multiplication m, et la fréquence résultante f3 est appliquée, en tant que fréquence de comparaison, à l'entrée "moins" de la porte différentielle 8. Le compteur réversible 9 va alors starrêter de compter lorsque la porte différentielle 8 ne délivre plus aucune impulsion . Mais alors, la fréquence d'entrée fl doit colncider avec la fréquence de comparaison 13, de sorte que la fréquence de sortie est f2 = m.fl. Le facteur de multiplication de fréquence est donc donné par le facteur de réduction du diviseur de fréquence 11. La figure 3 représente un montage multiplicateur de fréquence numérique fonctionnant en technique paral lèle". La fréquence d'entrée fl est amenée à une porte 'if- férentielle 8 et comparée à une fréquence de comparaison 3. Les impulsions de sortie de la porte différentielle 8 par viennent à un compteur réversible 9 à n rangs dont les poids sont A, B,... N. L'additionneur 12 forme le total de l'état du compteur réversible 9 et du contenu de la mémoire 13,elle aussi à n rangs. A chaque impulsion du rythme de comptage f4 fourni par l'horloge 14, ce total est pris en charge dans la mémoire 13. Le rythme de comptage 4 doit avoir une fréquence égale ou supérieure à la fréquence maximale de sortie f2. Dès que la mémoire 13 déborde, une impulsion apparaît à la sortie de retenue du poids le plus élevé de l'additionneur 12. Ces impulsions de retenue constituent la fréquence de sortie f2. Elles sont divisées par le facteur m dans le diviseur de fréquence 11. La fréquence f3 qui en résulte, et qui est destinée à la comparaison, est appliquée à l'entrée "moins" de la porte différentielle 8. On pourrait aussi réaliser sans problème un dispositif du même genre selon une "technique série". Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4, la fréquence d'entrée il est aussi comparée à la fréquence f3 dans la porte différentielle 8. Les impulsions de sortie de la porte différentielle 8 sont comptées dans le compteur réversible 9. Le compteur 15 unidirectionnel, qui a la même capacité de mémoire que le compteur réversible 9, compte constamment les impulsions du signal pilote f5 fourni par une horloge 16. C'est en fonction de l'état du compteur réversible 9 que le diviseur de fréquence 17 fournit des impulsions présentant la fréquence de sortie f2. Là encore, la fréquence f3 à comparer est obtenue à partir de la fréquence de sortie f2 par le diviseur de fréquence 11, et cette fréquence f2 est appliquée à l'entrée négative de la porte différentielle 8. La figure 5 représente un montage multiplicateur de fréquence, selon l'invention, réalisé ici en technique hybride. La fréquence d'entrée fl est comparée, dans la porte différentielle 8, à la fréquence de comparaison.Les impulsions de sortie de la porte différentielle 8 sont comptées dans le compteur réversible 9.Le convertisseur numérique/analogique 18 forme une tension proportionnelle à l'état du compteur réversisible 9. Un convertisseur tension/fréquence 19 convertit cette tension en fréquence de sortie f2.La fréquence de sortie f2 est à son tour, par le diviseur de fréquence 11 ayant le facteur de division m, réduite à la fréquence f3 à comparer et appliquée à l'entrée "moins" de la porte différentielle 8. REVENDICATIONS 1. Dispositif de conversion d'une fréquence d'entrée en une fréquence de sortie, caractris9 par le fait qu'il comporte un intégrateur auquel est applique la différence entre, d'une part, une grandeur propcrtionnelle à la fréquence d'entrée, et, d'autre part, une grandeur de comparaison proportionnelle à la fréquence de sortie et à la valeur réciproque du rapport de conversion, et par le fait qu'il comporte un formeur d'impulsions, convertissant le signas'de sortie de l'intégrateur en un signal ayant la fréquence de sortie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un convertisseur tension/ fréquence comme formeur d'impulsions pour la fréquence de sortie, et deux convertisseurs fréquence/tension pour former des tensions proportionnelles à la fréquence d'entrée et à la fréquence de sortie, les facteurs de conversion des deux convertisseurs fréquence/tension étant dans un rapport correspondant au rapport de conversion de fréquence désiré. 3. Dispositif selon la revendication 1, pour convertir une fréquence d'entrée en une fréquence de sortie égale à la fréquence d'entrée multipliée par un facteur de multiplication de fréquence, caractérisé par le fait que l'intégrateur, du type numérique est un compteur réversible qui est précédé d'une porte différentielle comparant la fréquence d'entrée à une fréquence de comparaison fournie par un diviseur de fréquence qui divise la fréquence de sortie par le facteur de multiplication, et par le fait que le formeur d'impulsions convertit l'état du compteur réversible en un signal ayant la fréquence de sortie. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le formeur d'impulsions est constitué d'une mémoire précédée d'un additionneur qui, en fonction d'un signal d'horloge, ajoute l'état du compteur réversible au contenu de la mémoire et qui fournit les retenues obtenues sous forme de fréquence de sortie. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le formeur d'impulsions comporte un compteur unidirectionnel qui compte les impulsions d'un signal d'horloge et un diviseur de fréquence qui est relié à la sortie du compteur unidirectionnel et qui engendre la fréquence de sortie, le rapport de division de ce diviseur de fréquence étant commandé en fonction de l'état du compteur réversible. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le formeur d'impulsions comporte un convertisseur numérique/analogique suivi d'un convertisseur analogique/fréquence, le convertisseur numérique/analogique fournissant, comme grandeur analogique, un signal représentatif de ltétat du compteur réversible, et le convertisseur analogique/fréquence convertissant ce signal analogique en signal ayant la fréquence de sortie.