Brevet FR2232879A1 — publié le 19750103

L'invention concerne un circuit électronique générateur de fonctions sinusordales, Le circuit électronique selon 1'invention est destiné à engendrer des fonctions sinusoTdales en réponse à des impulsions d'horloge et comporte - deux synthétiseurs de fréquence à commande de multiplicateur et ayant même diviseur, montés pour recevoir les im- pulsions d'horloge, - un décompteur et un compteur ayant même diviseur, respectivement couplés comme commande de multiplicateur aux deux synthétiseurs, - des moyens pour forcer de façon commandée dans le décompteur et le compteur deux valeurs initiales respectives, - le décompteur et le compteur recevant sur leur entrée de décomptage et de comptage, chacun la sortie du srnthétisaur qui est couplé à autre, respectivement, - les contenus du décompteur et du compteur étant deux combinaisons linéaires du sinus et du cosinus d'un angle &commat;, variable selon le nombre des impulsions d'horloge appliquées aux deux synthétiseurs après le forçage des valeurs initiales. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en reSerence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels la figure 1 est le schéma éleatrique d'un circuit électronique selon un premier mode de réalisation, la gwre 2 est le schéma électrique d'un mode de réa- lisation préférentiel de l'invention, et la figure 3 est le schéma -détaillé d'un exemple de réa lisation des circuits 34 et 412 de la figure 2, Sur la figure 1, deux informations binaires sont appliquées sur des lignes 10 et 2X rEspectivement ; ces informations binaires sont respectivement désignées par Eo et Po. Un premier compteur it, agencé pour décompter, reçoit sur ses entrées parallèles de pré-positionnement les lignes 10 véhiculant l'information binaire Eo. Le premier compteur il possède un module égal à N, c'est-à-dire que la sortie de son étage de bit le plus significatif varie à une fréquence N fois plus faible quel'entrée - (moins) de décomptage, lorsque cette dernière reçoit un signal répétitif. Sur les dessins, on représente en trait épais et avec des doubles flèches les lignes à plusieurs conducteurs, tandis que les lignes à un seul conducteur sont représentées en trait fin et avec une seule flèche. Le contenu numérique du premier compteur 11, que l'on désigne par E, est transmis en parallèle comme commande de multiplicateur à un premier synthétiseur 12. On sait que, par rapport à sa fréquence d'entrée, un synthétiseur fournit un signal de sortie ayant une fréquence dans le rapport z d étant un diviseur fixe, et m étant un multiplicateur, réglé une fois pour toutes, ou bien commandé. On nit aussi que la commande de multiplicateur d'un synthétiseur peut être faite au moyen d'un nombre contenu dans un compteur. Dans le cas présent, le synthétiseur 12 a un diviseur igal à N, c'est-à-dire à celui du compteur 11, et le multiplimateur est commandé par le contenu E de ce compteur 11. @m@ source de fréquence 1 fournit une fréquence F sous @@@me de signaux de type digital, cette fréquence F étant applicable de façon commandée notamment au synthétiseur 12, Par con s@quent, la sortie du synthétiseur 12 est une fréquence F . omette fréquence est-appliquée à Itentrée ée - (plus) de comptage dtun second compteur 21 agencé pour tapoter en croix sant, et ayant également un facteur de division dgal àN. Le second compteur 21 reçoit -sur ses entrées en parallèle de prépositionnement les informatî-on -binaires Po disponibles sur la ligne 20. Le contenu binaire du second compteur 21, désigné par P, est transmis à un second synthétiseur 22, comme commande de multiplicateur-. Le diviseur de ce sythétiseur est également N, et il reçoit à son entrée la fréquence F venant de la source de fréquence 1. Par conséquent, la sortie du synthétiseur 22 fournit une fréquence F . P/N, qus est appliquée à l'entrée - (moins) du premier compteur 11. Par ailleurs, la sortie de la source de fréquence 1 est appliquée à un synthétiseur 30, suivi d'un autre compteur 31. Le synthétiseur 30 est réglé une fois pour toutes pour modifier sa fréquence d'entrée dans un rapport proche de selon la précision désirée. Le compteur 31 a un module égal à 360. Le compteur 31 présente aussi une entrée de commande de chargement L, permettant d'y introduire en parallèle une valeur initiale @@. On comprendra que le premier compteur il et le second compteur 21 jouent un rôle d'intégration par rapport aux fréquences de amortie du second synthétiseur 22 et du premier synthétiseur 12, respectivement. Il en résulte que les contenus E et P des compteurs 11 et 21 varient suivant les équations différentielles : dE/dt = - F. P/N dP/dt = F. E/N si Eo, et Po sont les valeurs des contenus des compteurs Il et 21 à un instant origine de temps t . o, les variations en fonction du temps des grandeurs E et P sont alors données par les équations E = Eo . cos Ft/N - Po . sin Ft/N P = Eo . sin Ft + Po . cos Ft w De son coté, le compteur 31 intègre la fréquence d'hor- loge F suivant l'équation différentielle F d e = fl . dt. Par conséquent, le contenu Q du compteur 3@ s'écrit Q t t t + GO En fait, les équations ci-dessus définissent pour le-s grandeurs E et P des variations susceptibles de les amener alternativement à des valeurs positives ou négatives. Ceci n'est pas possible avec simplement un compteur 21 et un décompteur 11, qui ne contiennent chacun que des-valeurs positives sans possibilité de changement de signe. Les grandeurs E et P ont donc un domaine de variation limité au premier quadrant (E positif, Ppositif) ou- encore au troisième quadrant (E négatif, P négatif), sans possibilité d'en sortir. De plus, pour que E et P soient susceptibles de varier de façon univoque en fonction de Q dans le premier quadrant (&commat; évoluant de 0 à 900); il faut que les conditions suivantes soient vérifiées Eo2 tB po2 = N2 PO tg @@ = @ o Autrement dit, il faut que les valeurs initiales Eow PO et GO introduites dans les compteurs 11, 21 et 31 définissent un point sur le quart de cercle dont la mesure du rayon est N. Dans les autres cas, il y a deux modes de variation de E et P qui interviennent alternativement, ce qui n'est pas utilisable, en général, Pour éiter la contrainte constituée par les deux conditions ci-dessus, il faut utiliser des compteurs réversibles comme compteurs Il et 21. Une variante du mode de réalisation illustré -sur la figure 1 consiste à agencer ces compteurs réversibles de sorte qu'ils puissent contenir une information de signe, le r81e des entrées de comptage et décomptage étant inversé lorsque le signe change, et qu'ils puissent changer automatiquement de signe lors des passages par zéro. Bien que facilement réalisable en principe, ceci ne permet pas rigoureusement la continuité de l'intégration des équations différentielles énoncées plus haut. C'st pourquoi la demanderesse a utilisé une variante de ce dispositif, illustrée sur la figure 2, que l'on va décrire maintenant. Les éléments communs aux figures 1 et 2 portent la meme- référence. Ces éléments sont en particulier la source de fréquence 1, l'ensemble synthétiseur 30,. (constitué sur la figure 2 d'un synthétiseur proprement dit 301, et d'un compteur diviseur de fréquence 302), les compteurs 17 et 21, les synthétiseurs 12 et 22, ainsi que le compteur 31. Cependant, la source de frequence 1 n'est plus suivie d'un interrupteur, le fonctionnement {tant maintenant continu, comme on le verra plus loin. La différence essentielle entre les dispositifs de la figure 2 et le dispositif de la figure 1 èst constituée par la présence d'un compteur 40, diviseur de fréquence par 2. L'entrée - du compteur Il et l'entre + du compteur 21 restent connectées de la manière indiquée sur la figure 1, avec toutefois interposition de dispositifs de formation d'une impul sinon 111 et 211 respectivement. Un tel dispositif, connu de 'l'homme de l'art, a pour objet de transformer un front de montée ou de descente, disponible à la sortie d'un compteur ou d'un synthétiseur, en une impulsion susceptible d'être comptée par un autre compteur ou synthétiseur, ou de commander le pré-posi tionnement à une valeur choisie d'un compteur (entrées L des compteurs Il et zut). Par ailleurs, l'entrée + du compteur Il et l'entrée du compteur 21 reçoivent toutes deux la sortie du diviseur par deux 40 à travers des dispositifs de formation dtimpulsion 112 et 212 respectivement. On remarquera que la fréquence F ainsi appliquée aux compteurs Il et 21 se traduit par une sorte de polarisation de la grandeur entrée de ces compteurs, qui peut pas suite prendre des valeurs positives ou négatives. Cette polarisation se répercute sur le contenu des compteurs Il et 21, donc sur les grandeurs de commande respec- tives des synthétiseurs 12 et 22t Il en résulte que les grandeurs réprésentées E et P par les contenus des compteurs en question peuvent Entre positives ou négatives, compte tenu de cette polarisation. En d'autres termes, si l'on appelle maintenant E* le contenu réel du compteur réversible 11, la valeur prise pour E s'écrit alors : E = E* - N/2 N étant la capacité du compteur il (ou facteur de division). De la même façon, pour le compteur réversible 21, ayant un contenu réel P*, P = P* - N/2 Par conséquent, le synthétiseur 12,. commandé par E* fournit une fréquence de sortie F. E*/N, qui, à l'entrée du compteur réversible 21, est combinée avec F/@, pour donner : F F . E*/N - F12 = R (E* - N/2) Le compteur 21 reçoit donc bien finalement : F/N (E* - N/2) = F E/N à son entrée, ce qui satisfait l'équation différentielle : dP = F . E N La même explication est valable pour le contenu réel P* du compteur 21. on prend P P P* - N/20 Le compteur Il re'çott alors - F P/N du synthétiseur 22, et + F/2, soit : F/dt (P* - N/@) = - F.P/N. ce qui satisfait l'équation différentielle dE F Par suite, sous la seule réserve que les' conditions initiales E; et PO des compteurs 11 et 21 soient telles que : E@ 2 + P@ 2 # N2 les équations de la page 3 sont vérifiées de façon continue par les grandeurs E et P. Sur la figure 2, le bit le plus significatif du compte teur 31 est utilisé pour fournir le passage par zéro du compteur 31, sur une ligne 32, marquée Q = o, qui va aux entrées de commande de chargement L des compteurs 11 et 21, Par conséquent, les conditions initiales Eo et PO sont introduites au moment 'où Q = o. On obtient alors les variations: E = Eo cos Q - PO sin Q P = E0 sin Q - Po cos Q On peut maintenant encore définir un angle 8 tel que tg Q0 = Po .Alors, il vient E E = Em cos te + 0) P = Pm sin (Q + @o) Le compteur 31 d'angle Q ne tient pas compte dé la valeur initiale 00, dans ce mode de réalisation. Son contenu Q varie simplement de O à 3600, de façon répétitive. Bien entendu, on peut aussi introduire simultanément des valeurs Eo, PO et Q correspondantes, comme cela a été décrit à provos de la figure 1. Sur la figure 2, une valeur Q a est introduite manuellement par exemple au moyen de roues codeuses, illustrées schématiquement par le dispositif 36 ; cette valeur est comparée dans un comparateur numérique à coincidence 34 à la valeur Q venant du compteur 31. A travers un dispositif de formation d'impulsion 412, la sortie du comparateur 34, qui représente Q = orga- nes de visualisation, numérique par exemple, 14, 24 et 37 pour y appliquer leurs grandeurs échantillonnées respectives. De la sorte, on peut obtenir l'affichage des grandeurs E, P et e, pour la valeur désirée 8 .il est évident que les grandeurs fournies par les circuits de l'invention peuvent être utilisées de bien d'autre façons. A cause de la polarisation des compteurs 11 et 21 par la fréquence N.F/2, le bit de poids supérieur peut, dans chacun de ces compteurs, être considéré comme un bit de signe. Plus particulièrement, les échantillonneurs 13, 23 et 33 peuvent être des mémoires à entrées parallèles, ayant une entrée de commande de chargement L (SN 75 de Texas Instruments). Les dispositifs de formation d'impulsion sont avantageusement constitués de multivibrateurs monostables. Les compteurs réversi bles Il et 21 peuvent être des circuits intégrés SN 193 vendus par Texas Instruments. Les soustracteurs 15 et 25 sont des soustracteurs binaires, réalisés par exemple à l'aide des circuits intégrés SN 7483, vendus par Texas Instruments. Dans un mode de réalisation particulier, la fréquence F est égale à 5MHz, et le facteur de division commun aux circuits 11, 12, 21 et 22 est N = 218 Le 'synthétiseur 301 possède alors un diviseur égal à 4 096, et est réglé pour un multiplicateur égal à 3 676. Il est par exemple constitué de deux circuits SN 7497 en série, ces eircuits étant aussi vendus par Texes Instruments. Le compteur 302 est alors diviseur par 212. Le compteur 31 est un compteur décimal-codé-binaire, ayant un-module égal à 3600. Un dispositif de formation d'impulsion 311 est connecté au compteur 31, pour être excité à chaque passage par zéro du contenu de ce compteur. Ce dispositif 311 commande par les entrées L (Load) des compteurs Il et 21 l'introduction dans ces compteurs des informations binaires Eo et PO respectivement, comme on l'a précédemment indiqué. Une telle introduction se produit avec la période des passages par zéro du compteur 31, soit 4 . 4 096 . 212 . 360 = /3 seconde, 5 . 10 Hz 3 667 Sur la figure 3, apparatt un mode de réalisation du comparateur 34 de la figure 2, suivi du multivibrateur monostable 412. Les' bits- BCD, c'est-à-dire décimaux-codés-binaires, ve nant d'une part du compteur 31, et l'autre part de l'-afficheur 36, sont appliqués par poids binaires correspondånts à une plu ralité d1additionneurs binaires élémentaires 50. Les sorties des additionneurs élémentaires 50 sont reliées respectivement à des amplificateurs inverseurs 51, dont les sorties sont toutes couplées à une porte NON-ET 52. Au moment où les deux entrées BCD du circuit 34 se trouvent égales, bit par bit, il apparatt un créneau négatif à la sortie de la porte NON-ET. Ce créneau négatif devient à la sortie du dispositif 412 une impulsion déclenchée par le front de descente du créneau négatif. Cette impulsion définit donc le mement OÙ Q Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, les compteurs 11, 21 et 31 sont supposés alimentés en permanence à partir de la source de fréquence 1. Ceci signifie que les grandeurs E, P et Q évoluent sans arrêt. Dans ces conditions, il est nécessaire que le compteur ait une capacité correspondant exactement à 3600. L'ordre de conditions initiales est donné par le passage de ce compteur 31 à zéro ; à chaque passage par zéro, on corrige donc la dérive qui peut affecter les grandeurs E et P, notamment en raison de l'approximation faite sur le coefficient 3602,T2: N dans le synthétiseur 30 de la figure 2. Cette appro ximation se traduit par une inexactitude légère sur la dérivée mathématique dQ/dt, donc sur les variations du contenu du compteur 31. Deux variantes de l'invention font intervenir le schéma de base de la figure 2, avec de très légères modifications. La première variante consiste à revenir aux conditions initiales aussitat après l'échantillonnage des valeurs E, P et Q dans les échantillonneurs 13, 23 et 33. Pour cela, l'ordre d'échantillonnage est appliqué comme sur -'la figure 4 aux entrées L des échentillonneurs 13, 23 et 33 ; puis, avec un léger retard, il est appliqué aux entrées L des compteurs f1 et 21, ainsi qu'au compteur 31 pour sa remise à zéro, ou à toute autre valeur~initiale, le dispositif 311 étant alors sans objet. Dans une seconde variante, l'ordre de conditions initiales pour les compteurs 11, 21- et 31 est fourni par une commande extérieure. Dans cette variante, il est bon également que la commande d'echantillonnage des échantillonneurs 23 et 33 arrête les calculs, ctest-å-dire qu'elle fige les contenus de tout les élé- ment s de la figure 2, par exemple en interrompant la fourniture de la fréquence F à la sortie de la source de fréquence 1. Bien sûr, la fréquence F doit autre à nouveau fournie au moment où de nouvelles conditions initiales sont introduites dans les compteurs 11, 21 et 31 e L'invention s'applique notamment à effectuer une rotation dans un système à deux coordonnées Eo, PO. REVENDICATIONS 1. Circuit électronique pour engendrer des fonctions sinusoldales en réponse à des impulsions d'horloge, caractérisé par - deux synthétiseurs de fréquence à commande de multi plicateur et ayant même diviseur, montés pour recevoir les impulsions d'horloge, - un décompteur et un compteur ayant même diviseur, respectivement couplés comme commande de multiplicateur aux deux synthétiseurs, - des moyens pour forcer de façon commandée dans le décompteur et le compteur deux valeurs initiales respectives, - le décompteure, et le compteur recevant sur leur entrée de dcomptageetdecomptage, chacun la sortie du synthétiseur qui est couplé à l'autre, respectivement, - les contenus du décompteur et du compteur étant deux combinaisons linéaires du sinus et du cosinus d'un angle @, va rible selon le nombre des impulsions d'horloge appliquées aux deux synthétiseurs après le forçage des valeurs initiales. 2.. Circuit Electronique selon la 'revendication 1, eao ractérisé en ce que le décompteur et le compteur comprennent chacun un compteur réversibIe 3. Circuit électronique selon la revendication 2, ca caractérisé en ce qu'il comporte un compteur diviseur par deux recevant les impulsions d'horloge, et en ce que les deux compteurs réversibles, ont respectivement leur autre entrée reliée à la sortie du compteur diviseur par deux 4. Circuit électronique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un compteur d'angle X, et un couplage des impulsions d'horloge à ce compteur d'angle @. 5. Circuit électronique selon la revendication 4, ca ractérisé en ce que le couplage. des impulsions Ithorloge au comp- teur d'angle @ comprend moins un synthétiseur suivi d'un co;p- teur diviseur de fréquence, pour transmettre les impulsions d1hor- loge dans un rapport tel que le compteur d'angle @ fonctionne par fractions de tour, degrés par exemple. 6. Circuit électronique selon la revendication 4, ca caractérisé en zee que le compteur d'angle S a une capacité correspondant à un tour, 3600 par exemple. 7. Circuit électronique selon la revendication 6, ca ractérisé en ce que les moyens de forçage de valeur initiale sont actionnés au passage par zéro du compteur d'angle; 8. Circuit électronique selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de forçage de valeur initiale agissent aussi en mettant le compteur angle à une valeur initiale, zéro par exemple.