Brevet FR2262887A1 — publié le 19750926

La présente invention concerne un circuit intégrateur comportant un ou plusieurs éléments amplificateurs et dans lequel l'électrode de commande du premier élément am- plificateur est munie d'une impédance série suivie d'une impédance disposée en parallèle sur l'entrée de commande, tandis qu'une branche de contre réaction comprenant un condensateur va de la sortie du dernier élément amplificateur à l'électrode de commande du premier élément amplificateur (intégrateur de millet). De tels circuits intégrateurs servent principalement à la production de tensions en dents de scie de grande amplitude et de bonne linéarité, et sont également utilisés pour des circuits comparateurs0 Pour ces utilisations, il faut que le signal de sortie de tels circuits intégrateurs croisse linéairement jusqu' à une valeur maximale donnée à l'avance, puis décroisse aussi rapidement que possible Pour satisfaire à ces impératifs, il est connu d'utiliser un amplificateur à gain élevé et déphasage de 180 , cet amplificateur comportant une branche de contre réaction avec condnsateur reliant la sortie à l'entrée dudit amplificateur.Tant que ce dernier n'est pas surchargé, la tension à son entrée est pratiquement toujours maintenue à zéro, du fait de la contre réaction De cette façon9il passe toujours un courant constant par l'impédance branchée en série à l'entrée du circuit intégrateur. En admettant que la résistance d'entrée de l'amplificateur soit très grande, ce courant doit s' écouler par le condensateur dans la branche de contreréaction Dans ce circuit intégrateur connu (intégrateur de Niller), la constante de temps de décharge est toutefois très grande et dépend généralement du gain en courant de l'élément amplificateur.La grande valeur de la constante de temps de décharge a pour effet d'une part que les flancs décroissants ne sont pas très raides et d'autre part que, par exemple dans le cas des circuits de mesure de temps et de comparaison,les trains d'impulsions à grande densité d'impulsions ne peuvent plus entre contrés quant à la largeur de leurs impulsions0 Â partir d'une certaine densité d'impulsions à rentrée du circuit intégrateur connu, celui-ci devient complètement conducteur après quelques impulsions étroites, Par la demande de brevet allemand 1240 308 on connatt un circuit intégrateur dans lequel, en utilisant deux condensateurs qui sont branchés successive ment - par des diodes dans la branche de contre réaction1 le flanc montant du signal de sortie présente une pente sé lectionnée à valeurs discrètes différentes0 toutefois, dans le cas aussi de ce circuit intégrateur connu, la pente du flanc décroissant ne peut pas titre influencée et ne peut donc pas être très raides La pressente invention a pour objet un cir cuit intégrateur présentant une constante de temps de décharge petite et indépen & nte du gain en courant des éléments ampli ficateurs, et présentant ainsi un flanc raide de décroissance, la linéarité et la raideur du flanc de croissance devant res ter inchangées0 Selon l'inventions ce résultat est atteint par le fait que l'impédance disposée en parallèle sur l'entrée est constituée de deux ou plusieurs diodes branchées en série, par le fait que le condensateur de la branche de contre réac tion å sa borne du côté entrée reliée aux diodes branchées en série, l'une au moins de ces diodes étant interposée entre ladite électrode de commande et ladite borne du condensateur Pour accroStre encore la raideur du flanc décroissant, l'invention prévoit en outre, dans le cas où l'on utilise plusieurs éléments amplificateurs, que le premier d'entre eux est monté en circuit à collecteur commun. Le circuit intégrateur selon l'invention comporte avantageusement, comme éléments amplificateurs, des transistors et/ou des transistors à effet de champ. Les avantages résultant de l'invention résident principalement dans l'extension sensible des domai nes d'application possibles, grâce à laraideur du flanc dé croissants Le circuit intégrateur selon l'invention peut servir non seulement à produire une tension en dents de scie exacte, mais encore, par exemple, à contrôler la durée d'impulsions de trains à grande densité d'impulsions0 Le cir cuit selon l'invention peut encore trouver d'autres possibi lités d'application avantageuses dans les circuits de comptage de toutes natures, circuits comperateurs et circuits de déviation. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente le schéma d'un circuit intégrateur connu (intégrateur de Miller) la figure 2 représente un premier exemple de réalisation de l'invention au moyen d'un élément amplificateur et de deux diodes la figure 3 représente un deuxième exemple de réalisation comportant deux e'léeen1;s plificateurs et trois diodes ; et la figure 4 est un diagramme montrant, en fonction d'un train d'impulsions rectangulaires appliqué à l'entrée des circuits précédents, les signaux de sortie du circuit intégrateur connu et du circuit intégrateur selon l'invention. Si l'on applique un signal rectangulaire U1 de période U à l'entrée du circuit intégrateur connu (figure 1) constitué par la résistance série R1 à l'entrée de commande du circuit par la résist-ance h agencée en parallèle sur l'entrée de commande, par la résistance de charge R3 et par le transistor T de type npn dont le collecteur r est relié en contre-réaction à la base par le condensateur C, on obtient alors un signal de sortie U2 déphasé de 1800 avec un flanc décroissant presque linéairement et un flanc croissant exponentiellement. La pente du flanc décroissant dépend du temps de décharge du condensateur. En négligeant R2, et en admettant que l'amplitude du signal rectangulaire U1 soit choisie égale à la tension de batterie Ub -, on a ap proximativement, pour la constante de temps de décharge t t r CR1 (I) et, pour la constante de temps de charge t çsC CR3 ss (2) ss étant le gain en courant du transistor Tr. Avec un choix correct des paramètres du circuit, on adopte R1 # R3 o Des égalités (1) et (2), il résulte alors pour le rapport t/rtr : t/# # 1 (3) c'est-à-dire que les constantes de temps de charge et de décharge sont approximativement égales. En tenant compte de la résistance R2 en parallèle sur l'entrée, la constante de temps de charge 4 est légèrement réduite , puisque cette résistance prélève en plus du courant au condensateur C lors de la charge, de sorte que le courant de base du transistor Tr s'en trouve diminué. R2 ne peut toutefois être réduite que dans une mesure limitée, puisque le rapport R1/R2 adopté doit être tel que la tension de base du transistor Tr ne descende pas en dessous de la valeur correspondant à la saturation. La forme de réalisation selon la figure 2 comporte , à la place de la résistance parallèle R2 un ensemble série de deux diodes D1 et D2 * La branche de contre-réaction va du collecteur du transistor npn Tr à la borne commune des diodes en série. La figure 3 représente un deuxième exem- ple de réalisation avec deux éléments amplificateurs Tr1 et Tr2 . Le premier transistor Trl s qui présente la résistance série R1 sur le conducteur allant à sa base, est disposé en montage à collecteur commun. I1 est suivi d'un deuxième transistor Tr2 en montage à émetteur commun, de sorte que l'on obtient au total un montage DarlingtonO Entre la base du premier transistor Trl et la masse est disposé un ensemble série constitué de trois diodes D1, D2 et D3 .La branche de contre réaction comportant le condensateur C va du collecteur du deuxième transistor Tr2 à uné prise située entre les diodes D1 et D2 . La résistance de charge R3 se trouve dans le circuit de collecteur du deuxième transistor Tr2 . La tension de batterie est désignée par Ub Le circuit intégrateur selon l'invention, tel que représenté sur les figures 2 et 3, évite, lors de la décharge(à constante de temps t ), le passage dans la base du transistor Tr1 de courant en provenance de l'élément R3C. En supposant qu'il apparat un saut de tension positif à l'entrée, la décharge du condensateur C dans le montage selon la figure 2, se fait par la diode D2, ou encore par les diodes D2 et 1)3 dans le cas de la figure 3. Le courant de charge du condensateur C passe par la diode D1 et par R3 dans le circuit de collecteur.Ainsi, l'amplification en courant n'intervient plus comme facteur d'influence sur la constante de temps de charge t . Pour le circuit intégrateur selon la figure 2, en admettant que U1 X Ub et que Rî # B R3 , et en négligeant les fonctions semiconductri- ces (tensions résiduelles en sens poussant), on obtient pour le rapport t/# :: #/# # ss(4) t/# # ss étant le gain en courant du transistor (4) Pour le circuit intégrateur selon l'invention représenté sur la figure 3, on obtient, avec les mêmes conditions que ci-avant t/# # ss1 . ss2 (5) ss1, ss2 étant les gains en courant des transistors Trl et Sur Sur la figure 4, la première ligne représente le signal d'entrée U1 sous la forme d'un train d'impulsions rectangulaires de différentes durées T. Si ce signal U1 est appliqué à l'entrée du circuit intégrateur connu et des circuits intégrateurs selon l'invention (figures 2 et 3), on obtient alors des signaux de sortie U2 avec le circuit intégrateur connu, et des signaux de sortie U2 avec les circuits intégrateurs selon l'invention.La comparaison des deux signaux de sortie montre que la constante de temps de charge J est nettement plus petite dans le cas des circuits intégrateurs selon l'invention. Avec le circuit intégrateur connu, la tension de départ n'est plus atteinte pendant la phase de charge, à partir d'une certaine densité d'impulsions. Après un certain nombre d'impulsions, le circuit intégrateur connu passe complètement à l'état correspondant à la conduction, de sorte que la tension de sortie U2 atteint un seuil S et reste à peu près constante. Le circuit intégrateur selon l'invention ne présente, meme aux grandes densités d'impulsions, aucune tendance â basculer vers une valeur approximativement constante, bien au contraire, il fournit une courbe en dents de scie à flancs croissants raides, courbe dont la ligne de base est constante0 Les circuits comparateurs et les circuits de contrôle constituent les principaux domaines d'applications du circuit intégrateur selon lt-inventionO C'est ainsi par exemple que ce circuit permet de contrôler la largeur d'impulsions rectangulaires, indépendamment de leur densité dans le train dont elles font partie. Le circuit intégrateur selon l'invention s'utilise avantageusement en conversion analogique/ digital, dans les circuits de comptage, et dans la mesure de courant par mesure de temps. REVENIOATI0NS 1. Circuit intégrateur comportant un ou plusieurs éléments amplificateurs et dans lequel Il électrode de commande du premier élément amplificateur est munie d'une impédance série suivie d'une impédance disposée en dérivation de I1 entrée de commande, tandis qu'une branche de contre réaction comprenant un condensateur va de la sortie du dernier élé- ment amplificateur à l'électrode de commande du premier élément amplificateur (intégrateur de Millet), caractérisé par le fait que l'impédance disposée en dérivation est constituée de deux ou plusieurs diodes branchées en série, par le fait que le condensateur de la branche de contre réaction a sa borne du côté entrée reliée aux diodes branchées en série, l'une au moins de ces diodes étant interposée entre ladite électrode de commande et ladite borne du condensateur0 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans le cas où le circuit comporte plusieurs éléments amplificateurs, le premier de ceux-ci est branché en montage à collecteur commun. 3. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 , caractérisé par le fait que les élé ments amplificateurs sont constitués par des transistors et/ou des transistors à effet de champ