Brevet FR2298907A1 — publié le 19760820

L'invention est relative à un convertisseur numérique/ analogique destiné à transformer une valeur disponible ou introduite sous forme numérique en une valeur électrique analogique, notamment en une valeur de courant ou de tension, ledit convertisseur comportant au moins un générateur de courant susceptible d'être mis en circuit (enclenché) ou hors circuit (déclenché) à l'aide d'un élément interrupteur. Des convertisseurs usuels de ce genre comportent pour chaque bit (chiffre binaire) un générateur de courant qui est réglé à une valeur de courant qui correspond à chaque position du bit correspondant. Les générateurs de courant sont branchés en parallèle et comportent des éléments interrupteurs qui les mettent en circuit ou hors circuit en fonction des divers bits de la valeur numérique. Bien que cet agencement soit très logique, il présente cependant des inconvénients. Il nécessite un très grand nombre de générateurs de courant qui doivent tous être réglés et étalonnés séparément. Une erreur du générateur de courant correspondant à un bit de position supérieure se traduit par une erreur totale importante, de sorte que les générateurs de courant doivent être construits d'une manière très complexe et coûteuse.Une erreur de réglage ou un déréglage de certains des générateurs de courant peut par ailleurs produire des discontinuités ou cassures indésirables de la succession de comptage, c'est-àdire qu'il peut se faire qu'une valeur numérique supérieure fournisse une valeur de courant ou de tension un peu inférieure à la valeur numérique inférieure. L'invention a donc pour but de fournir un convertisseur numérique analogique du genre décrit ci-dessus, qui présente une grande précision tout en étant d'une commande simple et d'un réglage ou d'un ajustement facile. Ce problème est résolu, conformément à l'invention,par le fait que la durée relative d'enclenchement du générateur de courant par l'élément interrupteur peut être commandée, en fonction du rapport de la valeur numérique à convertir à une valeur numérique maximale correspondant au courant du générateur de courant. De préférence, à l'élément interrupteur est associé,en plus, un compteur à marche rapide. Celui-ci compte constamment à une fréquence de comptage élevée jusqu'à la valeur numérique la plus élevée à introduire. Dans ce cas, du début du comptage jusqu'à la valeur numérique à convertir, l'élément interrupteur est commandé de telle manière que le courant du générateur de courant circule, tandis qu'une fois cette valeur numérique atteinte, l'élément interrupteur coupe le courant du générateur de courant. Avantageusement, le compteur est accouplé à un comparateur qui compare les valeurs numériques à convertir aux signaux de sortie du compteur et, en fonction de cette comparaison, engendre le signal de commande de l'élément interrupteur. Les ensembles composants utilisés sont constitués pratiquement par des ensembles composants usuels du commerce, qui sont d'un fonction nement sur. On n'a besoin surtout que d'un nombre minimal d'ensembles composants qui doivent être d'une grande précision quantitative. Il s'agit essentiellement alors du générateur de courant, tandis que les autres ensembles composants travaillent numériquement et par conséquent n'exigent pas une grande précision quand titative. Meme le générateur d'impulsions du compteur, un oscillateur usuel, n'exige pas une grande précision.Dans la mesure oU cet oscillateur demeure dans une gamme de fréquence déterminée, la grandeur de cette fréquence n'a pas une très grande importance, à condition que la fréquence ne varie pratiquement pas à l'intérieur d'une période de comptage. C'est le cas, même avec des os- cillateurs simples. De préférence, un condensateur est monté en série avec le générateur de courant. Ce condensateur égalise les diverses impulsions de courant du générateur de courant qui est commandé périodiquement et les intègre pour fournir un courant résultant dont la grandeur correspond à la valeur numérique. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, un second générateur de courant peut être monté en parallèle sur le générateur de courant qui est commandé. Ce second générateur de courant peut servir à tenir compte d'9n terme à additionner constant par exemple, lors de l'introduction d'une température en degrés celsius, de la température, dans l'échelle Kelvin, correspondant à 0 C. D'une manière avantageuse, pour créer une valeur de tension correspodhnt à la valeur numérique, une résistance peut être branchée en parallèle sur le condensateur. La valeur analogique de tension peut alors être prélevée directement de chape côté de la résistance. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés sur lesquels: -La figure 1 est un schéma de principe d'un convertisseur numérique/analogique conforme à l'invention et -la figure 2 représente graphiquement le courant en fonction du temps. Le convertisseur numérique/analogique représenté schématiquement sur la figure 1 est alimenté par une tension qui est appliquée à deux bornes de raccordement 11,12. A la borne 11 sont raccordés deux générateurs de courant 13,14 qui peuvent être réglés à des valeurs fixes déterminées. Ces générateurs de courant sont des ensembles électroniques usuels qui sont capables de fournir un courant constant. Ils sont montés en parallèle. En série avec le générateur de courant 13 est monté un élément interrupteur électronique 15. Entre la borne de raccordement 12 et les générateurs de courant 13,14, montés en parallèle, est monté un circuit R.C composé d'une résistance 16 et d'un condensateur 17 montés en parallèle. Entre ce circuit les générateurs de courant est prévue une borne 18. L'élément interrupteur électronique 15 est commandé par un comparateur 19 qui est accouplé, d'une part, à un compteur à marche rapide 20, et, d'autre part, à un dispositif numérique d'introduction 21. Le compteur 20 peut être d'un genre de construction usuel et est commandé par un oscillateur -22 qui fournit par exemple une fréquence de 1 MHZ. Le dispositif numérique d'introduction peut être constitué par exemple par une mémoire matricielle à touches, dans laquelle sont emmagasinées les valeurs numériques formées en frappant les touches, par un registre à décalage ou par un dispositif analogue. La seule condition essentielle est que le codage numérique du dispositif numérique d ' introduction corresponde à celui du compteur. Par l'intermédiaire des liaisons représentées sur le schéma de la figure 1, les divers bits sont alors comparés, selon leur ordre de sucwession, et, par une ligne 23, un signal de commande est appliqué à l'élément interrupteur électronique 15, lorsque le comparateur constate que la valeur numérique présente dans le dispositif numérique d'introduction a été atteinte par le compteur.En outre, un signal de commande est délivré au début de la période du compteur. Ce signal constitue normalement le signal d'enclenchement, tandis qu'une fois atteinte la valeur numérique est délivré un signal de déclenchement. Ces signaux de commande peuvent toutefois être inversés, s'il est souhaitable d'engendrer une valeur analogique qui corresponde à une valeur maximale diminuée de la valeur numérique. Le compteur compte constamment du début jusqu'à une valew numérique maximale prédéterminée. Dans ces conditions, le géné rateur de courant 13 est réglé de manière à délivrer un courant qui correspond à cette valeur numérique maximale. Le générateur de courant 14 au contraire est réglé, indépendamment de cette valeur numérique maximale, à une valeur fixe qui correspond à un terme numérique fixe à ajouter à la valeur numérique introduite. Lorsque, par exemple, il s'agit d'engendrer une valeur analogique qui est fonction linéairement de la température absolue, l'introduction de la valeur peut malgré tout être effectuée en degrés Celsius. Si, par exemple, la température maximale à introduire était de -4000C, le générateur de courant 13 pourrait être réglé à une valeur de. courant 1max - 10 correspondant à 400 C et le compteur en anneau 20 compterait constamment de O à 400 (l'introduction de valeurs s'effectuant par nombres entiers). Ceci exige un temps tzégal à 400 fois la période de l'oscillateur 22. Le générateur de courant 14 serait alors réglé à une valeur Io correspondant à 273,160K, c-'est-à-dire O'C. Si,dans le dispositif numérique d'introduction 21 on introduit une valeur de température de 1600C, le compteur, au bout d'un temps htz égal à 40% de sa durée totale de comptage tz, fournira, par la ligne 23 le signal de déclenchement à l'élément électronique interrupteur 15, de sorte que le courant du générateur de courant 13 sera coupé et que dans ces conditions, au lieu du courant Iman, seul circulera le courant I du générateur de courant 14, ce qu'illustre la figure 2. Le condensateur 17 a pour fonction d'égaliser les impulsions de courant, qui s'effectuent à très haute fréquence, selon un courant total qui prend la valeur 1a qui correspond au courant total intégré et, par conséquent, à la valeur numérique introduite. Entre les bornes de raccordement 12 et 18 on peut prélever une tension qui correspond à la valeur numérique. On voit qu'on a ainsi la possibilité de convertir, d'une manière particulièrement simple et précise, une valeur numérique en une valeur analogique. Si on fait abstraction alors du géné rateur de courant supplémentaire 14 destiné à tenir compte d'une valeur fixe, on peut, à l'aide d'un générateur de courant que l'on peut construire et régler d'une manière relativement précise, qui peut ainsi être ajusté facilement après coup, obtenir une valeur analogique dont l'erreur n'est constamment qu'une fraction de celle du générateur de courant. Au contraire, la commande de l'élément électronique interrupteur s'effectue pratiquement sans erreur, car il s'agit d'opérations s'effectuant par voie numérique. La formation d'un courant total intégré à partir d'un courant "cadencé" est également possible d'une manière simple. En ce qui concerne l'élément RC constitué par la résistance de mesure 16 et par le condensateur 17,il suffit de veiller à ce que sa constante de temps soit nettement supérieure à la période de rotation du compteur. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui orécède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIONS - Convertisseur numérique/analogique destiné à transformer une valeur disponible ou introduite sous forme numérique en une valeur électrique analogique, notamment en une valeur de courant oude tension, ledit convertisseur comportant au moins un générateur de courant susceptible d'être mis en circuit (enclenché) ou hors circuit (déclenché) à l'aide d'un élément interrupteur, lequel convertisseur est caractérisé en ce que la durée relative d'enclenchement du générateur de courant (13) par l'élément interrupteur (15)peut être commandé,en fonction du rapport de la valeur numérique à convertir à une valeur numérique maximale correspondant au courant du générateur de courant (13). 2.- Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'élément interrupteur (15) est associé un compteur à marche rapide (20). 3.- Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le compteur (20) est accouplé à un comparateur (19) qui compare les valeurs numériques à convertir aux signaux de sortie du compteur (20) et, en fonction de cette comparaison, engendre le signal de commande de l'élément interrupteur (15). 4.- Convertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un second générateur de courait (14) est monté en parallèle sur le générateur de courant (13) qui est commandé. 5.- Convertisseur selon l'une quelconque des'revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un condensateur (17) est monté en série avec le générateur de courant, ou les générateurs de courant (13,14)= 6.- Convertisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour créer une valeur de tension correspondant à la valeur numérique, une résistance (16) est branchée en parallèle sur le condensateur (17).