Brevet FR2290796A1 — publié le 19760604

La présente invention concerne un dispositif de filtrage pour signaux logiques applicable au traitement de signaux électriques, et en particulier, des signaux impulsionnelso Le dispositif selon l'invention est notamment utilisé comme interface entre les circuits électromécaniques et électroniques car il permet d'éliminer les parasites ainsi que l'effet des rebondissements des contacts des relais électromécaniques sur les signaux destinés aux circuits électroniques. On remédie jusqu a présent au problème des rebondissements de contacts en utilisant des relais à contacts mouillés au mercure et en régénérant les signaux impulsionnels au moyen de bascules monostables appropriées au niveau logique O ou I desdits signaux. Cela nécessite un matériel dont le coût et le volume n'est pas négligeable lorsque le nombre de circuits à traiter est considérable comme cela est le cas pour les circuits d'impulsions des centraux téléphoniques par exemple En outre lesdites bascules monos tab les doivent être protégées contre les parasites afin d'éviter leur déclenchement intempestif. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif permettant d'éliminer les impulsions parasites d'origine électrique ou électromécanique dues aux rebondissements des contacts de relais tant sur les niveaux logiques O que sur les niveaux I des signaux0 Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte deux paires de bascules bistables à entrée d'horloge, lesdites paires de bascules étant reliées par un circuit à portes et inverseurs, chaque bascule ayant son entrée d'horloge raccordée à une horloge cousine, l'entrez du dispositif étant l'entrée de données de la première bascule et la sortie du dispositif étant la sortie de la quatrième bascule, de sorte que lorsque des signaux logiques affectés de parasites d'origine électrique ou électro-mécanique sont reçus à l'entrée du dispositif, lesdits signaux logiques sont restitués exempts de parasite à la sortie du dispositif, la première paire de bascules eliminant les parasites d'état donné et la seconde paire de bascules éliminant les parasites d'état contraire. Une autre caractéristique du dispositif selon I'invention-est qu'il réalise le filtrage de toutes les fréquences inférieures à celle des signaux d'horloges Un autre avantage du dispositif tient dans le fait que, ses éléments étant réalisés en circuits integrés, ledit dispositif peut être implanté avec plusieurs autres dispositifs identiques dans un meme bottier, ces dispositifs étant reliés en parallèle à une horloge commune et travaillant indépendamment les uns des autres par leurs entrée-sortie respectives;; Les caractéristiques et avantages de l'invention seront bien compris en se reportant à la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple en relation avec les figures annexées parmi lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un diagramme donnant les différents signaux obtenus successivement à travers les éléments bis tables du dispositif, - la figure 3 donne un exemple de réalisation de cinq dispositifs selon l'invention réunis dans un meme boitier de circuits intégrés. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1 le dispositif comporte quatre bascules bistables B1 à B4 associées deux à deux et formant deux paires de bascules, lesdites paires étant en liaison par des portes NON-ET (PI, P2). L'entrée E du dispositif est raccordée à l'entrée Dl de la première bascule B1 dont une sortie Q1 est reliée à l'entrée D2 de la seconde bascule B20 L'entrée E est reliée à un inverseur Il dont la sortie est reliée en parallèle sur les entrées Ri et R2 des bascules B1 et 32. Les entrées SI et 52 desdites bascules sont reliées à la polarité négative d'alimentation du dispositif. L'horloge H est reliée en parallèle aux entrées d'horloge H1 à H4 des bascules bistables B1 à 34. L'entrée E est reliée à la porte ET Pi à deux entrées dont la sortie est reliée à travers un inverseur I2 aux entrées D3 et S3 de la bascule B3 ainsi qu'à l'entrée S4 de la bascule B4. La sortie Q3 de la bascule B3 est reliée à l'entrée D4 de la bascule B49 Les bascules B3 et B4 ont leurs entrées respectives R3 et R4 connectées à la polarité négative d'alimentation. La sortie Q4 de la bascule B4 est reliée à la porte ET P2 à deux entrées, la seconde entrée de ladite porte étant reliée à la sortie Q2 de la bascule B2. La sortie de la porte P2 est reliée à la seconde entrée de la porte Pi. La sortie Q4 de la bascule B4 est raccordée à la sortie S du dispositif 0 Le fonctionnement du dispositif est donné ci-dessous en se référant au diagramme de la figure 20 Dans ce diagramme, le tracé E représente une impulsion électrique "brute" IB provenant d'un contact de relais, ladite impulsion étant précédée, par exemple, d'un signal parasite pl d'état I et comportant des signaux parasites p2 à p5 d'état 0. On remarque également en début d'impulsion des signaux nocifs rl, r2 d'état I et, en fin d'impulsions des signaux nocifs r3, r4, r5 d'état O dus à des rebondissements de contacts. Les flèches DA et FA indiquent respectivement le début et la fin d'activité de l'impulsion brute IBo t représente la durée d'un parasite et T la durée d'une période d'un signal d'horloge. Les bascules B1 à 34 ayant leurs entrées Si, S2 d'une part, R3, R4 d'autre part, à l'état O (connexion à la polarité négative), lesdites entrées restent inactives. Les entrées Ri et R2 provoquent, lorsqu'elles sont à état 1, la remise à zéro des bascules B1 et B2 quel que soit l'état de leur entrée D. Lesdites entrées R1 et R2 permettent lorsqu'elles sont à l'état 0, le transfert d'un état 1 de l'entrée D sur la sortie Q de la bascule correspondante lors du front montant du signal d'horloge. Les entrées S3 et S4 provoquent, lorsqu'elles sont à l'état 1 la remise à 1 des bascules B3 et 34. Les entrées S3 et S4 étant couplées avec l'entrée D3, un état 0 présenté sur lesdites entrées force les bascules B3 et B4 à prendre l'état 0. Entrée E à l'état 0 : Tant que le signal appliqué sur l'entrée E du dispositif reste à l'état 0, les sorties Q1 et Q2 des bascules B1 et B2 restent à l'état 0 car l'inverseur Il applique un état 1 sur les entrées Ri et R2 de remise à zéro desdites bascules. L'entrée E étant à l'état 0, la porte P1 est à l'état I et l'inverseur I2 présente un état 0 sur les entrées D3, S3 et S4, forçant ainsi les bascules B3 et B4 à prendre l'état O. La sortie Q4 de B4, c'est-à-dire la sortie S du dispositif, est donc à l'état O. Les sorties Q4 de B4 et Q2 de B2 étant à l'état 1, la porte P2 est à l'état 0 et confirme l'état 1 de la porte Pi. Présence d'une pointe de tension parasite d'état 1 (pl) et de durée t L'entrée D1 venant à 1 et l'entrée Ri à O, la sortie Q1 passe à l'état 1 (pll) dès que le front montant du signal d'horloge cotncide avec l'état I du signal parasite. Bien que l'entrée D2 prenne l'état de Q1, la bascule B2 ne change pas d'état car le front pontant du signal d'horloge ayant agi sur B1 est écoulé. La pointe parasite pl ayant cessé, l'entrée E reprend l'état 0 ; l'inverseur Il force la bascule B1 à reprendre l'état 0 en appliquant un potentiel d'état 1 sur son entrée Ri de remise à zéro. Présence de signaux parasites d'état 1 (rl, r2) et de durée t > T dus à des rebondissements de contacts Le front montant du signal horloge survient au cours du rebondissement (rl) : le fonctionnement est analogue à celui exposé précédemment au sujet d'un signal parasite d'état I (p1) : en effet, le front mentant du signal d'horloge surgissant au cours du rebondissement, seule la bascule B1 accuse un basculement à l'état I (rll) d'une durée, au plus, égale à la durée du rebondissement. Le front montant du signal d'horloge n'intervient pas au cours du rebondissement (r2) : dans ce cas la bascule B1 n'est pas sollicitée et sa sortie Q1 reste à l'état O. Début de l'impulsion Si l'entrée E prend l'état I du début d'impulsion après le passage du front montant du signal d'horloge, la sortie Q1 ne prend l'état 1 qu'au prochain front montant dudit signal. Ledit front étant déjà écoulé lorsque D2 vient à l'état 1 par Q1, Q2 ne prend l'état I qu'au front montant suivant.Q2 passant à l'état 0, la porte P2 passe à l'état 1, La porte P1 dont les deux entrées sont à l'état I passe à l'état O et l'inverseur I2 applique un potentiel d'état 1 sur les entrées S3 et S4 des bascules B3 et B4, ledit potentiel forçant lesdites bascules à prendre l'état le La sortie S vient donc à l'état I qui marque le debout de l'impulsion filtrée IF. La sortie Q4 vient à l'état 0. La porte P2 est maintenue à l'état 1 (Q2 à O). Présence de signaux parasites- d1état 0 (p2 à p5) A l'apparition du signal parasite p2, entrée E passe à l'état 0. l'inverseur Il passe à l'état 1 et force les bascules B1, B2 à prendre l'état O : les sorties Q1 et Q2 passent à l'état 0. Q2 étant à l'état 1 ET Q4 à l'état 0, la porte P2 reste à l'état 1.La porte P! passe à l'état 1 (O sur E) et l'inverseur I2 passe à l'état O. La bascule B3 ayant ses. entrées D3, S3 et R3 à l'état 0, sa sortie Q3 passe à l'état O (pl2)o Malgré les retours à l'état I de l'impulsion IB entre les parasites p2 à p5 d'état O les fronts montants des signaux d'horloge, survenant pendant des états O de E, sont sans effet sur les sorties Q1 et Q2 qui conservent leur état O. Par contre les créneaux p2 à p5 sont reportés sur l'entrée D3 par la porte P1 et l'inverseur I2 (créneaux p12 à p15). Durant p2, la sortie D3 étant à l'état O en p12, la-sortie Q3 reste à l'état 1 jusqu'à l'apparition du front montant du signal d'horloge et passe alors à l'état O pour revenir ensuite à l'état I en même temps que D3 par l'effet de l'inverseur I2 agissant sur l'entrée S3 de remise à 1 (obtention du créneau p22)o Lorsque D4 vient à l'état 0 par Q3 (p22), le front montant du signal d'horloge est déjà écoulé, ce qui fait que la bascule B4 garde l'état 1 de même que sa sortie Q4e L'impulsion filtrée IF garde donc l'état 1.Durant p3 et bien que la sortie D3 soit à l'état O en p13, la sortie Q3 reste à l'état I car le signal d'horloge est sur le front descendant qui est sans effet sur la bascule B3. L'obtention des créneaux p14 et p24 s'explique par un raisonnement identique à celui effectué pour les créneaux p12 et p220 Compte le créneau p13, le créneau pl5 reste sans effet sur Q30 Après le signal parasite p5, l'impulsion IB retrouve l'état i continu et la sortie QI revient à l'état I dès le front montant du signal d'horloge, de même que la sortie Q2 à la période suivante dudit signal; Fin de l'impulsion Les rebondissements d'état O r3 à r5 sont éliminés de la me façon que les parasites d'état O p2 à p5. Le signal appliqué sur l'entrée E revient ensuite à l'état O continu ainsi que les entréesD3, S3 et S4.La sortie Q3 revient à l'état O dès le.front montant du signal d'horloge, et la sortie S du dispositif revient à l'état q à la période suivant dudit signal, On notera que Le début. de l'impulsion filtrée IF est décalée par rapport au début actif DA de l'impulsion brute IB d'un temps compris entre une à deux périodes des signaux d'horloge.Il en est de même pour la fin de l'impulsion filtrée IF par rapport à la fin active FA de l'impulsion brute IBo Réalisation : Chaque paire de bascules bistables est réalisée, à titre d'exemple, en boîtier de circuits intégrés RCA de type CliioS réferencé CD 4013 AEo L'ensemble du dispositif (bascules, portes et inverseurs) est réalisé en utilisant au maximum quatre boîtiers de circuits intégrés (2 pour les bascules, i pour les inverseurs et 1 pour les portes)0 Une intégration à grande échelle selon la technologie LSI permet d'augmenter considérablement la compacité en réunissant dans un même boîtier plusieurs dispositifs de filtrage tels que celui de la figure 1. La figure 3 donne un exemple d'un tel boTtier BT comportant cinq dispositifs de filtrage F1 à F5 et seulement 13 bornes de raccordement, lesdits dispositifs ayant leurs connexions d'entrée 1, 3, 4, 5, 6 et de sortie 8, 9, 10, il, 12 autonomes et leur connexion d'horloge H commune, les bornes 7 et 13 representent les bornes de la source d'alimentation VccO REVENDICATIONS 1/ Dispositif de filtrage pour signaux logiques, utilisable notamment comme interface entre circuits électromécaniques et électroniques, caractérisé par le fait qu'il comporte deux paires de bascules bistables à entrée d'horloge, lesdites paires de bascules étant reliées par un circuit à portes et inverseurs, chaque bascule ayant son entrée d'horloge raccordée à une horloge commune, l'entrée (E) du dispositif étant l'entrée de données (D1) de la première bascule et la sortie (S) du dispositif étant la sortie (Q4) de la quatrième bascule, de sorte que lorsque des signaux logiques affectés de parasites d'origine électrique ou électro-mécanique sont reçus à l'entrée du dispositif, lesdits signaux logiques sont restitués exempts de parasite à la sortie du dispositif, la première paire de bascules éliminant les parasites d'état donné et la seconde paire de bascules éliminant les parasites d'état contraire, 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux premières bascules (B1, B2) ont leur entrée de remise à zéro (R1, R2) reliées en point commun à la sortie d'un premier inverseur (I1) dont l'entrée est reliée à l'entrée (E) du dispositif, une sortie (Qi) de la première bascule étant reliée à l'entrée de données (D2) de la seconde bascule et les entrées (S1, S2) de remise à 1 desdites bascules étant connectées à une polarité d'alimentation de sorte, que lorsqu'un parasite (pointe de tension, rebondissement) d'état 1 se manifeste sur un signal d'état 0, la première bascule (B1) effectue un basculement à l'état 1 uniquement lorsque l'apparition dudit parasite coïncide avec le front montant du signal d'horloge, ledit basculement, d'une durée égale ou inférieuré à celle dudit parasite, n'étant pas répercuté par les autres bascules0 3/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le circuit à porte interconnecté entre les deux paires de bascules comporte une première porte (P1) reliée par une premiere entrée à l'entrée (E) du dispositif et, par une seconde entrée, à la sortie d'une seconde porte (P2), une entrée de ladite seconde porte étant reliée à la sortie complémentée (Q2) de la seconde bascule, la sortie de la première porte étant reliée à l'entrée d'un second inverseur (I2) dont la sortie est reliée à l'entrée de données (D3) de la troi sième bascule, de sorte que lorsqu'un signal d'état 1 reçu sur l'entrée (E) du dispositif est perturbé par des parasites d'état 0, lesdits parasites sont réper cutés par le jeu des états logiques desdites portes, sur ladite entrée de données de la troisième bascule, 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les portes utilisées sont des portes NOIJ-ET. S/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4,- caractérisé par le fait que les deux dernières bascules (B3, B4) ont leur entre de remise.à zéro (R3, R4) connectés à la polarité négative d'alimentation et leur entrée de remise à 1 (S3, S4) reliés a la sortie du second inverseur (I2), la sortie (Q3) de la troisième bascule étant reliée à l'entrée de données (D4) de la quatrième bascule de sorte que, lorsqu'un parasite d'état O se manifeste sur un signal d'état 1, la troisième bascule répercute ledit parasite en basculant à l'état O uniquement lorsque l'apparition dudit parasite coïncide avec le front montant du signal d'horloge, ledit basculenent, d'une durée gale ou inférieure à celle dudit parasite, n'étant pas répercute par les autres bascules. 0/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, en considération duquel un seul boîtier de circuits intégrés réalisé en teclinologie LSI contient x dispositifs selon l'invention, caracterise par le fait que lesdits x dispositifs ont une entrée d'horloge communie et que ledit bottier comporte un nombre minimum de 2 x + 3 bornes de raccordement.