Brevet FR2343367A1 — publié le 19770930

La présente invention concerne un modulateur ou variateur de débit d'impulsions, dont la fonction est de délivrer à sa sortie un train d'impulsions dont#e #débit (nombre d'impulsions émises au cours d'une durée de référence) peut être modulé par rapport à une valeur de débit nominale, laquelle est définie à partir d'un débit d'impulsions à I1 entrée du modulateur. Un tel modulateur est utile lorsque par exemple on désire modifier un débit ou un nombre d'impulsions : les impulsions transitent par le modulateur, qui modifie leur débit avant de les transférer à un compteur. Des applications plus précisément définies seront données dans le cours de la description qui suit. Dans leur principe général, les modulateurs de débit d'impulsions reçoivent à leur entrée un train d'impulsions dont le débit définit le débit nominal (ou un multiple du débit nominal) du modulateur. Le réglage du débit autour de cette valeurnominale se fait dans le sens de diminution du débit en supprimant certaines des impulsions qui transitent#normalement dans le modulateur en l'absence de modulation, et, dans le sens d'augmentation du débit, en intercalant des impulsions supple- mentales entre deux impulsions du train d'impulsions nominal. Pour régler aussi finement que possible le débit autour de sa valeur nominale, il faut pouvoir rajouter (ou supprimer) une impulsion-de temps en temps au cours d'une durée dé réference. s our diminuer le débit, il est toujours possible de supprimer une ou plusieurs impulsions consécutives, il n'est au contraire pas aisé de rajouter des impulsions entre deux impulsions du train émis par la source. La difficulté avec les modulateurs de débit exitants provient de ce qu'on ne sait pas enlever de façon simple et store et une seule impulsion du train, et de la mêne façon quton ne sait pas intercaler de façon certaine, au bon endroit, une et une seule impulsion supplémentaire, alors que c'est là la condition d'un réglage fin et précisément connu du débit. La difficulté augmente d'ailleurs avec la fréquence ou le débit nominal considérés, et les inconvénients sont d'autant plus importants que le modulateur est utilisé pendant de plus longues périodes de temps. La présente invention propose un modulateur de débit qui est capable d'effectuer cette suppression ou cette insertion d'impulsions avec certitude, bien qu'en utilisant un nombre de composants électroniques extrêmement réduit de manière à diminuer le coût de fabrication du modulateur. Le modulateur selon l'invention est destiné à être commandé par deux signaux logiques : un signal logique pour commander la diminution du débit par rapport au débit nominal, et un autre signal logique pour commander l'augmentation. Son débit nominal de sortie est de préférence la moitié du débit d'impulsions d'entrée, c'est-à-dire qu'une impulsion d'entrée seulement sur deux transite jusqu'à la sortie du modulateur. Le modulateur comprend donc - un moyen pour éliminer une impulsion d'entrée sur deux, réalisant ainsi un train d'impulsions de débit nominal du modulateur, - un moyen pour supprimer du train d'impulsions nominal de sortie la première impulsion apparaissant après l'application d'un premier signal de commande déterminé, - un moyen pour insérer dans le train d'impulsions nominal de sortie une impulsion entièrement comprise dans l'intervalle entre deux impulsions du train nominal, ceci après l'application d'un deuxième signal de commande déterminé ; cette impulsion réinsérée, est de préférence positionnée à l'endroit de l'une des impulsions du signal d'entrée qui ont été éliminées pour réaliser le train nominal. Plus précisément, le modulateur de débit d'impulsions selon l'invention, destiné à recevoir d'une source d'impulsions des impulsions de durée t et de période T, et des signaux logiques de commande de modulation, comprend - un diviseur de fréquence par deux recevant les impulsions de la source et fournissant des impulsions de durée T et de période 2T - un synchronisateur d'impulsions, ayant au moins une entrée d'impulsions recevant les impulsions de sortie du diviseur et une entrée de commande recevant un signal logique, et apte à fournir sur sa sortie normalement un niveau logique cons- tant, ou, à la suite de l'application d'un signal de commande déterminé à son entrée de commande, une impulsion complémentaire dudit niveau constant qu'il émet simultanément avec la première impulsion de durée T apparaissant à son entrée d'impulsions après cette application, - un ensemble logique.pour réaliser, à partir du train d'impulsions de la source, un signal constitué essentiellement d'impulsions de durée t et de période 2T (c'est-à-dire en supprimant systématiquement une impulsion de source sur deux pour constituer un train d'impulsions de débit nominal3, cet ensemble logique recevant en outre la sortie du synchronisateur pour éliminer ou laisser passer dans le train d'impulsions de sortie une impulsion de source, apparaissant en même temps que l'impulsion de sortie du synchronisateur. Si l'ensemble logique est constitué de manière à laisser passer une impulsion de source supplémentaire, il permet d'augmen ter-d'un incrément le débit d'impulsions. Si afacsosneSraire lten- semble est constitué de manière à ne pas laisser/une impulsion de source qui normalement transiterait jusqu'à la sortie, il permet de diminuer le débit d'impulsions d'un incrément. Dans le premier cas, la sortie du synchronisateur doit apparaître-en même temps qutune des impulsions qui sont systématiquement supprimées pour la réintroduire. Dans le second cas, la sortie du synchronisateur doit apparattre en même temps qu'une des impulsions non systématiquement supprimées, pour l'éliminer. Pour que le modulateur puisse être réglé à la fois en augmentation et en diminution de débit, on prévoit deux synchronisateurs commandés par deux signaux logiques différents et un ensemble logique recevant le signal de source et les sorties des deux synchronisateurs pour produire à sa sortie un signal constitué essentiellement d'impulsions de durée t et de période 2T (train nominal), ce train étant modifié par les impulsions de sortie de l'un des synchronisateurs pour éliminer certaines des impulsions de ce train nominal et modifié par des impulsions de sortie de l'autre synchronisateur pour intercaler des impulsions de source entre deux impulsions du train nominal. L'ensemble logique réalise une fonction de multiplication logique à partir des impulsions de source et de la sortie du diviseur par deux pour construire le train d'impulsions nominal, une fonction de multiplication logique à partir de la sortie de l'un des synchronisateurs et du train d' impulsions nominal pour éliminer des impulsions du train nominal pendant la durée des impulsions de sortie du synchronisateur, une fonction de. multiplication logique à partir des impulsions de source et de la sortie du deuxième synchronisateur pour reconstituer une impulsion de source entre deux impulsions normales du train nominal, et enfin une fonction d'addition logique pour additionner ces impulsions reconstituées au train nominal comportant déjà des impulsions supprimées. Cet ensemble logique comme on le verra dans la descrip tion. détaillée peut être réalisé au moyen de trois portes NON-ET seulement. D'autres caractéristiques et avantages apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 représente le modulateur de débit d'impulsions selon l'invention, - la figure 2 représente le diagramme temporel des séquences d'impulsions en divers points du circuit de la figure 1. A la figure 1, le modulateur de débit d'impulsions est représenté dans le cadre tireté désigné par la référence 10. Ce modulateur comporte trois entrées et une sortie : une entrée d'impulsions 12 connectée à une source d'impulsions non représentée, une entrée de commande d'augmentation de débit 14, une entrée de commande de diminution de débit 16, et une sortie 18 d'impulsions à débit modulé. La source d'impulsions délivre des impulsions de durée t et de période T. La sortie 18 délivre des impulsions de durée t et dont le débit nominal est la moitié du débit d'entrée, le débit réel pouvant être modulé autour de cette valeur nominale. Le modulateur comporte comme constituants électroniques un diviseur de fréquence par deux 20, qui peut etre une bascule bistable ou un compteur diviseur par deux, deux synchronisateurs d'impulsions 22 et 24, qui peuvent être pris sur un circuit intégré du type NO 74120 commercialisé par la Société Texas Instruments, et un ensemble logique comportant trois portes NON-ET 26, 28 et 30 Les synchronisateurs d'impulsions 22 et 24 sont des composants capables de laisser passer sur commande une impulsion ou plusieurs d'un train d'impulsions appliqué à une entrée d'impulsions 1pour le synchronisateur 24 et 2pour le synchronisateur 246 Leurs entrées de commande, 1S1 et 152 pour te synchronisateur 22, 2S1 et2S2 pour le synchronisateur 24, interdisent ce transfert entre l'entrée d'impulsions IC, 2C et la sortie, IY (22) ou 2Y (24) lorsque ces entrées de commande sont au niveau logique 1, et au contraire laissent passer une impulsion ou un train d'impulsions lorsque les entrées de commande sont au niveau logique zéro.Une entrée, IM (22) ou 2M (24) est prévue pour déterminer si une seule impulsion d'un train d'impulsions doit être délivrée à la sortie ou si le train d'impulsions complet doit passer de l'entrée d'impulsions IC, 2C à la sortie 1Y, 2Y. Ici, les entrées iM et 2M sont normalement portées au niveau 1 pour que les synchronisateurs laissent passer de leur entrée d'impulsions vers la sortie uniquement la première impulsion qui suit la mise à zéro d'une entrée de commande (1S1 ou 1S2 pour 22,251 ou 2S2 pour 24). Les sorties 1Y et 2Y possèdent des sorties complémentaires 1Y et 2Y pour fournir comme impulsion de sortie le complément de cette première impulsion. C'est d'ailleurs la sortie complémentée 1Y qui est utilisée comme sortie du synchronisateur 22 dans le ctblage de la figure 1 tandis que la sortie directe 2Y est utilisée pour le synchronisateur 24. Le câblage des composants électroniques de la figure 1 va être décrit ci-dessous en même temps qu'on examinera les formes de séquences d'impulsions en divers points du montage de la figure 1, ces séquences étant représentées à la figure 2. L'entrée 12 du modulateur de débit 10, c'est-à-dire l'entrée qui reçoit le train d'impulsions dont le débit est à moduler est amenée à l'entrée du diviseur par deux 20 dont les sorties directe Q et complémentée Q sont reliées respectivement aux entrées d'impulsions 1C et 2C des synchronisateurs 22 et 24. Les entrées de commande du modulateur 14 et 16 sont reliées respectivement à l'entrée de commande 2S1 du synchronisateur 24 et à l'entrée de commande 1S1 du synchronisateur 22. Si les entrées 14 et 16 sont à un niveau logique 1, elles n'agissent pas sur le synchronisateur. Pour commander une diminution du débit, l'entrée 16 doit entre mise à zéro ; pour commander une augmentation du débit, l'entrée 14 doit être mise à zéro. Ces deux commandes logiques ont en effet pour conséquence la délivrance d'une impulsion (de durée T) en sortie du synchronisateur correspondant. Le débit nominal d'impulsions à la sortie 18 du modulateur est deux fois plus faible que le débit des impulsions d'entrée de durée t et de période T, c'est-à-dire que l'on s'arrange, dans l'ensemble logique constitué par les portes NON-ET 26, 28 et 30, pour supprimer une impulsion de source sur deux par rapport au train d'impulsions de la source. Pour cela, la porte NON-ET 26 reçoit le signal d'entrée 12 et la sortie Q du diviseur 20, ce qui permet d'effectuer cette suppression d'une impulsion sur deux. En fait, la sortie A de la porte 26 présente un train dtimpulsions négatives, mais elle sera de nouveau inversée dans la porte 30 pour rétablir un signal comportant une impulsion de source sur deux. Par ailleurs la porte 26 reçoit encore à son entrée la sortie 1Y du synchronisateur 22. Or cette sortie 1Y délivre une impulsion négative (retour à zéro) pendant la première impulsion positive de l'entrée 1C du synchronisateur 22. Ce retour à zéro supprime une des impulsions qui passeraient autrement, comme on le voit sur la figure 2. Il faut noter d'ailleurs que si c'était la sortie % du diviseur 20 qui était connectée à l'entrée 1C, il faudrait aussi connecter la sortie 4 à la porte 26 de façon que l'impulsion de sortie du synchronisateur 22 apparaisse toujours au moment où une impulsion du train d'impulsions nominal de sortie du modulateur doit normalement apparattre. À la sortie À de la porte 26 on voit sur la figure 2 qu'on a le train d'impulsions nominal complémenté, dont une impulsion a déjà été supprimée du fait de la remise à zéro de l'entrée 16. La porte 28 reçoit le signal de l'entrée 12 et la sortie 2Y du synchronisateur 24, et à sa sortie 3 on obtient, lorsque le synchronisateur émet une impulsion de sortie, une impulsion qui se place touJours entre deux impulsions du train nominal de sortie, car on a pris soin de connecter l'entrée d'impulsions du synchronisateur 24 à la sortie Q du diviseur 20 et non à sa sortie Q comme le synchronisateur 22. Il faut en effet assurer un déphasage de T entre les temps de fonctionnement des synchronisateurs pour que l'un rajoute des impulsions tandis que l'autre en supprime. Enfin, la porte NO0N-ET 30 reçoit les sorties des deux autres portes de sorte que : 1 - en l'absence de mise à zéro d'une entrée de commande d'un synchronisateur, une impulsion de source sur deux est supprimée par la porte 26 et on obtient le train d'impulsions de débit nominal (durée t, période 2T) en sortie du modulateur, 20 lors d'une mise à zéro d'une entrée de commande du synchronisateur 22, une impulsion de source sur deux est supprimée par la porte 26, et, de plus, une des impulsions restantes est éliminée : celle qui coTncide avec la première impulsion à l'entrée 1C du synchronisateur suivant ladite mise à zéro ; le débit de sortie est réduit d'un incrément. 30 lors d'une mise à zéro d'une entrée de commande du synchronisateur 24, une impulsion de source sur deux est supprimée par la porte 26, mais une autre impulsion est réintroduite par la porte 28 à la place d'une impulsion supprimée : celle qui co m- cide avec la première impulsion à l'entrée 2O du synchronisateur suivant ladite mise à zéro ; le débit est augmenté d'un incrément. Il est important de remarquer que ce montage ne présente pas d'aléas au moment des commutations des diverses portes et composants, de sorte que l'élimination ou l'insertion d'une impulsion a lieu avec certitude et à l'endroit souhaite. En effet, on peut voir que l'impulsion de sortie du synchronisateur 22 ne se termine qu'après l'impulsion correspondante en 1C, qui elle-même ne se termine qu'après une impulsion en 12, et il n'y a donc pas de risque d'apparition d'une impulsion en A lorsque l'impulsion de 1Y se termine puisque les deux autres entrées de la porte 26 sont déjà revenues à zéro. On peut remarquer encore que les secondes entrées 1S2 et 2S2 des synchronisateurs peuvent également être utilisées en temps que commandes parallèles aux entrées 14 et 16 du modulateur, puisqu'elles ont le même rale que les entrées 151 et 251. Il y a donc possibilité de- double commande de modulation du débit. On a considéré dans toute la description que le modulateur agissait par incréments : une impulsion et une seule est supprimée ou insérée après la mise w zéro de l'entrée 14 ou 16, ceci parce que les entrées IN et 2M des synchronisateurs sont au niveau logique 1. Si au contraire elles sont au niveau 0, tout un train d'impulsions peut être supprimé ou intercalé dans le train normal, cette suppression ou insertion durant aussi longtemps que les entrées 14 ou 16 restent à zéro. Eventuellement, les entrées 1M et 2M peuvent elles-mêmes être commandées par un signal logique permettant la modulation de débit soit par incréments uniques, soit par insertion ou suppression de trains d'impulsions. Plusieurs types d'application du variateur ou modulateur de débit selon l'invention peuvent être envisagés, en particulier pour la modulation ou l'ajustage de fréquence ou de phase d'un signal basse fréquence, Dans ce cas, un signal haute fréquence est produit à l'entrée 12 du modulateur (fréquence F durée t période T). La sortie du modulateur est connectée à un compteur-diviseur qui produit une basse fréquence h/N en l'absence de modulation. Si le modulateur est commandé de manière à augmenter ou diminuer par incréments le débit à l'entrée du compteur, on voit que la basse fréquence à la sortie peut être modifiée également par incréments. En particulier, pour le réglage de la basse fréquence F/N on peut appliquer aux entrées de commande 14 et 16 des signaux logiques à basse fréquence. Ainsi, si la fréquence en -14 est FO et la fréquence en 16 est Fi, la fréquence de sortie du compteur sera g + 2(FO - F1#7/N. Par ailleurs, le contenu du compteur peut également être modifié à volonté, ce qui permet en quelque sorte de régler la phase de la basse fréquence de sortie du compteur par ajout ou suppression d'un nombre donné d'impulsions. En effet, le déphasage peut entre considere comme un décalage des contenus des compteurs. Ce déphasage est égal à 2TT (T0F0 - T1F1)/1~ si une fréquence F0 est appliquée pendant un temps T0 et une fréquence F1 est appliquée pendant un temps T1 sur les entrées 14 et 16 respectivement. Pour régler la phase, on peut aussi utiliser une fréquence donnée à 11 entrée 14 ou 16 (fréquence non supérieure à F/2) jusqu'à totaliser le déphasage voulu, ou encore utiliser la possibilité de mettre les entrées 1M et 2M des synchronisateurs à zéro, auquel cas des trains d'impulsions passent pendant tout le temps que les entrées 14 ou 16 sont à zéro, ce qui est la manière la plus rapide d'effectuer le déphasage voulu. Dans une application particulièrement intéressante, le modulateur de débit d'impulsions selon l'invention est utilisé comme élément correcteur dans une boucle d'asservissement numé- rique de phase et/ou de fréquence, particulièrement dans un système de radio-navigation. Dans un tel système, un oscillateur local délivre des impulsions dont le débit doit être modulé pour s'ajuster à la fréquence d'un signal reçu. L'oscillateur local a par exemple une fréquence d'environ 6 Mégahertz. Sa sortie est connectée à l'entrée 12 du modulateur 10 et la sortie 18 de ce dernier est connectée à un compteur qui divise le débit modulé par un rapport N pour obtenir un débit à relativement basse fréquence, comparable à la fréquence du signal reçu. les phases de ces deux signaux basse fréquence sont comparées dans un détecteur de phase qui délivre deux signaux logiques : un signal indiquant une avance de phase -ou un signal indiquant un retard de phase, signaux qui peuvent être utilisés pour commander des entrées 14 et 16 du modulateur de débit, de façon à réaliser la boucle d'asservissement de fréquence voulue. De tels modulateurs de débit d'impulsions sont quelquefois appelés borte +1-" dans les systèmes de radio-navigation, comportant un asservissement numérique de fréquence. Il est à noter que le débit d'impulsions à l'entrée du modulateur n'est pas forcément constant, mais que le débit nominal de sortie, par rapport auquel la modulation est effectuée, est défini par le débit d'entrée (ici la moitié du débit d'entrée) la durée t et la période T des impulsions d'entrée ne sont donc pas forcément constantes. REVENDICATIONS 1. Modulateur de débit d'impulsions, destiné à recevoir d'une source d'impulsions des impulsions de durée t et de #période T et à fournir à sa sortie en l'absence de modulation un train d'impulsions de débit nominaldeux fois plus faible que le débit à l'entrée, le débit du train d'impulsions de sortie pouvant être modulé par des signaux logiques de commande autour de la valeur de débit nominal, caractérisé par le fait qu'il comprend :: - un diviseur de fréquence par deux recevant les impulsions de la source et fournissant des impulsions de durée T et de période 2T, - un synchronisateur d'impulsions, ayant au moins une entrée d'impulsions recevant les impulsions de sortie du diviseur et une entrée de commande recevant un signal logique, et apte à fournir sur sa sortie normalement un niveau logique constant, ou, à la suite de l'application d'un signal déterminé à son entrée de commande, une impulsion de niveau logique complémentaire, qu'il émet simultanément avec la première impulsion appararssant à 11 entrée dtimpulsionsaprès cette application, - un ensemble logique pour réaliser, à partir du train d'impulsions de la source, un train d'impulsions de sortie constitué essentiellement d'impulsions de durée t et de période 2T, cet ensemble logique recevant en outre la sortie du synchronisateur pour par surcrott éliminer ou baisser passer dans le train d'impulsions de sortie une impulsion supplémentaire apparaissant en msme temps que l'impulsion de sortie du synchronisateur, de manière à réduire ou augmenter d'un incrément le débit de sortie par rapport au débit nominal. 2. Modulateur de débit d'impulsions selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ensemble logique comprend une porte logique qui reçoit le signal de source à l'entrée du modulateur, le signal de sortie du diviseur de fréquence et le signal de sortie du synchronisateur pour effectuer l'élimi- nation d'une impulsion. 3. Modulateur de débit d'impulsions selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ensemble logique comporte une porte logique qui reçoit le signal de source et le signal du synchronisateur pour constituer une impulsion supplémentaire entre deux impulsions de durée t et de période 2T. 4, Modulateur de débit d'impulsions selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un autre synchronisateur d'impulsions identique au premier, ayant une entrée recevant les impulsions de sortie complémentées du diviseur et une entrée de commande recevant un autre signal logique, et par le fait que l'ensemble logique comporte au moins deux portes logiques, commandées respectivement par la sortie de chaque synchronisateur pour effectuer soit une insertion d'im- pulsions par application d'un signal de commande à l'un des synchronisateurs, soit une suppression d'impulsions par l'application d'un signal de commande à l'autre synchronisateur. 5. Modulateur de débit d'impulsions selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'ensemble logique comporte trois portes NON-ET, la première porte NON-ET recevant le signal d'entrée du modulateur, la sortie du diviseur et la sortie complémentée du premier synchronisateur, la deuxième porte recevant le signal d'entrée du modulateur, le signal de sortie du deuxième synchronisateur, et la troisième porte NON-ET recevant les sorties des deux autres portes, la sortie de la troisième porte constituant la sortie du modulateur.