Brevet FR2360961A1 — publié le 19780303

L'invention est relative à des perfectionnements apportés à un dispositif correcteur d'efficacité pour appareil d'echantillonnage de signaux. Elle concerne plus particulièrement un tel dispositif qui est destiné à corriger le facteur d'efficacité, bu "efficacité" d'un appareil d'echantillonnage qui comporte un condensateur mémoire et des moyens à porte pour modifier à l'instant de l'échantillonnage (ou prise d'échantillon)Ia charge de ce condensateur d'une valeur qui est fonction de la valeur instantanée du signal à échantillonner. On sait que le facteur d'efficacité ou "efficacité" n a pour valeur dans cette formule AV est la différence entre, d'une part, la valeur instantanée du signal à échantillonner et, d'autre part, la valeur de la tension résiduelle aux bornes du condensateur mémoire ;cette tension résiduelle représente la valeur de ltéchantillon préc#dent.4 Vc est la variation réelle de la tension aux bornes dudit condensateur. En général ltefficacité t est sensiblement inférieure à l'unité car le temps d'échantillonnage est faible. Pour obtenir, à partir de la charge du condensateur mémoire, la valeur instantanée du signal à échanlillonner, il est donc souvent nécessaire d'effectuer une correction de la charge dudit condensateur. En d'autres termes, il est nécessaire de corriger leefficacité de l'appareil d'échantillonnage. Dans un correcteur d'efficacité connu du type sus#mentionné on prévoit des moyens de compensation de la charge du condensateur, moyens qui permettent d'accroitre ladite charge en fonction de la charge apportée par les moyens à porte et de l'efficacité de l'appareil. Dans ce dispositif connu-les moyens de compensation comportent un dérivateur des signaux apparaissant aux bornes du condensateur mémoire, et une porte dont l'entrée est reliée à la sortie du dérivateur et dont la sortie est connectée à l'entrée d'un intégrateur. Cet intégrateur est lui-même connecté audit condensateur mémoire. Enfin, on prévoit des moyens de commande de l'ouverture de ladite porte ; ces moyens de commande émettent des signaux en synchronisme avec ceux fournis aux moyens à porte. Grâce, notamment, à un choix approprié de la durée d'ouverture de ladite porte (reliée au dérivateur et à l'intégrateur), cette dernière, en combinaison1avec l'intégrateur, assure la compensation de la charge du condensateur. Un tel dispositif correcteur connu est difficilement réalisable pour les fréquences de fonctionnement Wrequences d' écban"i#3krnge) # vaèur deMaEn mye, C2 dispositif correcteur est de réalisation complexe et coûteuse. L'invention a pour but, notamment, de remédier aux incon- vénients mentionnés ci-dessus et, donc, de fournir un tel dispositif correcteur qui soit utilisable pour des fréquences d'échantillonnage de valeur élevée et qui soit de réalisation simple et économique. L'invention a pour but, en outre, de répondre mieux que jusqu'à ce jour aux divers desiderata de la pratique. A cet effet, les moyens de compensation du dispositif correcteur d'efficacité conforme à l'invention comportent un dipôle actif non commandé et agencé pour assurer en mode naturel l'accroissement de la charge du condensateur mémoire en fonction, d'une part de la charge apportée par les moyens à porte et, d'autre part, du facteur d'efficacité de l'appareil d'échantillonnage. Ce dipôle actif est destiné à être installé aux bornes dudit condensateur mémoire. Un tel dipôle est de réalisation particulièrement simple. Il est avantageux que le dipôle actif comprenne des moyens pour assurer de façon exponentielle, en fonction du temps, ledit accroissement de charge du condensateur. De préférence le dipôle actif comporte un élément à impédance négative. Dans ce cas, on prévoit, avantageusement, en plus de l'élément à impédance négative une résistance et un condensateur. Il est également avanta#geux que le dipôle actif comporte un amplificateur. D'autres buts, dispositions et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, cette description étant faite en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels - la figure 1 montre, de façon schématique, un correcteur d'efficacité conforme à l'invention, et - la figure 2 illustre un autre mode de réalisation du dispositif correcteur selon l'invention. On a représenté, de façon schématique, sur la figure 1 l'appareil d'échantillonnage avec lequel le dispositif correcteur d'efficacité conforme à l'invention est destiné à être utilisé. Cet appareil comporte une porte d'échantillonnage I dont l'entrée la est destinée à recevoir les signaux à échantillonner et dont la sortie lb délivre des signaux de tension pour charger un condensateur mémoire 2. Le correcteur d'efficacité, conforme à-l'invention, comporte un dipôle actif 3 qui est normalement installé aux bornes du condensateur 2. Ce dipôle actif est non commandé et il est agencé pour présenter une réponse percussionnelle qui réalise, en mode naturel, la compensation de la charge du condensateur 2. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le dipôle actif 3 comporte des moyens pour assurer, de façon exponentielle en fonction du temps, ledit accroissement de la charge du condensateur 2. A cet effet, ce dipôle 3 comprend un élément 4 à impédance négative dont les entrées 4a et 4b constituent les bornes dudit#dipôle 3. Entre les sorties 41 et 42 de l'élément 4 on branche en série une résistance 5 et un condensateur 6. Pour aboutir à la réalisation de dipôle 3 représenté sur la figure 1, on est parti de l'hypothèse que la porte 1 est ouverte pendant une durée pratiquement nulle et que, pendant l'ouverture de cette porte 1, le condensateur 2 est chargé par une impulsion de courant d'intensité 1(t). cdV I(t) c a1c S(t) cet. Dans ces formules a#(t)~ représente la fonction de Dirac et C la capacité du condensateur 2. t représente le temps. Aux bornes du condensateur 2 on obtient donc un échelon de tension de valeur : Vc(t) = AcIc (t) = AVc (t-) C Dans cette formule (t) représente l'échelon unité. Le correcteur d'efficacité doit multiplier cette tension Vc (t) par le facteur k tel que k IL Comme déjà mentionné, le dipôle 3 est agencé pour que l'accroissement de tension aux bornes du condensateur 2 s'effectue, en fonction du temps, de façon exponentielle. Dans ce cas, la tension aux bornes du dipôle constitué par le condensateur 2 et le dipôle actif 3 a la valeur suivante V(t) = + (k-1) (1-e~at) Y (t > Dans cette formule a représente l'inverse de la constante du temps dudit aoxoissement exponentiel de la charge du condensateur 2. Si on effectue les transformées de Laplace des fonctions V(t) et I(t) on obtient l'image de l'admittance du dipôle comprenant le dipôle actif 3 et le condensateur 2 V(p) = hVc + et I(p3 = C dans ces formules p est la variable complexe. Soit pour l'imaae et l'admittance : t'image de l'impédance du dipôle actif 3 a donc pour valeur z (p) ap7wk- L'impédance du dipôle 3 a donc une valeur négative. Le signe (-) de cette formule est réalisé grâce à élément 4 qui constitue un convertisseur d'impédance négative. On déduit la valeur R' de la résistance 5 et de la capacité C' du condensateur 6 à l'aide de la formule ci-dessus.On obtient alors lesdites valeurs R' et C' en écrivant la transformée de Laplace (ou image) de l'impédance de la façon suivante : '1 I +#I. k = R' + p (k-l)Cp = 77k-laC et C' = k-I k Dans le dispositif correcteur montré sur la figure I on a supposé que la bande passante de l'élément 4 avait une valeur pratiquement infinie. Cette condition est difficile à réaliser en pratique. La figure 2 montre une autre réalisation dans laquelle on utilise un amplificateur 10 pour constituer le dipôle 3, amplificateur dont la bande passante ne présente pas, en pratique, une valeur infinie. Cet amplificateur est du type opérationnel, par exemple celui du type SN 72 741. Dans l'exemple montré sur la figure 2, la sortie 11 de l'amplificateur 10 est reliée à son entrée positive (+) 12 par l'intermédiaire d'une résistance 13 et d'un condensateur 14. Ladite sortie Il est également reliée à l'entrée négative (-) 15 de l'amplificateur 10 par l'intermédiaire d'une résistance 16. Enfin une résistance 17 relie l'entrée 15 d'amplificateur 10 à la seconde borne 18 du dipôle. La première borne de ce dipôle est constituée par l'entrée 12 de l'amplificateur 10. Dans cette réalisation particulière, la résistance 13 a pour valeur R' et le condensateur 14 a pour capacité C'/# , la quantité ayant la valeur suivante La résistance 16 présente une valeur qui est égale au produit parade la valeur de la résistance 17. Dans une réalisation pasiculière on peut ramener à zéro la valeur de la résistance 13 g la constante de temps Z :Z : 1 présente alors (comme le montre le calcul), la valeur Dans cette formule la quantité M représente le produit du gain par la bande passante de l'amplificateur 10. Dans cette réalisation c'est la bande passante de l1amplifica- teur 10 qui donne paissance à la constante de temps , alors que dans le dispositif montré sur la figure l ce sont la résistance s et le condensateur 6 -qui fixent cette constante de temps. Dans la réalisation particulière évoquée ci-dessus (un amplificateur du type SN 72741) le correcteur dtefficacité est utilisé avec un appareil d'échantillonnage dont ltefficacité Rest égale à 0,24 et la quantité M a pour valeur environ 8.106 radians/sec. En outre, la capacité du condensateur 2 est de 4-, 7 nF. Dans ce cas, la quantité fa pour valeur 0,87, la constante de tempst1,5#s, lala capacité du condensateur 14 est de 4,1 nF et les résistances 17 et 16 ont pour valeurs respectivement, 10 kn et 8,7 kits. Le correcteur d'efficacité conforme à l'invention présente, par rapport aux correcteurs antérieurement connus, de nombreux avantages. En particulier, sa vitesse de fonctionnement peut être particulièrement élevée. Dans l'exemple décrit en relation avec la figure 2, la cadence d'échantillonnage est de l'ordre de 100 KHz. Toutefois, le correcteur conforme à l'invention peut être utilisé pour des cadences d'échantillonnage sensiblement plus élevées, de l'ordre de 200 MHz en ichnologie classique, et pour des cadences encore supérieures en technologie hyperfréquences ou analogue. Par ailleurs, le correcteur selon l'invention est de fonctionnement autonome car il ne comporte pas de signaux de commande ; en outre, il est de réalisation particulièrement simple ét économique et il présente un faible encombrement. On notera aussi que le dipôle actif est de fonctionnement apériodique car ledit fonctionnement est pratiquement indépendant de la fréquence d'échantillonnage. te correcteur d'efficacité conforme à l'invention peut être utilisé avec tout type d'appareil d'échantillonnage. Il est particulièrement utile dans les techniques d'oscillographie par échantillonnage car, dans ce cas, le temps des mesures peut être réduit dans une proportion importante. Il est également très utile dans les techniques d'analyse numérique#soit pour l'enregis; trement de phénomènes uniques ou rapides soit pour le traitement de signaux à large bande (réalisation de transformées de Fourier, de fonctions d'autocorrélation, etc...). Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, 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 1. Dispositif correcteur d'efficacité pour appareil d'échantillonnage de signaux, ledit appareil comportant un condensateur mémoire et des moyens à porte pour modifier, à l'instant de l'échantillonnage, la charge de ce condensateur d'une valeur qui est fonction de la valeur instantanée du signal à échantillonner, ledit dispositif correcteur comprenant des moyens de compensation de la charge de ce condensateur pour accroître ladite charge en fonction de la charge apportée par les moyens a porte et du facteur d'efficacité de l'appareil, caractérisé en ce que les moyens de compensation comportent un dipôle actif non commandé et agencé pour assurer ledit accroissement en mode naturel, ce dipôle actif étant destiné à être installé aux bornes du condensateur mémoire. 2. Dispositif selon la revendication l caractérisé en ce que le dipôle actif comprend des moyens pour assurer ledit accroissement de façon exponentielle en fonction du temps. 3. Dispositif selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que le dipôle actif comprend un élément à impédance négative. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dipôle actif comporte, en plus de l'élément à impédance négative, ine résistance et un condensateur. 5. Dispositif selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que ladite résistance a pour valeur R' = (k-1)aC et en ce que la capacité de condensateur du dipôle actif a pour valeur k-1 C' = k k 9 C C étant la capacité du condensateur mémoire, k ayant pour valeur i étant le facteur d'efficacité dudit appareil, et k = 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dipôle actif comporte un amplificateur.