Brevet FR2357107A1 — publié le 19780127

La présente invention a pour objet un générateur d'impulsions de tension asservies. Elle trouve une application en électronique et également en optique dans la réalisation d'un générateur d'impulsions lumineuses asservies. Le générateur d'impulsions de tension asservies de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - une source de tension continue de valeur Va, - une porte linéaire dont l'ouverture est commandée par un générateur de tension de découpage et qui reçoit sur son entrée ladite tension Va ajoutée à une tension d'erreur Ve, - une boucle d'asservissement disposée entre la sortie et l'entrée de la porte et comprenant : un comparateur de tension à mémoire, qui reçoit les impulsions de tension délivrées par la porte et une tension continue de référence Vo délivrée par une source étalon, ledit comparateur à mémoire délivrant un signal logique dont le signe dépend du résultat de la comparaison, ce signal commandant un circuit à rampe linéaire inversable, le signe de la pente de la rampe étant celui du signal logique, cette rampe constituant le signal d'erreur Ve ajouté à la tension Va à l'entrée de la porte linéaire. De préférence, la porte linéaire est constituée par l'association d'un commutateur électronique à double diffé- rentiel associé à un circuit amplificateur. Une application intéressante de ce générateur est la réalisation d'un générateur d'impulsions de lumière asservies sans relation de phase. A cette fin, on insere entre la porte linéaire et le comparateur de tension, une diode électroluminescente commandée par les impulsions de tension délivrées par la porte et un récepteur photoélectrique transformant une partie de la lumiere remise par la diode en tension. De toute façon, les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaltront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma synoptique du générateur d'impulsions de tension selon l'invention - la figure 2 illustre un exemple de réalisation du comparateur à mémoire - la figure 3 illustre un exemple de réalisation du circuit à rampe linéaire ; - la figure 4 illustre un exemple de réalisation d'une porte linéaire ; - la figure 5 est un schéma synoptique d'un générateur d'impulsions de lumière asservies selon l'invention Sur la figure 1, est représenté le schéma synoptique du générateur d'impulsions de tension asservies selon l'invention.Ce générateur comprend une source de tension continue 10 délivrant une- tension d'amplitude Va ; une porte linéaire 12 reçoit sur son entrée une tension V formée par la tension Va à laquelle est ajoutée une tension d'erreur Ve. L'ouverture de la porte 12 est commandée par un générateur de tension de découpage 14 ; on trouve à la sortie de cette porte des impulsions de tension d'amplitude Vs ; une boucle d'asservissement, disposée entre la sortie et l'entrée de la porte 12, comprend un comparateur 16 recevant les impulsions de tension Vs et une tension de référence Vo délivrée par une source étalon 18, une mémoire 20 qui délivre un signal logique v dont le signe dépend du résultat de la comparaison entre Vs et Vo, un circuit à rampe linéaire inversable 22 qui délivre la tension Ve en forme de rampe dont la pente est celle du signal logique v, ce signal Ve constituant le signal d'erreur ajouté à la tension Va à l'entrée de la porte linéaire 12. La sortie du circuit sur laquelle apparaissent les impulsions de tension asservies est désignée par S. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant : le découpage récurrent ou aléatoire de la tension continue Va à l'aide de la porte linéaire engendre des impulsions de tension d'amplitude Vs = KV = K (Va + Ve) si K désigne le gain de la porte Le niveau de la tension continue V appliquée à l'entrée de la porte varie comme Ve d'une manière linéaire dans un sens ou dans l'autre, selon la pente de Ve,-donc selon le signe du signal logique de comparaison v. Lorsque le niveau Vs des impulsions n'est pas egal à la tension de référence Vo, le circuit comparateur 16 associé à la mémoire logique 20 délivre un signal v qui est soit positif, lorsque Vs est inférieur à Vo, soit négatif, lorsque Vs est supérieur à Vo. De cette manière la tension d'entrée est ramenée à la valeur correcte par la rampe linéaire.Si la tension de référence Vo est parfaitement stable, l'amplitude Vs des impulsions asservies présente une fluctuation qui est directement déterminée par la valeur du seuil du comparateur 16. Si par exemple, ce seuil est de l'ordre de 0,5 mV, l'instabilité sera inférieure à 104 pour une tension Vs de 8 V. La figure 2 représente le schéma du comparateur 16 associé au circuit mémoire 20. Le comparateur représenté sur cette figure est double et comprend un premier comparateur 24 qui reçoit d'une part la tension Vs délivrée par la porte linéaire et d'autre part, la tension Vo délivréepar la source étalon et un second comparateur 26, qui reçoit une tension fixe, et un signal Vs' d'autorisation de changement d'état de la mémoire. Ces deux comparateurs sont associés à une bascule 30, qui reçoit sur son entrée le signal délivré par le comparateur 24 et sur l'entrée CK un signal d'autorisation de changement de pente délivré par le comparateur 26, Ce comparateur délivre un signal sur l'entrée CK qui permet le changement d'état de la bascule 30 sur la partie stable du signal Vs' issu de Vs.Ainsi, ce comparateur 26 évite que le signal logique v ne change de signe sur un niveau mal défini en amplitude ou sur un signal parasite. Le signal logique v détermine, par son signe, le sens de la rampe constituant le signal d'erreur Ve et cela au moyen d'un circuit à rampe linéaire dont un mode de réalisation est indiqué sur la figure 3 Sur cette figure, le signal v est appliqué à l'entrée d'un générateur de courant constitué par les transistors T1, T2, T3 et une diode Zener Z Le courant émis par ce générateur charge un condensateur C.La tension aux bornes de ce condensateur constitue, après adaptation, la rampe linéaire Ve La rapidité de la variation de tension Ve, c'est-àdire la valeur de la pente de la rampe, peut être réglée par construction, en donnant différentes valeurs au condensateur C et aux composants constituant le génerateur de courant Une pente de l'ordre de 0,05 mV/ms donne généralement de bons résultats Un mode de réalisation possible de la porte linéaire est indiqué sur la figure 4. Le circuit représenté permet d'obtenir une tension résiduelle nulle. Elle est constituée par l'association d'un commutateur électronique à double différentiel avec un circuit d'amplification à haute stabilité. Le commutateur porte la référence 40 et il est constitué par un double différentiel comprenant, d'une part, les transistors T1 et T2 et, d'autre part, les transistors T4 et T5. La commande de ces différentiels s'effectue à l'aide de transistors respectivèment T3 et T6 commandés par des signaux complémentaires Vd et Vd issus d'un générateur de découpage non repré senté mais classique. L'entrée sur laquelle est appliquée la tension à découper (Va + Ve) porte la référence 42 et la sortie du commutateur la référence 44. Cette sortie est appliquée à un étage d'amplification 46 constitué par les transis tors Tg, T10, T11, T12, T13 et suivi d'un amplificateur adaptateur d'impédance 48.Entre la sortie de cet amplificateur et les différentiels se trouvent des résistances Rif,, Rf2, Ral et Ra2 montées en contre-réaction La sortie s'effectue sur la connexion 50 sur laquelle apparaît la tension impulsionnelle VS Le fonctionnement d'une telle porte linéaire est schématiquement le suivant : dans l'état passant de la porte, les transistors T4 et T5 formant l'un des différentiels, sont conducteurs grâce à l'application sur le transistor T6 d'une impulsion appropriée Vd ; mais le différentiel T1 - T2 est bloqué de sorte que la tension d'entrée estreportée sur la connexion de sortie 44 avec un certain gain. Dans l'état bloqué, les transistors T1 et T2 sont à l'état passant et, par l'intermédiaire des résistances de contre-réaction Ra2 et Rif23 il apparat une tension nulle sur la sortie 50. On obtient ainsi une tension Vs qui présente un "0" très stable à la sortie de cette porte. A titre explicatif, sont indiquées ci-dessous quelques performances d'une telle porte - gain dans l'état ouvert : + 2 - signaux résiduels de commutation 40 mV - temps de montée et de descente en sortie : 100 ns - impédance de sortie de la porte : mQ - facteur de réjection : 10 000 - gain de l'amplificateur en boucle ouverte : > 40 000 - taux de contre-réaction (porte fermée) : > 40 000 - impédance d'entrée : > 10 KQ - taux de contre-réaction (porte ouverte) : > 20 000 - courant d'entrée (courant de base de T1 et T2) : 5 A - niveau de sortie linéaire : + 8,5 V - tension de saturation : + 9 V - tensions d'alimentation : + 12 V. La structure originale de la porte décrite lui confère un certain nombre de qualités intéressantes parmi lesquelles - une stabilité naturelle en continu très élevée de son point de repos (état fermé), - un rapport élevé entre l'impédance de sortie (2m#) et l'ira1C'- dance d'entrée ( > 10 K#) (taux de réjection élevé), - une dynamique utile élevée : quelques mV à 8,5 V. En utilisant les circuits qui viennent d'être décrits, les performances du générateur d'impulsions de tension réalisées par le demandeur sont les suivantes : - amplitude réglable de + 5mV à 9 V - impédance de sortie environ 5 mQ - durée du signal de sortie : réglable de 0,5 iis à 16 ps - fréquence de répétition : réglable par bonds de 10 Hz à 106 Hz, - instabilité à court terme de l'amplitude en fonction de la fréquence : + 0,01 % de 10 à 10 Hz, + 0,001 * de 102 à 104 Hz, + O,C1 % de à 10 Hz, + 0,05 g de 10 à 106 Hz. Une application intéressante du générateur qui vient d'être décrit consiste en la réalisation d'un générateur d'impulsions de lumière asservies. Un tel circuit est représenté sur la figure 5. On y retrouve des éléments communs à la figure 1, à savoir la source de tension continue 10 reliée à l'entrée d'une porte linéaire 12, le comparateur 16 dont une des entrées reçoit la tension de référence provenant d'une source étalon 18, la mémoire logique 20 qui commande le circuit à rampe linéaire inversable 22 lequel délivre la tension d'erreur Ve en forme de rampe qui est mélangée à la tension Va à l'entrée de la porte linéaire 12.Mais ce circuit comprend en outre une diode électroluminescente 60 qui est commandée par les impulsions de tension délivrées par la porte linéaire 12, une lame semitransparente 62 qui divise le faisceau de lumière émis par la diode en un faisceau d'utilisation 64 et un faisceau de mesure 66 ; ce dernier tombe sur un photodétecteur 68 qui délivre des impulsions de tension, amplifiées par un amplificateur 70 et dirigées sur le comparateur 16 pour être comparées avec la tension de référence délivrée par la source étalon 18. Le fonctionnement de ce dispositif est sensiblement le même que celui de la figure 1 avec toutefois une partie optique intermédiaire. La stabilisation s'effectue toujours sur la tension Vo et les impulsions lumineuses formant le faisceau 64 se trouvent ainsi stabilisées en amplitude. A titre purement explicatif, on indique ci-dessous quelques performances obtenues par le générateur d'impulsions de lumière asservies - intensité fournie : 0 à 80 mcd pour un courant dans la diode électroluminescente de 0 à 100 mA - spectre d'émission : selon le type de diode utilisée - durée de l'impulsion de lumière : celle des impulsions de tension du générateur, - instabilité à court terme : pour une diode type CQY 26 émettant à 650 nm alimentée par un courant de 16 mA l'instabilité à 102 à 103 Hz est -0,06 % à à 10 Hz est 0,02 % à à 10 Hz est +0,06 % - instabilité à long terme : 0,02 % sur 50 heures. REVENDICATIONS 1. Générateur d'impulsions de tension asservies, caractérisé en ce qu'il comprend - une source de tension continue de valeur Va, - une porte linéaire dont l'ouverture est commandée par un générateur de tension de découpage et qui reçoit sur son entrée ladite tension Va ajoutée à une tension d'erreur Ve, - une boucle d'asservissement disposée entre la sortie et l'entrée de la porte et comprenant : un comparateur de ten sion à mémoire qui reçoit les impulsions de tension Vs délivrées par la porte et une tension continue Vo de réfé rence délivrée par une source étalon, ledit comparateur à mémoire délivrant un signal logique v dont le signe dépend du résultat de la comparaison entre Vo et Vs, ce signal commandant un circuit à rampe linéaire inversable, le signe de la pente de la rampe étant celui du signal logique, cette rampe constituant le signal d'erreur Ve ajouté -la tension Va à l'entrée de la porte linéaire. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porte linéaire est constituée par l'association d'un commutateur électronique à double différentiel associé à un circuit amplificateur. 3. Application du générateur de la revendication 1 à la réalisation d'un générateur d'impulsions de lumière asservies, caractérisée en ce qu'elle consiste à insérer entre la porte linéaire et le comparateur de tension une diode électro. luminescente commandée par les impulsions de tension délivrées par la porte et un récepteur photoélectrique transformant une partie de la lumière émise par la diode en tension appliquée au comparateur.