Brevet FR2407528A1 — publié le 19790525

La présente invention concerne une installation de circuits pour la formation de la valeur réelle d'une grandeur variable, la grandeur de sortie étant proportionnelle à la valeur réelle ou à son carré, ou à son logarithme. Des circuits de ce genre ont une large utilisation dans la technique de mesure et de surveillance de fonctionnement. Parmi les solutions à technique de circuits pour former la valeur reelle d'une grandeur variable, les plus importantes sont les procédés qui utilisent, dans un très grand domaine, la caractéristique exponentielle de transistors bipolaires ou de diodes pour produire une courbe caractéristique de carré de valeur. De tels montages se distinguent par une faible dépense de moyens techniques, un dimensionnement peu compliqué et surtout par un grand domaine dynamique. Le facteur de sommet de la valeur variable peut augmenter avec une commande décroissante. On connaît dézà une disposition (DL-PS 114 309) dans laquelle, avec des moyens connus, une tension variable continue et rendue logarithmique au moyen de deux diodes, est amenée au montage en série de deux diodes polarisées dans le même sens de passage, ayant une caractéristique tension/courant exponentielle, qui est raccordé à l'entrée avec inversion d'un amplificateur opérationnel. En outre, entre la sortie et l'entrée avec inversion de l'amplificateur, est montée une diode, et un condensateur est inséré entre la sortie et le joint de jonction des deux diodes. Le signal proportionnel à la valeur réelle peut être prélevé sur la sortie de l'amplificateur opérationnel. La constante de temps de cette disposition n'est cependant indépendante de la commande que pour une valeur réelle suffisamment grande. Cet inconvénient se manifeste spécialement lorsque, par exemple dans le cas de fonctionnement de batteries, il est nécessaire de procéder avec de faibles tensions. Dans la pratique, il se produit en regle générale, entre les diodes à effet logarithmique et les diodes sans effet logarithmique; a e différence de tension de flux qui agit sur la tension de sortie comme un facteur différent de l'unité. Un calibrage de la disposition de montage est en fait possible, de manière simple, en corrigeant la résistance conduisant de la sortie vers l'entrée sans inversion de l'amplificateur opérationnel. Cependant, la valeur de la constante de temps est alors modifiée dans la même mesure. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients mentionnés et, dans ce but, de créer un montage de circuits, avec une dépense d'éléments de construction réduite, pour la formation de la valeur réelle, montage dont la constante de temps reste indépendante de la commande, même dans le cas de valeurs réelles faibles, et qui permet un calibrage sans effet de retour sur la constante de temps. Dans ce but, l'installation conforme à la présente invention est une installation caractérisée en ce que cette tension est amenée à la base d'un premier transistor, dont l'émetteur est relié à la sortie de son amplificateur opérationnel, et à la base d'un second transistor, de même type de conductivité, dont l'émetteur est relié à la masse, la borne de branchement d'une source de tension d'alimentation étant reliée à travers le montage en parallèle d'un condensateur et d'une première résistance, au point de jonction de l'entrée à inversion de l'amplificateur opérationnel avec le collecteur du premier transistor, et étant reliée également à travers une seconder résistance au point de jonction de l'entrée sans inversion de l'amplificateur avec le collecteur du second transistor, auquel cas la chute de tension à travers la première résistance représente la grandeur de sortie proportionnelle à la valeur réelle. On peut également utiliser, comme grandeurs de sortie proportionnelles à la valeur réelle, le courant traversant la première résistance, la chute de tension à travers la seconde résistance ou le courant de collecteur du transistor dans le collecteur est relie à la seconde résistance. En vue de former une grandeur de sortie proportionnelle au logarithme de la valeur réelle, on utilise avantageusement la tension de base du second transistor. Pour cela, on procède avantageusement au moyen d'un troisième transistor de même type de conductivité, dont le collecteur est réuni à une source ae tension d'alimentation appropriée, et dont la base est reliée à la base du second transistor, et dont l'émetteur est relié à une source de courant continu. La tension d'émetteur du troisième transistor représente alors la grandeur de sortie proportionnelie au logarithme de la grandeur réelle. Une autre realisation de la solution conforme à l'invention prévoit que la seconde résistance est remplacée par une source de courant continu et que I'entrée avec ihversion de l'amplificateur opérationnel est séparée et raccordée à une source de tension continue. Dans le but de réaliser une conversion de valeur analogique de fréquence, on peut prélever des quantités de charge définies au point de jonction entre le condensateur et le collecteur de transistor correspondant. La première résistance est alors inutile. Si l'on renonce à la formation d'une grandeur de sortie logarithmique, la charge dynamique de la sortie de l'amplificateur opérationnel peut être amoindrie. Pour cela, le collecteur du premier transistor et le collecteur du second transistor, ainsi que l'entrée avec inversion et l'entrée sans inversion de l'amplificateur sont raccordée en étant échangésfentre eux. L'invention est expliquée à l'aide d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est un schéma a d'un montage connu pour rendre logarithmique la grandeur variable, variable dans le même sens. - La figure 2 est un schéma d'un montage pour former une grandeur de sortie proportionnelle à la valeur réelle. - La figure 3 est un schéma d'un montage pour former une grandeur de sortie proportionnelle au logarithme de la valeur réelle. - La figure 4 est un schéma de montage pour former une grandeur de sortie proportionnelle au carré de la valeur réelle, - La figure 5 est un schéma de montage pour une charge dynamique amoindrie de l'amplificateur opérationnel. La figure 1 représente un schéma de montage connu pour rendre logarithmique le courant d'entrée 1e de direction continue. En raison de la dépendance exponentielle entre la tension base-émetteur et le courant de collecteur, en négligeant les courants de base, on a, pour la tension de sortie, la formule U = 2 UT . ln e (I) a ICES dans laquelle UT désigne la tension de température et ICES désigne le courant de saturation du transistor, qui, pour simplifier, est admis comme étant identique pour tous les transistors. La tension ainsi formée Ua est alimentée, comme tension d'entrée U, au montage conforme à la figure 2. Comme valeur du courant de collecteur IC1 du transistor TSl, on obtient IC1 = ICESe . U - UT . ln IC2/ I CES (II) UT dans laquelle IC2 est le courant de collecteur du transistor Ts 2. En combinant avec l'équation (I), on obtient I ICl = c (III) IC2 La valeur moyenne du courant de collecteur IC1 est alors, en admettant une grandeur d'entrée stationnaire du courant I1 à travers la résistance R1 D'après la figure 2, on a R1 IC2 = I1 R2 (V) Il en résulte que le courant et également le courant IC2 et les chutes de tension correspondantes U1 et U2 sont proportionnelles à la valeur réelle du courant d'entrée I e variant dans la même direction La constante de temps du formateur de valeur réelle est déterminée exclusivement par la résistance R1 et le condensateur C. Le calibrage sans effet de retour est donc possible au moyen de la seconde résistance R2. Dans le montage conforme à la figure 3, la tension base émetteur UBE2 du transistor Ts2 est utilisée pour former une tension proportionnelle au logarithme de la valeur réelle. La relation donne pour la tension d'émetteur UR du transistor Ts3 relation dans laquelle Ih désigne le courant d'émetteur constant introduit du transistor Ts3. Le montage de la figure 4 forme un signal de sortie proportionnel au carré de la valeur réelle, un courant de collecteur constant I2 étant appliqué au transistor Ts2. D'après la relation IV, on a En figure 5, les fonctions des transistors sont échangées par rapport au montage de la figure 4 On obtient ainsi que les valeurs au carré du courant variable ne doivent pas être reçues par l'entrée de l'amplificateur opérationnel OV, de sorte que sa charge dynamique est diminuée. En outre, en figure 5,- la résistance R1 de la figure 4 a été supprimée, de telle sorte que le condensateur C est chargé en permanence par le courant de collecteur du transistor Ts2. Dans le but, par exemple, d'une conversion de la va,ledr analogique en fréquence, ce condensateur peut être déchargé à travers la borne de branchement A chaque fois qu'est atteinte une tension de charge déterminée. La fréquence des décharges est alors proportionnelle au carré de la valeur réelle. Etant donné que le collecteur du transistor Ts2 possède la propriété d'une source de courant, la tension variable à travers le condensateur C n'a aucune influence sur le mode de fonctionnement du formeur de valeur réelle La solution conforme à l'invention permet, avec une faible dépense en éléments de construction, en plus d'un calibrage simple, sans effet de retour, au moyen de la seconde résistance, ainsi que de la source de courant continue qui le remplace, de réaliser une constante de temps indépendante de la commande, même dans le cas de faibles valeurs réelles. REVENDICATIONS 10) Installation de circuits pour la formation de la valeur réelle d'une grandeur variable, en formant, avec des moyens connus, une tension qui est proportionnelle à la grandeur variable dans le même sens et rendre logarithmique, installation caractérisée en ce que cette tension (U) est annexée à la base d'un premier transistor (Tsl), dont l'émetteur est relié à la sortie de son amplificateur opérationnel (ou), et à la base d'un second transistor (Ts2), de même type de conductivité, dont l'émetteur est relié à la masse, la borne de branchement d'une source de tension d'alimentation (Ub) étant reliée à travers le montage en parallèle d'un condensateur (C) et d'une première résistance R1I au point de jonction de l'entrée à inversion de l'amplificateur opérationnel (OV) avec le collecteur du premier transistor, et étant reliée également, à travers une seconde résistance (R2), au point de jonction de l'entrée sans inversion de l'amplificateur avec le collecteur du second transistor (Ts2), auquel cas la chute de tension (U1) à travers la première résistance (R1) représente la grandeur de sortie proportionnelle à la valeur réelle. 20) Installation, suivant la revendication 1, caracos térisée en ce que, comme grandeurs de sortie proportionnelles à la valeur réelle, on utilise le courant (I1) à travers la première résistance (R1), ou la chute de tension (U2) dans la seconde résistance (R2), ou le courant de collecteur du transistor, dont le collecteur est relié à la seconde résistance (R2). 30) Installation, suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'on utilise la tension eétteur-base (UBE2) du second transistor (Ts2) pour former une grandeur de sortie proportionnelle au logarithme de la valeur réelle, de préférence au moyen d'un troisième transistor (Ts3) de même type de conductivité, dont le collecteur est relié avec une source de tension d'alimentation (ut), dont la base est reliée à la base du second transistor (Ts2), et dont l'émetteur est relié à une source de courant continu (il), la tension d'émetteur (U3) de ce troisième transistor (Ts3) représentant la valeur de sortie proportionnelle au logarithme de la valeur réelle. 40) Installation, suivant la revendication 1, caraco térisée en ce que la seconde résistance (R2) est remplacée par une source de courant continu (I2) et l'entrée avec inversion de l'amplificatéur opérationnel (V) est séparée et raccordée à une source de tension continue (Uref), de telle sorte que la chute de tension (U1) à travers la première résistance (R1) est une grandeur de sortie proportionnelle au carré de la valeur réelle. 50) Installation, suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la première résistance (R1) est supprimée, des quantités de charge déterminées pouvant alors être prélevées au point de jonction entre le condensateur (C) et le collecteur du transistor correspondant. 60) Installation, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le collecteur du premier transistor (Tsl) et le collecteur du second transistor (Ts2), ainsi que les entrées à inversion et sans inversion de l'amplificateur opérationnel sont raccordés en étant échangés entre eux.