Brevet FR2447113A1 — publié le 19800814

La présente invention a pour objet un générateur de fonctions c > est-à-dire un ensemble de circuits fournissant un signal électrique périodique dont la loi de variation est reliée au temps par une fonction déterminée. Elle est applicable notamment dans les générateurs de fréquences. Dans les générateurs de fréquences on trouve souvent un premier étage qui fournit, à partir de signaux d'horloge issus d'un oscillateur local, un signal numérique formé d'impulsions brèves de fréquence de récurrence directemet liée à la fréquence désirée et un second étage qui reçoit ces impulsions définissant une fréquence pour fournir un signal analogique périodique dont l'amplitude varie dans le temps selon la fonction désirée. La présente invention concerne un générateur de fonction pouvant être utilisé comme second étage d'un tel générateur de fréquences. Le générateur de fonctions de la présente invention comprend notamment un circuit logique de commande qui fournit notamment des signaux de commande à un rythme déterminé par ladite fonction, un générateur qui fournit des tensions ayant chacune une amplitude déterminée, un circuit d'aiguillage commandé par lesdits signaux de commande et gui reçoit les différentes tensions d'amplitude déterminée pour fournir à chaque signal de commande reçu un signal de sortie dont l'amplitude est déduite de la tension d'amplitude déterminée identifiée par ce signal de commande, et un circuit de filtrage qui reçoit les signaux successifs issus du circuit d'aiguillage pour fournir le signal désiré. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, le diagramme général d'un exemple de réalisation du générateur de l'invention - la figure 2, un exemple de signal obtenu en sortie du générateur de la figure 1, dans un mode de fonctionnement particulier - la figure 3, un tableau résumant les valeurs et amplitudes des différents signaux des figures 1 et 2. On décrira tut d'abord, en se reportant à la figure i, diagramme général d'un exemple de réalisation du générateur de fonction de l'invention. Le générateur de fonction de la figure 1 comprend essentiellement - un circuit logique de commande UC qui fournit un signal de commutationIC et, selon l'exemple choisi, un signal logique de commande composé de trois éléments binaires OA, OB et OC transmis en parallèle - un circuit de commutation CC représenté schématiquement par un inverseur dont deux entrées non référencées sont respectivement connectées à une source de tension d'amplitude +Vcc et à une source de tension d'amplitude -Vdd. Ce circuit, commandé par le signal de commutation IC, fournit un signal de sortie Va dont l'amplitude est égale, selon le niveau du signal de commutation, à +Vcc ou à -Vdd.Ces deux tensions sont fonction respectivement de la valeur instantanée maximale et de la valeur instantanée minimale du signal périodique - un diviseur de tension constitué, selon l'exemple choisi, de cinq résistances R1 à R5 connectées en série entre la sotie du circuit de commutation CC et le potentiel de référence VO, la masse par exemple - un circuit d'aiguillage DM, qui peut être un multiplexeur analogique, qui reçoit, sur une entrée eO, le potentiel de référence VO ainsi que, sur des entrées el et e7, e2 et e6, e3 et e5 et e4, des tensions d'amplitude respectives V1, V2, V3 et v4 fournieS aux sorties du diviseur de tension c'est-à-dire aux points communs des résistances R1 et R2, R2 et R3, R3 et R4, R4 et R5.Ce multiplexeur, commandé par les signaux binaires OA, OB et OC, fournit un signal de sortie VS dont l'amplitude est égale, selon la valeur numérique de ce signal de commande, à la tension fournie sur l'une de ses entrées eO à e7 - un circuit d'amplification et de filtrage AF qui reçoit le signal VS pour fournir un signal filtré US. On décrira maintenant, en se reportant également aux figures 2 et 3, le fonctionnement du générateur de fonction de la figure 1, dans le cas particulier où ce générateur est conçu pour fournir un signal sinusoïdal de la forme k sin at, k étant la valeur instantanée optimale du signal, a la pulsation et t le temps. Ce signal sinusoidal, représenté par la courbe US de la figure 2, est obtenu par filtrage du signal VS lui-même formé d'un succession d'échelons. Selon l'exemple choisi, on dispose de cinq tensions différentes VO à V4. Ces cinq tensions sont utilisées pour fournir tout d'abord l'arc de sinusolde situé dans le premier quadrant (O à 900). On va donc fournir, à l'entrée du circuit d'amplification et de filtrage AF, cinq échelons de tension de même durée et d'amplitude respectives VO, V1, V2, V3 et V4. La durée de chaque échelon correspond à un arc égal à un quart de quadrant (22,50). La tension V4, définie par la tension de sortie Va et les résistances du pont diviseur, est égale à l'amplitude maximale de la fonction k sin at v4 = Va (Ri + R2 + R3 + R4) / D = k avec : D = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 De la même façon, les tensions V1, V2 et V3, définies par la tension Va et les résistances du pont diviseur sont respectivement égales à l'amplitude de la fonction k sin at pour les valeurs respectives de at égales à 22,50, 45 et 67,50 V1 = Va R1 / D = k sin 22,50 V2 = Va (R1 + R2) / D = k sin 450 V3 = Va (R1 + R2 + R3) / D = k sin 67,50 Au repos, le circuit logique de commande UC fournit un signal de commutation IC de niveau logique O et la combinaison codée composée des trois éléments binaires OA, OB et OC à "O". Le circuit de commutation CC, qui reçoit un signal IC de niveau logique 0 fournit un signal de sortie Va dont l'amplitude est égale à + Vcc. Le multiplexeur analogique DM, qui reçoit les éléments binaires OA, OB et OC à "O" fournit un signal de sortie VS dont l'amplitude est égale à l'amplitude du signal fourni sur son entrée eO, donc VO. L'unité logique de commande UC fournit ensuite une succession de combinaisons codées (OA - OB - OC) différentes à chaque intervalle de temps T, la durée de ce dernier étant déterminé par la pulsation a du signal sinusoïdal à produire. Ainsi, au temps ti, l'unité logique de commande UC fournit la combinaison codée 001, le signal de commutation IC étant maintenu au niveau logique 0. Le multiplexeur analogique DM qui reçoit la combinaison codée OA = O, OB = O et OC = 1 fournit un signal de sortie VS dont l'amplitude est égale à l'amplitude du signal fourni sur son entrée e1, soit V1, la tension de sortie Va du circuit de commutation CC étant maintenue égale à + Vcc. Au temps t2 l'unité logique de commande UC fournit la combinaison codée 010, le signal de commutation IC étant maintenu au niveau logique 0. Le multiplexeur analogique DM qui reçoit la combinaison codée OA = O, OB = 1, et OC = O fournit un signal de sortie VS dont l'amplitude est égale à l'amplitude du signal fourni sur son entrée e2,soit V2, la tension de sortie Va du circuit de commutation CC étant maintenue égale à + Vcc. Le fonctionnement des circuits de la figure 1 se poursuit de la façon qui vient d'être décrite et qui est illustrée par les figures 2 et 3. Ainsi, au temps t4 l'unité de commande UC fournit la combinaison 100, le signal de commutation IC étant maintenu au niveau logique 0. Le multiplexeur analogique DM qui reçoit cette combinaison fournit un signal de sortie VS dont l'amplitude est égale à l'amplitude du signal fourni sur son entrée e4, soit V4, la tension Va étant maintenue égale à + Vcc. Le multiplexeur DM a donc fourni une succession échelons VS de même durée et dont l'amplitude varie de VO (soit O Volt) à v4 (soit k sin g /2) de façon sinusoidale. Après filtrage dans le circuit AF, on obtient un signal US d'allure sinusordale s'étendant sur un quart de période. On obtiendra de la même façon la deuxième partie du signal sinusoidal désiré (de k sin En effet, au temps t5 l'unité logique de commande UC fournit la combinaison (OA, OB, OC) = 101, le signal de commutation IC étant maintenu au niveau logique 0. Le multiplexeur analogique DM qui reçoit cette combinaison fournit un signal VS dont l'amplitude est égale à l'amplitude du signal fourni sur son entrée e3, soit V3, la tension Va étant maintenue à + Vcc. Aux temps successifs t6, t7, et t8 l'unité logique de commande UC fournit respetivemt les combinaisons 110, 111 et 000, et un signal de commutation IC de niveau logique Q, O et 1. En réponse, le multiplexeur analogique DM fournit un signal VS dont l'amplitude est successivement égale à l'amplitude du signal fourni sur son entrée e6 (V2, la tension Va étant maintenue égale à + Vcc), sur son entrée e7 (V1, avec Va = + Vcc) et sur son entrée eO (VO = O). Le niveau logique du signal de commutation passant de O à 1, le circuit de commutation CC bascule et la tension de sortie Va devient égale à la tension -Vdd. Selon l'exemple choisi (signal sinusoidal) cette tension -Vdd est égale à -Vcc. Le démultiplexeur DM a donc fourni une succession d'échelons VS de même largeur et dont l'amplitude varie de V4 (soit k sin s /2) à VO (tension nulle) de façon sinusoidale. Après filtrage dans le circuit AF, on obtient un signal US d'allure sinusoidale s'étendant sur un quart de période. Ce signal faisant suite au précédent signal US, on obtient finalement un signal sinusoidal s'étendant sur une demi-période. On obtiendra de la même façon la troisième et la quatrième partie du signal sinusoidal désiré ( de k sing à k sin gss puis de k sin 3/2 à k sin 4 ) du temps t9 au temps t16. En effet, l'unité logique de commande UC fournit successivement au même rythme que précédemment, les mêmes combinaisons codées. En réponse, le multiplexeur analogique DM fournit successivement et dans le même ordre que précédemment des signaux VS respectivement identiques aux signaux fournie sur ses entrées eO à e4, c'est-à-dire aux signaux VO à V4 définis par les expressions précédentes avec Va = -Vcc. On obtient donc finalement un signal sinusoidal s'étendant sur une période, du temps tO au temps tri6. Au temps t16 l'unité logique de commande UC fournit la combinaison codée (OA, OB, OC) à "O" et un signal de commutation IC au niveau logique 0. Le circuit de commutation CC bascule et fournit une tension de sortie Va identique à la tension + Vcc. On est donc revenu en position initiale et le fonctionnement du générateur de la figure i se poursuit de la façon précédemment décrite. Ainsi, le générateur de fonction de la figure 1 fournit bien un signal sinusoidal. Pour une fréquence donnée, l'allure du signal de sortie ne dépend que des amplitudes relatives des différents signaux VO à V4 issus du pont diviseur, donc des valeurs des différentes résistances Ri à R5. On peut ainsi obtenir n'importe quel signal de sortie par une simple modification des valeurs de ces résistances, En outre, il suffit d'augmenter le nombre de ces résistances, donc des niveaux de tension de sortie du pont diviseur pour augmenter le nombre d'échelons de tension par période du signal VS et rendre, à la limite, le circuit de filtrage superflu. Dans le mode de réalisation décrit à titre d'exemple, le circuit de commutation CC peut être un circuit réalisé en technologie MOS (par exemple un multiplexeur-démultiplexeur du type commercialisé par la Société R.C.A. sous la référence 4053) ainsi que le multiplexeur analogique DM (par exemple un multiplexeur du type commercialisé par la Société R.C.A. sous la référence 4051). L'unité logique de commande UC peut, par exemple, être réalisé sous la forme d'un ou de pluseurs compteurs numériques commandés par une horloge et pouvant notamment constituer l'étage de sortie d'un générateur de fréquences. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été fournie qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent Qtre envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Générateur de fonctions fournissant un signal électrique périodique dont la loi de variation est reliée au temps par une fonction déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit logique de commande qui fournit des signaux de commande à un rythme déterminé par ladite fonction, un générateur qui fournit des tensions ayant chacune une amplitude déterminée, un circuit d'aiguillage commandé par lesdits signaux de commande et qui reçoit les différentes tensions d2amplitude déterminée pour fournir à chaque signal de commande reçu un signal de sortie dont l'amplitude est déduite de la tension d'amplitude déterminée identifiée par ce signal de commande, et un circuit de filtrage qui reçoit les signaux successifs issus du circuit d'aiguillage pour fournir le signal désiré. 2. Générateur de fonctions tel que défini en 1, caractérisé par le fait que le générateur de tensions comprend essentiellement un circuit de commutation commandé par un signal de commutation issu du circuit logique de commande et qui reçoit une première et une deuxième tension d'alimentation déterminées respectivement par la valeur instantanée maximale et la valeur instantanée minimale dudit signal électrique périodique pour fournir une tension de sortie déduite de-ltune de ces deux tensions d'alimentation selon le niveau du signal de commutation, et un pont diviseur à résistances connectées en série entre un potentiel de référence et la tension de sortie issue du circuit de commutation pour fournir simultanément lesdites tensions d'amplitude déterminée. 3. Générateur de fonctions tel que défini en 2, caractérisé par le fait que le circuit de commutation est un multiplexeur réalisé en technologie M.O.S. 4. Générateur de fonctions tel que défini en 7, caractérisé par le fait que le circuit d'aiguillage est un multiplexeur analogique réalisé en technologie M.O.S. 5. Générateur de fonctions tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits signaux successifs issus dudit circuit d'aiguillage sont tous de même largeur. 6. Générateur de fonctions tel que défini en 5, caractérisé par le fait que ledit signal désiré est un signal sinusoïdal et que l'amplitude desdits signaux successifs issus du circuit d'aiguillage est directement proportionnelle au sinus de l'angle défini par la position temporelle du centre de chacun de ces signaux.