Brevet FR2452207A1 — publié le 19801017

La présente invention concerne les dispositifs de couplage d'émetteur fournissant des données sous forme codée sur une voie commune, fréquemment dénommée ligne bus. I1 est fréquemment nécessaire de coupler plusieurs émetteurs de ligne à une même voie de transmission dont la longueur est très variable, pouvant aller de quelques mètres à quelques kilomètres de longueur, suivant la vitesse de transmission et les pertes en ligne. La ligne bus est également reliée a' un ou des récepteurs en parallèle. I1 faut éviter qu'une panne sur un émetteur ou un récepteur ne perturbe le fonctionnement des autres émetteurs ou récepteurs relies à la ligne bus. Jusqu'ici, on a généralement atteint ce résultat en interposant une résistance en série entre chaque terminal (émetteur ou récepteur) et la ligne bus. Si cette solution ne présente pas d'inconvénient grave dans le'cas des récepteurs, elle est genante dans le cas des émetteurs Far on -dissipe alors dans la résistance de protection une énergie qui est souvent- de ltordre de 50% de celle fournie-par l'émetteur. La présente invention vise à fournir un dispositif de couplage répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, applicable à tous les émetteurs fournissant des données numériques sous forme codée à valeur moyenne nulle, et dont la présence ne se traduit que par une puissance- dissipée et une atténuation très faibles. Dans ce but, le dispositif comprend une dérivation de la ligne bus comportant le secondaire d'un transformateur d'impulsions de couplage avec l'émetteur et le secondaire d'un second transformateur dont le primaire est muni de moyens destinés à le fermer sur lui-même lors du fonctionnement de l'émetteur. Un tel dispositif protège l'ensemble de l'installation contre les pannes d'un émetteur, qu'il s'agisse d'une mise en court-circuit ou en circuit ouvert. Il permet d'isoler les différents terminaux (émetteurs et récepteurs) entre eux. I1 permet de constituer une installation ayant une grande réjection de mode commun (c'est-à-dire pouvant tolérer des tensions élevees de mode commun). Vus du bus, les émetteurs présentent une impédance élevée quand ils ne sont pas actifs. Enfin, l'ensemble a une fiabilité très élevée. Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci propose une installation de transmission comportant plusieurs émetteurs et plusieurs récepteurs et un bus de liaison, chacun des émetteurs étant couplé à la ligne bus par un dispositif du genre défini ci-dessus. Les récepteurs peuvent être simplement protégés par une résistance ou être couplés par un dispositif du me me type que les émetteurs, cette complication n'étant toutefois généralement pas nécessaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une installation qui en constitue un mode particulier de mise en oeuvre, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe montrant la répartition de plusieurs terminaux-(émetteurs et récepteurs) le long d'une ligne bus, - la figure 2 est un schéma de principe montrant la constitution du dispositif de couplage de l'un des émetteurs de la figure 1. L'installation montrée schématiquement en figure 1 comporte uneligne bus 10 bifilaire de type choisi en fonction de la fréquence de transmission prévue. Dans la pratique, les fréquences de transmission pourront, suivant l'application envisagée, aller de quelques centaines de Hz à quelques MHz. Suivant le cas, la ligne sera par exemple bifilaire torsadée, coaxiale ou plate. La ligne bus est fermée à ses extrémités sur-des résistances 11 correspondant à la résistance caractéristique de la ligne. On verra plus loin que le dispositif de couplage suivant l'invention n'impose pas un potentiel déterminé au conducteur de la ligne bus et que celle-ci peut donc être portée à un potentiel quelconque, à condition évidemment de ne pas atteindre une valeur provoquant des claquages. La figure 1 montre plusieurs ensembles reliés à la ligne, constitués chacun par un terminal et son dispositif de couplage. On supposera qu'il s'agit, d'une part, de récepteurs 12, d'autre part, d'émetteurs 14. Sur la figure 1 a été représenté le schéma de principe d'un seul dispositif de couplage, les autres étant similaires. Chaque ensemble émetteur comporte l'émetteur proprement dit 15 dont la résistance interne R a été schématique ment indiquée en 16. Ce générateur attaque le primaire d'un transformateur d'im, pulsions 17, dont le secondaire est monté dans une dérivation de la ligne bus 10, en série avec le secondaire. d'un transformateur d'isolement 18.Le primaire du transformateur 18 est relié à un interrupteur électronique 19, schématisé par un simple contact, dont le rôle est de mettre le primaire soit en courtcircuit sur lui-même, soit en circuit ouvert. Un système supplémentaire, schématisé sur la figure 1 par une simple ligne en tirets 20, est prévu pour fermer l'interrupteur 19 uniquement lorsque l'émetteur 15 est actif. On voit que le secondaire du transformateur 18 constitue l'inductance d'isolement de l'émetteur 15 à l'égard de la ligne bus 10. Lorsque l'émetteur 15 est actif, l'interrupteur 19 est fermé : on ramène au secondaire du transformateur 18 une impédance nulle, de sorte que le générateur 15 émet sur le bus sans perte d'énergie appréciable autre que dans sa résistance interne 16 de valeur R qui peut être très faible. Lorsqu'au contraire l'émetteur 15 est passif, l'interrupteur 19 est ouvert. L'impédance quasi-infinie du primaire du transformateur 18 se réfléchit au secondaire de ce -transformateur de sorte que l'impédance présentée par le transformateur d'isolement 18 en série sur la dérivation est pratiquement égale à celle du secondaire du transformateur 18, soit 2w f L2 à la fréquence f, si l'on désigne par L2 l'inductance du secondaire du transformateur d'isolement 18. Cette impédance doit être très supérieure à celle de la ligne bus, en général comprise entre 50 ohms et 200 ohms de façon que la dérivation correspondant à l'émetteur 15 n'amène sur la ligne bus qu'une rupture d'impédance négligeable et, par conséquent, n'entraine pas de réflexions indésirables ni de pertes de puissance vis-à-vis des autres émetteurs alimentant la ligne bus. De plus, il faut que l'impédance du secondaire du transformateur d'isolement 18, lorsque l'interrupteur 19 est ouvert, soit suffisante pour protéger la ligne bus 10 en cas de court-circuit accidentel du secondaire du transformateur 17. Dans la pratique, la valeur des inductances sera choisie en fonction de la fréquence de modulation prévue pour l'installation et du nombre d'émetteurs. Le choix de ces valeurs sera guidé par la relation qui existe entre les fréquences de coupure basse et haute et les paramètres de l'installation. La frequence de coupure basse f cb est principalement fonction de l'inductance équivalente Le et de la résistance e équivalente R e fcb = (2w Le/Re)-1 (1) La fréquence de coupure haute f ch est de son côté déterminée essentiellement par les capacités parasites des transformateurs, correspondant à une capacité totale Ce et la résistance équivalente Rye : ch (27 Re Ce) (2) De plus, l'inductance équivalente devra être d'autant plus élevée que le nombre d'émetteurs sera grand. Dans la pratique, le fonctionnement à quelques centaines d'Hertz imposera d'utiliser une inductance de ltordlre du millihenry, ce qui peut être obtenu grâce à l'emploi de ferrite. A quelques Megahertz, l'inductance sera de l'ordre de la dizaine de microhenry , ce qui peut être obtenu par des bobinages sans fer. La disposition qui vient d'être décrite trouve une application avantageuse dans toute installation où l'on désire obtenir une faible dissipation de puissance tout en conservant une bonne protection contre les pannes et donc une grande fiabilité, ce qui est notamment le cas des systèmes embarqués. On peut utiliser pratiquement tous les codes, à condition qu'ils aient une valeur moyenne nulle pour éviter la présence d'une composante continue qui saturerait les transformateurs. On peut notamment citer les codes biphase L, Manchester et Litton et les codes à modulation de phase ou de fréquence utilisés dans les transmissions numériques à modulation par impulsions codées, dites aussi MIC ou PCM. La commande synchronisée de l'activation d'un émetteur 15 et de l'interrupteur correspondant 19 peut être effectuée par des moyens électroniques classiques, à condition qu'ils aient une vitesse de commutation suffisante. La figure 2 montre schématiquement un montage utilisant des transistors bipolaires. On peut également utiliser des transistors V-MOS dont les variantes les plus récentes peuvent être rendues conductrices dans un sens ou dans l'autre, ce qui simplifie l'installation. Dans le mode de réalisation montré en figure 2 (où les éléments correspondant à ceux de la figure 1 portent le meme numéro de référence), le transformateur d'impulsions 17 comporte un primaire à point milieu relié à une alimentation à tension +V par une résistance RI. Les données provenant de l'émetteur sont appliquées sur des entrées respectives de portes ET 21 et 22 par des lignes D et D. Les autres entrées des portes 21 et 22 sont reliées à une entrée de validation 23. Enfin, les sorties des portes attaquent des transistors de commutation respectifs 24 et 25. L'entrée de validation attaque encore, par -l'intermédiaire d'une porte ET 26 (qui, comme les portes 21 et 22 peut être choisie dans la série TTL ou constituée en transistors MOS) les bases de deux transistors de commutation 27 et 28 destinés à ouvrir et fermer le circuit-primaire du transformateur i'isole- ment 18. Les émetteurs des deux transistors sont reliés à la masse et sont reliés chacun au collecteur correspondant par une diode 29 ou 30. Lorsqu'un signal est appliqué sur l'entrée de validation 23, les données provenant de l'émetteur sont transmises au primaire du transformateur 17 , les transistors 27 et 28 sont saturés et réalisent un court-circuit aux bornes du primaire du transformateur d'isolement 18. Ce court-circuit se réfléchit au niveau du secondaire du transformateur 18. On notera-que les transistors 24 et25 fonctionnent alternativement, suivant la polarité des données, c'est-à-dire suivant un mode assimilable à celui d'un circuit push-pulL. Lorsque le signal cesse d'être appliqué sur une entrée de validation, les quatre. transistors 24, 25, 27 et 28 se bloquent simultanément, Les primaires des transformateurs 17 et 18 sont pratiquement en l'air et- l'émetteur présente une impédance élevée à l'égard de la ligne bus 10. On voit qu'une installation suivant l'invention permet un fonctionnement satisfaisant de chacun des émetteurs connectés à la ligne bus, même en cas de panne d'un nombre quelconque des dérivations contenant d'autres émetteurs. En cas de court-circuit accidentel au niveau du secondaire d'un transformateur 17, la forte impédance présentée par le transfor mateur 18 correspondant lorsque l'interrupteur est ouvert protège la ligne bus qui peut continuer à véhiculer les données provenant des autres émetteurs sans perte de puissance sensible. Si c'est le transformateur 18 qui est en court-circuit permanent, la forte impédance du secondaire du transformateur 17 protège la ligne de bus aussi longtemps que l'émetteur correspondant est passif, donc dans un état de haute impédance. En clair, la défaillance d'un des transformateurs 17 ne met hors service que l'émetteur correspondant. L'invention est évidemment susceptible de nombreuses variantes de réalisation et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes de tout ou partie des dispositions décrites restant dans le cadre des équivalences. En particulier, l'interrupteur 19 pourrait être remplacé par un second émetteur comparable à l'émetteur 15. REVENDICATIONS l.Dispositif de couplage d'émetteur fournissant des données sous forme codée à valeu-r moyenne nulle sur une ligne bus, caractérisé en ce qu'il comprend une dérivation de la ligne bus comportant le secondaire d'un transformateur d'impulsions de couplage avec l'émetteur et le secondaire d'un second transformateur dont le primaire est muni de moyens destinés à le fermer sur lui-même lors du fonctionnement de l'émetteur. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un interrupteur électronique commandé en synchronisme avec un interrupteur d'activation de l'émetteur. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur électronique est constitué par un ou des transistors bipolaires ou-V-MOS. 4. Installation de transmission de données comportant plusieurs émetteurs et plusieurs récepteurs reliés à unelligne bus de liaison commune, caractérisée en ce que les émetteurs sont couplés à la ligne par des dispositifs respectifs conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.