Brevet FR2452823A1 — publié le 19801024

La présente invention concerne un générateur de signaux à basse fréquence et se rapport plus particulièrement à un générateur destiné à engendrer des signaux de tonalité, notamment en téléphonie. Les générateurs à basse fréquence pour les communications téléphoniques doivent délivrer à partir d'un clavier à boutons-poussoirs deux ondes sinusoldales de fréquences différentes représentant la touche enfoncée. Selon les normes internationales, les fréquences définissant chacune des touches d'un clavier de composition de numéros téléphoniques sont données par le tableau I ci-après. TABLEAU I f(HZ) 1209 1336 1477 163 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * O # D *, A, Bw A, B, C, D sont des touches qui activent des fonctions spéciales. On a jusqu'ici conçu des circuits pour engendrer des ondes sinusoldales synthétisant des signaux numériques provenant d1un oscillateur de référence stable. On connait notamment an générateur de signaux à basse fréquence comprenant un premier et un second regis- tres à décalage série/parallèle, deux générateurs de Si- gnaux d'horloge connectés respectivement aux entrées d'hor- loge desdits registres, deux générateurs de signaux d'ac- tionnement destinés à déterminer les périodes entrant dans la composition du signal de sortie du générateur, les sor- ties desdits premier et second registres étant connectées chacune à une grille d'un transistor Metal-Oxyde-semi-con- ducteur par l'intermédiaire d'un premier et dan seon-nd- multiplexeurs, les trajets sourcfe-drain desdits transistors étant connectés en parallèle a une entrée d'un amplifica- teur opérationnel dont l'autre entrée est maintenue à une tension de référence. Dans les générateurs connus de ce type, les géné- rateurs de signaux d'horloge sont réalisés a l'aide de rE- sonateurs à quartz qui sont encoxrtbrants pour les fréquences demandées et qui nécessitent une energie d'alimentation nimpor- tante. L'invention vise à créer un générateur du type pré- cité qui -présenterait toutes en même temps, les caracteris- tiques suivantes qui ne sont présentées qu'en par'tie dDns les générateurs existants. a) précision de fréquence inférieure a 25%; b) faible dissipation d'energie c) sinusoïde approximée avec 24 niveaux- de tension par période, ce qui permet avec un simple fil- trage d'obtenir une distorsion des ondes sinu- soïdales de l'ordre de 1% d) faible tension d'alimentation; e) conception en circuits intégrés simple. Elle a donc pour objet un générateur de signaux à basse fréquence, notamment de signaux de tonalité comporte tant un clavier dont chaque touche est définie par deux fréquences différentes devant autre émises par le générateur, un oscillateur de fréquence stable connecté à un premier et à un second diviseurs programmables destinés à diviser la fréquence dudit oscillateur stable en vue d'obtenir des signaux de sortie de fréquences pratiquement égales à un multiple des fréquences des signaux d'identification d'une touche du clavier, le générateur comportant en outre associé à chaque diviseur programmable un second diviseur par un nombre égal au rapport entre la fréquence du signal de sortie de chaque diviseur programmable et la fréquence correspondante à émettre, un registre à décalage connecté à la sortie dudit diviseur programmable et commandé par ledit second diviseur, les sorties dudit registre à décalage étant connecté à des moyens de sommation par l'intermédiaire d'un multiplexeur, caractérisé en ce que chacun desdits diviseurs programmables comporte des moyens pour diviser la fréquence dudit oscillateur stable par des nombres entiers et des moyens pour diviser la fréquence dudit oscillateur stable par au moins un nombre non entier. D'autres caracteristiques de l'invention apparal- tront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple: - la Fig.l est un schéma synoptique d'un générateur de signaux auquel est appliquée l'invention; - la Fig.2 est un schéma plus détaillé du diviseur programmable utilisé dans le générateur de la Fig.l; - la Fig.3 est un diagramme en fonction du temps d'un exemple de division de la fréquence du résonateur par un nombre N non entier; - la Fig.4 est un diagramme représentant les signaux apparaissant aux douze sorties du registre à décalage du générateur de la Fig.l; - la Fig.5 est un diagramme en fonction du temps montrant la forme du signal obtenu avec le générateur suivant 1' invention. Des calculs effectués par le Demander ont montré que la fréquence optimale d'un résonateur à céramique permettrant une erreur maximale de 0,25% pour les huit fréquences de sortie du générateur indiquées dans le tableau précité et qui est compatible avec une onde sinusoldale engendrée à partir de vingt quatre niveaux de tension est de 530 388 Hz. L'utilisation d'un oscillateur à céramique permet de réaliser un générateur d'un encombrement réduit, fonctionnant avec une fréquence de départ considérablement plus faible que lors de l'utilisation d'un oscillateur à quartz, donc avec une consommation de puissance réduite. Pour obtenir les fréquences du tableau précité avec la précision voulue, il est nécessaire que le diviseur programmable puisse assurer la division de la fréquence du résonateur par des diviseurs N donnés dans le tableau II suivant, dans lequel fi est la fréquence à obtenir et fr, la fréquence réelle, e est l'erreur en pourcent entre fr et fi, 100 (fr-fi)/fi. TABLEAU II fi (Hz) N fr (Hz) e (%) fi (Hz) N 697 63,5 696,05 - 9,14 770 57,5 76E,68 - 0,17 852 52 849,98 - 0,24 941 47 940,40 - 0,06 1209 36,5 1210,93 0,16 TABLEAU II (suite) 1336 . 53 1339,36 0,25 1477 30 1473,30 - 0,25 1633 27 1637,00 0,24 Ce tableau montre que pour trois fréquences, les diviseurs N ne sont pas des nombres entiers. Le générateur de signaux représenté à la Fig.l comprend un oscillateur à céramique 1 de fréquence f = 530388 Hz connecté à deux blocs de fréquence similaire, 2 et 3 destinés respectivement à engendrer un groupe de quatre fréquences 697, 770, 852 et 941 plus faibles et un groupe de quatre fréquences 1209, 1336, 1447 et 1633 plus élevées, une fréquence de chacun des groupes étant destinée à identifier en combinaison avec une fréquence de l'autre groupe, une touche déterminée a d'un clavier 4 de composition denumércstélêphoniques. Le clavier 4 est connecté aux deux blocs de fréquence 2 et 3, par l'intermédiaire d'un circuit décodeur 5. Le bloc de fréquence 2 comporte comme connu en soi un diviseur programmable 6 destiné à diviser la fréquence f de I'oscillateur 1 par l'un des diviseurs du tableau II en réponse à l'actionnement d'une touche correspondante du clavier 4. Le diviseur programmable est à cet effet connecté au circuit décodeur 5. La sortie du diviseur 6 est connectée à l'entrée d'un diviseur 7 par 12 dont la sortie F est reliée à un registre de décalage 8 à 6 étages à entrée série et sorties parallèles. La sortie du diviseur programmable 6 est en outre connecté à une autre entrée du registre 8. Les sorties du registre 8 qui sont au nombre de deux par étage, sont connectées chacune à une entrée d'un multiplexeur 9 commandé par le signal de sortie F du diviseur 7 par 12, tandis que les sorties du multiplexeur sont reliées chacune à la grille d'un transistor à canal N, T1 - T12 dont les drains sont connectés à 11 entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 10 ct dont les sources sont reliées à la masse. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 10 est à une tension de référence VR Le circuit de réaction de l'amplificateur 10 est constitué par un condensateur 11 et par le trajet sourcedrain d'un transistor 12 connecté en parallèle sur le condensateur. La grille du transistor 12 est maintenue à une tension Le bloc de fréquence 3 est de construction similaire au bloc 2 et ne sera donc pas décrit ici. Afin de répondre aux impératif s de la réalisation d'une onde sinusordale à faible distorsion, chaque diviseur programmable 6 est réalisé de la manière représentée à la Fig.2. Ce diviseur comporte principalement un compteur programmable à réaction 13. Au compteur 13 dont la capacité est de 27 positions, est associé un circuit 16 de décodage d'état du compteur destiné à modifier le cycle de fonctionnement du compteur en fonction de la valeur du diviseur transmise à partir du décodeur 5. Le circuit 16 comporte en outre, 4 sorties décodage qui positionnent la bascule 14, par l'intermédiaire des circuits logiques 17 et 18 commandés par le circuit de décodage 5. La sortie de la bascule 14 représente un signal f f f f dont la fréquence est égale a ?330'27 ou 36 5 selon le choix fait par le circuit 5. Le fonctionnement du circuit de la Fig.2 va être décrit en référence à la Fig.3 qui est un diagramme en fonction du temps des signaux de sortie de certains constituants du circuit de la Fig.2, appliqué à titre d'exemple à la division de la fréquence de l'oscillateur par le nombre 36,5. La fréquence f de l'oscillateur représentée à la ligne A de la Fig.3 est appliquée à l'entrée du compteur 13 après que le circuit logique 5 ait transmis au circuit de décodage 16 des instructions de fonctionnement du compteur 13 suivant un cycle de comptage par 73 Sur la ligne B du diagramme de la Fig.3, apparaissent les états 1 à 73 du-compteur 13. Le décodeur 16 émet 4 signaux de sortie C,D,E,F qui correspondent au décodage du ler, dix-neuvième, trente septième et cinquante-cinquième états parmi les soixante-treize états du cycle de comptage du compteur 13. Ces impulsions apparaissent respectivement sur les lignes C à F de la Fig.3. On voit que chacune des impulsions est d'une durée égale à une période du signal de l'oscillateur. Dans le circuit 17, la sortie du décodeur C est connectée directement à une entrée de declenchement de la bascule 14 tandis que la sortie du décodeur E est connectée à une autre entrée de déclenchement de ce circuit par l'intermédiaire d'un demi-registre à décalage pour y etre retardées d'une demi-période du signal d'oscillateur. De meme, la sortie du décodeur D est connectée directement à une entrée de rétablissement de la bascule 14, tandis que la sortie du décodeur F est connectée à une autre entrée de rétablissement du circuit 14 par l'in tenaédiaire d'un autre demi-registre à décalage. Il en résulte que le signal de mise à l'état haut de la bascule délivré par le circuit 17 est un signal formé d'une impulsion correspondant à la première des périodes 1 à 73 et d'une impulsion correspondant à la trente-septième période, mais décalée d'une demi-période. Ce signal apparaît sur la ligne G de la Fig.3. D'une manière analogue, le résultat de la combinaison dans le circuit 18, des signaux D et F de sortie du décodeur 16 est un signal apparaissant sur la ligne H de la Fig.3 et qui est formé de l'impulsion de sortie E du décodeur et de l'impulsion de sortie F du décodeur 16 décalée d'une demi-période par un demi-registre à décalage. Ce signal est appliqué à l'entrée de mise à l'état bas du basculeur 14 de sorte qu'à sa sortie apparaît un signal représenté à la ligne I de la Fig.3. La période de ce signal est formée d'une première portion délimitée par la mise à l'état haut du basculeur 14 par la première impulsion du signal de la ligne G et le retour à l'état bas par la première impulsion du signal de la ligne H et d'une seconde portion délimitée par le retour à l'état bas précité et la remise à l'état haut par la seconde impulsion du signal de la ligne G. La première impulsion de la ligne G est séparée de la première impulsion de la ligne H par 18 périodes, alors que cette dernière impulsion est séparée de la seconde impulsion de la ligne G par 18,5 périodes du signal de l'oscillateur. La période du signal de sortie du basculeur 14 est donc égale à 36,5/f. Bien entendu, le diviseur programmable destiné à obtenir les signaux de fréquences f/33, f/30, f/27 comporte des circuits de construction semblable à celle du circuit qui vient d'être décrit, mais dont le décodeur et les circuits logiques tels que 17 et 18 sont programmés par le circuit de codage au rang des impulsions desti nées à constituer les signaux précités. Les signaux de sortie des diviseurs programmables sont ensuite divisés par 12 dans le diviseur 7, dont le signal de sortie F assure la commande du registre à décalage 8 et du multiplexeur 9. Les signaux de sortie du diviseur programmable 6 sont en outre appliqués aux entrées correspondantes du registre 8 qui émet à sa sortie douze signaux représentés à la Fig.4. Le registre à décalage 8 délivre des signaux A2, A4, A6 .., décalés de I/2, 11, 21, ... bits. Ces signaux 2 2 sont inversés et utilisés avec les sorties normales A3, A5, A7.... Les signaux A1 à A12 de la Fig.5 sont appliqués au multiplexeur 9 commandé par le signal F = A1. Le multiplexeur 9 est tel que si F = 1, les signaux A1, A2 ..., A12 sont appliqués aux grilles des transistors T1 à T12 alors que Si F = 0, l'ordre d'application de ces signaux est inversé. I1 résulte d'un tel fonctionnement qu'au point de sommation du circuit, c'est-à-dire à l'entrée de l'am plificateflr opérationnel 10 apparaît une tension en gradins à 24 niveaux ayant une forme quasi-sinusoldale. Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, une onde sinusoldale peut être obtenue à partir d'un signal à 24 niveaux pour toutes les fréquences du générateur de signaux de tonalité, ce qui réduit considérablement la distorsion des ondes sinusoldales. Le générateur suivant l'invention comporte un nombre de composants réduit au minimum. Il est enfin aisément réalisable sous forme intégrée en utilisant la technologie MOS, I 2L ou autre. REVEND ICAT IONS 1. Générateur de signaux à basse fréquence, notamment de signaux de tonalité comportant un clavier dont chaque touche est définie par deux fréquences différentes devant être émises par le générateur, un oscillateur de fréquence stable connecte à un premier et à un second diviseurs programmables destines à diviser la fréquence dudit oscillateur stable pour obtenir des signaux de sortie de fréquences pratiquement égaux à un multiple des fréquences des signaux d'identification d'une touche du clavier, le générateur comportant en outre associé à chaque diviseur programmable un second diviseur par un nombre égal au rapport entre la frequence du signal de sortie de chaque diviseur programmable et la fréquence correspondante à émettre, un registre à décalage connecté à la sortie dudit diviseur programmable et commandé par ledit second diviseur, les sorties dudit registre à décalage étant connectées à des moyens de sommation par l'intermédiaire d'un multiplexeur, caractérisé en ce que chacun desdits diviseurs programmables (6) comporte des moyens pour diviser la fréquence dudit oscillateur stable (1) par des nombres entiers et des moyens pour diviser la fréquence dudit oscillateur stable par au moins un nombre non entier. 2. Générateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur programmable comprend un compteur (13) connecté à la sortie dudit oscillateur stable (1) et commandé par ledit clavier (4) par l'intermédiaire d'un décodeur (5), ce dernier étant connecté audit compteur par l'intermédiaire d'un circuit de décodage(16)de commande de l'un desdits moyens de division par un nombre entier et desdits moyens de division par un nombre non entier selon la fréquence du signal à- engendrer. 3. Générateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit oscillateur stable (1) est un oscillateur à céramique dont la fréquence est de 530388 Hz. 4. Générateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de division par un nombre non entier du diviseur programmable, comprennent ledit compteur (13) dont le cycle de fonctionnement est établi égal au double du diviseur non entier à utiliser, le circuit (16) de décodage de quatre signaux de sortie du compteur, séparé s par des intervalles à peu près réguliers dans le cycle du compteur (13), et des moyens (17)et et (18) de combinaison des impulsions de sortie dudit circuit de décodage (16) pour former un signal dont la fréquence est égale au quotient de la fréquence dudit oscillateur stable (1) par le diviseur non entier. 5. Générateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de recombinaison des signaux de sortie du décodeur sont constitués par des circuits OU, une entrée de chaque circuit OU étant connectée directement à une sortie du décodeur, tandis que son autre entrée est connectée à une desdites autres sorties par llin- termédiaire d'un circuit de décalage d'une demi-impulsion, les sorties desdits circuits OU étant respectivement con nectées aux entrées de mise à l'état haut et à l'état bas d'un basculeur bistable (14). 6. Générateur suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (20) de remise à l'état initial du décodeur (13) à la fin de chaque cycle du compteur. 7. Générateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit registre à décalage (8) est un registre à douze sorties permettant d'engendrer sous la commande du multiplexeur (9) un signal à vingt quatre paliers.