Brevet FR2466023A1 — publié le 19810327

L'invention a trait en général aux systèmes d'affichage pour oscilloscopes numériques, et en particulier à un système destiné à re- produire l'enveloppe de signaux complexes tels que signaux porteurs. Les oscilloscopes à temps réel assurent un affichage continu, basé sur le temps, des valeurs instantanées d'amplitude de phénomènes électriques, ce qui leur permet d'afficher avec précision les formes d'onde de signaux complexes, tels que les signaux porteurs à haute-fréquence comportant des enveloppes à basse-fréquence. Ces types de formes d'onde, ainsi que d'autres encore, peuvent également être affichés par des oscilloscopes à temps réel équipés de tubes à mémoire bistables et à vision directe, car les circuits de traitement des signaux et le moyen d'enregistrement sont continus. D'autre part, les oscilloscopes hachent ou découpent les signaux d'entrée pour les transformer en points de temps déterminés par une horloge interne; ils quantifient en outre les valeurs instantanées d'amplitude relevées en ces points, et enfin ils emmagasinent les re- présentations numériques résultantes dans une mémoire numérique. L'af- fichage est reconstitué à partir de la mémoire à une cadence déterminée d'horloge, et se manifeste soit sous forme d'une série de points, soit sous forme de points enchainés. Attendu que les signaux d'entrée n'ont pas de relation fonctionnelle avec l'horloge interne de l'oscilloscope numérique, quelle que soit la valeur instantanée du signal d'entrée au moment o se présente le bord de l'impulsion d'horloge, c'est cette va- leur qui est emmagasinée. L'information qui se trouve entre ces points est naturellement perdue, de façon que, pour des signaux complexes, il est difficile, sinon impossible, de reconstituer une forme d'onde intel- ligible. Un procédé visant à déterminer les valeurs minimales et maxi- males d'amplitudes de formes d'onde répétitives a désormais été mis au point pour des oscilloscopes numériques et fait l'objet d'une demande connexe de brevet intitulée "Système de Mémorisation de Formes d'onde" et déposée par la Demanderesse. Il serait souhaitable d'utiliser ces valeurs minimales et maximales pour reproduire l'enveloppe de signaux complexes. La présente invention a précisément pour objet un système d'af- fichage d'enveloppes de signaux pour un oscilloscope numérique. Le sys- tème y associé d'acquisition de formes d'onde comprend un circuit pour détecter les amplitudes minimales et maximales des signaux, mesurées sur de courts incréments de temps, et ces minima et maxima sont effecti- vement emmagasinés en tant que points acquis de données le long de la for- me d'onde, au lieu et place des valeurs instantanées qui se produisent effectivement en ces point-* Par conséquent, il faut deux emplacements de mémoire pour emmagasiner la totalité des données pour un point donné. Pour l'affichage, des données représentant les amplitudes mini- male et maximale du signal à chaque point de donnée sont mémorisées en des emplacements adressables adjacents d'une mémoire pour affichage. Un comp- teur d'adresses du type binaire est relié à la mémoire d'affichage afin d'adresser successivement chacun des emplacements d'emmagasinage, en ré- l1 ponse à un signal d'horloge d'affichage. Un circuit de commande est in- terposé entre le compteur d'adresses et la mémoire d'affichage afin de contrôler le bit le moins significatif du signal de comptage d'adresses, et fournir ainsi quatre modes d'affichage. Dans un premier mode d'affi- chage, on laisse parvenir jusqu'à la mémoire le bit le moins significatif de façon à extraire alternativement de celle-ci des données représentant les valeurs mini et maxi du signal. Un générateur de vecteurs associé à cette mémoire relie les minima et les maxima pour fournir le signal d'affichage. Dans un second mode d'affichage, on maintient à un niveau bas le bit le moins significatif appliqué à la mémoire, et cela durant la totalité du cycle d'extraction, afin d'adresser un empla- cement de stockage sur deux, par exemple des emplacements pairs o seules les valeurs maximales sont mémorisées. Ainsi, la totalité des valeurs maximales sont extraites successivement. Le générateur de vecteurs y associé relie les valeurs maximales entre elles pour réaliser un signal d'affichage. D'une manière analogue, un troisième mode d'affichage est prévu dans lequel le bit le moins significatif est maintenu à un niveau élevé pendant toute la durée du signal d'horloge de manière à n'adresser que des emplacements impairs, pour extraire la totalité des valeurs mi- nimales stockées d'après lesquelles on peut reconstituer un signal d'af- fichage. Le quatrième mode d'affichage est une combinaison des trois premiers, dans laquelle on utilise successivement ces trois modes sur trois cycles successifs de comptage d'adresses. Lors de la première pas- se, les deux valeurs minimaleset maximaleSsont extraites de la mémoire. A la seconde passe, seules les valeurs minimales sont extraites, et à la troisième passe ce sont uniquement les valeurs maximales qui sont ex- traites. Les trois formes d'onde résultantes sont superposées sur un écran d'affichage associé au circuit, et donnent à l'observateur l'image d'un affichage unique de l'enveloppe remplie d'une forme d'onde complexe. Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, le circuit de commande du bit le moins significatif (LSB)4#omprend deux portes NON-ET qui peuvent être commandées simplement par deux bits de commande provenant d'uncircuit logique de commande. Par conséquent, l'un des buts de l'invention consiste à prévoir un système d'affichage d'enveloppe de signal pour un oscilloscope nu- mérique. Un autre but de l'invention consiste à prévoir un oscilloscope numérique comportant des modes différents d'affichage et dans lequel on peut afficher les minima et/ou maxima des signaux. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront claire- ment à tout spécialiste en ce domaine à la lecture de la description qui suit, qui se rapporte aux dessins annexés, sur lesquels La FIGURE 1 est un schéma synoptique montrant un système d'affi- chage réalisé conformément à la présente invention; Les FIGURES 2A à 2D sont des diagrammes de formes d'onde qui se rapportent au schéma synoptique de la Figure 1; La FIGURE 3 est un schéma synoptique montrant le circuit à portes de commande du bit le moins significatif (LSB), conformément au mode préféré de réalisation de l'invention, et La FIGURE 4 est une table de vérité concernant le circuit à portes de la Figure 3. Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 1, on y voit un schéma synoptique d'un système d'affichage pour oscilloscope numérique, dans lequel des signaux analogiques sont appliqués par l'intermédiaire d'une borne d'entrée 10 à un circuit 12 d'acquisition de formes d'onde. Ce circuit comprend des convertisseurs d'échantillonnage et maintien, et analogiques-numériques, de types bien connus que l'on utilise dans les oscilloscopes numériques classiques. Bien que le nombre de points acquis le long de la forme d'onde d'un signal d'entrée soit limité par l'espace disponible dans la mémoire, le circuit 12 d'acquisition de formes d'on- de peut avantageusement fonctionner comme l'enseigne une demande con- jointe de brevet déposée par la Demanderesse et intitulée "Système d'em- magasinage de Formes d'Onde", dans laquelle un système d'échantillonnage à grande vitesse effectue l'acquisition de données de formes d'onde à la cadence de fonctionnement la plus élevée que peut atteindre le conver- tisseur analogique-numérique. Les données de formes d'onde ainsi acquises sont appliquées à un circuit 14 détecteur de minima et maxima, qui sert ainsi à détecter et maintenir les valeurs respectivement les plus faibles et les plus élevées du signal qui se produisent durant des incréments de temps qui correspondent au laps de temps qui s'écoule entre des points de données, dont le nombre est fonction de l'espace disponible dans la mémoire. Par conséquent, les points de données emmagasinés comprennent les amplitudes minimale;et maximalesdu signal qui se produisent entre les points de données désignés, plut8t que les valeurs instantanées ré- elles qui se manifestent en ces points. Les valeurs minimales et maxi- males sont stockées dans des emplacements adjacents de la mémoire, à savoir dans une mémoire d'affichage 16 qui peut avantageusement être une mémoire vive RAM. Un compteur d'adresses binaires 18 est relié à la mémoire 16- afin d'adresser successivement chaque emplacement de stockage en réponse à un signal d'horloge d'affichage, celle-ci étant représentée en 20. Selon le mode conventionnel, le compteur d'adresses binaires 18 com- prend une ligne de sortie pour chaque bit de comptage binaire, les bits étant disposés dans l'ordre décroissant entre le bit le plus significa- tif (MSB) et le bit le moins significatif (LSB). Un commutateur 22 est interposé entre le compteur 18 et la mémoire 16 sur ladite ligne LSB, afin de choisir le bit le moins significatif effectivement appliqué à la mémoire (LSB') à partir de LSB, de la masse ou d'une tension de dé- marrage, afin de fournir quatre modes distincts d'affichage. Pour obtenir le premier mode d'affichage, on place le commuta- teur 22 sur la position correspondant au plot 22A, ce qui permet au LSB de parvenir jusqu'à la mémoire. Dans ce mode particulier, chaque empla- cement de la mémoire peut être adressé successivement, et l'on extrait de la mémoire les valeurs minimales et maximales des signaux emmagasinés dans les emplacements adjacents de la mémoire. Au fur et à mesure qu'une donnée est extraite de la mémoire, elle est transformée en donnée analo- gique par le-convertisseur numérique-analogique (DAC) 24. Un générateur de vecteurs 26 branche la sortie de points du convertisseur DAC 24 afin de produire la forme d'onde liée minimum-maximum de la Figure 2A et de l'appliquer à un dispositif d'affichage 28 qui peut avantageusement être constitué par un tube à rayons cathodiques. Pour ce qui concerne le second mode d'affichage, la ligne d'en- trée du bit le moins significatif de la mémoire est reliée à la masse par l'intermédiaire du commutateur 22 et du plot 22B de celui-ci. Dans ce mode, on adresse successivement un emplacement sur deux de la mémoire, par exemple les emplacements pairs, o seules les valeurs maximales sont emmagasinées, ce qui a pour conséquence d'extraire successivement toutes les valeurs maximales de la mémoire 16. Le convertisseur DAC 24 et le générateur de vecteurs 26 engendrent le signal d'affichage formé de points, reliés entre eux, des valeurs maximales, comme le montre la Figure 2B. Pour le troisième mode d'affichage, la ligne d'entrée du bit le moins significatif de la mémoire est reliée à une source de tension de démarrage, par exemple de +5 volts, en passant par le commutateur 22 et son plot 22C. Dans ce mode, on adresse successivement un emplacement de mémoire sur deux, par exemple les emplacements impairs, o seules les valeurs minimales sont stockées, ce qui fait sortir successivement de la mémoire toutes les valeurs minimales. Le convertisseur DAC 24 et le générateur de vecteurs 26 engendrent le signal d'affichage, formé de points reliés entre eux, des valeurs minimales, comme le montre la Fi- gure 2C. Dans le quatrième mode d'affichage, le commutateur 22 est relié successivement à chacun des trois plots 22A, 22B et 22C, de manière à rester sur chaque plot pendant un cycle complet de comptage du compteur d'adresses 18. A la première passe du cycle d'horloge de la mémoire, les valeurs tant minimales que maximales des formes d'onde sont extraites et un affichage est engendré. A la seconde passe, seules les valeurs minimales sont extraites aux fins d'affichage, et à la troisième passe seules les valeurs maximales sont extraites pour l'affichage. Les trois formes d'onde d'affichage résultantes sont superposées sur l'écran d'af- fichage du dispositif d'affichage 28, et apparaissent à l'observateur comme étant un affichage unique de l'enveloppe remplie d'une forme d'on- de complexe. Attendu que le mode de fonctionnement du circuit, qui a été dé- crit ci-dessus, est destiné à se dérouler à grande vitesse pour produire un affichage d'enveloppe que l'on peut regarder sans scintillement, le commutateur 22 sera de préférence constitué par le circuit logique de commande à portes ou à déclenchement représenté Figure 3. Ce circuit de commande à déclenchement comprend deux portes NON-ET 30 et 34, dont le fonctionnement est explicité par la table de vérité de la Figure 4. Un circuit logique de commande 40 engendre deux bits de commande Ci et C2 pour commander le fonctionnement du circuit à portes. Si Cl est bas et C2 est élevé, la sortie de la porte NON-ET 30 sera haute, tandis que la sortie de la porte NON-ET 34 sera basse. Ainsi, le bit le moins significatif du signal de comptage d'adresses qui parvient à la mémoire 16 (LSB') est maintenu à une valeur faible qui correspond à la position 22B du commutateur de la Figure 1. Si C2 est faible, la sortie de la porte NON-ET 34 est élevée, quel que soit l'état de Cl. Par conséquent, LSB' est haut. Si Cl est élevé de m9me que C2, le bit réel le moins si- gnificatif provenant du compteur d'adresses 18 passe par les portes NON-ET 30 et 34, de telle sorte que LSB' = LSB. Le circuit logique de commande 40 peut être conçu de manière à permettre d'établir l'un quelconque des quatre modes d'affichage décrits ci-dessus, ou des combinaisons de ces modes. La ligne de dépassement du comptage, qui part du compteur d'adresses 18, peut être appliquée au circuit de logique de commande 40 pour changer les bits de commande Cl et C2 à la fin de chaque cycle d'horloge. Le circuit logique de commande 40 peut prendre de nombreuses formes différentes allant d'un agencement de portes et de bascules à un microprocesseur. Il est évident pour toute personne nantie de connaissances or- dinaires dans ce domaine que de nombreux changements peuvent être ap- portés dans les détails décrits ci-dessus du mode préféré de réalisation de l'invention, sans s'écarter cependant des principes de base de celle- ci. Par conséquent, l'invention doit être prise dans son sens le plus large et dans les limites exposées ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Système d'affichage pour un oscilloscope numérique, caracté- risé en ce qu'il comprend: a) une mémoire (16) pour formes d'onde, destinée à stocker des valeurs d'amplitude minimale et maximale de signaux dans des emplacements adjacents et adressables de mémorisation; b) un moyen (18) pour adresser ladite mémoire afin d'en extraire sélectivement lesdites valeurs minimales et maximales, et c) des moyens (24, 26) sensibles auxdites valeurs extraites de la mémoire pour en tirer un signal d'affichage. 2. Système d'affichage selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'adressage de ladite mémoire comprend un compteur d'adresses (18) pour fournir un signal de comptage d'adresses binaires et des circuits de commande pour commander le bit le moins significatif dudit signal de comptage d'adresses de manière à controler la sélection d'adresses desdits emplacements de mémorisation. 3. Système d'affichage selon la Revendication 2, caractérisé en ce que lesdits circuits de commande comprennent un commutateur (22) in- terposé entre ledit compteur d'adresses (18) et ladite mémoire (16) afin d'opérer la sélection entre un bit le moins significatif dudit signal de comptage d'adresses binaires, un comptage logique fixe et un comptage logique haut en tant que bit le moins significatif appliqué à ladite mé- moire. 4. Système d'affichage selon la Revendication 3, caractérisé en ce que lesdits circuits de commande comprennent en outre un circuit lo- gique de commande (40) et que ledit commutateur comprend deux portes NONET et que l'on peut contr8ler à l'aide dudit circuit logique de commande. 5. Système d'affichage selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le moyen prévu pour fournir un signal d'affichage comprend un convertisseur numérique-analogique (24) et un générateur de vecteurs (26). 6. Système d'affichage pour un oscilloscope numérique, caracté- risé en ce qu'il comprend a) une mémoire (16) pour formes d'onde qui contient des valeurs d'amplitudes minimales et maximales de signaux, représentatives de l'en- veloppe d'une forme d'onde; b) des moyens (18) pour extraire sélectivement de la mémoire les valeurs minimales, les valeurs maximales ou une combinaison de valeurs minimales et maximales, et - c) des moyens sensibles auxdites valeurs extraites de la mémoire pour reconstituer des formes d'onde de valeurs minimales et des formes d'onde de valeurs maximales, afin de les superposer dans un dispositif d'affichage (28) et réaliser ainsi un affichage d'enveloppe. 7. Système d'affichage selon la Revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'extraction comprennent un compteur d'adresses '(18) pour fournir un signal de comptage d'adresses binaires, ainsi que des moyens (30, 34) pour contr8ler la condition du bit le moins significatif dudit signal de comptage.