Brevet FR2461958A1 — publié le 19810206

-1- "Circuit de comparaison de phase." L'invention concerne un circuit de comparaison de phase comportant une première entrée recevant un premier train d'impulsions, une deuxième entrée recevant un deuxiè- me train d'impulsions, et une sortie pour fournir un signal qui est une mesure de la différence de phase entre les deux trains d'impulsions. Lors du fonctionnement d'un tel circuit de com- paraison de phase connu, un générateur de tension variant en dents de scie est démarré par les impulsions du deuxiè- me train d'impulsions. Une impulsion appartenant au premier train d'impulsions et se produisant après chaque impulsion du deuxième train d'impulsions échantillonne le signal de sortie du générateur de tension en dents de scie, et le signal-échantillon obtenu de la sorte est une mesure de la différence de phase entre les deux impulsions. Afin de pou- voir définir également la différence de phase lorsque le premier train d'impulsions est en avance de phase par rap- port au deuxième train (phase négative), on impose aux im- pulsions du premier train un retard correspondant à la moi- tié de la période du deuxième train d'impulsions qui est fourni à un premier circuit d'échantillonnage. Pour une dif- férence de phase égale à zéro, le signal-échantillon préle- vé par le premier circuit d'échantillonnage correspond alors à la valeur de tension que ledit générateur engendre à l'instant correspondant à la moitié de la période de la- dite tension variant en dents de scie. UninconvénîEnt quiest inhérent à ce circuit de comparai- son de phase connu est que la précision de la détection de différences de phase proches de la valeur zéro est définie par l'égalité dudit retard et de la demi-période de la ten- sion en dents de scie, un autre inconvénient étant que lors de l'emploi d'un retard fixe, le circuit de comparaison de phase ne convient que pour une seule fréquence détermine des trains d'impulsions en raison de ce que des écarts de ladite fréquence ont comme conséquence une variation de ladite valeur des signaux-échantillons en présence d'une différen- 246 1958 -2- ce de phase égale à zéro. Or, le but de l'invention est de procurer un circuit de comparaison de phase qui tout en appartenant au genre précisé dans le préambule, n'est pas affecté par les Q5 inconvénients cités ci-dessus. A cet effet, le circuit de comparaison de phase conforme à l'invention est remarquable en ce' qu'il comporte un condensateur, des premiers moyens commutateurs pour charger ledit condensateur durant chaque moment o une impulsion du premier train d'impulsions est > présents alors qu'une impulsion du deuxième train d'impul- sions est absente, des deuxièmes moyens commutateurs pour décharger le condensateur durant chaque moment o une impul- sion du premier train d'impulsions est absente alors qu'une impulsion du deuxième train d'impulsions est présente, des troisièmes moyens commutateurs pour restaurer la charge à un niveau de référence durant chaque moment o les deux en- trées ne sont pas le siège d'impulsion, ainsi que des qua- trième moyens commutateurs pour échantillonner la charge dans le condensateur durant chaque moment o les deux en- trées sont le siège d'impulsions. Dans le présent texte, on entend par 'décharger le fait de fournir au condensateur un courant dont la pola- rité est opposée à celle du courant lors de la charge'du condensateur. Le circuit conforme à l'invention n'utilise ni dispositif de retardement ni générateur de tension variant en dents de scie, de sorte que les inconvénients dont il a été question sont éliminés. Le circuit conforme à l'inven- tion est insensible aux variations de la fréquence des deux trains d'impulsions, et la comparaison de phase n'est pas perturbée par la disparition d'impulsions d'un des trains d'impulsions ou des deux trains d'impulsions puisque dans ces cas il n'y a pas de prélèvement de signal-échantillon. Le circuit de comparaison de phase conforme à l'invention peut encore avoir la particularité que ledit circuit comporte un circuit-porte logique pour engendrer les signaux A.B, A.B, A.B et A.B, la référence A indiquant le 246 1958 -3- signal sur la première entrée tandis que la référence B indique le signal sur la deuxième entrée, ledit circuit- porte logique devant commander les premiers, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes moyens commutateurs. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un circuit de comparai- son de phase connu. La figure 2 représente un circuit de comparai- son de phase conforme à l'invention. La figure 3 montre l'allure de quelques signaux pour expliquer le fonctionnement du circuit de comparaison de phase de la figure 2. La figure 4 représente un circuit de comparai- son de phase selon la figure 2, réalisé à l'aide d'un cir- cuit logique intégré. Le circuit de comparaison de phase connu sché- matisé en figure 1 comporte une première entrée (1) rece- vant un premier train d'impulsions (A), et une deuxième entrée (2) recevant un deuxième train d'impulsions (B). Dans un système servant au réglage du fonctionnement d'un moteur, le train d'impulsions (B), est par exemple un train d'impulsions de référence, cependant que le train d'impul- sions (A) est un train d'impulsions en provenance d'un gé- nérateur tachymétrique. L'entrée (2) est connectée à un générateur de tension -variant en dents de scie (3) qui est remis à zéro à chaque apparition d'une impulsion sur l'en- trée (2). A travers un réseau de retardement (6) qui impose au signal un retard égal à la moitié de la période nominale de la tension en dents de scie (Vs) à la sortie du généra- teur (3), l'entrée (1) est raccordée à l'entrée de commande d'un commutateur (4) qui de préférence est réalisé sous forme électronique et qui chaque fois qu'apparaît une im- pulsion, raccorde un condensateur d'échantillonnage (5) à la sortie du générateur (3). La tension entre les armatures du condensateur (5) peut être prélevée sur une sortie (7). 246 195 8 -4- Le circuit selon la figure 1 fonctionne de la façon suivante. Une impulsion appartenant au train d'impul- sions (B) et se produisant sur l'entrée (2) fait commencer la montée d'une tension variant en dents de scie. Lorsqu'à un instant déterminé, le commutateur (4) est fermé durant un court laps de temps en conséquence de l'apparition d'une impulsion du train d'impulsions (A), impulsion qui s'est produite à l'instant qui précède ledit instant déterminé d'une durée égale au retard imposé par le réseau (6), la tension entre les armatures du condensateur (5) et, partant, la tension sur la sortie (7) devient égale à la valeur de la tension en dents de scie audit instant déterminé. Cette va- leur de tension est linéairement proportionnelle au temps écoulé entre l'instant o commence la montée de la tension en dents de scie et l'instant auquel a lieu l'échantillon- nage de cette tension. Ce temps écoulé, diminué du retard imposé par le réseau (6), est proportionnel à la différence de phase entre les trains d'impulsions (A) et (B), alors que pour une différence de phase égale à zéro, la valeur de la tension en dents de scie est échantillonnée à l'instant cor- respondant à la moitié de la période, à condition que le re- tard imposé par le réseau (6) corresponde à la moitié de la- dite période. La figure 2 illustreizun exemple de réalisation d'un circuit de comparaison de phase conforme à l'invention. Le circuit en question comporte un circuit-porte logique (12) auquel sont raccordées les deux entrées (1) et (2), ledit circuit-porte (12) comportant des sorties (8), (9), (10), (11) sur lesquelles on recueille les signaux respectifs (C), (D), (E) et (F) obéissant aux relations logiques suivante: C A.B. D A.B. E A.B. F = A.B. Un circuit selon la figure 2 comporte également un condensateur (17) aux bornes duquel apparaît un signal -5- (G). Une armature de ce condensateur (17) est raccordée d'une part à une borne de tension positive (+V B) à travers un commutateur (13) commandé par le signal (C), et une ré- sistance de charge (15), et d'autre part à une borne de tension négative (-VB) à travers un commutateur (14), com- mandé par le signal (E), et une résistance de décharge (16). Le condensateur (17) est shunté par un commutateur (18) com- mandé par le signal (D). La tension (G) aux bornes du con- densateur (17) peut être échantillonnée du fait qu'à travers un commutateur (4), commandé par le signal (F), ledit con- densateur (17) est raccordé à une sortie (7) à laquelle est raccordée une armature d'un condensateur d'échantillonnage (5) dont ladite armature est portée à une tension (H). La figure 3 montre la relation de temps entre les signaux (A) à (H) pour deux situations différentes, no- tamment la situation dans laquelle le train d'impulsions (A) est déphasé en avant par rapport au train d'impulsions (B), et la situation dans laquelle ce dernier train d'impulsions (B) est déphasé en avant par rapport au train d'impulsions (A). Lorsqu'à l'instant (tl) se produit le flanc avant d'une impulsion du train d'impultions (A), le niveau du signal (C) est haut jusqu'à l'instant (t2) auquel appa- raît le flanc avant d'une impulsion du train d'impulsions (B), instant auquel le niveau du signal (C) devient à nou- veau bas. Durant le temps séparant les instants (t1) et (t2), le condensateur (17) est donc relié à la tension positive (+VB) à travers le commutateur (13) et la résistance de char- ge (15), et la tension (G) entre les armatures du condensa- teur (17) augmente jusqu'à une valeur qui correspond à la durée (t2 - tl) et, partant, à la différence de phase entre les trains d'impulsions (A) et (B). A partir de l'instant (t2) et jusqu'à l'instant (t3) auquel se produit le flanc arrière de l'impulsion du train d'impulsinns (A), le niveau du signal (F) est élevé et le commutateur (4) est fermé, de sorte qu'à condition que la capacité du condensateur (5) soit négligeable par rapport à la capacité du condensateur -6- (17), le condensateur (5) est chargé jusqu'au niveau de la tension (G) entre les armatures du condensateur (17). A partir de l'instant (t3) et jusqu'à l'instant (t4) auquel se produit le flanc arrière de l'impulsion du train d'impul- sions (B), le niveau du signal (E) est élevé et le conden- sateur (17) est relié à la tension négative (-VB) à travers le commutateur (14) et la résistance de décharge (16), le condensateur (17) étant ainsi déchargé. En cas d'égalité des"largeurs"des impulsions des trains d'impulsions (A) et (B), d'égalité des valeurs ohmiques des résistances (15) et (16) et d'égalité des tensions (+VB) et (-VB), le condensa- teur (17) se décharge pratiquement jusqu'au niveau original. En conséquence de l'absence d'impulsions sur les entrées (1) et (2), le niveau du signal (D) est élevé entre les instants (t4) et (t5), et le condensateur (17) est court- circuité à travers le commutateur (18), de sorte que le con- densateur (17) est déchargé complètement, la tension entre ses armatures devenant donc égale à zéro Volt. Aux instants t6 à t10 se produisent les mêmes phenomènes qu'aux instants t1 à t5, excepté qu'en conséquen- ce du fait que le signal (B) est déphasé en avant sur le signal (A), le condensateur (17) est déchargé entre les ins- tants (t6) et (t7), de sorte qu'entre les instants (t7) et (t8) est échantillonnée une valeur négative du signal (G) et qu'entre les instants (t8) et (tg) le condensateur (17) est chargé. L'échantillonnage effectué sous la commande du signal (F) a comme avantage que dans le cas o disparaît une impulsion du train d'impulsions (A) ou (B), il n'y a pas d'échantillonnage d'une valeur erronée puisqu'il n'y a pas de prélèvement d'échantillon. l annulation de la charge dans le condensateur (17)à l'aide du commutateur (14)a comme avantage que l'inégalité éventuele des "lar- geurs" des impulsions des trains d'impulsions (A)et (B),et des valeurs ohmi- quesdes résistances (15) et (16), et des valeurs des ten- sions (+VB) et (-VB) n'a pas comme conséquence la variation de a tension entre lesarmaturesdu condensateur (17). De plus, 246 1958 -7- ladite annulation est indispensable pour éviter que, dans le cas o une impulsion a disparu du train d'impulsions (A) ou du train d'impulsions (B) ce qui donne lieu a une valeur erronée du signal (G), cette valeur erronée influence les périodes suivantes. Le circuit conforme à l'invention est suscepti- ble d'être amélioré à de nombreux points de vue, ce qui évidemment va au détriment de la simplicité. Pour établir par exemple une meilleure linéarité entre la tension entre les condensateurs (17) et la durée de fermeture du commuta- teur (13) ou (14), il est possible de remplacer les résis- tances (15) et (16)ahsi qe es commutateurs (13)e(14)par s sources de courant conmuMées.Rur Wterqu'au cours de l'édiantonwge, le condensa- teur d'échantillonnag (5) ne modifie la charge du condensa- teur (17), il est possible aussi d'intercaler un amplifica- teur tampon entre le condensateur (5) et le condensateur (17). La figure 4 illustre la façon dont il est possi- ble de réaliser de manière simple le circuit conforme à la figure 2 à l'aide d'un circuit intégré connu, à titre d'exem- ple celui fourni sous le numéro type HEF 4025B par la N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken. La figure 4 montre ce circuit intégré tel que celui-ci est décrit dans la publication "Philips Datahandbook, Semiconductors and Integrated Circuits", Partie 6, Octobre 1977. Les broches (1) à (5) ne sont pas utilisées, les broches (6), (8) et (12) sont à la masse, la broche (7) est reliée à la tension dtalimenta- tion négative (-VB) la broche (16) est reliée à la tension d'alimentation positive (+VB), la broche (15) est reliée à la tension d'alimentation négative (-VB) à travers la résis- tance (16), la broche (14) est reliée à la tension d'alimen- tation positive (+VB) à travers la résistance (15), la broche (13) est à la masse à travers le condensateur (17), la broche (11) est raccordée à la sortie (7) et en outre à la masse à travers le condensateur (5), alors que la broche (10) est raccordée à l'entrée (1) et la broche (9) à l'entrée (2). Lorsqu'à l'aide d'un commutateur, la broche (6) est reliée à 246 1958 -8- la borne de tension d'alimentation positive (+VB), au lieu de la masse, on peut mettre hors service le circuit de comparaison de phase selon la figure 4. De cette façon, le circuit correspondant à la figure 2 est réalisé à l'aide d'un seul circuit intégré, de deux résistances et de deux condensateurs. 246 1 958 REVENDICATIONS 1. Circuit de comparaison de phase, comportant une première entrée (1) recevant un premier train d'impul- sions A, à une deuxième entrée (2) recevant un deuxième train d'impulsions B, et une sortie (7) pour fournir un signal qui est une mesure de la différence de phase entre les deux trains d'impulsions A et B, caractérisé en ce que ce circuit comporte un condensateur (17), des premiers moyens commutateurs (12,13) pour charger ledit condensateur durant chaque moment o une impulsion du premier train d'impulsions (A) est présente alors qu'une impulsion du deu- xième train d'impulsions (B) est absente, des deuxièmes moyens commutateurs (12, 14) pour décharger le condensateur (17) durant chaque moment ou une impulsion du premier train d'impulsions (A) est absente alors qu'une impulsion du deu- xième train d'impulsions (B) est présente, des troisièmes moyens commutateurs (12, 18) pour restaurer la charge du condensateur (17) à un niveau de référence durant chaque moment o les deux entrées (1, 2) ne sont pas le siège d'impulsions, ainsi que des quatrième moyens commutateurs (12, 4) pour échantillonner la charge dans le condensateur (17) durant chaque moment o les deux entrées (1, 2) sont le siège d'impulsions. 2. Circuit de comparaison de phase selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit comporte un circuitporte logique (12) pour engendrer les signaux A.B, A.B, A..B et A.B, la référence A indiquant le signal sur la première entrée tandis que la référence B indique le si- gnal sur la deuxième entrée; ledit circuit-porte logique (12) devant commander les premiers, deuxièmes, troisièmes et quatrièmenmoyens commutateurs (13, 14, 18, 4).