Brevet FR2474174A1 — publié le 19810724

L'invention a trait à des moyens qui permettent une utili- sation optimale d'un analyseur de formes d'ondes. Elle con- cerne plus particulièrement un système destiné à modifier un signal d'entrée répétitif grâce à des variations programmées du décalage et du gain, afin de permettre une utilisation plus efficace de la portée dynamique d'un analyseur de forme d'onde. L'invention est particulièrement utile - mais non exclu- sivement - pour des applications d'émissions de télévision o elle peut servir à analyser des signaux vidéo complexes ou des signaux d'essai ou de controle vidéo. L'invention peut etre facilement appliquée à d'autres conditions d'essai, tels que les systèmes audio ou similaires. La réalisation d'analyseurs de formes d'ondes capables d'effectuer des mesures précises et reproductibles de signaux complexes a longtemps été le but de constructeurs d'instru- ments. Des efforts antérieurs ont abouti à la réalisation d'analyseurs de formes d'ondes comportant des circuits à vo- cations particulières et des moyens complexes de filtrage. De meme, des montages d'essai doivent etre modifiés pour ef- fectuer l'analyse précise de différentes parties d'une forme d'onde complexe. Suivant la présente invention, on emmagasine des valeurs nominales de décalage et de gain dans une mémoire à program- mes. Le signal à analyser est appliqué à travers un sommateur de manière à appliquer le signal plus la valeur nominale de décalage à un amplificateur numériquement programmable. Le signal de sortie résultant est analysé dans un analyseur de signaux o une liste de valeurs de décalage et de gain néces- saires pour obtenir une définition optimale est programmée ou compilée, conjointement à une liste de temps auxquels ces va- leurs doivent prendre effet. Les données de gain et de déca- lage sont stockées dans la mémoire à programmes. Les données de temps sont comptées par des impulsions d'horloge de comp- tage en se référant à une impulsion au taux de répétition du signal d'entrée. Les données de temps sont envoyées à un combinateur qui, en comptant les impulsions d'horloge en se rapportant à l'im- pulsion de déclenchement, détermine le moment auquel l'adres- -2- se des données optimales de gain et de décalage doit être en- voyée à la mémoire à programmes. Les données adressées sont envoyées de la mémoire à programmes à un convertisseur numé- rique/analogique (DAC) afin d'engendrer le signal décalé et à l'amplificateur numériquement programmable pour en modifier le gain. Le signal de sortie résultant utilise plus efficace- ment la portée dynamique de l'analyseur de signaux. Par conséquent, l'un des buts de la présente invention consiste à prévoir un analyseur de signaux qui utilise plu- sieurs valeurs de décalage et de gain pour effectuer le pré- traitement dynamique d'un signal analogique. Un autre but de l'invention consiste à prévoir un analy- seur de signaux qui peut facilement traiter une forme d'onde complexe. Par ailleurs, la présente invention a pour but de prévoir un analyseur de signaux qui exploite la totalité de sa portée dynamique de fonctionnement. Différentes caractéristiques et plusieurs avantages de la présente invention ressortiront davantage au cours de la lec- ture de la description qui suit, si l'on se réfère au dessin annexé, sur lequel La FIGURE 1 est un schéma synoptique d'un analyseur de formes d'ondes réalisé conformément à la présente invention; La FIGURE 2 montre le traitement d'un signal vidéo carac- téristique à l'aide d'un analyseur de formes d'ondes réalisé conformément à la présente invention; La FIGURE 3 est un schéma synoptique d'un mode de réali- sation de l'analyseur de signaux 30 de la Figure 1, et La FIGURE 4 est un schéma synoptique montrant un mode de réalisation du combinateur 60 des Figures 1 et 3. Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 1, on y voit sous forme de schéma synoptique un mode préféré de réalisa- tion de la-présente invention. Le signal à analyser est introduit dans l'analyseur de forme d'onde par la borne 5 reliée à une entrée d'un somma- teur 10. Ce dernier peut être constitué par n'importe quel dispositif additionneur, par exemple un amplificateur-somma- teur. La sortie de cet additionneur 10 est appliquée à un amplificateur numériquement programmable, par exemple du type -3- décrit et représenté dans une demande conjointe de brevet in- titulée "Amplificateur à conductance de transfert, à deux qua- drants et à programmation numérique ", à laquelle il convient de se référer. Le signal amplifié de sortie est appliqué à l'analyseur de signaux 30. L'analyseur de signaux 30 peut être n'importe quel analy- seur classique de formes d'ondes, y compris des analyseurs à commande manuelle ou assistés d'un ordinateur. Il peut compor- ter par exemple un oscilloscope pour le controle et un opéra- teur humain pour fournir des informations relatives au gain et au décalage à une mémoire à programmes 50 ainsi que des informations de synchronisation et de commande au combinateur 60. Alternativement, l'analyseur de signaux 30 peut comporter un indicateur de forme d'onde à ordinateur qui donne au signal d'entrée sa forme numérique et engendre les informations de gain et de décalage, ainsi que de synchronisation, basées sur l'analyse de la forme d'onde numérique par ledit ordinateur. L'analyseur de signaux 30 reçoit une impulsion d'horloge 45 et des impulsions de déclenchement 55. Les impulsions de dé- clenchement 55 peuvent être engendrées par une source extéri- eure quelconque; toutefois, leur fréquence doit être un sous- multiple entier du taux de répétition du signal d'entrée, ou l'égal de ce taux. Après chaque impulsion de déclenchement il se produit un nombre connu d'impulsions d'horloge 45. La mémoire à programmes 50 sera de préférence une mémoire vive (RAM) dans laquelle on emmagasine les données de gain produites par l'analyseur de signaux 30 pour programmer l'am- plificateur numériquement programmable 20. Le combinateur 60 reçoit les données de temps et de com- mande en provenance de l'analyseur de signaux 30. Il reçoit également des impulsions d'horloge 45 et de déclenchement 55 afin de le synchroniser par rapport à l'analyseur de signaux 30. Le combinateur 60 utilise ces données pour sélectionner l'adresse des données nécessaires de gain et de décalage em- magasinées dans la mémoire à programmes 50. Les données de gain adressées sont appliquées à l'entrée de commande de l'am- plificateur 20 et les données de décalage sont envoyées au convertisseur numérique/analogique 40 pour y être transfor- mées en équivalent analogique. Le convertisseur numérique/ 2474 174 -4- analogique 40 peut être de tout type approprié pour l'appli- cation envisagée de la présente invention. Par exemple, dans un mode préféré de réalisation le convertisseur DAC 40 se compose d'un convertisseur à haute-précision (de l'ordre de 0,01%), La sortie de ce convertisseur DAC 40 est appliquée à une entrée du sommateur 10 o elle est combinée algébrique- ment avec la répétition suivante du signal d'entrée. Pour faciliter la compréhension du mode de fonctionne- ment du système représenté Figure 1, il faut supposer l'e- xistence de plusieurs conditions initiales de marche. Plus précisément, que l'amplificateur 20 est programmé pour un gain minimal et que le convertisseur DAC 40 est programmé à mi-graduation. Cela s'obtient grace à un gain nominal et des valeurs de décalage emmagasinées dans la mémoire à program- mes 50. La première répétition du signal est ajoutée à la valeur nominale de décalage, puis analysée par l'analyseur de signaux 30. L'amplitude de crete à crête du signal, par exemple, peut être mesurée. D'autres paramètres du signal peuvent être analysés afin de déterminer les nouvelles va- leur de décalage et de gain. Par exemple, la valeur de crête à crete du signal d'entrée sera telle que la-portée dynamique de l'analyseur de signaux ne risque-pas d'être utilisée dans sa totalité. Un autre cas qui se produit couramment est que le signal d'entrée possède un niveau de courant continu (dé- calé). L'analyseur de signaux fournira à sa sortie une liste de valeurs de décalage et de gain requises pour exploiter de fa- çon optimale la portée dynamique de fonctionnement-de l'ana- lyseur de signaux. La sortie de l'analyseur de signaux 30 com- prendra également des informations relatives au moment auquel il convient d'appliquer les nouvelles valeurs de décalage et de gain au convertisseur DAC 40 et à l'amplificateur 20, res- pectivement. Les données relatives au temps peuvent etre cal- culées en comptant les impulsions d'horloge 45 par rapport aux impulsions de déclenchement 55. Les données de temps et de commande sont envoyée au combinateur 60 lequel, en comp- tant les impulsions d'horloge 45 par rapport aux impulsions de déclenchement 55, détermine le moment o les données de gain et de décalage doivent etre adressées dans la mémoire 24? 4'174 -5- à programmes 50 et si celle-ci se trouve dans le mode de lec- ture ou d'écriture. Les données sélectionnées de gain sont appliquées à l'amplificateur 20 pour en régler le gain afin de compenser le niveau de courant continu du signal d'entrée. Les données de décalage sélectionnées sont envoyées dans le convertisseur DAC 40 o elles sont transformées en équivalent analogique avant d'etre additionnées avec la répétition sui- vante du signal d'entrée, Le signal sortant du sommateur 10 est le signal d'entrée original dont on a supprimé le niveau de courant continu. Ce signal corrigé est ensuite amplifié par l'amplificateur 20 en fonction des données de gain fournies par la mémoire à programmes 50. Le signal obtenu à la sortie de l'amplificateur 20 fait désormais un meilleur usage de la portée dynamique de fonctionnement de l'analyseur de signaux. Le processus décrit ci-dessus est illustré graphiquement Figure 2 qui montre le traitement d'un signal caractéristique d'entrée. Le signal représenté est la forme d'onde bien con- nue d'essai de linéarité en gradins. Cette forme d'onde est destinée à mesurer la déformation non-linéaire d'un système vidéo. La forme d'onde se compose essentiellement d'une série d'ondes sinusoïdales à hautefréquence ajoutées de façon arithmétique à un signal en gradins, de courant continu va- riable et à fréquence inférieure. La forme d'onde d'essai d'entrée 300 est ajoutée dans le sommateur 10 au signal décalé 310 engendré par le con- vertisseur DAC 40 à partir de données emmagasinées dans la mémoire à programmes 50 afin d'obtenir la forme d'onde 320. On peut constater que, malgré que l'on ait supprimé le com- posant courant continu du signal d'entrée, la portée dynami- que de la forme d'onde 320 est inférieure à celle de la forme d'onde 300. Par conséquent, le gain dans la zone des sous- porteuses (désignée en A dans la forme d'onde 300) peut etre augmenté, dans cet exemple, d'un facteur d'environ 3,5 sans sortir de la portée dynamique de l'analyseur de signaux. Cet accroissement du gain est assuré par l'amplificateur 20 qui a été programmé par les informations de gain en Provenance de la mémoire à programmes. La forme d'onde résultante 300 peut dès lors etre analysée avec une meilleure définition oar l'analyseur de signaux 30. ti 741 74 -6- La FIgure 3 montre un mode de réalisation de l'analyseur de signaux 30 que l'on peut utiliser dans le système décrit ci-dessus. L'analyseur de signaux est construit autour du convertisseur analogique/numérique (ADC)--410. On obtient une exploitation maximale de la portée dynamique de ce convertis- seur ADC 410 en appliquant un décalage dynamique et un gain dynamique au signal d'entrée avant sa conversion numérique. Dans ce mode de réalisation, les données de décalage sont engendrées par un micro-ordinateur 400 et introduites dans la mémoire à programmes (RAMI) 50 en passant par la ligne d'adresses et de données 405. Le microordinateur 400 peut etre réalisé à partir de composants disponibles dans le com- merce, tels que ceux de la série Motorola M6800. Une des- cription détaillée des interconnexions, du fonctionnement et de la programmation du micro-ordinateur n'est pas donnée ici car des renseignements complets concernant ces composants, y compris les diagrammes de synchronisation, les schémas synop- tiques et les schémas synoptiques multiples, des détails con- cernant les données de lecture à partir des mémoires ou d'é- criture dans celles-ci, les diagrammes, et les caractéristi- ques des signaux, se trouvent dans l'ouvrage intitulé: "M6800 Microprocessor Applications Manual", copyright 1975, de Motorola, Inc.. Ce micro-ordinateur est également décrit dans le brevet américain n 3 962 682 auquel il convient de se référer. En utilisant ces documents, on estime qu'une per- sonne experte dans l'art est à meme de réaliser un micro-or- dinateur du genre utilisé dans le mode de réalisation de la Figure 3 sans avoir à se soumettre à des essais excessifs. La mémoire vive à signaux 420, la mémoire morte 430, et l'hor- loge à temps réel 440 sont de types classiques et par consé- quent ne nécessitent aucune description détaillée. Le combi- nateur de mémoire 415 contrôle l'écoulement de signaux numé- riques en déterminant quels sont les signaux stockés dans la mémoire vive à signaux 420. On engendre une forme d'onde analogique décalée en appli- quant les données décalées stockées dans la mémoire vive RAM au convertisseur DAC 40 qui les convertit en en signal ana- logique. Cette mémoire RAM 50 emmagasine également des données de gain dynamique pour-programmer l'amplificateur 20. Le com- _ ô. 4 i 7 4 -7- binateuA60 détermine l'instant o les données relatives au gain et au décalage doivent être sorties. La Figure 4 montre un coub:nateur qu convient pour la présente invention. Comme on l'a indiqué plus haut, ce com- binateur reçoit des données de synchronisme de l'analyseur de signaux 30. Ces données sont stockées dans un empilage de temps 500 constitué de préférence par une mémoire du type "premier entré, premier sorti". Ces données sont des mots numériques représentant l'instant auquel les données de gain et de décalage stockées dans la mémoire programmable 50 de- vraient etre accessibles. Le combinateur reçoit également en entrée des impulsions d'horloge 45 et des impulsions de dé- clenchement 55 à des fins de synchronisation avec d'autres éléments de l'analyseur de forme d'onde. La sortie de l'empilage de temps 500 est appliquée à une entrée du comparateur numérique 510 dont l'autre entrée est branchée de façon à recevoir la sortie du compteur 520. Ce compteur 520 est actionné par les impulsions d'horloge 45 et remis à zéro par les impulsions de déclenchement 55. La bor- ne de sortie du comparateur 510 actionne l'entrée d'horloge (CK) du compteur 530 et l'entrée stroboscopique ou de sélec- tion de l'empilage de temps-500. Le compteur 530 est égale- ment remis à zéro par les impulsions de déclenchement 55. La sortie du compteur 530 est l'adresse des données de décalage et de gain nécessaires pour régler la forme d'onde d'entrée. Pendant le fonctionnement, la répétition initiale du si- gnal d'entrée est analysée par l'analyseur de signaux 30 et les données de gain et de décalage sont stockées dans la mé- moire programmable ou d'instruction 50, tandis que les don- nées de temps sont stockées dans l'empilage de temps 500. La valeur de tête qui se trouve dans cet empilage est appliquée à une entrée du comparateur 510 et la sortie du compteur 520 est présente à l'autre entrée de ce comparateur 510. Lorsque la valeur affichée par le compteur 520 est égale à la pre- mière valeur de temps, un "un" logique est engendré par le comparateur 510. Ce "un" synchronise le compteur 530 et fait avancer sa sortie jusqu'à l'adresse suivant dans la mémoire à programmes 50. Les données de gain et de décalage stockées à l'endroit adressé constituent des sorties appliquées respec- 7. I i74 -8- tive..ent à l'amplificateur programmable et au convertisseur DAC. La sortie logique "un" du comparateur 510 synchronise également l'empilage de temps et fait que ce dernier applique la valeur de temps suivante à sa ligne de sortie. La séquence opérationnelle décrite cidessus se répète et les valeurs de gain et de décalage sont réglées conformément aux données que contlent la mémoire programmable ou d'instruction 50. Il convient de souligner que la description qui précède a été volontairemaent dépouillée de quantités considérables de détails et renseignements particuliers concernant par exemple les circuits, la temporisation et autres, attendu que de telles notions sont bien connues des spécialistes dans l'art. On peut également indiquer que le mode particulier de réalisation de l'invention qui est représenté schématiquement et décrit ici doit être pris dans le sens d'illustration et non restrictif. Par conséquent, de nombreuses variantes et modifications pourront être envisagées dans l'application pratique de l'invention sans s'écarter toutefois de ses prin- cipes de base. i 74 -9- REVENDICATIONS 1. Un analyseur de formes d'ondes pour l'analyse de formes d'ondes complexes, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une entrée (5) de point sommateur (10) auquel est appliquée la forme d'onde complexe à analyser; b) un amplificateur programmable (20) sensible aux données de gain pour amplifier de façon contrôlable la sortie dudit point sommateur (10); c) un analyseur de signaux (30) branché de façon à recevoir la sortie dudit amplificateur programmable (20) afin d'engendrer à partir de celles-ci des données de gain et de décalage ainsi que des données de temps et de commande; d) un moyen (50) pour recevoir et stocker lesdites données de gain et de décalage; e) un moyen (60) pour recevoir lesdites données de temps et de contrôle et pour engendrer à partir de celles-ci une adresse de données de gain et de décalage stockées dans ledit moyen (50) de réception et de stockage des données, ces données de gain ainsi adressées étant appliquées audit amplificateur programmable (20), et f) un moyen (40) pour transformer lesdites données adressées de décalage en un signal analogique décalé que l'on applique audit point sommateur (10) pour y être combiné avec la forme d'onde complexe d'en- trée. 2. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit point sommateur comprend un amplificateur sommateur ou additionneur. 3. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit amplificateur programmable est sensible à des signaux numériques de commande. 4. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit analyseur de signaux (30) comprend un dispo- sitif de chiffrage basé sur ordinateur qui transforme en signes nu- mériques la forme d'onde complexe et engendre lesdits décalages et gains, ainsi que les données de temps et de commande, basés sur l'ana- lyse par ordinateur de la forme d'onde chiffrée. 5. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 1, ca- ractérisé en ce que le moyen récepteur et de stockage comprend une mémoire vive RAM (420). 6. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit moyen convertisseur est constitué par un 947 4174 - 10 - convertisseur numérique/analogique (40). 7. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 1, ca- ractérisé en ce que le moyen récepteur de données de temps et de com- mande comprend un combinateur (60). 8. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 7, ca- ractérisé en ce que ledit combinateur comprend a) une mémoire vive RAM (420) o la première donnée introduite est la première donnée sortante, pour stocker des mots numériques re- présentant l'instant auquel lesdites données de gain et de décalage ont été stockées dans ledit moyen de réception et de stockage; b) un premier compteur (520) pour engendrer un- signal numérique de synchronisation;- c) un comparateur numérique (510) branché de façon à recevoir la sortie de ladite mémoire vive RAM (420) et dudit premier compteur (520), ledit comparateur numérique (510) engendrant une impulsion de sortie lorsque ledit mot numérique est égal audit signal numérique de synchro- nisation, et d) un second compteur (530) branché de manière à recevoir ladite impulsion de sortie et à engendrer une adresse à partir de cette im- pulsion. 9. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit analyseur de signaux (30) comprend un moni- teur de forme d'onde et un opérateur humain pour assurer la réaction. 10. Un analyseur de formes d'ondes selon la Revendication 4, ca- ractérisé en ce que ledit dispositif de chiffrage comprend: a) un ordinateur (400) pour calculer les données de gain et de décalage ainsi que les données de temps et de contrôle à partir d'une forme d'onde numérique appliquée à une ligne bi-directionnelle (405) de données; b) un convertisseur analogique/numérique (410) pour recevoir la sortie dudit amplificateur programmable (20) et la transformer en mots numériques, et c) un combinateur de mémoire (415) pour recevoir les mots numé- riques et commander le stockage ou le non-stockage de ces mots numé- riques.