Brevet FR2475315A1 — publié le 19810807

La présente invention se rapporte à un filtre passe-bas, comportant au moins un composant du type RC (résistance-capacité) et un amplificateur opérationnel branché en aval, destiné à lisser une tension continue à signaux perturbateurs superposés, notamment dans des balances électroniques. Lorsque la constante de temps d'un tel filtre passe-bas doit être de l'ordre d'une seconde, il est nécessaire d'utiliser des condensateursrelativement grands présentant des capacités d'environ 1 vF. En présence de telles capacités, la rémanence du diélectrique se fait déjà ressentir. Cette rémanence diélectrique a été décrite par exemple, dans le "Lehrbuch der Physik" (Traité de Physique) de Grimsehl, Tome Il, 15e édition, 1961, page 73, paru aux Editions Schallreuter. Etant donné que, en général, cette rémanence diélectrique décroît avec une constante de temps d'environ 10 secondes, il se fait ressentir en tant que modification parasite du comportement dans le temps du filtre passe-bas et il entraîne, par exemple après un saut de tension à l'entrée dudit filtre, des variations de tension trop faibles à la sortie de ce dernier, à un moment o le phénomène transitoire dudit filtre passe-bas devrait être achevé depuis longtemps en fonction de sa constante de temps. Lorsqu'un tel filtre passe-bas est branché, par exemple, à l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique à haute résolution, d'une balance électronique, afin d'éliminer les signaux perturbateurs superposés à la tension continue devant être mesurée, il intervient une modification dans l'affi- chage lors de l'application d'un poids sur la balance, et cela à un instant o le phénomène transitoire du filtre passe-bas devrait être achevé depuis longtemps. La présente invention a par conséquent pour objet un filtre passe-bas qui, comprenant au moins un composant du type RC et un amplificateur opérationnel branché en aval, est perfectionné de telle sorte que la rémanence diélectrique n'exerce aucune influence perturba- trice sur son signal de sortie. Selon les caractéristiques essentielles de l'invention pour compenser la rémanence diélectrique du conden- sateur du filtre passe-bas, il est prévu un autre conden- sateur et une autre résistance,qui exercent dans le montage un effet opposé, sans modifier sensiblement le comportement dans le temps dudit filtre passe-bas. Dans une forme de réalisation avantageuse selon l'invention, l'autre condensateur et l'autre résistance sont branchés en parallèle avec la résistance du composant de type RC. Dans une autre-variante avantageuse, le condensa- teur et la résistance supplémentaires sont connectés sur la boucle de réaction de l'amplificateur opérationnel branché en aval. Selon un autre mode de réalisation, le condensa- teur et la résistance supplémentaires sont branchés en parallèle avec la résistance-série d'un deuxième amplifi- cateur opérationnel inverseur. Avantageusement, dans toutes les formes de réalisation, le matériau constituant le diélectrique du condensateur supplémentaire présente une rémanence plus importante que le diélectrique du condensateur du filtre passe-bas. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: la figure 1 est une représentation schématique d'une première forme de réalisation du filtre passe-bas selon l'invention; la figure 2 illustre schématiquement une première variante de réalisation dudit filtre; la figure 3 illustre schématiquement une seconde variante de réalisation dudit filtre, et les figures 4a et 4b sont des diagrammes mettant en évidence les allures dans le temps des tensions régnant respectivement à l'entrée et à la sortie dudit filtre passe-bas Le filtre passe-bas illustré sur la figure 1 consiste en un composant du type RC qui comprend une résistance Rl et un condensateur Cl. Un amplificateur opérationnel Vl assure un découplage non inverseur de la sortie A. Sans la présence d'un condensateur supplémen- taire C2 et d'une résistance supplémentaire R2, un saut de tension à l'entrée E du montage du filtre passe-bas (tel qu'illustré sur le diagramme de la figure 4a) engendrerait à la sortie A une allure de la tension telle que celle illustrée sur le diagramme de la figure 4b pour le composant du type RC réel. La différence vis-à-vis du composant du type RC idéal, illustrée à très grande échelle -sur la figure 4b dans un but de clarté, est due à la rémanence diélectrique du condensateur Cl. Le condensateur supplémentaire C2 et la résistance supplémentaire R2, branchés en parallèle avec la résistance Rl, ont pour effet de faire croître plus rapidement la tension du condensateur Cl, donc la tension de sortie. De ce fait, l'allure de la tension à la sortie du filtre passebas ainsi branché se rapproche de l'allure de la tension d'un composant du type RC idéal. Dans ce cas, par un choix approprié de la valeur de la résistance supplémen- taire R2, le comportement du circuit peut, directement après le saut de tension à l'entrée, étre adapté d'une manière optimale à un comportement idéal, cependant que ce comportement, quelques secondes après le saut de ten- sion à l'entrée, est essentiellement déterminé par la valeur du condensateur supplémentaire C2 et de l'effet de son diélectrique. Lorsque le diélectrique de ce condensateur C2 consiste en un matériau qui a une rémanence plus importante que celle de l'élément diélectrique du condensateur Cl, il est possible d'obtenir une rémanence diélectrique suffisamment importante, même.. lorsque la capacité dudit condensateur C2 est de faible valeur. Il est en général possible, par un choix approprié de la valeur de la résistance supplémentaire R2, de la valeur du condensateur supplémentaire C2 et du diélectrique de ce dernier, d'adapter l'allure de la tension à la sortie du filtre passe-bas selon l'invention à l'allure de la tension régnant à la sortie d'un composant RC idéal sans rémanence diélectrique, et cela d'une manière tellement satisfaisante que, même en présence d'appareils de mesure à haute résolution, aucune influence perturbatrice de la rémanence diélectrique ne soit perceptible. La figure 2 illustre schématiquement une variante de réalisation du filtre passe-bas selon l'invention. Le condensateur C2 et la résistance R2 supplémentaires sont branchés, avec un autre condensateur supplémentaire C3, sur la boucle de réaction de l'amplificateur opérationnel Vl. Le mode de fonctionnement de ce montage correspond à celui illustré à l'appui de la figure l, à savoir que, immédiatement après un saut de tension à l'entrée E, le trop faible accroissement de tension du composant RC réel est compensé par un gain, légèrement supérieur à l'unité, de l'amplificateur opérationnel VI, étant donné que seule une partie de la tension de sortie de cet ampli- ficateur opérationnel est renvoyée à son entrée inver- seuse par le diviseur de tension capacitif C2/C3. Dans ce montage, la résistance supplémentaire R2 et la rémanence du condensateur C2 déterminent le comportement plus longtemps après un saut de tension. La seconde variante de réalisation,illustrée sur la figure 3,se différencie de la première variante par le fait que le condensateur supplémentaire C2 et la résis- tance supplémentaire R2 sont branchés en parallèle avec la ú475315 résistance-série d'un second amplificateur opérationnel inverseur V2, tandis que, sur la figure 1, le condensa- teur supplémentaire C2 et la résistance supplémentaire R2 sont branchés en parallèle avec la résistance 1' du composant du type RC. Le second amplificateur opérationnel V2 est, de toutes façons, présent le plus souvent dans le circuit, par exemple sous la forme d'un amplificateur de plage de mesure, équipé d'une résistance réglable R3, ou en tant qu'intégrateur comportant un condensateur C3 à la place de ladite résistance R3 dans la boucle de réaction. Le branchement supplémentaire en parallèle avec une résistance R4 exerce exactement le même effet qu'un branchement supplémentaire en parallèle avec la résistance RM. Etant donné que, en général, la résistance R4 a une valeur plus faible que la résistance Rl, cette variante de réalisation présente quelquefois l'avantage que la résistance R2 ne doit pas non plus présenter nécessaire- ment une valeur trop grande. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au filtre passe-bas décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS - 1. Filtre passe-bas, comportant au moins un composant du type RC (résistance-capacité) et un amplifica- teur opérationnel branché en aval, afin de lisser une tension continue à signaux perturbateurs superposés, en particulier dans des balances électroniques, filtre caractérisé en ce que, pour compenser la rémanence diélectri- que du condensateur (Cl) dudit filtre, il est prévu au moins un condensateur supplémentaire (C2) et une résistance supplémentaire (R2), qui exercent dans le circuit un effet opposé sans modifier sensiblement le comportement dans le temps dudit filtre passe-bas. 2. Filtre passe-bas selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur supplémentaire (C2) et la résistance supplémentaire (R2) sont branchés en parallèle avec la résistance (R1) du composant du type RC. 3. Filtre passe-bas selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur supplémentaire (C2) et la résistance supplémentaire (R2) sont branchés sur la boucle de réaction de l'amplificateur opérationnel (Vl) branché en aval. 4. Filtre passe-bas selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur supplémentaire (C2) et la résistance supplémentaire (R2) sont branchés en parallèle avec la résistance-série (R4) d'un second amplifi- cateur opérationnel inverseur (V2). 5. Filtre passe-bas selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau choisi pour constituer le diélectrique du condensateur supplémentaire (C2) présente une rémanence diélectrique plus importante que celle de l'élément diélectrique du condensateur (C1) dudit filtre.