Brevet FR2476323A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne un dispositif de discrimination entre deux valeurs "1" et "0" d'un signal avec une compensation de la composante continue. Le dis- positif selon l'invention est utilisé par exemple pour la discrimination entre deux valeurs de signal dans une liaison de transmission optique de données en circuits d'intégration poussée. Les deux valeurs "1" et "0" d'un signal dans une liaison de ce genre correspondent respec- tivement à l'état de "allumage" et à l'état de "extinction" tion". Lorsqu'un signal numérique émis à partir d'un côté d'émission est discrimines un côté de réception, et s'il est impossible d'obtenir le niveau central au côté de réception par une récupération de composante continue un procédé de discrimination entre les deux valeurs "1" et "0" du signal reçu est appliqué, illustré sur la Figure 1 en A, B et C. A partir d'un signal reçu I, le signal inversé II et le signal décalé III sont produits, comme le montre la figure 1 en A et B. La valeur du décalage DEC est égale à l'amplitude Vs du signal I. La comparai- son des deux signaux Il et III permet d'obtenir un sig- nal IV représentant le résultat de la discrimination du signal reçu I comme le montre la Figure 1 en C. Mais ce procédé pose un problème si les niveaux de base des signaux I et II ne coincident pas et par con- séquent, si une composante continue C= est formée entre le signal I et le signal II comme le montre la Figure 1 en D et en G, à la condition que la valeur d 'aip]itu maximale des signaux I et Il soit limitée à une valeur prédéterminée V (max). Il en est ainsi car la marge de discrimination MG formée par les signaux II et III est réduite comparativement au cas de la Figure 1 en A, B et C, comme cela apparait sur la Figure 1 en E et H et par conséquent la discrimination de la valeur du signal reçu ne peut pas toujours être assurée correctement. Le Brevet des Etats Unis d'Amérique No 4 027 152 décrit un procédé antérieur selon lequel un signal à trois valeurs émis à partir du côté d'émission est utilisé, et la discrimination du signal reçu au côté de réception est effectuée en utilisant un niveau de base obtenu par l'intégration du signal reçu. Mais ce procédé antérieur impçse la production du signal à trois valeurs et entraîne une ré- duction de la marge de discrimination en raison de l'uti- lisation de ce signal à trois valeurs. Ainsi, la technique antérieure n'apporte pas une solution définitive à la dis- crimination d'un signal reçu ayant plusieurs valeurs. L'invention a donc pour objet essentiel de pro- poser un dispositif perfectionné de discrimination entre deux valeurs d'un signal, avec une compensation de compo- sante continue, dans le but de résoudre les problèmes pré- cités. L'invention concerne donc un dispositif de dis- crimination entre deux valeurs d'un signal, avec une com- pensation de composante continue, et qui comporte: Un circuit de commande automatique de gain qui reçoit un signal entrant V1 pour produire un signal V(+) de même polarité que ce signal entrant et un signal V(-) de polarité opposée à celle du signal entrant, un détec- teur de crête qui reçoit le signal V(+) de même polarité et le signal V(-) de polarité opposée pour commander-la valeur d'un courant de réaction, un circuit de réaction qui relie la sortie du détecteur de crête au circuit d'en- trée du circuit de commande automatique de gain et un com- parateur qui reçoit le signal V(+) de même polarité et le signal (V-) de polarité opposée par l'intermédiaire d'un circuit de niveau, de manière à produire un signal de sor- tie discriminé à deux valeurs, la valeur du courant de réaction étant réglée de manière que la valeur maximale de l'un des deux signaux V(+) et V(-) de même polarité et de polarité opposée coincide avec la valeur minimale de l'autre de ces deux signaux. -3 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réa- lisation et en se référant aux dessins annexés sur les- quels: - La Figure 1 montre de A à I les relations entre un signal initial, le signal inversé et le signal décalé afin d'expliquer le problème de la discrimination entre les valeurs d'un signal reçu. Les Figures 2 et 3 illustrent un mode de réa- lisation de l'invention. Les Figures 4A à 4G et 5A à 5G représentent les formes d'onde de signaux apparaissant dans les circuits des figures 2 et 3, les Figures 6, 7 et 8 illustrent un autre mode de réalisation de l'invention, les Figures 9A à 9C, lOA à 100, 1lA à 11C et 12A à 12C montrent des formes d'ondes de signaux apparais- sant dans les circuits des figures 6, 7 et 8. La Figure 2 est donc le schéma d'un dispositif de discrimination entre deux valeurs d'un signal avec compensation de composante continue selon un mode de réalisation de l'invention, et la Figure 3 représente plus particulièrement le détecteur de crête 4 du circuit de la Figure 2. Un signal d'entrée est appliqué à une borne d'entrée d'un convertisseur 2 de courant en tension. Ce signal d'entrée représente la valeur "i 2" o il est le courant d'une photodiode 12 qui reçoit un faisceau lumineux 11 et i2 est le courant de réaction. le signal de sortie V1 du convertisseur 2 est appliqué à une borne d'entrée 31 d'un circuit 3 de commande automatique de gain dont l'autre borne d'entrée 32 reçoit un signal de référence Vrefl' La valeur du signal Vl est égale à la valeur "i1 - i2" multipliée par lavaleur R qui représente une résistance prédéterminée. VI = (i 2)IR=(1 Le circuit 3 de commande automatique de gain pro- duit les signaux de sortie V(+) et V(-) qui sont expri- més par: V(+) = Ci.v1 V(-) = -o o i est le facteur d'amplification du circuit 3 de com- mande automatique de gain. La polarité du signal V(+) est la même que celle du signal V1 tandis que celle du signal V(-) lui est opposée. Les signaux produits V(+) et V(-) sont appliqués aux entrées d'un détecteur de crête 4. La Figure 3 représente un exemple de réalisation de ce détecteur de crête 4. Le détecteur de crête 4 consiste en un amplifica- teur différentiel 41 et un circuit 42 de détection de crête. L'amplificateur différentiel comporte les tran- sistors 411, 412 et 413 effectuant la soustraction "V(-) - V(+)". La valeur maximale de ce résultat est mémorisé dans un condensateur 424 du circuit 42 de détection de crête. Si V(-) - V(+) > 0, le transistor 421 est déblo- qué et par conséquent, le condensateur 424 est chargé avec une constante de temps déterminée par sa capacité et la valeur d'.ne résistance 423, afin d'augmenter la tension aux bornes du condensateur 424 ainsi que la ten- sion aux bornes de la résistance 425. En raison de l'aug- mentation de la tension aux bornes de la résistance 425, la tension à la sortie 426 du détecteur de crête 4 aug- mente et par conséquent, le courant de réaction i2 pas- sant par la résistance de réaction 8 diminue. Ainsi, la valeur de i2 diminue en approchant la valeur de base du courant i1 de la photodiode 12 de sorte que la valeur minimale de V(+) et la valeur maximale de V(-) tendent à devenir égales Par contre, si V(-) - V(+) constante de temps déterminée par la capacité de ce con- densateur, la valeur d'une résistance 425 et le facteur d'amplification en courant d'un transistor 422, diminuant ainsi la tension aux bornes du condensateur 424, de sorte que la tension diminue aux bornes de la résistance 425. En raison de la diminution de la tension aux bornes de la résistance 425, la tension à la borne de sortie 426 du détecteur de crête 4 diminue par conséquent, le courant de réaction i2 passant par la résistance de réaction 8 augmente. Ainsi, l'intensité de i2 augmente à l'approche dela valeur de base du courant il de la photodiode 12, de sorte que la valeur minimale de V(+) et la valeur maxi- male de V(-) tendent à devenir égales. Les Figures 4A à 4G et 5A à 5G illustrent le fonc- tionnement du circuit des figures 2 et 3. Les Figures 4A à 4G correspondent au cas o V(-) - V(+) > 0, tandis que les figures 5A à 5G correspondent au cas o V(-) - V(+) o 0. Les Figures 4A à 4F représentent les signaux ap- paraissant dans le circuit de la Figure 2, avec une compo- sante continue C = entre les niveaux de base V(+) et V(-). Grâce au fonctionnement du circuit de la Figure 2, l'état de V(+) et de V(-) passe à celui de la Figure 4G selon la- quelle la composante continue C= tend vers zéro. Les Figures 5A à 5F représentent les signaux dans le circuit de la Figure 2 avec un décalage C= 2 entre les niveaux de base de V(+) et V(-). Grâce au fonctionnement du circuit de la Figure 2, l'état de V(+) et de V(-) passe à celui de la Figure 5G selon laquelle la composante con- tinue C = 2 tend vers zéro. Par conséquent, le décalage entre les niveaux de base du signal V(+) et du signal (V(-) est éliminé, assu- rant la compensation de composante continue et par consé- quent, la discrimination de la valeur du signal reçu est effectuée correctement. Les signaux de sortie V(+) et V(-) du circuit 3 de commande automatique de gain sont appliqués par un circuit 91 de décalage de niveau à un comparateur 92 qui délivre un signal de sortie "1" ou "" comme résul- tat de la discrimination du signal reçu. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le signal reçu est tel que sa forme d'onde se situe au- dessus du niveau de base, mais il est également possible d'utiliser un signal reçu dont la forme d'onde se situe au-dessous du niveau de base. Mais il faut noter que la valeur maximale de V(*) et la valeur minimale de V(-) doivent être égalisées dans le cas o ces formes d'ondes se situent au-dessous du niveau de base. Les Figures 6, 7 et 8 illustrent un circuit de discrimination entre deux valeurs d'un signal avec compen- sation de composante continue et commande automatique de gain, selon un autre mode de réalisation de l'invention; plus particulièrement, les figures 7 et 8 montrent des circuits de décalage de niveaux 40 et 60 et des circuits de détection de crête 50 et 70 du circuit de la Figure 6 Le signal de sortie V1 d'un convertisseur 1 de courant en tension est appliqué à une entrée 301 d'un cir- cuit 30 amplificateur de commande automatique de gain. Une tension de référence Vrefl est appliquée à l'autre entrée 62 du circuit 30 de commande automatique de gain. Un signal Vagc de réaction de commande automatique de gain est appliqué à la borne de réaction 303 du circuit 30. Si l'on suppose que le facteur d'amplification du circuit 30 amplificateur de commande automatique de gain est C(, le gain en boucle ouverte est C Le circuit 30 d'amplificateur de commande automa- tique de gain produit un signal V(+) dont la polarité est la même que celle du signal d'entrée V1 et un signal ê, ?475323 V(-) dont la polarité lui est opposée. Les signaux pro- duits V(+) et V(-) sont appliqués à un premier circuit de décalage de niveau et à un second circuit 60 de décalage de niveau. Le signal de sortie du premier cir- cuit 40 de décalage de niveau est appliqué à un premier circuit 50 de détection de crête, dont le signal de sor- tie i2 est appliqué comme signal de réaction continu, par une résistance de réaction 80, au circuit d'entrée du convertisseur 20 de courant en tension. Le signal de sortie du second circuit 60 de décalage de niveau est appliqué à un second circuit 70 de détection de crête dont le signal de sortie Vagc est appliqué sous forme d'un signal de réaction de commande automatique de gain à la borne de réaction 303 du circuit 30. La Figure 7 représente en détail le circuit 40 de décalage de niveau et le circuit 50 de détection de crête. Le circuit de décalage de niveau comporte des transistors 401 et 402. Les bases des transistors 401 et 402 reçoivent respectivement le signal V(+) et V(-). Le niveau du signal V(+) est décalé d'une valeur prédé- terminée V pour devenir le signal V(+)' en raison de la présence d'une résistance 403. Le signal décalé V(+)' est appliqué à la base d'un transistor 501 dans le cir- cuit de détection de crête. Le signal V(-) est appliqué à la base d'un transistor 502. La différence entre les valeurs V(+)' et V(-) obtenue dans le circuit 50 de dé- tection de crête est fournie à un circuit comprenant une résistance 508, un condensateur 509, un transistor 507 et une résistance 510. Le condensateur 509 est chargé avec une con- stante de temps déterminée par le condensateur 509 et la résistance 508 et il est déchargé avec une constante de temps déterminée par le condensateur 509, la résis- tance 510 et le facteur d'amplification en courant du transistor 507. Ainsi, un courant de réaction continue *4. i circule entre la borne de sortie 511 du circuit 50 de détection de crête et l'une des entrées du convertis- seur 20 par une résistance de réaction 80. La réaction continue est assurée de manière que la valeur minimale du signal V(-) de polarité opposée coincide avecla va- leur maximale du signal décalé V(+)' de même polarité. Les Figures 9A à 9C et 10A à 10C illustrent le fonctionnement du circuit de la Figure 7. Il est bien entendu que la relation entre V(-) et V(+)' sur les Fi- gures 9B et lOB correspond à la relation entre V+ et V(-) des Figures 4F et 5F pour le fonctionnement du cir- cuit de la Figure 3. La Figure 8 représente plus en détail le circuit de décalage de niveau et le circuit 70 de détection de crête. Le circuit de décalage de niveau comporte des transistors 601 et 602. Les bases des transistors 601 et 602 reçoivent respectivement le signal V(+) et le signal V(-). Le niveau du signal V(-) est décalé d'une valeur prédéterminée V(s) pour devenir le signal V(-)' en raison de la présence d'une résistance 604. Le signal décalé V(-)' est appliqué àla base d'un transistor 702 du cir- cuit 70 de détection de crête. Le signal V(+) est appli- qué à la base d'un transistor 701. La différence entre les valeurs V(-)' et V(+) obtenue dans la circuit 70 de détection de crête est fournie à un circuit comprenant une résistance 708, un condensateur 709, un transistor 707 et une résistance 710. Le condensateur 709 est chargé avec une constan- te de temps déterminée par sa propre capacité et la va- leur de la résistance 708, et il est.déchargé avec une constante de temps déterminée par sa capacité, la valeur de la résistance 710 et le facteur d'amplification en courant du transistor 707. Ainsi, un signal V de com- agc mande automatique de gain est émis à la borne de sortie 711 du circuit 710 de détection de crête et il est appli- ? 4-5- 23 qué à la borne de réaction 303 du circuit 30 de commande automatique de gain. La commande automatique de gain est assurée de manière que la valeur minimale du signal V(+) de même polarité coincide avec la valeur maximale du sig- nal décalé V(-)' de polarité opposée. Les Figures 11(A) à 11C et 12A à 12C illustrent le fonctionnement du circuit de la Figure 8. Il est bien entendu que la relation entre V(+) et V(-)' des figures 11B et 12B correspond à la relation entre V(+) et V(-) des Figures 4F et 5F. Les Figures 9A et IOA illustrent l'état avart l'application de la réaction pour la compensation de com- posante continue. La différence entre le niveau moyen de V(+) et le niveau moyen de V(-) est égale à " cG(Vc - V fl)" o ( est le facteur d'amplification du circuit 30 d'amplificateur de commande automatique de gain, V est la tension du niveau central du signal V et Vrefl est la tension de référence. Par suite de la réaction pour la compensation de composante continue, la différence tend à s'annuler comme le montrent les Figures 9C et lOC. Les Figures 11A et 12A illustrent l'état avant l'application de la réaction pour la commande automatique de gain. Il est supposé que les amplitudes de V(+) et v(-) ne sont pas égales à v(s) mais égales à "vs + k" ou "V - k" o k est une valeur prédéterminée. La valeur s "V + k" est égale à "i ((V - Vf)" o Va est l'am- s plitude du signal V1. Par suite de la réaction pour la commande automati- que de gain, les amplitudes de V(+) et v(-) tendent à devenir égales à V, comme le montrent les figures 11C et 12C. Les signaux de sortie V(+) et V(-) du circuit 3 de commande automatique de gain sont appliqués à un com- parateur 90 qui produit un signal de sortie "1" ou "0" comme résultat de la discrimination du signal reçu. t2 4 7 5323 1 o Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art auximodesde réalisation dé- crits et illustrés à titre d'exemples nullement limita- tifs sans sortir du cadre de l'invention. 247 5323 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de discrimination entre deux va- leurs d'un signal avec une compensation de composante continue, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un circuit(3)de commande automatique de gain qui reçoit un signal entrant et qui produit un signal V(+) dont la polarité est la même que celle dudit signal entrant, et un signal V(-) dontla polarité est opposée à celle du- dit signal entrant, un dispositif(h)détecteur de crête qui reçoit ledit signal V(+) de même polarité et ledit signal V(-) de polarité opposée pour commander la valeur d'un courant de réaction, un circuit de réaction(8)qui connecte la sortie dudit dispositif détecteur de crête avec le circuit d'entrée dudit circuit de commande auto- matique de gain et un comparateur (92) qui reçoit ledit signal V(+) de même polarité et ledit signal V(-) de pola- rité opposée par l'intermédiaire d'un circuit( 91) de décalage de niveau de manière à produire un signal de sôrtie discriminé à deux valeurs, la valeur dudit courant de réaction étant régulée de manière que la valeur maxi- maie de l'un desdits signaux V(+) de même polarité et V(-) de polarité opposée coincide avec la valeur mini- male de l'autre de ces deux signaux. 2 - Dispositif de discrimination entre deux va- leurs d'un signal avec une compensation de composante continue et une commande automatique de gain, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (30) de com- mande automatique de gain qui reçoit un signal entrant et qui produit un signal V(+) dont la polarité est la même que celle dudit signal entrant et un signal V(-) dont la polarité est opposée à celle dudit signal entrant, un premier circuit(40) de décalage de niveau destiné à dé- caler ledit signal de même polarité, un premier circuit (50) de détection de crête qui reçoit le signal de sor- tie dudit premier circuit de décalage de niveau et qui dé- tecte la crête de la différence entre le signal décalé V(+)' de même polarité et le signal V(-) de polarité opposée, un second circuit (60) de décalage de niveau qui décale ledit signal de polarité opposée, un second circuit (70) de détection de crête qui reçoit le signal de sortie duditsecond circuit de décalage de niveau et qui détecte la crête de la différence entre ledit signal décalé V(-}' de polarité opposée et le signal V(+) de même polarité, un premier circuit de réaction (80) qui connecte la sortie dudit premier circuit de dé- tection de crête avec le circuit d'entrée dudit circuit de commande automatique de gain pour effectuer la réac- tion en courant continu, un second circuit de réaction qui connecte la sortie dudit second circuit de détec- tion de crête à la borne de réaction dudit circuit de commande automatique de gain pour assurer la commande automatique de gain et un comparateur.(90) qui reçoit ledit signal V(+) de même polarité et ledit signal V(-) de polarité opposée de manière à produire un signal de sortie discriminée à deux valeurs, ladite réaction en courant continu par ledit premier circuit de réaction étant assurée de manière que la valeur minimale dudit signal V(-) de polarité opposée coincide avec la valeur maximale dudit signal décalé V(+)' de même polarité. 3 - Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ladite commande automatique de gain par ledit second circuit de réaction est assurée de ma- nière que la valeur minimale dudit signal V(+) de même polarité coincide avec la valeur maximale dudit signal décalé V(-)' de polarité opposée.