Brevet FR2479610A1 — publié le 19811002

JUL/VIT La présente invention concerne un circuit d'ébasage linéaire d'impulsions de tension avec condition de seuil réglable. Elle trouve application dans tout traitement du signal quand il est nécessaire d'éliminer des impulsions parasites. L'invention est donc particulièrement avantageuse dans des ensembles d'exploitation de signaux impulsionnels provenant d'un système physique d'acquisition de données analogiques comme les échographes, sonars, radars, etc. îo L'art antérieur présente des réalisations de tels circuits. Ceux-ci sont composés, très générale- ment, de semi conducteurs dont la polarisation est réglée de telle sorte que leur sortie ne transmet la valeur d'entrée qu'à partir d'un certain niveau de seuil dit niveau de réjection. Un inconvénient majeur de ces composants est leur non linéarité. Une consé- quence de cet inconvénient est que, les rapports d'am- plitude entre impulsions, que le circuit sélectionne, ne sont pas conservés. Pour remédier à cet inconvénient, selon-la pré- sente invention, un circuit d'ébasage linéàire d'impul- sions de tension avec condition de seuil réglable, com- porte deux lignes connectées en parallèle. La première ligne, ou ligne de transfert du signal analogique, comporte en série une ligne à retard réglable et un atténuateur à transfert commandable. La seconde ligne, ou ligne de commande, comporte un générateur de condition à seuil réglable et un générateur de commande de l'atténuateur. La présente invention sera mieux comprise-à l'aide de la description et des dessins annexés qui sont: 2 2479610 la figure 1: un schéma bloc de circuit selon l'invention; la figure 2: une variante figure 1; la figure 3: une variante figure 1; la figure 4: un de de l'atténuateur; la-figure 5: un la figure 6: un caractéristiques-; la figure 7: un Dans la première d'un détail de la d'un détail de la schéma du générateur de comman- détail de diagramme schéma de partie de la figure 4; de quatre tensions circuit à deux voies. ce qui suit, la description est limitée à des signaux en impulsions positives. Il est entendu que les mêmes éléments sont applicables pour des signaux en impulsions négatives. La seconde partie comporte une description d'un cir- cuit selon,1'invention pour signaux bipolaires. Enfin, on trouvera une description de diverses applications comportant des indications selon les bandes de fréquen- ce envisagées. La figure 1 représente un schéma bloc d'un circuit selon l'invention. Ce circuit comporte une entrée (1) et une sortie (10), les deux lignes paral- lèles sont: la ligne (2) de transfert du signal ana- logique et la ligne (3) de commande. La ligne (2) de transfert du signal analogique comporte en série la ligne à retard (5) et son circuit de réglage de retard (6), en série avec l'atténuateur (9). La ligne (3) -de commande comporte le générateur (4) de condi- tion de seuil avec son circuit de réglage (7) en série avec le générateur (8) de commande de l'atténua- teur. La figure 2 représente un générateur (4) de condition de seuil avec son circuit de seuil (7). Ils sont constitués par un montage comparateur (14) compor- tant une ligne d'entrée de la tension à comparer (11), une ligne d'entrée (12) de la tension de seuil de com- paraison et une ligne de sortie (13). Cette dernière est activée quand la tension à comparer est supérieure ou égale à la tension de seuil de comparaison fournie par le potentiomètre (15) placé entre la masse (16) et l'alimentation continue (17). La figure 3 représente un montage particulier de générateur (8) de commande de l'atténuateur (9). Il comporte un monostable (19) et un circuit (20) de commande et de réglage de sa temporisation. La figure 4 représente un mode particulier de circuit de commande et de réglage (20) de la tempo- risation du monostable (19). Un tel circuit (20) comporte le condensateur (26) réglable ou ajustable, extérieur au monostable, la résistance (21) de ré- glage de la constante de temps du nomostable et un circuit (23) de mise en forme de l'ordre de débloquage de la temporesàtion. La figure 5 montre un exemple particulier d'un tel circuit (23). I1 comporte une porte "ET" (27) du type dit à collecteur ouvert qui à l'état logique haut débite à travers la résistance (25) dans la ligne (24). Un échographe comportant un tel circuit est classiquement composé.d'une sonde fonctionnant en émission-réception, d'une électronique de contrôle pour réaliser par exemple une focalisation dynamique et d'un ensemble de traitement pour réaliser une image ultrasonore. Le circuit selon l'invention s'insère dans la chaîne, entre la sonde et l'ensemble de traite- ment des signaux électro-acoustiques pour visualisation. 4 2479610 La figure 6, qui comprend les diagrammes 6-a à 6-d permet de matérialiser le fonctionnement de la chaîne. Après remise en forme électrique, les échos ultrasonores, par la sonde, donnent des impulsions de tension noyées dans un bruit provenant de diverses origines. Parmi les impulsions de tension recueillies, représentées schématiquement à la figure 6, au diagram- me 6-a, se trouvent des échos parasites (30, 33). Leurs origines peuvent être diverses. Ils peuvent pro- l0 venir de réflexions sur des joints de grains en métal- lurgie, sur des inhomogénéités de tissus en examen médical, etc. Leur amplitude est souvent réduite, relativement aux impulsions propres, spécifiques des structures à visualiser. Mais elle est aussi supérieure au niveau de bruit et devient détectable par les moyens de visualisation. Leur position dans le temps peut prendre deux dispositions principales, représentées au diagramme 6-a. L'impulsion propre (29) peut être suivie d'une impulsions parasite (30). Mais une impulsion propre comme (32) peut aussi contenir dans son front de des- cente un écho parasite (33). Quand un tel signal est présenté à l'entrée (1) du circuit selon l'invention, il est transmis sur la ligne 2 de transfert du signal à l'entrée de l'atté- nuateur 9 avec un retard de temps engendré par la ligne à retard.-Ce retard permet de compenser les temps de montée des éléments de la ligne 3 de commande. Dans l'exemple de réalisation préférée, l'atté- nuateur 9 est avantageusement constitué par un interrup- teur analogique par exemple du type MOS-FET. Son entrée est connectée à la sortie de la ligne à retard et sa sortie à la sortie 10 du circuit selon l'in- vention. Sa-gâchette de commande est reliée à la ligne 3 de commande. Celle-ci reçoit aussi le signal tel que 6-a. Le générateur 4 du signal de commande, monté en comparateur 14 reçoit par son entrée "tension de référence" 12 une tension de seuil de référence du potentiomètre 17. Cette tension est une tension continue 34 sur le diagramme 6-a. Cette tension est le niveau de réjection des tensions par la base, c'est-à-dire qu'elle situe le niveau d'ébasage des impulsions. Par son entrée "tension d'entrée" 11, le comparateur 14 reçoit le signal lui-même. La condition de sortie est que, la ligne de sortie 13 du comparateur 14 devient active quand la tension d'entrée est supé- rieure à la tension de seuil 34. Pour un signal et une tension de seuil 34 comme dans le cas du dia- gramme 6-a, l'état de sortie du comparateur est de la forme du diagramme 6-bo D'après le niveau de réjection engendré par la tension de seuil 34, les impulsions parasites 30, 33 ne font pas déclencher le comparateur 14. Seules, les impulsions propres 29, 31, 32 donnent lieu à des impulsions dont la durée correspond au temps pendant lequel la tension de l'impulsion propre est supérieure à la tension de seuil 34. Il est à remarquer que la forme du diagramme 6-b doit être inversée si le comparateur travaille en logique positive. Le diagramme 6-c représente la réponse du géné- rateur de commande (8) de l'atténuateur (9) quand il est constitué par un montage à monostable comme aux figures 3, 4 et 5. En l'absence de toute excitation à son entrée 13, le monostable reste inactif. Dès qu'on lui applique un signal à l'entrée 13, le monosta- ble est temporisé. Mais, la porte '"ET", 27, bloque la temporisation par mise à la tension d'alimentation 2 2479610 22. Quand le signel d'entrée remonte la porte "ET" 27, bascule et la temporisation secondaire du monostable 19 est déclenchée. Cette temporisation-secondaire a été représentée par la partie exponentielle de chaque créneau de temporisation. La constante de temps de cette temporisation est proportionnelle à la valeur du condensateur 26.-Cette valeur peut être ajustable pour régler la forme de la temporisation. Le rôle de la temporisation secondaire dans le comportement du circuit est de permettre de supprimer des instabilités dues à une commutation trop rapide. Elle peut correspondre, dans le cas d'un contrôle non destructif de pièces à une filtration équivalente à 0,6 mm d'acier. Le diagramme 6-d correspond au signal de sortie (10) du circuit ébaseur. Les impulsions propres traitées ont été décalées d'un retard T volontairement grossi sur le dessin. Le retard T, identique pour toutes les impulsions d'un même signal est réglable sur la ligne à retard 5 par l'intermédiaire du circuit 6. Il correspond à la somme des temps de ré- ponse des différents composants de la ligne 3 qu'il permet de rattraper. Les temps de réponse sont repré- sentés à la figure 6 par les décrochements des fronts de déclenchement repérés par des flèches. La temporisation secondaire sur le monostable 19-, intervient quand la tension d'entrée 1 retombe sous la tension de seuil 34. A ce moment, le signal de sortie, retardé d'une durée T par la ligne à retard 5, est coupé progressivement par l'interrupteur commandé 9. On évite ainsi les perturbations et oscil- lations de relaxation. Les impulsions 35, 36 et 37 sont dites ébasées. L'ensemble du signal d'entrée a de plus été séparé de son bruit par la réjection de niveau 34. Seul le bryit induit par le circuit va entrer en ligne de comlite ainsi que le bruit résiduel non filtré par li. Dans diverses applications, les signaux à exploiter sont bipolaires. Pour réaliser un ébasage selon l'invention, on a représenté à la figure 7 un circuit bipolaire. Il comporte une entrée 38 et une sortie 42 bipolaire. Le signal bipolaire d'entrée est séparé en deux signaux positif ou négatif par un discriminateur 39 de polarité. Le discriminateur 39 comporte deux sorties, la première attaquant un circuit ébaseur monopolaire dit circuit de voie posi- tive 40 et la seconde un circuit similaire, dit de voie négative 41. Ces deux circuits 40 et 41 sont analogues au circuit décrit à la figure 1. Els peuvent comporter à leurs sorties respectives des systèmes antiretour, par exemple des diodes convenablement polarisées. Les.dites sorties sont alors connectées à la sortie 42 du circuit bipolaire. Ce dernier peut com- porter 6 entrées de réglage indépendantes": - deux entrées de réglage de tension de seuil 43 et 45 l'entrée 43 réservée à la voie négative, l'entrée 45 réservée à la voie positive-; - deux entrées de réglage des retards 44 et 46 l'entrée 44 réservée à la voie négative, l'entrée 46 réservée à la voie positive.; - - deux entrées de réglage des temporisations secondaires 47 et 48 l'entrée 47 réservée à la voie négative, l'en- trée 48 réservée à la voie positive. Il peut exister un ensemble permettant de lier ces 6 grandeurs entre elles en fonction de décisions préprogrammées par exemple. Elles n'ont pas été pré- sentées ici. En échoscopie, la bande de fréquence occupée par les impulsions propres s'étend de 0 à 15 Mhz. La - ligne à retard 5 doit couvrir la bande occupée. Dans le cas d'un retard nécessaire faible (de 50 à 100 ns), il est possible de remplacer la ligne à retard par la mise en cascade de plusieurs amplificateurs. L'inter- rupteur 9 sera avantageusement un transistor FET ou MOS. Le générateur 19 de commande de l'interrupteur sera alors constitué par une simple porte logique qui ne commutera qu'à partir de la valeur de réjection. Dans le cas d'une application à des domaines VHF, la technologie sera une technologie microélectri- que à bases d'anneaux hybrides.par exemple ou encore une technologie en ondes forcées avec guides d'ondes- et tubes TR et ATR. Les perturbations dues aux commutations pourront être corrigées par une variation définie de la commande d'affaiblissement de l'atténua- teur 9. D'une façon plus géfiérale, il est possible d'appliquer l'invention à un dispositif de mémorisa- tion des amplitudes des signaux et de l'inclure dans un ensemble de régulation de niveau, par exemple. La commande est alors réalisée au niveau du retard de temps de la ligne à retard 5. En effet pour mémoriser l'amplitude crête de l'impulsion propre, il convient de faire coIncider la retombée en état inactif de la commande du mono- stable 18 avec l'arrivée à la crête de l'impulsion propre sur l'interrupteur 19. La tempotisation secon- daire du monostable 18 permet un réglage de mise en phase du signal mémorisé. Pour cela, on dispose du cir- cuit 6 de réglage de retard T de la ligne à retard 15 et du circuit 7 de réglage de la constante de temps de la temporisation secondaire du monostable 18. Le circuit selon l'invention peut être adapté à une troisième application. En effet, la bande de fréquence occupée par les signaux propres est large-. ment plus réduite que la bande de fréquence occupée par d'éventuels signaux parasites. Par exemple, dans le cas d'une bande de signal propre de 0 à 6 Mhz, les parasites occupent une bande allant au moins jusqu'à Mhz dans le cas de l'échoscopie. Il convient alors de choisir des composants (ligne à retard 5, atténuateur 9, comparateur 4, etc) qui soient linéaires (aux spécifications près) sur la bande occupée, soit de 0 à 6 Mhz. Les signaux parasites au voisinage de Mhz, sont transmis par les composants du circuit dans leur partie non linéaire. Comme leur amplitude est plus faible que celle du signal propre, ils seront considérablement affaiblis par les caractéristiques non linéaires des composants à 30 Mhz. Pour certaines formes d'impulsions propres, il peut être nécessaire de placer un filtre RC passe bas à l'entrée double de la porte ET "27", sur la ligne 13 à la figure 5.- Un tel circuit permet alors de filtrer des oscillations dues à la sortie du générateur (4> du signal de commande. REVENDICATIONS 1. Circuit d'ébasage linéaire d'impulsions de tension avec condition de seuil réglable, caractérisé en ce qu'il comporte, pour des signaux unipolaires, une entrée (1) du signal analogique à traiter et une sortie (10) du signal propre après traitement, ce trai- tement étant réalisé par le circuit comportant en outre deux lignes connectées en parallèle, la première ligne (2), ou ligne de transfert du signal analogique, comportant en série une ligne à retard (5) et un atténuateur (9) à transfert commandable, un circuit (6) réalisant le réglage du retard T de la ligne (5); la seconde ligne (3), ou ligne de commande, comporte un générateur (4) de condition de seuil réglable par un circuit (7) le dit générateur (4) étant en série avec un générateur (8) de commande de l'atténuateur (9) auquel il est relié. 2. Circuit selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'atténuateur (9) est un interrupteur analogique pour les applications basse fréquence. 3. Circuit selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le générateur de condition de seuil (4) comporte un comparateur (14) de tension d'entrée (11) à une tension de référence réglable par un circuit (7). 4. Circuit selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le circuit de réglage (7) de la con- dition de seuil comporte un potentiomètre (15) connec- té entre la masse (16) et l'alimentation continue (17) du circuit. 5. Circuit selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le générateur de commande (8) de l'atténuateur (9) comporte un monostable (19)-avec un circuit de temporisation réglable (20) dont la sortie (18) commande le fonctionnement de l'atténua- teur (9). 6. Circuit selon la revendication -5, caracté- risé en ce que le circuit de temporisation réglable (2) comporte un condensateur (26) et une résistance ('21) alimentés par une tension continue (22) et en ce qu':ii comporte un circuit de débloquage (23) de la temporisation. 7. Circuit selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le circuit de débloquage (23) de la temporisation du monostable (13) comporte une porte (27) de type "ET", montée en collecteur ouvert, qui reçoit en entrées communes un signal de la sortie (13) du comparateur (14). 8. Circuit selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le circuit de débloquage (23) de la temporisation du monostable (19) comporte aussi en amont de la porte (27) une cellule RC de filtrage passe bas. 9. Circuit selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la ligne à retard (5) est à retard réglable par un circuit extérieur (6). 10. Circuit selon la revendication 9, caracté- risé en ce que la ligne à retard (5) est constituée par une cascade de montages amplificateurs dont la polarisation est réglée par le circuit (6). 11. Circuit selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il est connecté à un organe de mémorisa- tion des amplitudes crêtes des impulsions propres et en ce que les retards de temps et de phase sont réglés par l'intermédiaire des circuits (6, 20). 12. Circuit d'ébasage faisant application du circuit selon l'une des revendications précédentes pour des signaux bipolaires, caractérisé en ce que - l'entrée des signaux bipolaires est reliée à un discriminateur de polarité (39) comportant deux sorties donnant chacune un signal unipolaire; chacune de ces deux sorties étant reliée à un cir- cuit d'ébasage pour signaux unipolaires fonctionnant dans une polarité donnée. 13. Circuit selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que les divers réglages par les circuits (6, 20, 7) sont déterminés par un organe microprogrammé. 14.-Echographe, caractérisé en ce qu'il compor- te un circuit d'ébasage linéaire selon l'une des re- vendications précédentes, 15. Echographe selon la revendication 14, caractérisé en ce que le générateur (19) de commande de l'interrupteur (9) est constitué par une porte logique en commutation.