Brevet FR2487607A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un circuit d'oscillateur synchronisé sur un signal externe. Dans la description ci-après, on traitera plus particulièrement de'l'application d'un tel circuit d'oscillateur au balayage lignes d'un téléviseur. Néanmoins, comme le concevra l'homme de l'art, la présente invention n'est pas limitée a cette application particulière. La figure 1 représente de façon très schématique et sous forme de blocs la structure générale d'un circuit de synchronisation et de commande de balayage lignes pour un téléviseur, ce circuit étant en grande partie réalisé sous forme de circuit intégré. Bien entendu, les circuits réels sont en fait beaucoup plus complexes que le circuit représente qui est uniquement destiné à faire ressortir les principales caractéristiques et quelques inconvénients de ces circuits de l'art antérieur. Dans la représentation de la figure 1, les élé- ments entoures d'un cadre pointillés sont généralement incorporés dans une plaquette unique de circuit intégré. Ce circuit a pour fonction de fournir à un dispositif de balayage lignes 1 comprenant notamment un interrupteur commandé tel qu'un transistor de puissance, des signaux de commande synchronisés en fréquence et en phase avec un signal de synchronisation externe de balayage lignes reçu sur une borne 2. Pour ce faire, des signaux périodiques sont fournis au circuit 1 par un oscillateur 3, par.l'intermédiaire d'un circuit d'amplification et d'adaptation 4. L'oscillateur 3 est un oscillateur dont la fréquence de sortie varie en fonction d'un signal appliqué sur une borne de commande (oscillateur couramment désigné dans la technique par l'appellation VCO, de l'anglo-saxon : Voltage Controled Oscillator).Un signal d'asservissement est fourni a cet oscillateur par l'intermédiaire d'un circuit comparateur ou détecteur de coincidence 5 reçevant d'une part le signal de synchronisation externe 2, d'autre part un signal 6 lié au signal de sortie fourni par l'oscillateur. En fait, ce signal 6 est dérivé du circuit 1 pour tenir compte des déphasages introduits par ce circuit. Le signal de correction fourni par le detecteur de colncidence 5 à l'oscillateur 3 est soumis à une integration par un circuit intégrateur 7, comprenant un certain nombre de condensateurs externes au circuit intégré. L'oscillateur 3 comprend également des composants passifs tels qu'un condensateur 8 et une résistance 9 externes au circuit intégré et servant à déterminer sa fréquence d'oscillation libre. Dans le circuit précédemment décrit, l'ensemble d'asservissement ou boucle de verrouillage de phase doit permettre l'asservissement de la fréquence de sortie de l'oscillateur sur le signal de synchronisation lignes à l'entrée 2 en tenant compte d'une part des variations au cours du temps de la fréquence libre de cet oscillateur et d'autre part des variations autour d'une valeur de consigne de la fréquence de synchronisation. Avec les normes couramment en usage actuellement, la fréquence de lignes est de 15.625 hertz (4 MHz/ 256 ou 28). Par rapport à cette valeur moyenne, l'oscillateur, initialement convenablement réglé par l'ajustement de l'un ou l'autre des composants discrets 8 et 9,peut dériver d'une valeur qui peut être supérieure a + 1.000 hertz.Par contre, la variation de la fréquence de synchronisation par rapport à la valeur type dépasse rarement une valeur de l'ordre de + 200 hertz. Ce grand ecart entre la valeur d'oscillation libre de l'oscillateur et la fréquence réelle du signal de synchronisation oblige à avoir une plage de capture de l'ensemble du système d'asservissement relativement importante. En conséquence la constante de temps de l'intégrateur 7 doit être relativement faible. Par contre, pour éliminer l'influence sur le fonctionnement du système du bruit présent sur l'entrée de signal de synchronisation, il serait souhaitable que cette constante de temps d'intégration du circuit 7 soit relativement importante. Ce problème a été partiellement résolu dans l'art antérieur au prix d'une complexification importante du circuit qui amène à prévoir un dispositif 10 de commutation de la valeur de la constante de temps,agis- sant par exemple pour mettre en service ou non l'un des condensateurs du circuit de constante de temps. Ainsi, la constante de temps est réduite initialement pour assurer une plage de capture importante et un préréglage de la fre- quence de l'oscillateur 3; pendant cette étape la fréquence et la phase seront affectées par le bruit.Ensuite, une fois ce préréglage effectué, le dispositif 10 détermineune constante de temps plus importante pour l'intégrateur 7 de façon à permettre un réglage précis de la fréquence d'oscillation sur le signal de synchronisation 2. Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un nouveau circuit d'oscillateur synchronisé qui soit plus simple et plus efficace que les circuits de l'art antérieur. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel circuit d'oscillateur synchronisé particulièrement adapté à la réalisation sous forme de circuit intégré. Un autre objet de la présente invention est de prévoir'un tel circuit d'oscillateur synchronisé particulièrement adapté à être utilisé comme circuit de bala- yage lignes dans un téléviseur. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, un circuit d'oscillateur synchronisé selon la présente invention permettant une synchronisation sur un signal ee terne éventuellement fluctuant,comprend trois oscillateurs. Le premier oscillateur est un oscillateur de référence de fréquence très stable. Les deuxième et troisième os cil7ateus sont réalisés de façon identique sur une même plaquette de circuit intégré. Des moyens contenus dans le circuit intégré permettent d'asservir la fréquence du deuxiène oscillateur sur celle du premier et de dériver un courant proportionnel au courant d'asservissement du second oscillateur. Le troisième oscillateur est asservi d'une part par le courant dérivé proportionnel, d'autre part par un courant de correction résultant d'une comparaison entre le signal externe de synchronisation et un signal lié au signal de sortie du troisième oscillateur. Dans diverses applications, notamment pour la synchronisation et la commande du balayage lignes d'un téléviseur, le signal de sortie du troisièseoscillateur subitune division de fréquence avant d'être utilisé. C'est le signal divisé qui est comparé au signal de synchronisation lignes pour permettre la correction d'asservissement du troisième oscillateur. Parmi les avantages du circuit selon la présente invention, notamment dans une application au balayage lignes d'un téléviseur, on peut noter qu'il n'entraîne pas une complexité importante de l'ensemble des circuits du téléviseur incorporant un tel circuit du fait qu'il existe déjà dans les téléviseurs au moins une source de fréquence de référence très stable, couramment une source à 4,43 NIz utilisée dans les circuits de chrominance. I1 résulte de ce choixd'une fréquence de référence de valeur élevée que les second et troisième oscillateur contenus dans le circuit intégré comprennent des capacités de détermination de fréquence de valeur relativement faible aisément réalisables sous forme de circuit intégré.D'autre part, dans le domaine des circuits intégrés, un moyen pour dériver un courant proportionnel à un courant existant avec un facteur de proportionnalité déterminé de façon précise peut être réalisé de façon simple et reproductible. En outre, les éléments capacitifs et autres impédances déterminant la fréquence d'oscillation libre initiale des oscillateurs réalisés dans le circuit intégré n'ont pas besoin d'être réglés initialement par le constructeur, ce qui simplifie beaucoup les opérations de fabrication d'un téléviseur. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles La figure 1 représente sous forme de blocs le schéma fonctionnel d'un circuit d'oscillateur synchronisé pour balayage lignes dans un téléviseur selon l'art antérieur et a été décrite précédemment La figure 2 représente schématiquement et sous forme de blocs un circuit d'oscillateur synchronisé applicable au balayage lignes d'un téléviseur selon la présente invention. La présente invention sera essentiellement décrite sous forme de blocs sangs qu'une description soit faite des circuits particuliers permettant de réaliser chacun des blocs étant donné que ces circuits sont bien connus de l'homme de l'art. Notamment, un grand nombre des circuits utilisés selon la présente invention existe sous une forme analogue dans les circuits de synchronisation et de commande de balayage lignes pour téléviseur correspondant à l'état de la technique décrit précédemment et actuellement commercialisés par divers constructeurs sous les appellations TBA 920 et TDA 2591 et 2593 pour lesquels les documentations sont disponibles. Pour faciliter la description ci-après d'un mode de réalisation de la présente invention, on se placera dans le cas ot la fréquence de balayage lignes est de 15.625 hertz et ou le téléviseur comprend, pour d'autres circuits, un oscillateur très stable, du type oscillateur à quartz, réglé sur une fréquence de 4,43 MHz. Dans la figure 2 ci-jointe, les blocs placés dans un cadre en pointillés sont réalisés sur une même pastille de circuit intégré. Dans cette figure 2, les divers éléments semblables à ceux de la figure 1 sont désignés par de mêmes références. On retrouve notamment, le circuit de fourniture de signaux de balayage lignes 1, l'entrée de signal de synchronisation 2, le circuit d'amplification et de mise en forme 4, le circuit de comparaison ou détecteur de coincidence 5, l'entrée de signal de retour lignes 6, et l'intégrateur 7. A propos de cet intégrateur 7, on notera une importante différence qui est que cet intégrateur 7 est un intégrateur à constante de temps élevée non associé à un circuit de commutation de constante de temps tel que le circuit 10 de la figure 1. Outre ces élements,le circuit de la figure 2 comprend des oscillateurs identiques 11 et 12, associés chacun à un condensateur C de détermination de fréquence d'oscillation libre, ces deux condensateurs étant réalisés sous forme intégrée. L'oscillateur 11 est associé à une boucle à verouillage de phase comprenant un comparateur ou détecteur de coincidence 13 recevant à sa première entrée la sortie de l'oscillateur 11, et à sa deuxième entrée la sortie de l'oscillateur de fréquence fixe de 4,43MHz évoqué précédemment et qui sera désigné ci-après sous la référence 14. Le comparateur 13 fournit à l'oscillateur 11 un courant d'asservissement il d'où il résulte que l'oscillateur 11 suit la fréquence de l'oscillation de l'oscillateur 14, c'est-à-dire qu'il oscille à 4,43 MHz. Un circuit de dérivation 15 fournità partir du courant i une fraction kil de ce courant. De nombreux dispositifs, du type transistor multicollecteur ou miroir de courant permettent, dans les technologies classiques de circuit intégré, d'obtenir un tel courant dérivé à partir d'un courant principal. Le courant dérivé kil est appliqué à l'oscillateur 12 de sorte que celui-ci oscille à une fréquence prédéterminée en l'absence d'autre signal d'asservissement. Plus particulièrement, le coefficient k est choisi pour que l'oscillateur 12 oscille à une fréquence de 4 MHz, d'où il résulte que par suite d'une division par 256 assurée par un diviseur 16, on obtient un signal divisé à une fréquence de balayage lignes de 15.625 hertz.C'est le signal de sortie du diviseur 16 qui est appliqué par l'intermédiaire de l'amplificateur 4 au circuit de fourniture de signal de balayage de lignes 1. Avec les données numériques précisées ci-dessus, le coefficient k est égal à 4/4,43 soit environ 0,903. Ainsi, si le signal de synchronisation de lignes fourni à la borne 2 était exactement à la fréquence de 15.625 hertz, le circuit de colncidence 5 aurait uniquement pour rôle un réglage de phase. En fait, le signal externe de synchronisation de lignes peut dériver légère ment par rapport à la valeur de consigne, et le courant i2 appliqué par le circuit de colncidence 5 à l'oscillateur 12 permet d'ajuster à la fois la fréquence et la phase de cet oscillateur d'une façon connue. Comme cela a été exposé précédemment, du fait que l'oscillateur 12 est préasservi par suite du courant ki1 à fonctionner à une valeur pratiquement fixe liée à la stabilité de l'oscillateur externe de référence 14 et proche d'une valeur de consigne choisie, le courant i2 a surtout pour rôle de rattraper les légères dérives éventuelles du signal de synchronisation de lignes externes. Comme cette dérive est faible, la plage de capture du dispositif d'asservissement peut être faible et l'intégrateur 7 peut avoir une constante de temps élevée ce qui élimine convenablement le bruit existant sur le signal de synchronisation de lignes et donc améliore l'image obtenue sur un téléviseur utilisant un tel circuit. Parmi les autres avantages du circuit de la présente invention non évoqués précédemment, on pourra noter que,u fait de la présence du diviseur 16 à la sortie de l'oscillateur 12, on peut disposer d'un ensemble de signaux à diverses fréquence divisées intermédi- aires entre 1 et 256 par rapport à la fréquence de l'oscillateur 12, ces divers signaux à fréquence divisée étant tous convenablement référencés en fréquence et en phase par rapport au signal de balayage lignes, d'ou il résulte une simplification éventuelle d'autres circuits existant dans le téléviseur. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits. Elle en comprend les diverses variantes et généralisations incluses dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Circuit d'oscillateur synchronisé sur un signal externe caractérisé en ce qu'il comprend un premier oscillateur de référence à fréquence très stable; des deuxième et troisième oscillateurs réalisés identiquement sur une même plaquette de circuit intégré; des moyens contenus dans le circuit intégré pour asservir le deuxième oscillateur sur la fréquence du premier; des moyens contenus dans le circuit intégré pour dériver un courant proportionnel au courant d'asservissement du deuxième oscillateur; des moyens pour appliquer au troisième oscillateur d'une part ledit courant proportionnel, d'autre part un courant de correction résultant d'une comparaison entre le signal externe de synchronisation et un signal lié au signal de sortie du troisième oscillateur. 2. Circuit oscillateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un circuit diviseur de fréquence connecté à la sortie du troisième oscillateur. 3. Application du circuit d'oscillateur synchronisé selon la revendication 2 à la synchronisation et à la commande du balayage lignes dans un téléviseur caractérisé en ce que le signal externe est le signal de synchronisation lignes et ledit signal lié est le signal de retour de lignes. 4. Application selon la revendication 3 caractérisé en ce que la fréquence de référence du premier oscillateur est de l'ordre de quelques MHz. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement des second et troisième oscillateurs sont des boucles à verrouillage de phase.