Brevet FR2497615A1 — publié le 19820709

"Dispositif de transmission de signaux présentant une carac- téristique de transmission réglable pas à pas." La présente invention concerne un dispositif de trans- mission de signaux présentant une caractéristique de trans- mission réglable pas à pas, qui comporte au moins un groupe d'interrupteurs pouvant être commandés par le passage d'un signal à partir d'entrées distinctes vers une sortie, des moyens de commande étant présents pour faire chaque fois pas- ser sur conduction un des interrupteurs qui peuvent être rendus conducteurs et non conducteurs par l'intermédiaire d'un signal de commande. De tels dispositifs peuvent constituer des dispositifs de réglage de puissance ou de tonalité dans un amplificateur audio et sont décrits par exemple, comme dispositifs de ré- glage de puissance dans la demande de brevet français publiée sous le N0 2 441957. Des interrupteurs électroniques accusent souvent une tension d'erreur. La commutation du dispositif fait apparaître un signal de tension continue variable formé des tensions d'erreur distinctes successives. Les transitions entre ces tensions d'erreur distinctes sont audibles dans un appareil audio sous la forme de cliquetis de commutation qui s'avèrent très gênants surtout en l'absence de signal. L'invention vise à procurer un dispositif du type pré- cité qui ne présente pas cet inconvénient et est caractérisé à cet effet en ce qu'un générateur de signaux de commande est prévu pour produire un premier signal de commande variant graduellement dans le temps pour rendre graduellement con- ducteur un interrupteur déterminé du groupe et pour produire un deuxième signal de commande complémentaire du premier pour simultanément rendre graduellement non conducteur un autre interrupteur du groupe. Grâce à l'invention, lors du passage sur conduction, les tensions d'erreur fusionnent et ne produisent pratique- ment pas de cliquetis de commutation audibles. Le dispositif de transmission de signaux conforme à l'invention peut, en outre, être caractérisé en ce que le groupe d'interrupteurs est formé par un groupe de paires dif- férentielles comportant chacune un premier et un deuxiè-e transistors dont les circuits de sortie de collecteur mênen% vers la sortie, les bases des premiers transistors.r-ènent chacune individuellement vers lesdites entrées distinctes, les bases des deuxièmes transistors mènent vers un point corm- mun et les émetteurs des premiers et deuxièmes transistors sont connectés, par paire, à une entrée de signaux de commande pour la réception desdits signaux de commande sous la forme d'un courant de commande. Cette forme d'exécution est en ou- tre caractérisée en ce que ledit point commun est connecté à la sortie dans un sens de contre-réaction. Dans ce cas, il est très avantageux que les interrupteurs puissent être rendus conducteurs et non conducteurs dans un ordre déterminé et que les entrées de signaux de commande soient connectées dans cet ordre, tour à tour à une première et à une deuxième sor- ties du générateur de signaux par l'intermédiaire d'interrupteurs à transistors qui peuvent être commandés d'u- ne manière telle que seule la paire de transistors qu'il faut faire passer sur conduction et sur non-conduction soit tou- jours connectée du côté des émetteurs au générateur des si- gnaux de commande. En ce qui concerne le générateur de signaux de commande, le dispositif de transmission de signaux peut, en outre, etre caractérisé en ce que le générateur de signaux de corffande comporte un convertisseur numériqueanalogique synchronisé par les moyens de commande pour produire les signaux de com- mande. Dans ce cas, il est très avantageux que le générateur de signaux de commande comprenne un compteur et décompteur numérique qui est commandé par un signal d'horloge par lequel les moyens de commande sont également synchronisés et dont l'état de comptage est amené en tant que signal d'entrée au convertisseur numérique-analogique. L'invention sera expliquée avec plus de détail avec référence aux dessins annexés, qui illustrent une forme d'exécution préférée d'un dispositif de transmission de si- gnaux conformes à l'invention et dans lesquels: - la figure 1 illustre le principe du dispositif de transmission de signaux; - la figure 2 est un tableau expliquant le fonctionne- ment du dispositif représenté à la figure 1; - la figure 3 illustre une forme d'exécution d'un ampli- ficateur commutable qui est utilisé dans le dispositif re- présenté à la figure 1; - la figure 4 est un diagramme de signal expliquant le fonctionnement de l'amplificateur commutable représenté à la figure 3; - la figure 5 est une forme d'exécution de la logique de commande servant à commander le dispositif représenté à la figure 1, et la figure 6 est un diagramme de temps d'un certain nombre de signaux produits par la logique de commande repré- sentée à la figure 5. La figure 1 illustre une forme d'exécution d'un disposi- tif de réglage de puissance commandé pas à pas, dans lequel le principe de l'invention est utilisé. Le dispositif de ré- glage de puissance comporte une entrée de signaux 1 qui est connectée à un amplificateur 2 monté en suiveur de tension et présentant une sortie 3. La sortie 3 est mise à la masse par l'intermédiaire d'un réseau diviseur à résistances 4. Le -réseau diviseur à résistances 4 est un réseau dit échelle R-2R qui réalise une atténuation de 6dB par pas de division et com- porte 16 branchements L1 à L16 inclus, le branchement L1 don- nant la tension de sortie complète de l'amplificateur de ten- sion 2 et le branchement 16 étant connecté à la masse. Les branchements L1, L3, L5 L7 L9, L1l, L13 et L15 mènent vers un amplificateur de commutation 5 qui, sur commande de signaux de commutation aux entrées Si, S3, S5, S7V S9, Sl, S13 et S15, connecte un de ces branchements vers une sortie 6. Les autres branchements L2, L4e L6, L8, L10, L12, L14 et L16 du réseau diviseur à résistances 4 mènent vers un amplificateur de com- mutation 7 qui, en fonction de signaux de commutation présents aux entrées S2. S4, S6, S8# Siol S12 et S1. connecte un de ces branchements vers une sortie 8. La commande des deux amplifi- cateurs de commutation 5 et 7 est telle que les sorties 6 et 8 fournissent chaque fois les signaux sur deux branchements successifs etced'une manière telle qu'un des deux amplifica- teurs de commutation soit chaque fois commuté vers une posi- tion de commutation suivante. Pour la moindre atténuation, l'amplificateur 5 connecte le branchement L1 à la sortie 6 et l'amplificateur 7, le branchement L2 à la sortie 8. Le pas d'atténuation suivant est réalisé en enclenchant l'ampli- ficatéur 5 de telle sorte que le branchement L3 soit connecté à la sortie 6. Ensuite, l'amplificateur 7 est commuté de tel- le sorte que le branchement L4 soit connecté à la sortie 8. De cette manière, on peut procéder à des commutations succes- sives tout le long du réseau 4, les sorties 6 et 8 étant tou- jours connectées à deux branchements successifs du réseau 4 de façon que les sorties 6 et 8 portent tour à tour le niveau de signal le plus élevé. - Ceci a l'avantage qu'un seul des deux amplificateurs 5 et 7 est cha- que fois inversé. Entre les sorties 6 et 8 est connecté un réseau atténuateur linéaire 9 présentant des branchements Dl, D2, D3, D4, D5, D6 et D7, les branchements D1 et D7 amenant respectivement les tensions aux sorties 6 et 8. Les branche- ments D1 à D7 inclus peuvent chacun à leur tour être connectés à un amplificateur de commutation 10, vers une sortie 11, en fonction des signaux de commutation S21 a S27 inclus. L'ordre de connexion des branchements D1 à D7 inclus est chaque fois permuté en fonction de l'état de commutation des amplificateurs de commutation 5 et 7. Si l'amplificateur 5 se trouve dans l'état tel que le branchement L1 soit connecté et que l'ampli- ficateur 7 dans l'état tel que le branchement L2 soit connecté, pour une atténuation croissante, l'amplificateur de commutation connecte successivement les branchements D1 à D7 inclus vers la sortie 11. Si, pour une atténuation croissante, l'am- plificateur 5 est ensuite inversé de telle sorte qu'il connecte le branchement L3 vers la sortie 6, pour une atténuation crois- sante, l'amplificateur de commutation 10 connecte successivement les branchements D7 à Dl inclus vers la sortie 11. Cet ordre de commutation est représenté dans son ensemble par le dia- gramme de la figure 2 dans lequel les deux colonnes de gauche se rapportent au branchement du réseau diviseur à résistan- ces 4 qui est connecté par l'amplificateur 5 ou 7 en question, les flèches verticales indiquant l'ordre de commutation ou d'inversion, et la colonne de droite indique le sens de com- mutation de l'amplificateur 10. Il ressort de ce qui précède que les amplificateurs de commutation 5 et 7 commutent tou- jours lorsque l'amplificateur de commutation 10 a connecté, à la sortie 11, le branchement D7 ou Dl qui est connecté à l'amplificateur 7 ou 5 qui ne commute pas, ce qui a pour avan- tage important que les cliquetis de commutation, qui sont provoqués par l'amplificateur 5 ou 7 qui commute, ne parvien- nent pas jusqu'à la sortie 11. Les amplificateurs de commutation 5, 7 et 10 sont réa- lisés dans le dispositif de réglage représenté à la figure 1, sous la forme d'amplificateurs différentiels comportant des entrées non inverseuses pouvant être mises en activité en alternance (A1, A3, A5, A7, A9, A1l, A13, A15), (A2, A4, A6, A8, Al0 A12, A14A 16) ou (A21, A22, A23, A24, A25, A26, A27) qui peuvent être mises en activité par un signal présent sur des entrées de commande S de numéro d'ordre correspondant, par exemple un signal sur l'entrée de commande S21 active l'en- trée A21, et une entrée inverseuse (-) qui est connectée à la sortie en question de telle sorte que les amplificateurs agissent comme des suiveurs de tension pour le signal présent sur l'entrée activée. La figure 3 illustre une forme d'exécution d'un tel am- plificateur de commutation 10. Cet amplificateur comprend 7 paires différentielles formées des transistors (T1l, T12), (T21, T22), (T31, T32) , (T41, T42), (T51, T52), (T61, T62) et (T71, T72). Les bases des transistors Tll, T21, T31, T41, T51, T61 et T71 sont connectées chacune individuellement à une entrée associée A21' A22, A23, A24, A25 A26 et A27, les émet- teurs chacun individuellement aux émetteurs de l'autre tran- sistor de la paire T12, T22, T32, T42, T52 T62 et T72 et les collecteurs ensemble par l'intermédiaire d'une charge de col- lecteur 12 vers un point de connexion dalimentation positif (+). Les bases des autres transistors des paires sont conrec- tées en commun à l'entrée inverseuse (-) et leurs col1ecteurs sont connectés en commun par l'intermédiaire d'une charge de collecteur 13 au point de connexion d'alimentation positif. Les transistors, comme indiqué, peuvent ainsi être réalisés sous la forme d'un transistor à plusieurs émetteurs. Les signaux de collecteur qui sont présents par l'intermédiîaire des charges 12 et 13 sont amplifiés vers la sortie 11 par l'intermédiaire d'un amplificateur de différence 14 et d'un amplificateur final 15 et sont ensuite renvoyes par contre- réaction sur l'entrée inverseuse (-). Pour pouvoir activer les entrées A1 à A27 incluses, cha- 1 A27 cune individuellement, les émetteurs des paires de transistors respectives (T11, T12) à T71, T72) incluses sont connectés, par l'intermédiaire de transistors de séparation T à T7 in- clus correspondants dont les bases sont connectées à une sour- ce de tension de référence Vref., et par l'intermédiaire de transistors de commutation B21 à B27 inclus correspondants, dont les bases sont connectées chacune individuellement aux entrées de commande S21 à S27 incluses correspondantes, à des sources de courant d'émetteur qui peuvent, par exemple, être des résistances, de sorte que par l'intermédiaire de la mise en activité du transistor de commutation en question, un cou- rant d'émetteur, qui est déterminé par la tension de référence Vref et la valeur de la résistance en question, va être four- ni, avec pour conséquence que l'entrée correspondante est ac- tivée et que le signal présent à cette entrée apparalt à la sortie 11. Les amplificateurs 5 et 7 peuvent être réalisés d'une manière correspondante. Comme mentionné plus haut, dans le dispositif de réglage représenté sur la figure 1, des cliquetis de commutation pro- duits dans les amplificateurs 5 et 7 n'apparaissent pas à la sortie 11. Cependant, ceci se produit pour le cliquetis de commutation qui est produit dans l'amplificateur 10. Ce cli- quetis de commutation est produit par le fait que chaque pai- re de transistors accuse une tension d'erreur déterminée qui apparait sous la forme d'une ondulation de basse fréquence à la sortie l1 lors du passage des divers états de commutation. Un tel signal est représenté sur la figure 4 (ligne en trait plein). Ce signal peut, dans des amplificateurs intégrés bien dimensionnés, encore avoir une valeur de crête à crête de + 2 mV. Bien que le signal de commutation soit lui-même d'une fréquence assez basse, on l'entend quand même parfaitement, avant tout lors d'une commutation en l'absence de signal, sous la forme de cliquetis de commutation produits par les harmoniques supérieures qui vont de pair avec les flancs abrupts d'un signal d'erreur. On peut éviter ces cliquetis de commutation audibles en ne passant pas de manière abrupte de la première paire de transistors vers l'autre (figure 3), mais en faisant simultanément diminuer le courant d'émetteur de la paire mise en activité et augmenter le courant d'émet- teur de la paire à mettre en activité, de telle sorte qu'une transition progressive à la sortie il du premier signal d'er- reur vers l'autre apparaisse, ce qui est indiqué en traits interrompus sur la figure 4. Etant donné que dans la forme d'exécution représentée du dispositif de réglage, on conserve un ordre de commutation fixe selon lequel des transistors de commutation B21, B22, B23, B24, B25, B26 et B27 sont succes- sivement en activité et mis hors d'activité, on peut se con- tenter de deux courants I et I2 augmentant et diminuant en opposition de phase. Le courant I est amené, par l'intermé- diaire des interrupteurs en question dont un seul à la fois est toujours conducteur, vers les paires de transistors cor- respondant aux entrées A21, A23, A25 et A27 et le courant I2, vers les autres paires de transistors. Les courants I et I2 peuvent, par exemple, être réalisés au moyen d'un convertis- seur numérique-analogique piloté par un compteur-décompteur binaire. La figure 5 illustre une forme d'exécution d'un disposi- tif de contrôle servant à produire les signaux Il et I2 et les signaux de commande S à S16 inclus et S21 à S27 inclus, un certain nombre de signaux étant représentés sur la figure 6 pour expliquer le fonctionnement. Ce dispositif comporte un générateur de signaux d'horloge 16 qui fournit un signal d'horloge C (figure 6) par l'intermé- diaire d'un circuit-porte 17. Ce signal d'horloge commande un compteur à 5 bits, 18, dont les quatre premiers (l à 4 in- clus) sont utilisés comme signal d'entrée binaire pour le convertisseur numérique-analogique. Le cinquième bit 5,-qui est le plus significatif, est utilisé pour faire fonctionner le circuit-porte d'inversion qui inverse les quatre premiers bits. Les quatre premiers bits parcourent ainsi un cycle de 0000 à 1111, puis le même cycle qui est toutefois inversé, de sorte que les quatre bits apparaissant aux sorties Ql à Q4 incluses du circuit inverseur 19, parcourent toujours un cycle montant et descendant (0000-'1 l11---->0000). On suppose ici que le circuit inverseur 19 est un circuit logique dit "à col- lecteur ouvert", c'est-à-dire un circuit dont une sortie cor- respondante est connectée vers la masse ou flottante. On réa- lise alors une conversion numérique-analogique en prévoyant des résistances pondérées binaires 20 de valeurs 8R, 4R, 2R et R aux sorties de manière à réaliser le courant I souhaité (figure 6) en combinaison avec la tension de référence Vref appliquée par l'intermédiaire des transistors T1 à T7 inclus (fig. 3). On réalise le courant inverse I2 (fig. 6) en prévoyant d'une manière correspondante, dans le circuit inverseur 19, l'inverse des quatre bits aux sorties Ql' Q2, Q3 et Q4 et en les connectant également à des résistances pondérées binaires. Après chaque cycle du convertisseur numérique-analogique, par exemple aux moments t1 et t2 (figure 6), l'amplificateur de commutation 10 doit être commuté vers une position suivante. A cet effet, les signaux de commutation S21 à S27 inclus (re- présentés sur la figure 6) sont produits avec un compteur à sept positions, dont les signaux de sortie sont reliés au cir- cuit-porte 22, de telle sorte que les signaux de commutation successifs souhaités S21 à S27 inclus soient produits. Les si- gnaux de commutation doivent alors toujours se chevaucher dans le temps pour moitié parce que deux transistors de commutation successifs de la série B21 à B27 inclus doivent toujours être conducteurs pour la reprise du courant d'émetteur décrite (I1 et I2 sur la figure 6). Le compteur 21 est commandé par le quatrième bit (4), de sorte que la production des signaux de commutation S21 à S27 inclus se produit en synchronisme avec l'alternance des courants I1 et I2 (comme cela ressor- tira davantage dans le diagramme de temps de la figure 6). Chaque fois que l'amplificateur de commutation 10 con- necte l'entrée A21 vers la sortie 11, il faut que l'amplifi- cateur de commutation 7 effectue un pas de commutation (se- lon le tableau de la figure 2) et chaque fois que l'amplifi- cateur de commutation connecte l'entrée A27 à la sortie 11, il faut que l'amplificateur de commutation 5 effectue un pas de commutation. A cet effet, le signal S27 commande à travers une porte ET 35, un compteur à huit positions 23 qui fournit les signaux de commutation Si, S3, 55 S7, S9, Sil, S13 et S15 conformément au diagramme de temps de la figure 6, et le signal S à travers une porte ET 36, commandé un compteur à huit positions 24 qui fournit les signaux de commutation 2' S4, S61 S8, S0 12 S14 et S16 conformément au diagram- me de temps de la figure 6. Les portes ET 35 et 36, dont les autres entrées sont reliées à la sortie 5 du compteur 18 ser- vent à faire compter les compteurs 23 et 24 à mi-chemin des impulsions S27 et S21' L'atténuation progressive est activée par l'enfoncement d'une touche 25, grâce à quoi, par l'intermédiaire du circuit- porte 17, le signal d'horloge C est amené au compteur 18. Le circuit-porte 17 est réalisé d'une manière telle qu'il conti- nue à laisser passer le signal d'horloge après relâchement de la touche 25 jusqu'à ce que le compteur 18 ait achevé une alternance du courant en cours par l'intermédiaire du conver- tisseur numérique-analogique, ce qui est réalisé par l'ame- née du quatrième bit (4) du compteur 18 au circuit-porte 17 à titre de signal d'arrêt, le signal de démarrage provenant de la touche 25 étant prédominant. Pour qu'une augmentation de puissance soit aussi possi- ble, les compteurs 21, 23 et 24 sont pourvus d'une entrée R qui inverse l'ordre de comptage. L'ordre de comptage peut 2497 U15 être inversé d'une manière bien connue par un signal sur cet- te entrée. Le compteur 18 ne doit pas être inversé parce que les compteurs 21, 23 et i4 ne peuvent effectuer un pas de comptage qu'au terme chaque fois d'une alternance ou d'une permutation des courants I et I2 et parce que le motif de permutation des courants I et 12 est indépendant du sens de la commutation. L'augmentation de puissance démarre par l'enfoncement de la touche 28, après quoi un circuit 29 pro- duit les signaux pour les entrées inversant l'ordre de comp- tage R et, après quoi, aussi, le circuit-porte 17 laisse passer le signal d'horloge. Lorsque la touche 25 est enfoncée la puissance du signal reproduit tombe à zéro, après quoi, si tous les compteurs continuaient à compter, la puissance maximale serait brusquement rendue à nouveau, ce qui serait très gênant. Pour éviter cet inconvénient, l'état d'atténua- tion maximale est décodé par combinaison des signaux de com- mande S21 et S1 avec le circuit-porte NON ET 30. La sortie du circuitporte NON ET 30 bloque le signal de la touche 25, par l'intermédiaire de la porte ET 31, lorsqu'on atteint l'atténuation maximale. D'une manière correspondante, par la combinaison des signaux S27 et S16 avec le circuitporte NON ET 32, et par le blocage en fonction de cette combinaison du signal de la touche 28, le signal d'horloge est bloqué par le circuit-porte 17 lorsqu'on atteint l'atténuation minimale. L'utilisation d'un convertisseur numérique-analogique pour produire les courants 1 et I2 permet, par un choix de l'amplitude de 11 et de I2 qui s'écarte d'une relation linéai- re en fonction du temps, de minimaliser les harmoniques qui vont de pair avec la tension d'erreur (figure 4). Dans ce cas il convient de noter que la logique de commande de la figure se prête en particulier à la réalisation d'une unité de commande programmable. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de transmission de signaux présentant une caractéristique de transmission réglable pas à pas, qui com- porte au moins un groupe d'interrupteurs pouvant être comman- dés pour le passage d'un signal à partir d'entrées distinctes vers une sortie, des moyens de commande étant présents pour faire chaque fois passer sur conduction un de ces interrup- teurs qui peuvent être rendus conducteurs et non conducteurs par l'intermédiaire d'un signal de commande, caractérisé en ce qu'un générateur de signaux de commande est prévu pour produire un premier signal de commande variant graduellement dans le temps pour rendre graduellement conducteur un inter- rupteur déterminé de ce groupe et pour produire un deuxième signal de commande complémentaire du premier pour simultané- ment rendre graduellement non conducteur un autre interrupteur de ce groupe. 2.- Dispositif de transmission de signaux suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce que le groupe d'interrupteurs est formé par un groupe de paires différentielles comportant chacune un premier, un deuxième transistors dont les circuits de sortie et de collecteur mènent vers la sortie, les bases des premiers transistors mènent chacune individuellement vers lesdites entrées distinctes, les bases des deuxièmes transis- tors mènent vers un point commun et les émetteurs des premiers et deuxièmes transistors sont connectés, par paire, à une entrée de signaux de commande pour la réception desdits signaux de commande sous la forme d'un courant de commande. 3.- Dispositif de transmission de signaux suivant la re- vendication 2, caractérisé en ce que ledit point commun est connecté à la sortie dans un sens de contre-réaction. 4.- Dispositif de transmission de signaux suivant la re- vendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les interrupteurs peuvent être rendus conducteurs et non conducteurs dans un ordre déterminé et les entrées de signaux de commande sont con- nectées dans cet ordre, tour à tour,àune premèreetàune dwxième sorties du générateur de signaux par l'intermédiaire d'inter- rupteurs à transistor qui peuvent être commandés d'une manière telle que seule la paire de transistors qu'il faut faire pas- ser sur conduction et sur non-conduction soit toujours connec- tée du côté des émetteurs au générateur de signaux de comman- de. 5.- Dispositif de transmission de signaux selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que le générateur de signaux de commande comporte un convertisseur numérique analogique synchronisé par des moy- ens de commande pour produire les signaux de commande. 6.- Dispositif de transmission de signaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur de signaux de commande comprend un compteur et décompteur numérique qui est commandé par un signal d'horloge par lequel les moyens de commande sont également synchronisés et dont l'état de comptage est amené en tant que signal d'entrée au convertisseur numérique- analogique.