Brevet FR2503946A1 — publié le 19821015

La présente invention a trait à un circuit destiné à protéger un transmetteur de données ou "driver" contre les détériorations que peut occasionner une surtension. Le transmetteur de données ou "driver" est utilisé en tant qu'é- tage de sortie d'un appareil à logique tel que, par exemple, un générateur numérique de mots qui applique des mots numériques à un PUT (Product Under Test, ou "produit soumis à l'essai) pour effectuer une mesure ou détecter une panne. L'impédance de sortie du transmetteur de données doit 9tre fai- ble afin d'appliquer efficacement les mots numériques de sortie au produit à tester. Parfois, il arrive qu'une panne indésirable soit produite par suite d'une erreur de l'opérateur ou d'un fonctionnement défectueux du pro- duit soumis à l'essai, ce qui se traduit par le court-circuitage de l'ex- trémité de sortie du transmetteur de données par rapport à une partie de niveau élevé du PUT lorsque la sortie se trouve à un niveau bas, ou que l'extrémité de sortie du transmetteur soit court-circuitée par rapport à une partie de bas niveau du PUT lorsque la sortie se trouve à un niveau élevé. Dans ce cas, une tension élevée ou excessive circule à travers le transmetteur en raison de sa faible impédance d'entrée, et cela risque de l'endommager. Par conséquent, il faut prévoir un circuit de protection pour éviter le risque de détérioration du transmetteur par suite d'une surten- sion. Un circuit classique de protection est décrit dans le brevet américain n0 3 495 179. Ce circuit comprend un amplificateur opérationnel ayant un réseau réactif non-linéaire et un indicateur de surcharge, le réseau réactif ayant pour r8le de réduire le gain de l'amplificateur opé- rationnel en réponse à un signal d'entrée dont la grandeur dépasse une valeur de seuil de surcharge. Toutefois, ce circuit ne convient guère pour le transmetteur de données évoqué plus haut, car les niveaux logiques d'en- trée sont prévus d'avance et ne dépassent pas la valeur de seuil de surchar- ge. Ainsi, ce circuit selon l'art antérieur ne peut protéger le transmet- teur de données contre les détériorations dues au court-circuitage de la sortie du transmetteur de données. Un autre brevet US no 3 849 734 décrit un circuit différent de protection, dans lequel un comparateur compare une tension de sortie d'un amplificateur avec une tension déterminée, et shunte des bornes d'entrée de l'amplificateur dès que la tension de sortie dépasse une tension déter- minée d'avance. Ce circuit ne peut toutefois assurer la protection du trans- metteur de données contre les détériorations dues au court-circuitage de la borne de sortie, car les niveaux de logique haut et bas sont préétablis, 2503 946 -2- même si l'extrémité de sortie est court-circuitée au niveau logique opposé. Le brevet US n0 4 216 517 décrit un autre type de circuit de pro- tection qui comprend une partie destinée à assurer la détection du courant et qui détecte effectivement un niveau d'un courant de charge d'un ampli- ficateur, une partie pour la détection de la tension et qui détecte un niveau d'une tension de charge aux bornes d'une charge, un circuit à porte ET sensible aux sorties des parties courant et intensité afin de détecter un court-circuit de la charge, et une partie de commande sensible à une sortie dudit circuit de porte ET afin de déconnecter la charge par rapport à l'ampli. Ce circuit est à la fois complexe et d'une fabrication onéreuse. Attendu que le générateur de mots numériques engendre de nombreux bits parallèles tels que 8, 16 ou 32 bits, les circuits de protection des trans- metteurs de données sont encombrants en raison du circuit de protection qu'il faut prévoir pour chaque bit. Suivant la présente invention, un circuit comparateur logique compare les niveaux logiques d'entrée et de sortie du transmetteur de don- nées ou "driver" à trois états, et ce transmetteur de données subit une inhibition de façon que la sortie assume trois états en réponse à la sor- tie du circuit comparateur logique. Le transmetteur de données qui peut être ainsi interdit possède trois états, dont deux sont les niveaux élevé et faible avec la faible impédance de sortie, le troisième état étant une forte impédance de sortie. Lorsqu'une panne se produit, l'impédance de sor- tie du transmetteur de données passe de la valeur faible à la valeur forte afin de la protéger contre une détérioration éventuelle. On peut utiliser des circuits intégrés classiques en tant que transmetteur de données et comme circuit comparateur logique. Par conséquent, l'un des buts de la présente invention consiste à prévoir un circuit de protection pour un transmetteur de données, ce circuit étant à la fois simple et de fabrication économique. Un autre but de l'invention consiste à prévoir un circuit pour protéger un transmetteur de données contre d'éventuelles détériorations. dues à une surintensité. Par ailleurs, l'invention prévoit un circuit de protection du genre précité, lequel opère sans risque de compromettre les caractéristi- ques de faible impédance de la plupart des transmetteurs de données. En outre, l'invention a pour objet de prévoir un circuit de pro- tection dans lequel un transmetteur de données ne parvient pas à un état de forte dissipation lorsqu'une panne se produit. D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront 2503 94i 3- clairement au cours de la description ci-après de plusieurs modes possibles de réalisation que montrent les dessins annexés, sur lesquels: La FIGURE 1 montre un schéma de circuit relatif à un premier mode de réalisation de l'invention; La FIGURE 2 montre un schéma de circuit relatif à un second mode de réalisation de l'invention; La FIGURE 3 montre un schéma de circuit relatif à un troisième mode de réalisation, et La FIGURE 4 montre un schéma de circuit relatif à un quatrième mode de réalisation de l'invention. Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 1, on y voit un schéma de circuit relatif à un premier mode de réalisation de la présente inven- tion. Un transmetteur de données 10 à non-inversion est du type à inhibi- tion et à trois-états comportant une borne de déclenchement 12 (logique négative)., et s'insère entre les bornes d'entrée et de sortie 14 et 16. Le circuit comparateur logique ou la porte OU exclusive 18 compare l'en- trée et la sortie du transmetteur de données 10 afin de commander la borne de déclenchement 12 de celui-ci. En fonctionnement normal, les niveaux logiques d'entrée et de sortie du transmetteur de données 10 sont égaux entre eux, et la porte OU exclusive 18 engendre le faible niveau qui permet le déclenchement du trans- metteur 10. Pendant le déclenchement de celui-ci, l'impédance de sortie est faible et le niveau logique de sortie est sensible au niveau logique d'entrée. Lorsqu'une panne se produit, c'est-à-dire lorsque la borne de sortie 16 est court-circuitée par rapport à une partie à niveau élevé du circuit, alors que la sortie du transmetteur 10 est à un niveau bas ou que la borne 16 est court-circuitée par rapport à une partie à faible niveau tandis que la sortie est à un niveau élevé, le niveau obtenu à la borne 16 change pour passer au niveau logique opposé qui est déterminé par la par- tie reliée à la borne 16. Attendu que deux niveaux logiques d'entrée de la porte OU exclusive 18 sont différents, la sortie de la porte 18 atteint le niveau-élevé, afin de neutraliser le transmetteur de données 10. La sortie du transmetteur de données 10 prend le troisième état: autrement dit, l'impédance de sortie devient forte de façon à réduire le courant qui cir- cule à travers le transmetteur 10 et protéger ainsi ce dernier contre une éventuelle détérioration. Lorsque le niveau logique de sortie devient égal au niveau logique d'entrée, le transmetteur de données reprend son mode nor- mal de fonctionnement. 2503 946 -4 - Par exemple, le transmetteur de données 10 peut être du type SN 74 S 244. Dans ce circuit intégré, le courant de sortie de haut niveau est de 15 mA et le courant de sortie de bas niveau est de 64 mA. Lorsqu'on applique la tension forte à l'extrémité de sortie du circuit intégré, le courant de sortie à l'état hors-circuit (neutre) est de 50 pA. Lorsque la tension de faible niveau est appliquée à l'extrémité de sortie, le courant de sortie à l'état hors-circuit est de -50 "A. Un autre mode possible de réalisation de la présente invention est représenté sur la Figure 2. Ce circuit est analogue à celui de la Fi- gure 1; par conséquent, on a utilisé les mêmes chiffres de référence pour désigner des composants semblables, et seules les différences seront dé- crites. Le transmetteur de données 20 est un driver inverseur à trois états comportant une borne de déclenchement 22 (logique positive). Ce transmet- teur de données 20 est bloqué, ce qui fait passer la sortie au troisième état lorsque deux niveaux d'entrée logique de la porte OU exclusive sont égaux entre eux. Si la porte 18 est une porte NON-OU exclusive, la borne de déclenchement 22 peut être celle de logique négative. La Figure 3 montre au autre mode de réalisation basé sur la dis- position de la Figure 1. Pour rétablir les transmetteurs de données des Figures 1 et 3 dans leur mode normal de fonctionnement, il est indispen- sable d'appliquer les niveaux adéquats de logique à la borne de sortie 16. Cette condition est améliorée grâce à la disposition que montre la Figure 3. Une seconde et une troisième portes logiques 24 et 26 sont insérées en- tre la porte OU exclusive 18 et la borne de déclenchement 12 du transmetteur de données 10. La troisième porte logique 26 est une porte OU destinée à recevoir la sortie de la porte OU exclusive 18 et un signal d'interdiction en provenance de la borne 28. La seconde porte logique 24 est une porte ET qui reçoit la sortie de la porte ET 26 ainsi qu'un signal de ré-enclen- chement en provenance de la borne 30. Dans l'état normal, les signaux de blocage et de rétablissement de réenclenchement sont de faible niveau. Si les niveaux logiques aux bornes 14 et 16 sont égaux, la sortie de la porte OU exclusive est d'un faible niveau. Les sorties des portes 24 et 26 sont à faible niveau pour permettre le déclenchement du transmetteur de données 10. Si les niveaux logiques aux bornes 14 et 16 sont différents, les sorties des portes 24 et 26 sont à un niveau élevé afin de mettre la sortie du transmetteur de don- nées 10 dans son troisième état. Pour rétablir le transmetteur de données , on applique uniquement le signal de ré-enclenchement (de haut niveau) à la borne 30. Dès que la porte ET 24 reçoit le signal de ré-enclenchement C3 94e (après élimination de la panne), le niveau logique de sortie de cette por- te change de manière à rétablir le transmetteur de données 10 dans son mo- de normal de fonctionnement. Le signal inhibiteur est utilisé pour assurer l'inhibition du transmetteur de données 10. La Figure 4 montre un schéma de circuit comportant quatre étages de sortie de canaux de données utilisant la présente invention. La cons- truction de chaque canal est la même. Des circuits série comportant des transmetteurs de données 10 et des transistors 32 sont branchés entre les bornes d'entrée de données 14 et les bornes de sortie 16. Des diodes 34 sont branchées entre la masse et les sorties de ces transmetteurs 10, et des diodes de bouclage 36 sont branchées entre une source e tension p / 38-0 a 38-3 positive et les bases des transistors 32. Des portes NON-OU exclusives/ reçoivent les sorties et entrées des transmetteurs de données 10, et ap- pliquent les sorties à la seconde porte logique ou porte NON 40. Les qua- tre bornes de sortie des portes NON-OU exclusives 10-0 à 10-3 sont reliées en commun de manière à former une porte OU câblée (logique négative). La porte NON-OU 40 reçoit en outre le signal de ré- enclenchement provenant de la borne 30, et applique la sortie à la porte NON-OU 42 qui reçoit à son tour le signal inhibiteur de la borne 28 en passant par le tampon 44. La sortie de la porte NON-OU 42 est appliquée aux bornes de ré-enclenchement 12 (logique négative) des transmetteurs de données 10 à travers la porte NON-OU 46 qui agit en tant qu'inverseur, ainsi qu'à la base du transistor 48 dont l'émetteur est relié aux bases des transistors 32 en passant par les résistances 50. Le fonctionnement des transmetteurs 10 et des portes 38, 40, 42, 46 est analogue à celui du circuit de la Figure 3, sauf que tous les trans- metteurs 10 sont soumis à l'inhibition qui met leurs sorties dans le troi- sième état lorsqu'une panne se produit dans l'un au moins des canaux. Dans ce cas, les transistors 32 sont conducteurs. Ce mode de réalisation comprend un autre circuit de protection pour les transmetteurs de données. Si les sorties des transmetteurs 10 deviennent négatives, les diodes 34 sont mises en circuit pour protéger les transmetteurs 10. En fonctionnement normal, la base du transistor 48 se trouve à un niveau élevé, et les tensions de base des transistors 32 sont déterminées par la tension de collecteur du transistor 48, les résistances 50 et les courants de base des transistors 32, puisque les diodes 36 sont hors-circuit. Lorsque les sorties des trans- metteurs de données 10 dépassent les tensions de base des transistors 32, ces derniers cessent d'être conducteurs afin d'isoler les bornes de sor- tie 16 des transmetteurs 10 et assurer ainsi la protection de ceux-ci. Si 2503 946 -6 - la panne se produit dans au moins un canal, la base du transistor 48 se trouve à un niveau bas et les transistors 32 cessent d'être conducteurs afin d'isoler les transmetteurs 10 des bornes de sortie 16 pour les pro- téger davantage contre toute détérioration. Les transistors 32 sont rendus de nouveau conducteurs par le signal de rétablissement à la borne 30. Si les tensions aux bornes 16 augmentent, les tensions d'émetteur et de base des transistors 32 augmentent, attendu que les transistors 32 sont conduc- teurs. Toutefois, les tensions d'émetteur sont inférieures aux tensions cathodiques des diodes 36 du fait du fonctionnement des diodes 36 en dio- des de bouclage. Bien que l'on ait décrit et représenté ici des modes préférés de réalisation de l'invention, il ressortira clairement à tout spécialiste dans l'art que l'on peut y apporter de nombreux changements et modifica- tions sans s'écarter des principes de base de l'invention, celle-ci étant prise dans son aspect le plus large. Par exemple, la sortie du circuit com- parateur peut être reliée à un dispositif d'affichage afin d'indiquer la nature de la panne. Lorsque le transmetteur de données comprend une fonc- tion de convertisseur de niveau destinée à transformer un niveau logique tel que celui d'un circuit de logique transistor-transistor en un autre niveau logique tel que celui d'un circuit de logique à couplage d'émetteur, on peut insérer un convertisseur de niveau entre la sortie du transmetteur de données et le circuit comparateur de logique. Si l'on ne peut ignorer le temps de retard de propagation du transmetteur de données et/ou du convertisseur de niveaux, on peut insérer un amplificateur tampon entre l'entrée du transmetteur de données et le circuit logique à comparateur. Pour compenser le temps de retard de propagation, on peut introduire un condensateur entre les entrées du circuit logique à comparateur. 2503 946 -7- R E V E N D I C A T I O N S 1. Un circuit de protection caractérisé en ce qu'il comprend: - un transmetteur ou "driver" de données (10), pou- vant etre bloqué, destiné à engendrer un signal logique de sortie en réponse à un signal logique d'entrée lorsque le transmetteur de données est déclenché, et - un circuit logique de comparateur (18) pour com- parer lesdits signaux d'entrée et de sortie du transmet- teur de données (10) et effectuer l'inhibition de ce trans- metteur en réponse au résultat de la comparaison ainsi ef- fectuée. 2. Un circuit de protection selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit transmetteur de données (10) peut assumer trois états, les premier et second états étant ceux dans lesquels le transmetteur de données engendre un signal logique fort ou faible en réponse audit signal lo- gique d'entrée, avec une faible impédance de sortie lorsque le transmetteur de données est déclenché, le troisième état étant celui dans lequel l'impédance de sortie du transmet- teur de données est fort pendant que le transmetteur de données est bloqué. 3. Un circuit de protection selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit logique de comparateur est constitué par une porte OU ou NON-OU exclusive (40). 4. Un circuit de protection selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une porte logique (46) qui assure soit le blocage, soit le déclenchement du trans- metteur de données en réponse à la sortie dudit circuit lo- gique de comparateur et à un signal de rétablissement.