Brevet FR2535063A1 — publié le 19840427

"Circuit de déclenchement comportant un amplificateur basse fréquence et un amplificateur haute fréquence" La présente invention concerne de manière générale les circuits de déclenchement et plus particulièrement un circuit de commande de la fréquence et des caractéristiques de gain du signal de déclenchement. On a largement utilisé différents circuits de déclenchement pour faire fonctionner des éléments ou circuits à déclencher tels que, par exemple, des générateurs de rampe de balayage d'oscilloscopes Pour obtenir la polyvalence de tels instruments, les circuits de déclenchement comportent générale- ment un circuit de couplage de déclenchement pour sélectionner la réponse désirée en fréquence ou l'atténuation du signal. Un exemple d'un circuit de déclenchement conventionnel est représenté à la Fig 1 Dans cet exemple particulier, trois signaux de déclenchement, qui peuvent repré- senter de manière appropriée les signaux d'entrée du canal l et du canal 2 d'un oscilloscope à double canaux et un signal de déclenchement extérieur, sont appliqués à trois connecteurs d'entrée 10 a, 10 b et 10 c L'un de ces signaux de déclenchement est sélectionné au moyen du commutateur de sélection 12 a, 12 b, 12 c et 12 d pour sélectionner de manière alternative l'un quel- conque des signaux de déclenchement du canal 1, du canal 2, de déclenchement extérieur ou de déclenchement extérieur divisé par un atténuateur RC 14 Le signal de déclenchement sélectionné est ensuite envoyé à l'entrée d'un amplificateur d'entrée 18 au moyen d'un circuit de couplage 16 qui comprend quatre inter- rupteurs 20 a, 20 b, 20 c et 20 d, des condensateurs 22, 24 et 26 et des résistances 28 et 30 Les interrupteurs 20 a à 20 d sélec- tionrx Etrespectivement les modes suivants: réjection des hautes fréquences, couplage en courant alternatif, réjection des basses fréquences et couplage en courant continu L'amplificateur d'en- trée 18 comprend un transistor à effet de champ 32 monté en source suiveuse, un transistor à effet de champ 34 constituant une source de courant et une résistance d'entrée 36 La sortie de l'amplificateur d'entrée 18 est ensuite comparée avec un niveau de déclenchement commandable provenant d'un potentiomètre au moyen d'un comparateur différentiel 38, de manière à fournir -2- un signal de déclenchement de sortie par la borne de sortie 42. Lors du fonctionnement, l'atténuateur 14 atténue le signal de déclenchement extérieur, par exemple, d'un facteur de 10 sur toute la gamme de fréquence Le condensateur de couplage en courant alternatif 22 a une capacité relativement élevée, par exemple 0,027 g F pour éliminer les composantes du signal à courant continu et à fréquence très faible lorsque l'on choisit le mode de couplage en courant alternatif Lorsque l'in- terrupteur 20 a est fermé pour choisir le mode de couplage à réjection des hautes fréquences, la résistance 28 et le conden- sateur 26 forment un filtre passe-bas avec une fréquence de coupure supérieure d'environ 30 k Hz Le condensateur 24 a une très faible capacité, par exemple 100 p F, pour rejeter les composantes à basse fréquence jusqu'à une fréquence d'environ 50 k HZ. Les inconvénients de tels circuits de déclenchement connus comprennent l'utilisation de nombreux interrupteurs en série avec les trajets de signaux à haute fré- quence, ce qui rend la disposition du circuit très critique pour le fonctionnement en haute fréquence, spécialement lorsque celui ci est réalisé sous la forme de circuit intrégé Dans cet exemple, les trajets de signal courant continu, courant alterna- tif et réjection des basse fréquence peuvent être des trajets de signaux à haute fréquence pour l'ensemble de la bande passante ( 100 MHZ ou plus). C'est donc un but de la présente invention de fournir un circuit de déclenchement amélioré qui comprenne à la fois un amplificateur haute fréquence et un amplificateur basse fréquence. C'est encore un autre but de la présente invention de fournir un circuit de déclenchement qui présente moins de trajet de signaux haute fréquence. C'est encore un autre but de la présente invention de fournir un circuit de déclenchement qui soit capa- ble de sélectionner différentes réponses en fréquence pour le couplage du déclenchement sans utiliser un condensateur de cou- plage de valeur élevée en série dans le trajet des signaux haute fréquence. -3- Encore un autre but ce la présente invention est de fournir un circuit de déclenchement qui soit capable d'atténuer le signal de déclenchement d'entrée Le circuit de déclenchement selon la présente invention comprend un amplificateur basse fréquence destiné à amplifier les com- posantes basse fréquence d'un signal de déclenchement d'entrée, un amplificateur haute fréquence destiné à amplifier les composantes haute fréquence du signal de déclenchement d'entrée et à additioner la sortie dudit amplificateur basse fréquence et dudit amplificateur haute fréquence et des organes de commu- tation pour commander l'amplification dudit amplificateur à basse fréquence. 1 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif en se référant aux dessins ci-annexés, dans lesquels: la Fig 1 est le schéma d'un circuit de déclenchement de type connu, la Fig 2 est le schéma d'un mode de réalisation préféré de la présente invention, la Fig 3 est le schéma du mode de réalisation de la Fig 2 dans une application pratique, la Fig 4 représente les détails de la partie amplificateur à haute fréquence dans la configuration du fonctionnement en mode réjection des hautes fréquences, la Fig 5 est le schéma d'une variante de la réalisation de la présente invention, et la Fig 6 est le schéma du mode de réalisation de la Fig 5 dans une application pratique. La Fig 2 est un schéma simplifié d'un mode de réalisation du circuit de déclenchement qui est capable d'une réponse sélective en fréquence Un signal de déclenchement d'entrée est appliqué à un connecteur d'entrée 10, les composantes haute fréquence de ce signal sont amplifiées par un amplificateur différentiel à haute fréquence 44 par l'intermédiaire d'un con- densateur de couplage 50 de capacité relativement faible, par exemple 0, 002 OF, et ses composantes basse fréquence sont amplifiées par un amplificateur opérationnel à basse fréquence 46. Le signal de couplage à l'amplificateur basse fréquence 46, qui comprend une résistance de contre-réaction 58 est obtenu au moyen des résistances 52 et 54 et du commutateur 56 Ce dernier est employé pour choisir soit le mode de couplage courant conti- nu, soit le mode de couplage courant alternatif dans ce circuit simplifié Un condensateur de couplage 57 de valeur élevée, par exemple 1 LF, est inséré entre les résistances 52 et 54 dans le mode de couplage courant alternatif en vue du blocage du courant continu La résistance 52 est utilisée pour isoler le condensateur 57 du trajet du signal haute fréquence, ce qui évite une capacité de fuite élevée La sortie de l'amplificateur à basse fréquence 46 est couplée à l'entrée inverseuse de l'am- plificateur à haute fréquence 44 par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas comprenant une résistance 60 et un condensateur 62. Le signal total est obtenu sur la borne de sortie 48. Lors du fonctionnement, lorsque l'on a sélectionné le mode de couplage à courant continu, au moyen du commutateur 56, les composantes haute fréquence du signal d'en- trée, qui passent à travers le condensateur 50 de couplage à haute fréquence, sont amplifiées par l'amplificateur différentiel 44 avec son gain prédéterminé Les composantes à basse fréquence sont amplifiées pari l'amplificateur opérationnel 46 avec un gain unitaire déterminé par R 58/(R 52 + R 54), o R 52, R 54 et R 58 sont les valeurs des résistances 52, 54 et 58 Dans un mode de réalisation préféré, R 52 + R 54 = R 58 = 10 kiloohms Du fait que la polarité du signal de la sortie de l'amplificateur opé- rationnel 46 est inversée par rapport au signal d'entrée, la connection de cette sortie avec l'entrée inverseuse de l'amplifi- cateur différentiel 44 fait fonctionner l'amplificateur 44 comme un additioneur Lorsque l'on choisit le mode de couplage courant alternatif, les composantes du signal à courant continu et à très basse fréquence sont bloquées et ne peuvent pas atteindre l'am- plificateur opérationnel à basse fréquence Un niveau de-déclen- chement commandable peut être ajouté à l'entrée de l'amplifica- teur opérationnel 46 de telle manière que l'amplificateur diffé- rentiel 44 fonctionne également comme un comparateur de niveau de déclenchement Ce niveau de déclenchement peut être indépendant du signal de déclenchement d'entrée ou dépendant de ce dernier -4- -5 2535063 tel qu'une partie commandable de l'amplitude crête-à-crête du signal de déclenchement d'entrée. La Fig 3 est un circuit représentant un circuit de déclenchement pratique qui met en oeuvre le prin- cipe du circuit de la Fig 2 L'amplificateur différentiel 44 à haute fréquence comprend une paire de transistor Q 1 et Q 2 dont les émetteurs sont couplés ensemble par l'intermédiaire d'une résistance de couplage R 1 et sont reliés chacun par une source de tension négative par l'intermédiaire d'une résistance R 2, respectivement R 3 Les collecteurs des transis- tors Q 1 et Q 2 sont reliés b une source de tension positive par l'intermédiaire d'une résistance de collecteur R 4 respectivement R 5 Les sorties de collecteur des transistors Q 1 et Q 2 sont envoyées à un circuit d'utilisation 76 qui peut être, par exem- ple, un générateur de rampe à déclenchement commandé par un générateur d'impulsion rapide La base du transistor Q 1 est renvoyée à une source de tension de polarisation négative par l'intermédiaire d'une résistance 70 Le couplage d'entrée de l'amplificateur à basse fréquence 46 diffère quelque peu de celui de la Fig 2 par l'addition d'un commutateur supplémentaire 64 et d'une résistance 65 pour le mode de couplage à réjection des basses fréquences Une tension de commande du niveau de déclenchement provenant d'un potentiomètre 66 est également couplée par l'intermédiaire d'une résistance 68 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 46. Lorsque le commutateur 64 est commuté dans la position à droite, l'extrémité inférieure de la résis- tance d'entrée 54 est renvoyée à la masse par l'intermédiaire de la résistance 65 dont la valeur est à peu près la même que celle de la résistance 52, ce qui déconnecte le signal d'entrée de l'amplificateur opérationnel 46 qui fonctionne alors comme un amplificateur tampon pour le niveau de déclenchement com- mandable provenant du potentiomètre 66 La Fig 4 représente les détails de l'amplificateur différentiel à haute fréquence 44 qui est configuré sous la forme d'un amplificateur 44 ' pour permettre la sélection du mode de réfection des hautes fréquences en plus du passage normal de la composante à haute fréquence du signal de déclenchement L'amplificateur 44 ' comprend un transis- -6 2535063 tor additionel Q 3 qui est branché sur le transistor Q 1 (collec- teur sur collecteur et émetteur sur émetteur) La base du transistor Q 1 est reliée au côté sortie du condensateur 50 pour recevoir les signaux à haute fréquence et elle est également reliée à une source de polarisation à tension négative par l'intermédiaire des résistances R 6 et R 7 branchées en série. La base du transistor Q 3 est reliée à la source de polarisation à tension négative par l'intermédiaire des résistances R 8 et Rg qui sont branchées en série Pour le fonctionnement normal, c'est à dire lorsque des signaux haute fréquence doivent passer, un commutateur SW est dans sa position gauche en mettant à la masse le point de jonction des résistances R 6 et R 7 Le transis- tor Q 1 qui a une tension plus positive sur sa base que le transistor Q 3 est rendu conducteur alors que le transiter Q 3 est polarisé en sens inverse et par conséquence bloqué. Lorsque l'on désire atténuer les signaux haute fréquence (mode de réjection des hautes fréquences), le commutateur SW est mis dans sa position droite en mettant à la masse le point de jonction des résistances R 8 et R 9 * Ceci, évidemment, inverse la polarisation du transistor Q 1 et entraîne la conduction du transistor Q 3 Le transistor Q 3 maintient l'é- quilibre des courants dans l'amplificateur 44 ' alors que le transistor Q 1 est bloqué, ce qui arrête le signal haute fréquence. La Fig 5 est un schéma simplifié d'un autre mode de réalisation du circuit de déclenchement conforme à la présente invention, ce circuit de déclenchement étant capable de faire varier le facteur d'atténuation du signal de déclenchement d'entrée Ce mode de réalisation est particuliè- rement utile comme circuit de déclenchement externe Un signal d'entrée appliqué à un connecteur d'entrée 10 est couplé par l'intermédiaire d'une résistance 77 ' et d'un condensateur de couplage haute fréquence 50 a à un premier amplificateur conver- tisseur d'impédance 75 a De manière similaire, le signal au point de jonction de la résistance 77 ' et du condensateur 50 a, estenvoyé par l'intermédiaire d'une résistance 77 et d'un con- densateur 50 b un second amplificateur convertisseur d'impédance b La tension au point de jonction de la résistance 77 et du condensateur 50 b est en outre envoyée sur un amplificateur inver- seur qui comprend un amplificateur opérationnel 82, une résis- tance d'entrée 78 et une résistance de contre-réaction 80 A la sortie de l'amplificateur opérationnel 82 sont branchés un commutateur 84 de sélection de couplage, un diviseur à résis- tance 86, un commutateur 88 et la résistance d'entrée 90 d'un amplificateur opérationnel 92 La sortie de l'amplificateur opérationnel 92 est reliée de manière sélective soit à l'ampli- ficateur 75 a soit à l'amplificateur 75 b par l'intermédiaire d'un commutateur 96 et de résistances élevées 94 a ou 94 b res- pectivement Les sorties des amplificateurs 75 a et 75 b sont reliées ensemble et sont renvoyées à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 92 par l'intermédiaire d'une résistance de contre-réaction 99, les sorties des amplificateurs 75 a et 75 b sont également envoyées à l'entrée d'un comparateur différentiel 44. Lors du fonctionnement, les commutateurs 88 et 96,qui sont de préférence couplés mécaniquement, sont dans la position représentée pour obtenir le couplage du déclenchement avec une atténuation minimale C'est à dire que le signal de déclenchement d'entrée de la borne 10 est envoyé à l'amplifica- teur haute fréquence 75 a, qui est alors activé, par l'intermé- diaire d'un atténuateur résistif comprenant les résistances 77 ', 77 et 78 et également par l'intermédiaire du condensateur de couplage 50 a Il y a lieu de noter que l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel à basse fréquence 82 constitue une masse virtuelle et que le facteur d'atténuation est déterminé par l'expression R 77 '/(R 77 ' + R 77 + R 78) , ou R 77 ', R 77, R 78 sont les valeurs des résistances 77 ', 77 et 78 respective- ment Le second amplificateur à haute fréquence 75 b ne fonctionne pas dans cette condition Lorsque l'on choisit le mode de cou- plage à courant continu, le commutateur 84 est dans la position représentée sur la Fig 5 En choisissant la résistance de contre-réaction 80 de manière appropriée, par exemple telle que R 80 = R 77 + R 78, la sortie de l'amplificateur 82 est approximativement égale en amplitude au signal haute fréquence se trouvant à l'entrée de l'amplificateur 75 a Les deux compo- santes de signal à hauteset basses fréquences sont combinées à l'entrée de l'amplificateur 75 a de manière à développer une -7- -8 2535063 tension de sortie à large bande sur la résistance de sortie 98 Cette tension de sortie est additionnée à l'entrée inver- seuse de l'amplificateur opérationnel 92 et toute erreur est ensuite envoyée à l'amplificateur 75 a après une amplification suffisante par l'amplificateur d'erreur 92 Le circuit à contre- réaction aide à stabiliser le fonctionnement du circuit. Le fonctionnement avec atténuation sera obtenu lorsque les deux commutateurs 88 et 96 seront mis dans leur autre position Le second amplificateur haute fréquence 75 b est alors activé et le signal de sortie de l'amplificateur 82 est également atténué par le diviseur résistif 86 Les compo- santes hautesfréquences envoyées à l'amplificateur 75 b sont atténuées par le facteur suivant R 78/(R 77 ' + R 77 + R 78) Le diviseur résistif 86 est également calculé pour atténuer les composantes à basse fréquence dans la même proportion par une sélection appropriée des paramètres de circuit Les autres circuits fonctionnent essentiellement de la même manière, et fournissent à leur tour le signal de sortie de déclenchement atténué à large bande sur la résistance 98 Les paramètres de circuit sont choisis de telle manière que le rapport d'atténua- tion soit diminué jusqu'à un facteur donné (par exemple 10) lorsque les commutateurs 88 et 96 sont placés entre les deux positions. Pour le mode de couplage en courant alternatif, le commutateur 84 est remis à la masse pour couper les composantes en courant continu Seules les composantes en courant alternatif sont amplifiées dans ce mode de couplage Il y a lieu de noter que l'amplificateur 92 est utilisé même dans ce mode pour stabiliser le fonctionnement ducircuit On peut également utiliser un commutateur électronique branché sur la résistance de contre-réaction 80 de l'amplificateur opérationnel 82 pour courtcircuiter cette résistance dans le mode de couplage à courant alternatif, ce qui réduit le gain à 0. La Fig 6 est le schéma d'une réalisa- tion pratique d'un circuit de déclenchement mettant en oeuvre le principe du circuit de la Fig 5 Du fait que la disposition de ce circuit et son fonctionnement sont semblables à ceux de la Fig 5, on décrira seulement les différenoes ci-après. 9 2535063 Les résistances 76, 77, 78 sont respective- ment de 825, 158 et 17, 4 kiloohms et les condensateurs 50 a et 50 b ont une capacité de 180 p F dans ce mode de réalisation particulier Pour fournir un atténuateur à large bande, un condensateur est branché en parallèle sur chacune des résis- tances 76 et 77, ce qui est bien connu dans la technique L'am- plificateur à haute fréquence 75 comprend des transistors à effet de champ Q 12 et Q 13 montés en source suiveuse en tant qu'étage d'entrée, des transistors Q 14 et Q 15 montés en émetteur suiveur en tant qu'étage de sortie, et des diodes de protection D 3 et D 4 disposées entre ces deux paires de transistors Le commutateur 96 de la Fig 5 est remplacé par des diodes D 1 et D 2, qui sont commandées par un circuit de commande de commutation qui comprend deux transistors Q 10 et Q 11 Un signal de contrôle de commutation est appliqué à partir de la borne de commande 102 à la base du transistor Q 10 Lorsque le signal de commande de commutation est au niveau bas, le transistor Q 10 devient conducteur et le transistor Q 11 est bloqué, ce qui active la diode D 2 et le transistor à effet de champ Q 13, mais bloque la diode D 1 et le transistor à effet de champ Q 12 Lorsque le signal de commande est au niveau 1, on choisit un mode différent d'atténuation pour activer la diode Dl et le transistor à effet de champ Q 1 en amplifiant de ce fait le signal d'entrée avec un facteur d'atténuation différent. Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus en se référent à deux modes de réalisation préférés, il faut comprendre que l'on réduit le nombre de trajet de signal à haute fréquence nécessaire par rapport à l'art antérieur et qu'aucun arkensateur de couplage à capacité élevée n'est branché sur le trajet du signal haute fréquence. Par ailleurs, on peut supprimer tout commutateur du trajet du signal à haute fréquence, ce qui permet de réaliser une adapta- tion électronique du circuit ou une commande à distance. La description ci-dessus n'a été fournie qu'à titre d'exemples illustratifs et nullement limitatifs et il est évident que l'on peut y apporter des modifications et -10 2535061 variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. -11 2535063 REVENDICATION 1 Circuit de déclenchement, caracté- risé en ce qu'il comprend: un amplificateur basse fréquence ( 46, 82) destiné à amplifier les composantes à basse fréquence d'un signal de déclenchement d'entrée, un amplificateur à haute fréquence ( 44, 44 ', 75 a, 75 b, 75) destiné à amplifier les composantes à haute fréquence du signal de déclenchement d'entrée et à additioner les sorties desdits amplificateurs basse fréquence ( 46, 82) et haute fréquence ( 44, 44 ', 75 a, 75 b, 75), et des organes de commutation ( 56, 64, SW, 88, 96, 94, D 1, D 2) pour commander l'amplification dudit amplificateur à basse fréquence ( 46, 82).