Brevet FR2525367A1 — publié le 19831021

1.- "Circuit pour la surveillance de sous-ensembles électro- niques de calcul avec un circuit de remise à l'état initial " _______________ L'invention part d'un circuit pour la sur- veillance de sous-ensembles de calcul qui, lorsqu'ils fonctionnent correctement, délivrent à l'une de leurs sor- ties, des signaux dynamiques, avec un circuit de remise à l'état initial et avec un condensateur d'accumulation pour la mise en mémoire de ces signaux. On connaît déjà des circuits de surveillan- ce pour des systèmes de calcul, qui fonctionnent en liai- son avec des micfiocalculateurs, qui sont placés dans un environnement électriquement hostile Ces circuits de sur- veillance connus nécessitent toutefois au moins deux con- densateurs, l'un des condensateurs servant à la mémorisa- tion, tandis que l'autre sert au rechargement dynamique du condensateur d'accumulation De tels circuits connus ne peuvent être intégrés qu'avec une dépense élevée En ou- tre, un grand nombre de composants externes est nécessaire. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne, à cet effet, un circuit carac- térisé en ce qu'il comporte un moyen d'amplification cou- plé par réaction, qui charge le condensateur d'accumula- tion en présence de signaux de sortie dynamiques. Le circuit conforme à l'invention défini ci-dessus, présente, par rapport aux solutions connues, l'avantage de pouvoir être intégré facilement Il peut, en conséquence, être logé avec la puce du microprocesseur dans un boitier Des composants externes ne sont aucune- ment nécessaires. D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des améliorations du circuit défini ci-dessus Il est parti- culièrement avantageux de prévoir que la surveillance de la tension d'alimentation, qui lors de l'enclenchement de la tension d'alimentation, ou bien après un abaissement de cette tension d'alimentation au-dessous d'une valeur prédéterminée, libère une impulsion de remise à l'état initial Des circuits supplémentaires de remise à l'état initial ne sont pas nécessaires Il est en outre particu- lièrement avantageux de prévoir des moyens permettant de bloquer la sortie de fonction du microprocesseur en pré- sence d'indications selon lesquelles le circuit de cal- cul ne fonctionne pas correctement Il y a notamment lieu I de mettre en oeuvre le circuit conforme à l'invention dans la cas de circuits électroniques d'allumage dans lesquels on doit empocher que lors d'une défaillance de l'instal- lation d'allumage commandée par calculateurs un courant permanent circule dans la bobine d'allumage. L'invention va être exposée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 montre un premier exemple de réalisation de l'invention, la figure 2 est un diagramme d'impulsions permettant d'exposer le mode de fonctionnement de l'exem- ple de réalisation de l'inventions la figure 3 montre un autre exemple de réalisation conforme à l'invention. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un microprocesseur qui comporte un port entrée/sortie 3.- (port I/0) et une entrée de remise à l'état initial (reset). Les autres raccordements du microprocesseur ne sont pas re- présentés Tous les types courants de microprocesseurs peu- vent être utilisés Si un tel microprocesseur est placé dans un environnement électriquement hostile, il est alors nécessaire de s'assurer que ce microprocesseur fonctionne correctement, même lorsque de fortes tensions parasites interviennent sur les conducteurs de transmission de don- nées, ou bien dans le branchement d'interface Du fait de telles tensions parasites, notamment sur les véhicules mo- torisés ou bien dans le voisinage de moteurs électriques puissants, il peut arriver que le microcalculateur soit commuté dans un état non défini Dans ce cas, il faut agir par l'intermédiaire d'un circuit de remise à l'état initial pour que le microprocesseur revienne dans un état défini. L'idée consiste alors à associer au micro- processeur un circuit qui remet à l'état initial le sys- tème lorsque celui-ci ne reçoit pas de signaux périodiques du microcalculateur Ces signaux peuvent être engendrés par le logiciel,mais on peut aussi utiliser des signaux multiplexés déjà existants, destinés par exemple à des moyens d'affichage Lorsque le microprocesseur se met à l'arrêt ou bien dans un état non défini, ou bien lorsqu'on ne dispose pas de signaux quelconques,d'entrée ou de sortie, les signaux multiplexés n'apparaissent plus au port I/O correspondant Ces signaux sont exploités par le disposi- tif de remise à l'état initial. Le port I/0 du microprocesseur 1 est relié au conducteur de la tension d'alimentation positive par l'intermédiaire d'une résistance 2 En outre, le port I/O est relié par l'intermédiaire d'une résistance 5 à l'entrée inversée d'un amplificateur opérationnel 7 L'entrée non- inversée de cet amplificateur opérationnel 7 est raccordée par l'intermédiaire d'une résistance 4 à un diviseur de 4.- tension comportant les résistances 3 et 6 branchées en sé- rie et raccordées au p 8 le positif ou bien négatif de la tension d'alimentation La sortie de l'amplificateur opé- rationnel 7 est couplée en réaction positive par l'inter- médiaire d'une résistance 8 La résistance 8 est reliée à l'entrée non-inversée de l'amplificateur opérationnel 7. En outre, une diode est raccordée à la sortie de l'ampli- ficateur opérationnel 7 A cette diode 10, fait suite une diode 11 branchée selon le sens de conduction Entre la diode 10 et la diode 11, est raccordée une résistance 9 dont l'autre extrémité est reliée à l'entrée inversée de l'amplificateur opérationnel 7 La cathode de la diode 11 est reliée, d'une part, à l'entrée non-inversée d'un ampli- ficateur opérationnel 18, et, d'autre part, à une borne du condensateur 12 L'autre borne du condensateur 12 est raccordée au p 8 le négatif de la tension d'alimentation. Un diviseur de tensionformé des résistances 13 et 14/est raccordé à l'entrée non-inversée de l'ampli- ficateur opérationnel 18 Les résistances 13 et 14 sont branchées entre les conducteurs de tension d'alimentation. Une résistance 15 qui est reliée à l'entrée non-inversée de l'amplificateur opérationnel 18 est raccordée à la sor- tie de l'amplificateur opérationnel 18 Une résistance 17. est branchée entre la sortie de l'amplificateur opération- nel 18 et son entrée inversée En outre, une résistance 16 est reliée au conducteur positif de tension d'alimentation. La sortie de l'amplificateur opérationnel 18 est reliée à l'entrée de remise à l'état initial du microprocesseur 1. Le circuit a pour fonction de surveiller le fonctionnement correct du microprocesseur Pour permet- tre cette surveillance, le microprocesseur délivre en per- manence à une sortie appropriée, des signaux rectangulai- res En cas de perturbations d'un type quelconque, ces si- gnaux rectangulaires cessent, auquel cas le signal de sor- tie peut rester aussi bien à l'état logique ZERO qu'à 5.- l'état logique UN. Le circuit de surveillance doit alors, selon que les signaux rectangulaires sont délivrés ou non, placer l'entrée de remise à l'état initial du microprocesseur à un niveau approprié. Les modalités d'intervention du circuit sont expliquées plus en détail en se référant à la figure 2. En fonctionnement normal, la sortie de l'amplificateur opérationnel 18 est nulle Cet état de commutation négatif est maintenu à l'aide du diviseur de tension, par les ré- sistances 13 et 14 et du condensateur 12 chargé de façon correspondante Le condensateur se décharge en permanence par l'intermédiaire de la résistance 17 Pour que sa ten- sion de charge ne franchisse pas vers le bas, le seuil de commutation de l'amplificateur opérationnel 18, ce commuta- teur doit être rechargé Cela s'effectue grâce à des impul- sions délivrées par l'intermédiaire des résistances 5 et 9, ainsi que de la diode 11. La figure 2 a montre le signal de sortie du microprocesseur au port I/0 Lors du changement de flanc de l'état ZERO à l'état UN, le courant de charge circule vers le condensateur 12 et charge celui-ci de façon cor- respondant à la figure 2 b Lorsque l'état de charge du condensateur 12 s'accroit, la tension à l'entrée inversée de l'amplificateur opérationnel 7, s'accroit également (figure 2 c) Lorsqu'une tension prédéterminée, réglée par les résistances 3 et 6, est atteinte, l'amplificateur opé- rationnel 7 commute, si bien que la sortie de cet ampli- ficateur opérationnel 7, donne une tension selon la fi- gure 2 d Le condensateur 12 ne peut plus maintenant conti- nuer à se charger, car un courant émanant éventuellement de la tension d'alimentation positive, s'écoule vers la masse par l'intermédiaire des résistances 2, 5, 6 et par l'intermédiaire de la diode 10 En conséquence, le conden- sateur 12 ne se charge que pendant l'intervalle de temps 22. 6.- Ensuite, le condensateur se décharge Si maintenant des impulsions ne suivant pas a de courts intervalles, le:n- densateur se décharge toujours davantage, comme cela est indiqué dans les intervalles de temps 23 et 24 Si la ten- sion de seuil de l'amplificateur opérationnel 18 est alors franchie vers le bas, l'amplificateur opérationnel 18 commute et délivre ainsi un signal de remise à l'état ini- tial au microprocesseur 1 Il est indifférent, dans ce cas, que la tension de sortie au port I/0 constitue un signal d'état logique ZERO ou bien un signal d'état logique U Ne Dans le cas d'un signal d'état logique ZERO, l'entrée inver- sée de l'amplificateur opérationnel 7 est dans tous les cas, plus basse que son entrée non-inversée, si bien que sa sortie se trouve à un signal d'état logique UN Le con- densateur 12 ne peut pas être rechargé par l'intermédiaire des résistances 5 et 9, ainsi que par l'intermédiaire de la diode 11 Si# à la sortie du port I/0 est appliqué un état logique UN, alors le processus précédemment décrit se dé- roule Pour la surveillance du microprocesseur ce circuit nécessite uniquement le condensateur d'accumulation 12. Le circuit selon la figure 3 contient comme partie principale, le circuit de surveillance selon la figure 1 Les m 9 mes composants y sont désignés par les md- mes références Le port I/O d'un microprocesseur, non re- présenté ici, fournit le signal par l'intermédiaire d'une résistance 5 à l'entrée inversée de l'amplificateur opéra- tionnel 7 En outre, une résistance 2 est reliée au con- ducteur positif de tension d'alimentation Un diviseur de tension formé des résistances 3 et 6 est raccordé, par l'intermédiaire d'une résistance 4, à l'entrée non-inversée de l'amplificateur opérationnel 7 La sortie de l'amplifi- cateur opérationnel 7 est reliée à une diode 10 et à une résistance 8 qui est reliée en retour à l'entrée non-inver- sée de cet amplificateur opérationnel 7 Une autre diode 11 fait suite à la diode 10 Entre les diodes 10 et 11, une 7.- résistance 9 est reliée à l'entrée inversée de l'amplifi- cateur opérationnel 7 Un condensateur 12 est raccordé à la cathode de la diode 11; ce condensateur 12 est en liai- son avec le conducteur de masse La cathode de la diode 11 est reliée, en outre, à l'entrée inversée de l'amplifica- teur opérationnel 18 L'entrée non-inversée de cet ampli- ficateur opérationnel 18 est reliée par la résistance 28 au diviseur de tension comportant les résistances 13 et 14. La sortie de l'amplificateur opérationnel 18 est de son coté, reliée par l'intermédiaire de la résistance 15 à l'entrée non-inversée de l'amplificateur opérationnel 18 et par l'intermédiaire de la résistance 17, ainsi que par le branchement en série d'une résistance 26 et d'une diode à l'entrée inversée de cet amplificateur Il est en outre prévu une résistance 16 reliant la sortie de l'am- plificateur opérationnel 18 au conducteur positif de ten- sion d'alimentation De même une résistance 27 relie le conducteur positif de tension d'alimentation à la sortie de l'amplificateur opérationnel 7. Dans ce circuit, il est prévu le branchement en série d'une diode de Zener 30 avec une résistance 31 et avec une résistance 32 Ce branchement en série est connecté entre le conducteur positif et le con- ducteur négatif, de l'alimentation La base d'un transis- for 34 est raccordée entre les résistances 31 et 32 L'émet- teur de ce transistor 34 est relié au conducteur négatif de tension d'alimentation, tandis que le collecteur de ce transistor 34 est relié, d'une part, à la base d'un transis- tor 35 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une résis- tance 33, au conducteur positif de tension d'alimentation. L'émetteur du transistor 35 est branché sur le conducteur négatif de tension d'alimentation, tandis que le collecteur de ce transistor 35 est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 36, à l'entrée inversée de l'amplificateur opé- rationnel 18 La sortie de l'amplificateur opérationnel 18 8.- est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 37, à la base d'un transistor 40 L'émetteur du transistor 40 est relié au conducteur négatif de tension d'alimentation. le collecteur du transistor 40 est relié, d'une part, par l'intermédiaire d'une résistance 39 au conducteur positif de tension d'alimentation et, d'autre part, à l'entrée d'impulsions d'une bascule D 42 De plus, une diode 38 est branchée entre l'entrée inversée de l'amplificateur opéra- tionnel 7 et le collecteur du transistor 40 Sur le collec- teur du transistor 40 peut en outre, Otre prélevé le signal négatif de remise à l'état initial pour l'entrée de remise à l'état initial du microcalculateur non représenté L'en- trée D de la bascule 42 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 41 au conducteur positif de tension d'ali- mentation' L'entrée de mise à l'état de la bascule D est reliée à la masse L'entrée de remise à l'état initial de la bascule 42 est en liaison avec la sortie d'une porte ET 43 Une entrée de cette porte ET 43 est raccordée à la sortie de la bascule D 42 Une autre entrée de la porte ET 43 est en liaison avec la sortie de fonction 46 du micro- calculateur. A une porte OU 44, sont raccordées, d'une part, la sortie de fonction 46 du microprocesseur et, d'autre part, la sortie de la bascule 42 La sortie de cette porte OU 44, est reliée à une entrée d'une porte OU 45 L'autre entrée de cette porte OU 45 est en liaison avec la sortie de l'amplificateur opérationnel 18 La sortie de la porte OU 45 est en liaison, par l'intermédiai- re d'une résistance 47, avec la base d'un transistor 48. L'émetteur de ce transistor 48 est relié au conducteur né- gatif de tension d'alimentation, tandis que le collecteur du transistor 48 est relié, par l'intermédiaire d'une ré- sistance 49, au conducteur positif de tension d'alimenta- tion Un conducteur relie le collecteur du transistor 48 à un dispositif d'allumage 50 d'un moteur à combustion 9._ interne, non représenté plus en détail Dans ce dispositif d'allumage 50, sont représentés schématiquement, une bo- bine d'allumage 52 et un transistor de commutation 51, fai- sant fonction d'interrupteur pour la bobine d'allumage, La base du transistor de commutation 51 est alors commandée par le conducteur de signaux venant du collecteur du transis- tor 48. Le mode de fonctionnement du circuit compre- nant les amplificateurs opérationnels 7 et 18 est le même que celui déjà décrit en se référant à la figure 1 Le transistor 40 commande l'inversion du signal de remise à l'état initial, ce qui est nécessaire pour maints micro- processeurs La surveillance de la tension de batterie est assurée essentiellement par la diode de Zener 30 et par les transistors 34 et 35 La tension de réponse de cette partie du circuit est prévue de façon que lors du franchis- sement vers le bas d'une tension d'alimentation minimale, le transistor 34 se bloque et le transistor 35 devient con- ducteur Le condensateur 12 est alors déchargé par l'inter- médiaire de la résistance 36, ce qui provoque le déclenche- ment d'une remise à l'état initial par l'intermédiaire de l'amplificateur opérationnel 18 Comme également lors d'un processus de mise en circuit, la tension d'alimentation, au moins au début, se situe au-dessous d'une certaine va- leur, ce circuit est également en mesure d'assurer la re- mise à l'état initial lors de l'établissement du contact. La diode 38 garantit qu'après l'achèvement d'un processus de remise à l'état initial, l'amplificateur opérationnel 7 se bloque dans tous les cas Ainsi, après la fin de l'impulsion de remise à l'état initial, le con- densateur 12 est chargé à sa tension maximale possible. On est ainsi certain que le processus de décharge du con- densateur 12 est identique en fonctionnement normal, et après la remise à l'état initial Ainsi, le circuit est indépendant du moment o le flanc suivant des signaux 10.- rectangulaires apparait au port i/0 Ceci présente l'avan- tage que le temps de réponse du déclenchement de la remise à l'état initial est clairement défini Un autre avantage résulte de ce que le condensateur, sur la base des condi- tions définies, peut être choisi de dimensions relativement faibles. Dans de nombreux cas, il est nécessaire, pendant le processus de remise à l'état initial et peu de temps après, tandis que par exemple un programme d'initia- lisation se déroule, de mettre les appareils utilisateurs raccordés dans des états définis A titre d'exemple, men- tionnons une installation d'allumage commandée par calcu- lateur, dont l'étage terminal doit être sans courant, car par exemple la bobine d'allumage de cette installation d'allumage peut être détruite si l'étage terminal laisse passer du courant en permanence Ceci est obtenu en ce que le signal de la sortie de fonction n'est plus transmis à l'appareil utilisateur. Dans le présent exemple de réalisation, ceci est réalisé comme suit: Pendant le processus de remise à l'état initial, le signal de blocage nécessaire est direc- tement transmis de la sortie de l'amplificateur opération- nel 18 par l'intermédiaire de la porte OU 45 A la fin du temps de remise à l'état initial, la sortie Q de la bascu- le 42 est mise à l'état logique UN par le flanc positif appliqué au collecteur du transistor 40 Dans le cas d'un déroulement normal du processus de remise à l'état initial, la sortie de fonction 46 est également positionnée sur un état logique UN pendant le temps de remise à l'état ini- tial Ainsi, après le déroulement du signal de remise à l'état initial, un état logique UN est appliqué aux deux entrées de la porte ET 43, grâce à quoi, la sortie Q, par l'entrée de remise à l'état initial R de la bascule 42, est à nouveau positionnée sur un état logique ZERO Le signal en provenance de la sortie de fonction est dans ce il.- cas, maintenu par l'intermédiaire des portes OU 44 et 45, jusqu'à la fin du programme d'initialisation. S'il existe une perturbation, un état logi- que UN n'apparaîtra pas à la sortie de fonction 46 du mi- croprocesseur La sortie Q de la bascule ne peut pas alors être remise à l'état initial Un processus de commutation du transistor 48 du fait du positionnement de la bascule 42 ne peut alors pas s'ensuivre Dans le cas d'une instal- lation d'allumage, cela signifie que l'étage terminal de cette installation continue ainsi à rester sans courant. Ce circuit présente, en outre, l'avantage de n'exiger qu'un seul condensateur Il est en conséquence facile à intégrer et peut, par exemple, en même temps que le microprocesseur, être logé sur une puce ou bien être associé à une autre puce pour commander le microproces- seur. 12.- REVENDICATIONS 1 Circuit pour la surveillance de sous- ensembles de calcul, qui, lorsqu'ils fonctionnent correc- tement, délivrent à l'une de leurs sorties, des signaux dynamiques, avec un circuit de remise à l'état initial et avec un condensateur d'accumulation pour la mise en mémoire de ces signaux, circuit caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'amplification ( 7) couplé par réaction, qui charge le condensateur d'accumulation ( 12) en présence de signaux de sortie dynamiques. 2. Circuit selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le moyen d'amplification couplé par réac- tion, comporte un réseau de diodes ( 9, 10, 11) qui empêche la charge du condensateur d'accumulation ( 12) à l'état sta- tique. 3. Circuit selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de surveillance ( 30 à 36) de la tension d'alimenta- tion, qui lors de l'enclenchement de la tension d'alimen- tation, ou bien après un abaissement de cette tension d'a- limentation au-dessous d'une valeur prédéterminée, libère une impulsion de remise à l'état initial. 4. Circuit selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une diode ( 38) est interposée entre la sortie du circuit de calcul et le conducteur de remise à l'état initial, de sorte qu'après l'achèvement d'un processus de remise à l'état initial, il intervient une variation brusque de tension grâce à la- quelle le condensateur ( 12) est chargé à sa tension maxi- male possible 5. Circuit selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens ( 41 à 49), notamment un organe de mémorisation ( 42), moyens qui délivrent un signal de blocage aux dispositifs ( 50) commandés à partir de la sortie de fonction ( 46), 13.- lorsque pendant la durée de remise à l'état initial, un signal de blocage n'a pas été délivré par le circuit de calcul au moins pendant une courte durée. 6. Circuit selon la revendication 5, équi- pant un dispositif d'allumage commandé par calculateur avec une bobine d'allumage et un commutateur transistorisé, dispositif caractérisé en ce que le commutateur transisto- risé ( 51) pendant la durée de remise à l'état initial, est commuté sans courant et en ce que cet état sans courant du commutateur transistorisé ( 51) est maintenu lorsqu'au- cun signal n'est délivré à partir de la sortie de fonction ( 46) du microprocesseur pendant le processus de remise à l'état initial. 7, Circuit selon la revendication 6, carac- térisé en ce qu'il est prévu un organe de mémorisation ( 42) qui est déclenché par un signal de remise à l'état initial pour le circuit de calcul et qui est remis à l'état initial par un signal de la sortie de fonction ( 46),