Brevet FR2540689A1 — publié le 19840810

"Dispositif et procédé de compensation d'un atténuateur à haute tension". La présente invention concerne les atténuateurs et plus particulièrement les atténuateurs à décades. Dans les atténuateurs traditionnels à décades comportant des prises multiples, il est difficile, sinon im- possible de réaliser une compensation de l'interaction entre les étages Dans la technique antérieure, on a utilisé des capacités variables mais leurs performances sont faibles dans des environnements sévères et elles sont sensibles au proces- sus de production en masse Ces capacités et les interrupteurs spéciaux à haute tension destinés à l'utilisation pour l'atté- nuation de hautes tensions sont relativement chers et volumi- neux. Selon le mode de réalisation préféré de la présen- te invention, un circuit diviseur d'atténuation fournit une compensation de signal au moyen d'un signal de compensation qui varie en fonction de la sortie choisie du diviseur La compen- sation fondamentale-avec des circuits RC qui est prévue pour chaque trajet d'atténuateur est accordée de manière fine par ce signal de compensation qui varie en fonction de la sortie du diviseur, c'est-à-dire le trajet d'atténuation, qui a été choi- sie Les réglages de compensation peuvent être réalisés par dif- férentes techniques qui forcent le signal de compensation à prendre les caractéristiques électriques désirées lorsque l'on choisit les différents trajets de l'atténuateur Dans le mode préféré de l'invention, on prévoit des résistances variables pour constituer des variantes de trajet pour le signal de compensation en fonction de la sélection du trajet d'atténua- tion de signal correspondant dans le diviseur. Le signal de compensation est fourni à un point électrique commun du diviseur par l'intermédiaire d'un circuit traditionnel de compensation de signal La valeur de résistance particulière sélectionnée en combinaison avec ce circuit addi- tionnel de compensation de signal, par exemple une capacité, agit comme un shunt pour les éléments de compensation du circuit -2- diviseur en vue de réaliser une valeur combinée désirée de RC pour ce trajet d'atténuation et fournir ainsi la compen- sation du signal à haute fréquence du signal de sortie. L'invention a plus spécialement pour objet un dis- positif électrique qui comprend: un organe diviseur ayant une ligne d'entrée de signal et une pluralité de lignes de sortie de signal en vue de fournir un signal électrique atténué sur l'une desdites lignes de sortie de signal qui a été sélectionnée en réponse à un signal de commande de commutation,. un organe de compensation relié audit organe divi- seur en vue de fournir une compensation de signal pour ledit signal électrique atténué en réponse audit signal de commande de commutation, et des organes de commande de commutation reliés audit organe diviseur pour fournir ledit signal de commande de commutation. L'invention a égalexnet pour objet un procédé des- tiné à fournir une compensation de fréquence et qui comprend les étapes suivantes fourniture d'une pluralité de trajets d'atténua- tion de signal, sélection d'un trajet d'atténuation de signal, et fourniture d'un signal de compensation à une borne commune dudit trajet d'atténuation en fonction-du trajet particulier sélectionné. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui suit, faite en se ré- férant aux dessins sur lesquels: la fig 1 est le schéma d'un circuit d'un premier diviseur atténuateur comportant une compensation de signal conforme à un mode préféré de réalisation de la présente in- vention, et la fig 2 est le schéma d'un circuit d'un deuxième diviseur atténuateur comportant une compensation à haute fréquence conforme au mode de réalisation préféré de l'invention. Une ligne 102 reçoit un signal d'entrée Le signal arrivant sur la ligne 102 est commuté de manière sélective à une ligne 129 par l'intermédiaire d'un des interrupteurs 109,113,117 ou 125 Si c'est l'interrupteur 109 qui est ac- tionné, il ne se produira alors aucune atténuationdu signal d'entrée entre la ligne 102 et la ligne 129 Il se produit une atténuation successivement plus élevée du signal de la ligne 102 si on sélectionne l'interrupteur 113,117 ou 125 (dans cet-ordre) Ceci est de au diviseur formé par les résis- tances 106,110,114 et 120 Dans ce circuit, l'atténuation la plus forte se produit si l'interrupteur-125 est sélectionné et l'atténuation est bien entendu déterminée par les valeurs spécifiques de résistance sélectionnées pour les résistances 106,110,114 et 120. Un condensateur 124 et des condensateurs 108,112, et 116 (s'ils sont compris dans le circuit-électrique du fait de l'actionnement des interrupteurs 125,117 ou 113)-fournissent une compensation du signal à haute fréquence par formation du réseau RC approprié avec les résistances 106, 110,114 et 120. Alors que le réglage des valeurs et composants pour obtenir une compensation optimale en fréquence pour un trajet d'atténuation semblerait facilement réalisable, il doit être noté que la variation des valeurs de composants en vue d'effectuer la compensation désirée de l'un des trajets d'atténuation du diviseur, réalisera la compensation à d'autres bornes du fait de l'interdépendance et de l'interaction des éléments de circuit reliés à chaque borne De ce fait, l'ac- cord fin de la compensation de fréquence pour chaque niveau d'atténuation est réalisé au mieux d'une manière qui est ré- glable de manière indépendante pour chaque trajet d'atténua- tion En outre, une qualité désirable pour un tel schéma de compensation serait de fonctionner à des tensions faibles qui permettent le fonctionnement de semiconducteurs de telle ma- nière qfpil me sit pas nécessaire d'utiliser des relais électro- mécaniques comme dans les techniques antérieures. 4 - On va maintenant expliquer la technique de com- pensation à accord fin selon le mode de réalisation préféré de la présente invention On supposera au départ que l'inter- rupteur 150 est fermé et que la résistance 160 est réglée à une valeur de O ohm Le signal de sortie du diviseur de ten- sion sur la ligne 129 commande-un amplificateur de gain unitai- re 130 qui fournit la sortie de signal sur la ligne 135 Ce signal de sortie sur la ligne 135 commande à son tour un ampli- ficateur non inverseur 140 qui a un gain égal à K L'amplifica- teur 140 commande une jonction de signal 119 par l'intermédiai- re d'un condensateur 118. L'effet de l'amplificateur 140 du fait que la résis- tance R est réglée à une valeur nulle, dépend de son gain K Si K est égal à O, alors la sortie de l'amplificateur 140 sur la ligne 142 sera aussi égale à O et, par suite, le condensateur 118 va agir en parallèle avec le condensateur 124 Si le gain K de l'amplificateur 140 est réglé à la valeur 1 le signal de sor- tie sur les lignes 142 et 152 va égaler la valeur du signal d'en- trée de l'amplificateur 140 Il y aura une chute de tension nul- le aux bornes du condensateur 118 et il n'aura donc aucun ef- fet sur le fonctionnement du circuit De manière similaire, si le gain de l'amplificateur 140 est fixé à la valeur 2, l'effet du condensateur 124 sera diminué d'une-quantité égale à celle du-condensateur 118 En général capacité réelle 118 = capacité 118 + capacité 124 ( 1-K). Comme décrit ci-dessus, une compensation de réseau peut être effectuée en faisant varier la capacité effective des condensateurs 118 et 124 Une technique conforme au mode préféré de réalisation est de faire varier le gain K de l'amplificateur 140 De manière alternative, le gain réel de l'amplificateur peut être ajusté au préalable en utilisant des potentiomètres ,162 et 164 qui sont commutés dans le crcuit en fermant l'in- terrupteur approprié 150,154 ou 158 respectivement L'interrup- teur sélectionné 109, 113 ou 117 est fermé concuremment avec la fermeture de l'interrupteur 150,154 ou 158 respectivement. -5- Lorsque l'on sélectionne le trajet d'atténuation en fermant l'interrupteur 117, l'interrupteur 154 est également fermé-pour permettre le réglage de la compensation par l'inter- médiaire de la résistance variable 162 Dans ce cas, le gain de l'amplificateur 140 reste fixé à un niveau qui est suffisant pour permettre un réglage approprié sur la gamme de résistance des résistances variables 160,162 et 164 Le réglage de la résistance variable 160, et 162 ou 164 dans le circuit a préci- sément le même effet que la variation du gain de l'amplificateur 40 Les valeurs de résistance des résistances 160,162 et 164 sont choisies de manière à être suffisamment faibles pour que l'effet de charge du condensateur 118 se produise à des fréquen- ces qui sont bien supérieures à la gamme de fréquences désirée pour le fonctionnement recherché. Du fait que l'on choisit différentes bornes, par l'intermédiaire des interrupteurs 125,117 113 et 109, le signal de compensation fourni par l'intermédiaire du condensateur 118 continueà se propager vers le haut à travers le diviseur, mais il n'a pas d'effet si l'on a choisit le trajet d'atténuation nul par l'intermédiaire de l'interrupteur 109. Pour mieux faire comprendre ceci, on peut imaginer que le circuit diviseur atténue en étapesde décade et que l'en- trée est mise à la terre, c'est-à-dire qu' aucun signal d'entrée n'est présent Un signal de compensation sur la ligne 52 va entrer dans la borne inférieure 119 du diviseur par l'intermé- diaire du condensateur 118 On peut supposer en outre que ce signal a un niveau de 1 V On peut supposer que les constantes de temps RC de chaque section sont sensiblement égales pour commencer du fait que l'adaptation de la constante de temps en RC pour chaque section est un objet primaire de la conception de l'atténuateur. Avec ces suppositions à Pespuit, le niveau du signal de compensation à la borne entre les condensateurs 112 et 116 sera de 0,99 V alors qu' il ne sera que de 0,9 V à la borne entre les condensateurs 108 et 112 Ainsi, 90 % du signal de 6- compensation reste effectif sur la borne la plus éloignée pour laquelle on prévoit une compensation. En général, la compensation à n'importe quelle borne du diviseur peut être calculée de manière approximative en connaissant le gain de l'amplificateur 140, la capacité des condensateurs 118 et 124 et le facteur d'atténuation du réseau à partir de la borne inférieure jusqu'à la borne sélectionnée du diviseur La formule est la suivante Gamme = K - C 124 +C 118 Des capacités parasites affecteront la réponse réel- le du réseau. Il y a lieu de noter que l'ensemble du circuit fonctionne avec des tensions du niveau utilisé pur les éléments semi-conducteurs si bien que les interrupteurs indiqués dans les schémas de circuit peuvent être réalisés en utilisant des techniques utilisées pour les semi-conducteurs, c'est-à-dire que les interrupteurs effectivement utilisés peuvent être plu- tôt des éléments CMOS plutôt que des interrupteurs mécaniques ou des relais. Une variante concernant l'usage indiqué ci-dessus d'interrupteurs est représentée à la fig 2 Dans ce circuit, la sortie de l'amplificateur 140 est atténuée par un convertisseur numérique-analogique 360 qui k Ernit le signal de compensation sur la ligne 152 et par un mot de commande numérique reçu sur une ligne 362 Le mot de commande numérique reçu sur la ligne 362, qui peut être fourni par un microprocesseur ou un élément de commande numérique, est utilisé pour programmer le conver- tisseur numérique-analogique 360 pour lui donner un gain qui soit compris entre O et 1 Le signal provenant de l'amplifica- teurl 4 est ainsi effectivement multiplié par une quantité proportionnelle qui est spécifiée par le mot de commande numérique arrivant sur le bus 362 Dans un dispositif pratique, le même ordinateur de commande déterminera également l'interrupteur ( 109,113,117,125) qui- doit être fermé et ainsi pour chaque 7- changement de gamme on transmettra un mot numérique de com- mande de compensation correspondant au convertisseur numérique- analogique 360. Les directives suivantes sont utiles pour le choix des valeurs des éléments lors de l'application de ces méthodes de compensation Une gamme de réglage est donnée par la for- mule indiquée ci-dessus Il faut tout d'abord faire le réglage en choisissant K (le gain fixé pour l'amplificateur 140) aussi grand que possible du point de vue pratique et de choisir en- suite pour le condensateur 118 une capacité qui soit juste suf- fisante pour fournir une gamme de réglage acceptable. Les constantes de temps de section doivent être choisies de telle manière que la capacité de compensation domine la performance du diviseur pour des fréquences qui sont bien en-dessous de celles pour lesquelles une capacité de fuite af- fecterait la performance du diviseur résistif en lui-même ' Le condensateur 120 est diminué en valeur de capacité à partir de celle prévue par une quantité égale à la capacité choisie pour le condensateur 118 Cecimaintient la constante de temps globale propre avec les deux condensateurs agissant sur la borne infé- rieure La capacité de fuite comprenant la capacit& de charge et la capacité de shuntage des relais si on en utilise peut étre justifié de manière nominale avec un réglage fin des valeurs des éléments de compensation Du fait que le changement de la valeur d'un élément affecte la planéité de la réponse pour le milieu de la borne pour toutes les bornes, il est préférable d'analyser tout d'abord une configuration vq osée en utilisant un modèle d'ordinateur ou tout autre technique d'analyse de réseau afin de prévoir les sensibilités en réponse des bornes aux variations des éléments On peut alors réaliser une optimisation rapide. REVENDICATIONS 1 ) Appareil électrique caractérisé en ce qu'il comprend un organe diviseur ( 106,108,110,112,114,116) comportant une ligne d'entrée de signal ( 102) et une pluralité de lignes i artie & signal en vue cb ifrnir un signal électrique atté nué sur l'une desdites lignes de sortie de signal qui a été sélec- tionnée en réponse à un signal de commande de commutation; un organe de compensation commutation. ) Procédé pour fournir une compensation en fré- quence, caractérisé en ce que'il comprend les étapes suivantes fourniture d'une pluralité de trajets d'atténua- tion de signal, sélection d'un trajet d'atténuation de signal, et fourniture d'un signal de compensation à une -rne commune dudit trajet d'atténuation en fonction du trajet particulier sélectionné.