Brevet FR2538639A1 — publié le 19840629

La présente invention est relative à un dispositif permettant de convertir des signaux analogiques bipolaires en signaux numériques De tels dispositifs constituent un préalable à la technique des mesures numériques. La nécessité de transformer des signaux analogiques positifs et négatifs en signaux numériques se présente souvent dans la technique des mesures Cependant, de nom- breux convertisseurs analogiqueb-numériques peuvent uni- quement convertir des signaux analogiques d'une seule pola- rité Si un signal d'une fausse polarité est appliqué à un tel convertisseur analogique-numérique, il émet alors un signal de dépassement ou un zéro Des convertisseurs analogiques-numériques ont été développés pour des signaux bipolaires {par exemple, le modèle C 520 de la société Halbleiterwerk Francfort sur Oder) pour lesquels la zone de conversion des signaux négatifs (jusqu'à 99 m V) est inférieure d'une unité à la zone de conversion des signaux positifs (jusqu'à 999 m V) Si des signaux négatifs plus grands doivent être convertis, une transformation est alors nécessaire pour ces signaux Du fait de la transformation, la résolution baisse par rapport à l'amplitude initiale. Des convertisseurs analogique-numériques sont aussi connus (par exemple, le modèle C 571) de la société Halbleiterwerk Francfort sur Oder> qui, dans un premier mode de fonctionnement, transforment des signaux positifs et dans un autre mode de fonctionnement des signaux bipo- laires de plus petite amplitude Le deuxième mode de fonctionnement nécessite un élément binaire d'information ou bit pour représenter une information préalable destinée à l'unité de traitement des valeurs mesurées suivante. Un tel bit manque à la transformation proprement dite, c'est pourquoi la résolution du mode de fonctionnement bipolaire est plus faible que celle du mode de fonction- nement unipolaire Une autre réduction de la résolution s'ajoute dans le cas de la -transformation d'une amplitude d'entrée convertible. Si on place un redresseur de courant avant un conver- tisseur analogique-numérique unipolaire, alors des signaux analogiques bipolaires pourraient aussi être transformés en signaux numériques sans perte de résolution Le bit de polarité (post-information) nécessaire est produit séparément dans un comparateur de zéro Un tel circuit de conversion de polarité est, par exemple, décrit dans "Seifart: Analoge Schaltungen und Schaltkreise, Berlin 1980 Verlage der Technik, page 339 " Un amplificateur opérationnel,commandé par l'intermédiaire de résistances de précision, sert de redresseur de courant et, en tant que comparateur de zéro, on utilise également un ampli- ficateur opérationnel Des redresseurs de courant de pré- cision présentant deux amplificateurs opérationnels sont également usuels en tant que redresseurs de courant, comme cela est par exemple décrit à la page-337 de l'ouvrage cité Un tel circuit comporte en liaison, avec le compa- rateur de zéro, trois amplificateurs opérationnels pour la conversion de la polarité Le redresseur de courant de précision comporte un circuit encore plus étendu de résis- tances de précision que l'amplificateur opérationnel cité en premier Les deux réalisations de conversion de pola- rité présentent en commun une dérive des paramètres de l'amplificateur opérationnel et des autres éléments de construction Une telle dérive ne peut être évitée qu'im- parfaitement en utilisant des résistances de précision. En particulier, la dérive de température nécessite des moyens de commutation pour sa compensation Les moyens mis -en oeuvre sont considérables pour l'égalisation des amplificateurs opérationnels utilisés en tant que redresseurs de courant. Une "installation pour mesurer correctement la post-signalisation de tension" selon le brevet DE-OS 2 236 150 (G ol r-19/00) présente la mise en oeuvre d'un peu moins de moyens et est moins compliquée pour l'égalisation. En vue d'une conversion analogique-numérique, elle devrait être complétée par un étage dit de débrayage relié au comparateur de zéro. L'objet de l'invention consiste à diminuer les moyens mis en oeuvre pour les éléments de construction concernant le redressement du courant et la reconnaissance de la polarité ainsi qu'à simplifier l'égalisation, à réduire l'influence de la dérive de température sur l'exactitude de mesure et à améliorer la constance à long terme du convertisseur analogique-nmérique. L'invention concerne ainsi un dispositif permettant de convertir des signaux bipolaires analogiques en signaux numériques pour un branchement à une unité de traitement de valeurs mesurées. Le dispositif selon l'invention comporte entre autresun redresseur de courant commandé et un convertisseur unipolaire analogique-numérique utilisés en tant qu'éléments connus Selon l'invention, il est prévu que chaque sortie de données du convertisseur analogique-numérique soit reliée, outre à une unité de traitement de valeurs mesurées, à une des entrées d'un décodeur La sortie du décodeur est reliée à l'entrée-des valeurs mesurées valables d'une unité de traitement de valeurs mesurées et à la première entrée d'un circuit ET dont la deuxième entrée est reliée à la sortie de données valables du convertisseur analogique- numérique, la sortie du circuit ET est appliquée à l'entrée de rythme d'une bascule dont la sortie inverseuse est reliée à son entrée de données, et la sortie non inverseuse de la bascule est reliée à une entrée de polarité de l'unité de traitement de valeurs mesurées et à l'entrée d'un transistor de commutation pour la commande du redres- seur de courant. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La figure unique représente un schéma de couplage du dispositif conforme à l'invention. Un étage d'inversion de polarité 3 est mis en tête du dispositif en tant qu'étage d'entrée d'un convertisseur analogique-numérique unipolaire 1 Les sorties de données 7 à 16 du convertisseur analogique-numérique 1 sont reliées à une unité de traitement de valeurs mesurées 2 et aux entrées d'un décodeur 4 L'étage d'inversion de polarité 3 est constitué par un amplificateur opérationnel commandé 31, dont la sortie 32 est reliée à l'entrée 33 du convertis- seur analogique-numérique 1 et à un transistor de com- mutation 28 La sortie 29 du transistor 28 est reliée à l'entrée de commande 30 de l'amplificateur opérationnel 31. L'entrée de signal 34 de l'amplificateur opérationnel 31 est formée par le point nodal d'un pont de résistances choisi en tant que commande La tension U se trouve entre le point nodal et la masse Les deux lignes d'alimentation de l'amplificateur opérationnel 31 présentent une tension de fonctionnement de Us. La sortie 18 du décodeur 4 est reliée à l'entrée 21 des valeurs mesurées valables de l'unité 2 de traitement des valeurs mesurées et à la première entrée 19 d'un circuit ET 5 dont la deuxième entrée 20 est reliée à la sortie 17 des valeurs mesurées valables du convertisseur analogiquenumérique 1 La sortie du circuit ET 5 est en, relation avec l'entrée de rythme 22 d'une bascule 6. La sortie inverseuse 24 de la bascule 6 est reliée à son entrée de données 25 La sortie non inverseuse 23 est reliée à l'entrée de polarité 26 de l'unité de traitement 2 des valeurs mesurées et à l'entrée 27 d'un transistor de commutation 28. Le principe de fonctionnement du dispositif décrit consiste à commander le passage de l'amplificateur opération- nel 31 du fonctionnement non inversé au fonctionnement inversé et vice versa après le changement de polarité, et à reconnaître le changement de polarité selon le genre du signal de sortie du convertisseur analogique-numérique 1. En présence d'une tension négative, le convertis- seur analogique-numérique 1 émet sur ses sorties 7 à 16 un zéro ou un signal de dépassement particulier (suivant le convertisseur analogiquenumérique), le décodeur 4 émettant, lors de l'apparition de ces signaux, un un logiq Ue sur sa sortie 18 En même temps, le convertisseur analogique-numérique 1, travaillant selon un rythme interne, émet sur sa sortie 17 un un logique Ceci est réalisé après chaque cycle de mesure, après chaque rythme, même si une tension positive est appliquée à l'entrée 33 Le circuit ET 5 produit un signal de sortie correspondant au un logique, signal qui commute la bascule 6 dans l'autre position stable Le signal alors produit à la sortie non inverseuse 23 commute l'amplificateur opérationnel 31 par l'intermédiaire du transistor de commutation 28 dans le fonctionnement inverseur Par conséquent, une tension positive se trouve sur l'entrée 33 du convertisseur analogique- numérique 1 La valeur de tension est convertie en une valeur numérique dont les chiffres binaires ap- paraissent aux sorties 7 à 16 En raison de la structure modifiée du signal d'entrée, le décodeur 4 reconnaît la présence d'une tension, dorénavant positive, à l'entrée 33 du convertisseur analogique-numérique 1 et produit à sa sortie un zéro logique De ce fait, un zéro logique ap- parait à la sortie du circuit ET 5 Ce zéro logique n'en- traîne pas une modification de la bascule 6 Sans changement de polarité, le dispositif travaille dans l'état de fonc- tionnement o l'amplificateur opérationnel 31 se trouve plus particulièrement dans le fonctionnement inverseur. Si, tout à coup, une nouvelle tension positive Us se pré- sente à l'entrée de signal 34, elle est inversée et elle apparaît en tant que tension négative àdl'entrée 33 du convertisseur analogique-numérique 1 Le processus de com- mutation expliqué se répète alors, le dispositif étant commuté dans l'autre état de fonctionnement avec l'ampli- ficateur opérationnel 31 à fonctionnement non inverseur. REVENDICATION Dispositif permettant de convertir des signaux analogiques bipolaires en signaux numériques, présentant un redresseur de courant commandé ( 31) et un convertisseur analogique-numérique unipolaire ( 1), caractérisé en ce que chaque sortie de données ( 7 à 16) du convertisseur analogiquenumérique ( 1) est reliée à une seule des entrées d'un décodeur ( 4), la sortie ( 18) du décodeur ( 4) est reliée à l'entrée ( 21) des valeurs mesurées valables d'une unité de traitement de valeurs mesurées ( 2) et à la première entrée ( 19) d'un circuit ET ( 5) dont la deuxième entrée ( 20) est reliée à la sortie de données valables ( 17) du convertisseur analogique-numérique ( 1), la sortie du circuit ET ( 5) est appliquée à l'entrée de rythme ( 22) d'une bascule ( 6) dont la sortie inverseuse ( 24) est reliée à son entrée de données ( 25), et en ce que la sortie ( 23) non inverseuse de la bascule ( 6) est reliée à une entrée de polarité ( 26) de l'unité de traitement de valeurs mesurées ( 2) et à l'entrée ( 27) d'un transistor de commutation ( 28) pour la commande du redresseur de courant ( 31).