Brevet FR2545223A1 — publié le 19841102

Oscilloscope numérique à mémoire pour la visualisation de signaux à basse fréquence. L'invention concerne les oscilloscopes destinés à visualiser des signaux électriques. Pour l'observation de phénomènes périodiques, on utilise habituellement des oscilloscopes à déflexion électrostatique, qui sont relativement onéreux mais acceptent des vitesses de balayage élevées pour l'étude de phénomène à haute fréquence Toutefois, ces oscilloscopes ne permettent pas commodément d'observer des phénomènes fugitifs, transistoires ou non périodiques par suite de leur très faible rémanence Pour l'étude de ces phénomènes on est donc forcé d'augmenter la rémanence, en premier lieu par l'emploi de revête- ments mettant en oeuvre le phénomène de phosphorescence, ce qui ne permet pas d'aller bien loin et en plus ne permet plus de suivre des variations rapides. On a créé également des oscilloscopes à rémanence de type beaucoup plus sophistiqué qui ravivent périodiquement l'écriture par rebalayage d'analyse ou par ligne à retard, toutefois ces dispositifs qui opèrent par voie analo- gique ne sont pas toujours précis ni fiables En outre, ils sont très onéreux. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif à la fois simple, économique et fiable qui permette de conserver le tracé d'un phénomène quel- conque à basse fréquence pendant tout le temps désiré. L'invention consiste essentiellement à combiner 1 ) un circuit d'abscisses composé d'une horloge fournissant des impul- sions à un compteur d'abscisses dont les diverses lignes d'état sont connec- tées à un bus d'adresses sur lequel est connecté un convertisseur numérique/ analogique qui fournit après amplification le signal de balayage en abscisses alimentant la bobine de déflexion horizontale d'un tube cathodique à déflexion électromagnétique; 2 ) un circuit d'ordonnées qui comprend au moins une entrée de signal raccordée à un convertisseur analogique/numérique dont les sorties sont connectées par un premier bus de données à un convertisseur numérique/analo- gique qui alimente après amplification la bobine de déflexion verticale du tube cathodique; enfin un circuit de mémoire comportant une mémoire numérique dont l'entre d'adressage est connectée au bus d'adresses précédent, et dont l'entrée de 2 2545223 données est connectée à un deuxième bus de données 1 ui-même connecté au premier bus de données par l'intermédiaire de deux tampons d'entrée et d'un tampon de sortie; les divers éléments étant synchronisés et commandés par un circuit approprié permettant d'effectuer des diverses fonctions désirées. En particulier, ledit circuit approprié peut avantageusement être cons titué par un circuit combinatoire programmable, ou circuit PAL, programmé de manière appropriée La sortie du convertisseur numérique/analogique d'ordon- nées peut également être utilisé pour commander un ou plusieurs enregistreurs. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la figure unique représente le schéma d'ensemble du dispositif. L'invention, destinée principalement à l'étude de phénomènes à moyenne ou basse fréquence, utilisent avantageusement un tube cathodique monochrome à déflexion électromagnétique tel qu'on en utilise couramment sur les télévi- seurs portables, et qui de ce fait est relativement économique Sur le schéma on a représenté seulement la bobine de déflexion horizontale 1 et la bobine de déflexion verticale 2 de ce tube. Le circuit des abscisses, destiné à alimenter la bobine 1, comprend une horloge 3 fournissant des impulsions, par exemple à la fréquence de 2,65 M Hz, à un compteur de pas 4, qui lui-même fournit des impulsions à-un compteur d'abscisses 5 constitué par un compteur binaire dont les diverses lignes d'état, par exemple au nombre de dix, alimentent un bus d'adresses 6 à dix conducteurs permettant de définir 1024 adresses ou abscisses. Sur ce bus d'adresses 6 est connecté un convertisseur numérique ana- logique 7 dont la sortie fournit, après amplification en 8, le signal des abscisses X En réalité, le dispositif peut avantageusement être agencé pour afficher simultanément deux phénomènes Pour cela, un amplificateur opéra- rationnel 9 est connecté entre les sorties du convertisseur numérique/ analo- gique 7 et l'amplificateur 8 de telle manière qu'au lieu d'obtenir une courbe en dents de scie sur 1024 pas, on produise deux dents successives identiques sur 512 pas d'abscisses Chaque cycle produit donc deux balayages horizontaux à vitesse uniforme. 3 2545223- Le circuit des ordonnées comprend l'entrée du signal à analyser, ou plus particulièrement les entrées A et B lorsqu'on utilise le double balayage que l'on vient d'exposer - Dans ce cas le bit de haut niveau du compteur d'abscisses 5 alimente, par une ligne 10 et un inverseur 11, des commutateurs opposés 12 mécaniques ou électroniques, qui raccordent alternativement, sur les sorties des pré- amplis 13 et 14 des entrées A et B, une entrée unique 15 qui transmet à chaque instant le signal A ou B pris en compte sur un convertisseur analo- gique/numérique 16 dont les sorties sont connectées par un bus de données 17 à un convertisseur numérique/analogique 18, la sortie 19 de ce dernier alimen- tant l'amplificateur 20 d'ordonnées qui alimente lui-méme la bobine de déflexion verticale 2 Cet amplificateur 20 comporte une deuxième entrée 21 permettant de décadrer les voies, c'est-à-dire de décaler verticalement les origines des ordonnées des deux courbes, en synchronisme avec les-deux balayages de chaque cycle. La sortie 19 peut également 9 tre connectée par un commutateur 22 et des amplificateurs de sortie 23 à des sorties 24 permettant de connecter des enregistreurs, ces derniers pouvant ainsi fonctionner en différé pour enregis- trer le phénomène mis en mémoire. Enfin, le circuit de mémoire comprend une mémoire numérique proprement dite 25, par exemple de 1 kilo-octet dans l'exemple choisi, c'est-à-dire de 1024 x 8 bits, ce qui permet d'utiliser pour les ordonnées une résolution de 256 points, avec par conséquent 8 bits pour le bus de données 17 L'entrée de données de la mémoire 25 est elle-même connectée, par un deuxième bus de données 26 à 8 bits et deux tampons d'entrée 27 et 28 ainsi qu'un tampon de sortie 29, au premier bus de données 17 Une ligne de commande 30 permet de commander le fonctionnement des trois tampons 27, 28, 29, des deux convertis- seurs 16, 18 et éventuellement des commutateurs 22 D'autre part, une entrée 31 de la mémoire 25 permet de commander le passage en écriture ou en lecture. Enfin, selon le mode préféré de réalisation de l'invention, la commande générale du dispositif est assurée par un circuit combinatoire programmable 32 (ou circuit PAL en technologie anglaise) dont les sorties sont connectées aux divers éléments, notamment aux lignes de commande 31, 30 et 21, tandis que des entrées 33 sont réunies au compteur de pas 4 D'autres connexions sont assurées avec un compteur de vitesse 34 qui comporte un commutateur 4 2545223 sélecteur 35 permettant de choisir diverses vitesses de balayage horizontal, c'est-à-dire diverses échelle de représentation du phénomène, par exemple 5, et 50 mm par seconde. Enfin, un clavier à commande manuelle permet de commander les diverses autres entrées du circuit 32 afin d'obtenir les diverses fonctions désirées. Ces entrées, désignées dans leur ensemble par 36 sur la figurea comportent successivement le gel de la voie A, qui permet de recycler constamment les diverses valeurs Y du tracé de la courbe sur la mémoire 25 De meme, on a le gel de la vole B ainsi que le gel total des deux voies Il est également prévu une substitution en cascade d'une courbe sur l'autre, avec les commandes du sens de la cascade, A/B ou B/A et la commande de cascade Enfin, une commande peut permettre d'effectuer la duplication d'une voie sur l'autre en mémoire Il est également possible de prévoir une commande pas à pas du tracé de la courbe. L'ensemble du dispositif selon l'invention présente une grande fiabilité et une absence de dérive grâce à sa mémoire numérique et il est néanmoins d'une grande simplicité et d'un coût relativement peu élevé grâce à l'utilisa- tion d'un tube électronique électromagnétique standard et de composants en circuits intégrés du commerce. L'invention s'applique à l'étude de tous phénomènes à basse fréquence, périodiques ou non, en particulier aux enregistrements médicaux. REVENDICATIONS 1 Oscilloscope numérique à mémoire utilisant un tube cathodique à déflexion électromagnétique ( 1, 2), caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison: un circuit d'abscisses formé par une horloge ( 3) dont les impulsions alimentent au moins un compteur d'abscisses ( 5) alimentant un bus d'adresses ( 6), lequel alimente, par un convertisseur numérique/analogique ( 7) et au moins un amplificateur ( 8) la bobine ( 1) de déflexion en abscisses; un circuit d'ordonnées comprenant au moins une entrée (A, B) connectée à l'entrée ( 15) d'un convertisseur analogique/numérique ( 16) dont les sorties sont réunies par un bus de données ( 17) à un convertisseur numérique analogi- que ( 18), la sortie ( 19) de ce dernier étant réunie par un amplificateur ( 20) à la bobine de déflexion verticale ( 2); un circuit de mémoire comprenant une mémoire numérique ( 25) connectée au bus d'adresses ( 6) et à un deuxième bus de données ( 26), ce dernier étant lui-même connecté au premier bus de données ( 17) par l'intermédiaire de deux tampons d'entrée ( 27, 28) et d'un tampon de sortie ( 29); l'ensemble étant synchronisé et commandé par un circuit approprié pour obtenir les fonctions désirées, à savoir le traçage en direct de la courbe représentative du signal d'entrée ou son figeage sur une période déterminée. 2 Oscilloscope selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit circuit approprié est constitué par un circuit combinatoire program- mable ( 32) programmé en fonction des effets désirés. 3 Oscilloscope selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte deux voies (A, B) stockées dans la même mémoire ( 25) avec double balayage en abscisses et décalage éventuel des ordonnées ( 21), et des possibilités de substitution en cascade ou de duplication des deux traces. 4 Oscilloscope selon une des revendications précédentes, caractérisé 3 y par le fait que la sortie ( 19) du convertisseur numérique analogique ( 18) du circuit d'ordonnées comporte une dérivation ( 22, 23) vers des sorties d'enre- gistreurs ( 24).