Brevet FR2559328A1 — publié le 19850809

I CIRCUIT DE TRANSPOSITION DE NIVEAU UTILISABLE POUR IMAGERIE VIDEO A HAUTE DEFINITION La présente invention concerne un circuit de transposition de niveau dont l'application est envisagée, en particulier, pour réaliser un dispositif d'imagerie vidéo à haute définition. Le circuit objet de l'invention, a pour but d'assurer la liaison dynamique entre deux circuits dont les points de fonctionnement diffèrent. En effectuant la transposition de niveau nécessitée par ces points distincts de fonctionnement, le circuit de transposition permet ainsi le fonctionnement de chaque circuit selon ses caracté- ristiques propres, sans affecter la réponse dynamique de l'ensemble et également sans entraîner de dérive continue de fonctionnement. Cette fonction d'adaptation à des points de fonctionnement différents se présente, par exemple, dans le montage terminal d'une imagerie vidéo pour connecter la sortie de l'amplificateur vidéo à la cathode du canon électronique du tube à rayons cathodiques de visualisation, noir et blanc ou couleur. L'amplificateur vidéo est généralement réalisé avec des transistors, par exemple un montage cascode. Bien que les tran- sistors peuvent atteindre une fréquence élevée de fonctionnement, leur tension de claquage (tension VCE entre collecteur et émetteur) va rarement au-delà de 60 V. Or les points de fonctionnement des tubes cathodiques, qu'ils soient noir et blanc ou couleur, sont de l'ordre de 100 V, ou de 150 V. Il y a donc pour un tel ensemble une incompatibilité à résoudre, ces circuits ne pouvant être reliés directement sans risque de perturbation et défaut de fonction- nement de l'une ou l'autre des parties. Pour résoudre le problème précité, différentes solutions exis- tent dont on rappellera succinctement les principales. Une première solution consiste à utiliser une liaison alter- native grâce à une capacité et à monter un circuit de calage de niveau ("clamping" en anglais) sur la liaison de polarisation de la cathode du tube cathodique. Une deuxième solution utilise aussi des liaisons capacitives avec restitution par diode sur la polarisation du tube. Une troisième solution comporte des aménagements au niveau de la référence continue de l'amplificateur vidéo. Ces solutions donnent de bons résultats pour des chaînes vidéo conventionnelles qui n'exigent pas une bande passante trop élevée, la valeur se situant généralement autour de 20 MHz. Pour des réalisations dites à haute définition o la qualité de l'image est accrue par une augmentation du nombre de lignes et du nombre de points par lignes, cette bande passante est beaucoup plus grande; les fréquences hautes atteignent, par exemple, 100 MHz environ pour 2000 points/2000 lignes. Les transistors acceptent une telle bande de fonctionnement mais les solutions évoquées pour la liaison dynamique au tube peuvent donner satisfaction par leur relative complexité qui entraîne rapidement une dégradation de la réponse dynamique, ou par le nombre de composants utilisés qui introduisent une capacité parasite élevée, ou par des défauts de faisabilité de certains composants à ces fréquences, ou encore que la difficulté se trouve reportée en amont au niveau de l'amplificateur vidéo. Le circuit de transposition proposé permet de résoudre le problème évoquée et toute configuration similaire en mettant en oeuvre un circuit simple qui présente en outre de multiples avantages. Suivant l'invention, il est réalisé un circuit de transposition de niveau pour relier une sortie dynamique cPd'un premier circuit à l'entrée correspondante d'un deuxième circuit dont les points de fonctionnement diffèrent, caractérisé en ce qu'il comporte trois éléments connectés en parallèle entre ladite sortie et ladite entrée, ces trois éléments groupant une capacité, un potentiomètre par ses bornes terminales, et un transistor par ses électrodes collecteur et émetteur, ainsi qu'une résistance de charge interposée sur la con- nexion d'alimentation reliant l'une desdites électrodes à une alimen- tation haute tension annexe, ledit transistor étant connecté par son électrode de base au curseur du potentiomètre en sorte d'ajuster la transposition de niveau entre ladite sortie et ladite entrée. Les avantages principaux de ce montage sont les suivants: il est apériodique, permet une large plage de transposition, comporte peu de composants, son réglage est simple et indépendant du point de fonctionnement du circuit amplificateur en amont, il est auto- stabilisé en dérive continue. Les particularités de l'invention apparaîtront dans la des- cription qui suit donnée à titre d'exemple à l'aide des figures annexées qui représentent: - la figure I un schéma général d'un circuit de transposition conforme à l'invention; - la figure 2 un schéma équivalent pour montrer le fonction- nement; - la figure 3 un schéma d'une utilisation envisagée pour imagerie à haute fréquence; - la figure 4 une forme d'onde illustrant la réponse du montage selon la figure 3 à un signal donné. En se reportant à la figure 1, le circuit de transposition interposé entre la sortie dynamique S d'un premier circuit 1 et l'entrée correspondante E d'un deuxième circuit 2, permet d'adapter l'ensemble aux points de fonctionnement indiqués par les niveaux VI et V2 présentés en l'absence de signal. Pour la réalisation figurée qui est la plus fréquente, le niveau V2, ou point de fonctionnement du circuit 2, est supérieur à celui VI du circuit 1. Le circuit de transposition comporte, connectés en parallèle entre la sortie S et l'entrée E une capacité CI, un potentiomètre PI par ses bornes d'extrémités et un transistor TI par ses électrodes collecteur et émetteur. Le curseur du potentiomètre Pl est relié à l'électrode de base du transistor TI. Celui-ci est connecté à travers une résistance de charge RI à une haute tension continue d'alimen- tation V3. Dans le cas d'un transistor "npn" figuré, le collecteur est connecté à la résistance de charge RI et à l'entrée E du circuit 2. L'ensemble TI, PI alimenté via RI se comporte comme une diode Zener ajustable par réglage du curseur de P1. Ce réglage fait varier la polarisation base-émetteur du transistor et donc sa conduc- tion, c'est-à-dire le courant collecteur Ic qui le traverse (figure 2). En conséquence, on peut régler la tension entre les bornes A et B du transistor et réaliser l'ajustement de niveau désiré dès que la tension entre ces bornes égale la différence V2 - VI des points de fonction- nement. Comme on peut le voir plus aisément avec l'exemple figure 4, le point de fonctionnement VI est fixé en S par le circuit 1 et le montage doit produire la valeur de transposition VT telle que V2 = VI + VT pour atteindre le point de fonctionnement V2 en E. Par le réglage de P1 on fait varier le courant Ic jusqu'à ce que la chute de tension dans la résistance R1 permet d'obtenir la valeur V2 nécessaire pour l'exploitation. Cette chute de tension est due au courant Ic du transistor et au courant Iu d'utilisation pour le circuit 2. La capacité CI transmet les fronts de montée et de descente de l'information vidéo et assure ainsi la transmission des fréquences hautes de la bande passante du signal. L'auto-stabilisation du montage envers les dérives thermiques peut être montrée aisément. On suppose par exemple une variation qui produit un accroissement du courant lu d'utilisation, ce qui tend à diminuer la tension V2 et se répercute sur la base de TI à travers P1. Le courant de base se trouve réduit ce qui entraîne une réduction du courant collecteur Ic. Consécutivement, il se produit une diminution de tension aux bornes de RI et un accroissement de la tension en B qui compense sensiblement la diminution de V2 par dérive thermique. Sur l'exemple figure 3 on a représenté la cathode K d'un tube cathodique 2 alimenté à la tension V2 à partir de la haute tension V3. La tension V1 est de même obtenue à partir de la haute tension V4. Les valeurs des tensions sont par exemple V4 = + 60 V, VI = + 50 V, V3 = + 120 V, V2 = + 100V. L'amplificateur vidéo com- porte en sortie un montage cascode de transistors T2, T3. Le circuit R2 C2 indiqué permet de filtrer les résidus de filtrage de l'alimen- tation continue V3, il peut être supprimé si l'alimentation est de bonne qualité. Le circuit de transposition peut être réalisé à l'aide des éléments suivants: transistor TI du type 2N3501, Cl = 47nF, C2 = O,IpF, Pi = 4,7K2, RI =5,6K2, R2=10052, R3=3,9KQ, R4 = 100 n pour les valeurs VI à V4 précitées. La résistance R3 en série avec PI permet de limiter la polarisation maximale réglable de la base de TI par rapport à l'émetteur. La résistance R4 reliée à l'émetteur de TI permet de linéariser la commande par introduction d'une contre-réaction continue. La figure 4 montre la réponse dynamique en E du montage figure 3 pour un signal en S variant de VI à (VI - 30 V), le niveau V2 est réglé à 100 V, le balayage en X représente 10 ns/cm. Cette forme d'onde permet d'apprécier le passage de fréquences hautes supérieures à 100 MHz. Parmi les variantes possibles, le transistor TI peut être du type "pnp", dans ce cas c'est l'électrode émetteur qui est connectée du côté Ri et E, et l'électrode collecteur du c6té S. REVENDICATIONS 1. Circuit de transposition de niveau pour relier une sortie dynamique d'un premier circuit à l'entrée correspondante d'un deuxième circuit dont les points de fonctionnement diffèrent, carac- térisé en ce qu'il comporte trois éléments connectés en parallèle entre ladite sortie et ladite entrée, ces trois éléments groupant une capacité (CI), un potentiomètre (Pl) par ses bornes terminales, et un transistor (T1) par ses électrodes collecteur et émetteur, ainsi qu'une résistance de charge (RI) interposé sur la connexion d'alimen- tation reliant l'une desdites électrodes à une alimentation haute tension annexe (V3), ledit transistor étant connecté par son élec- trode de base au curseur du potentiomètre en sorte d'ajuster la transposition de niveau entre ladite sortie et ladite entrée. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il produit une transposition de niveau positive pour passer d'un point de fonctionnement déterminé (VI) en ladite sortie à un point plus élevée (V2) en ladite entrée. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il utilise un transistor "npn" connecté c8té collecteur à l'entrée (E) du deuxième circuit (2). 4. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il utilise un transistor "pnp" connecté côté émetteur à l'entrée (E) du deuxième circuit (2). 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, utilisé dans un système d'imagerie vidéo à haute définition, caractérisé en ce qu'il est interposé entre un amplificateur vidéo terminal (1, T2 - T3) et le tube cathodique de visualisation (2) pour y alimenter une cathode (K).