Brevet FR2562307A1 — publié le 19851004

La présente invention concerne un circuit de surveillance de dé.. charge d'un circuit de stockage des valeurs de crête d'un signal pério- dique d'amplitude variable, constitué par un conducteur de stockage qu'un circuit charge à la valeur de crête du signal au cours d'une période, qui stocke cette valeur de crête pendant la période suivante jusqu'à ce que le signal atteigne un pourcentage défini de la valeur de crête stockée, déterminé par un circuit comparateur, puis qu'un circuit décharge à la valeur instantanée du signal. Les circuits de stockage de valeur de crête pour la détermination des valeurs de crête d'un signal périodique délivrent un signal en tension analogique pour traitement dans un circuit de mesure, de com- mande ou de régulation. La tension de sortie d'un dispositif de moyennage passe-bas, monté en aval du circuit de stockage de valeur de crête, permet de mesurer par exemple des vitesses de rotation quand le signal périodique est en dents de scie. Il est ainsi possible, à l'aide de circuits comparateurs, d'obtenir certaines commandes fonction de la vitesse de rotation. Dans d'autres cas, il peut être nécessaire qu'un signal périodique analogique à régler atteigne tou- jours une valeur de crête constante au cours de chaque période, afin de permettre l'obtention d'un signal analogique de valeur instantanée à l'aide d'un circuit de stockage de valeur de crête, pour la détermi- nation de la crête instantanée et son traitement dans une boucle de régulation. Les circuits de stockage de valeur de crête connus fonc- tionnent suivant le principe de charge et décharge d'un condensateur de stockage, une force de courant charge à la valeur de crête effective du signal pendant chaque période, par l'intermédiaire d'un premier cir- cuit comparateur et d'une diode, puis qui stbcke cette valeur pendant la période suivante jusqu'à ce qu'un second circuit comparateur et un transistor de décharge le déchargent à la valeur instantanée du signal pendant la période suivante. La source de courant et le premier circuit comparateur chargent ensuite de nouveau le condensateur de stockage à la tension de crête à la fin de la période suivante. Ce circuit de stockage de valeur de crête présente toutefois l'inconvénient suivant: il peut stocker les valeurs de crête du signal périodique à stocker uniquement quand le pourcentage du rapport de la crête du signal instantané à la valeur de crête du signal immédiate- ment précédent ne dépasse une valeur déterminée, ajustable sur le second circuit comparateur. Cette valeur peut se situer vers 70 Z pour des raisons de compromis. Lorsque cette valeur choisie est très faible afin que le circuit de stockage de valeur de crête puisse de nouveau suivre la dynamique des valeurs de crête, on n'obtient pas à la sortie du filtre passe-bas formant la moyenne un signal satisfai- sant de courbe enveloppe. Le circuit de stockage de valeur de crête fonctionne correctement quand les conditions de service sont telles que les valeurs de crête d'une période, rapportées à la valeur de crête de la période immédiatement précédente, ne dépassent pas cette valeur ajustable pendant un temps prolongé. Lorsque par contre le rapport des valeurs de crête successives d'un signal périodique est inférieur une seule fois à cette valeur ajustable, la tension aux bornes du condensateur de stockage ne peut plus suivre la dynamique des valeurs de crête du signal périodique. Le condensateur de stockage maintient alors sa tension à une valeur constante. L'invention a donc pour objet un circuit de surveillance de décharge d'un circuit de stockage de valeur de crête, dans Iequel la décharge du condensateur de stockage à la fin d'une période est totale uniquement quand le pourcentage du rapport des valeurs de crête de deux signaux périodiques successifs tombe au-dessous d'une valeur ajustable, et dans lequel le condensateur de stockage est, immédiate- ment après sa décharge, rechargé à la valeur de crête considérée de la période suivante, par le circuit de charge. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le circuit de surveillance de décharge comporte des moyens de commutation qui, dans les cas o le signal n'atteint pas le pourcentage prédéterminé de la valeur stockée, déchargent le condensateur de stockage à la fin de la période, de sorte que la tension aux bornes dudit condensateur peut de nouveau suivre les valeurs de crête du signal. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le transistor de décharge (T) est commandé par un opérateur OU, à une entrée duquel le second circuit comparateur applique pendant une période des impulsions aciculaires de durée réglée quand le signal périodique atteint juste le pourcentage prédéterminé de la valeur de crête du signal immédia- tement précédent. et des impulsions de durée constante et commandée sont appliquées à la seconde entrée de l'opérateur OU à la fin d'une période, quand le signal n'atteint pas le pourcentage prédéterminé de la valeur de crête du signal immédiatement précédent. Ces impulsions sont produites par un réseau numérique, constitué par une première bascule monostable, un second opérateur OU, un étage diviseur de fré- quence, un différentiateur, une seconde bascule monostable, une bascule bistable et un opérateur ET. Le circuit de surveillance de décharge selon l'invention pour un circuit de stockage de valeur de crête présente les avantages suivants: la variation de tension aux bornes du condensateur de stockage peut toujours suivre la crête d'un signal périodique à mémoriser, même en cas de fluctuations maximales de la dynamique; et un élément passe- bas formant la moyenne peut délivrer une courbe enveloppe à adaptation optimale. Il est ainsi possible de déterminer et de traduire les crêtes d'un signal périodique pour des opérations de mesure, commande et régu- lation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exem- ples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: les figures la, b représentent la variation temporelle d'un signal périodique à valeur de crête variable, à l'entrée d'un élément RC passe-bas, et la variation de la tension de sortie aux bornes dudit élément RC; la figure 2 représente le schéma synoptique d'un circuit de stockage de valeur de crête selon l'art antérieur; la figure 3 représente la variation de tension du signal périodique, la variation temporelle de la tension aux bornes du condensateur de stockage du circuit de stockage de valeur de crête et la variation de tension aux bornes du condensateur de l'élément RC passe-bas dans le circuit selon figure 2; la figure 4 représente la variation temporelle du signal périodique pour laquelle la tension aux bornes du condensateur de stockage du circuit de stockage de valeur de crête et la tension de sortie de l'élément RC passe-bas du circuit selon figure 2 ne peuvent plus sui- vre la dynamique des valeurs de crête sans aucune condition; la figure 5 représente le circuit de stockage de valeur de crête et un circuit de surveillance de décharge d'un tel circuit selon l'in- vention; la figure 6 représente la variation temporelle du signal périodique selon figure 4, la variation de la tension aux bornes du condensateur de stockage Csp du circuit de stockage de valeur de crête et la tension de sortie aux bornes du condensateur de l'élément RC passe-bas en cas d'utilisation d'un circuit selon figure 5, la tension aux bornes du condensateur de stockage Csp pouvant de nouveau suivre la dynamique des valeurs de crête du signal périodique à l'aide du circuit de sur- veillance de décharge; la figure 7 représente le diagramme des temps du circuit de surveil- lance de décharge selon figure 5; et la figure 8 représente un schéma synoptique modifié du circuit de surveillance de décharge selon figure 5. Un simple élément RC passe-bas selon figure la ne convient pas pour stocker la crête d'un signal périodique au cours de chaque période. Des mesures et des calculs montrent que la tension de sortie de l'élément RC passe-bas selon figure lb ne peut pas suivre la dyna- mique d'un signal en dents de scie selon figure lb par exemple pour déterminer les diverses valeurs de crête. Les circuits de stockage de valeur de crête selon le schéma synoptique de la figure 2 fonctionnent suivant le principe de charge et décharge d'un condensateur de stockage CSp, qui est chargé par un circuit de charge constitué par une source de courant Q, une diode D et un comparateur K1. L'opération de charge dure jusqu'à ce que le signal atteigne sa valeur de crête. Le comparateur K1 compare le signal périodique, qui est appliqué à l'entrée positive, et la tension aux bornes du condensateur de stockage Csp, qui est appliquée à l'en- trée négative de K1, et sa sortie interdit l'opération de charge du condensateur de stockage quand le signal périodique est inférieur à la tension emmagasinée dans le condensateur de stockage. Afin que ce dernier ne puisse pas se décharger par la sortie du comparateur K1, une diode D1 est branchée entre la sortie du comparateur Ki, à la- quelle est également reliée une borne de la source de courant Q, et le condensateur de stockage, de facon que sa cathode est reliée à une borne sous tension du condensateur de stockage CSp, dont l'autre borne est portée au potentielde masse. La tension aux bornes du condensateur de stockage Csp est appliquée à la borne positive d'un amplificateur opérationnel OP non-inverseur, dont l'entrée négative est ramenée par réaction sur sa sortie. La tension de sortie de l'am- plificateur opérationnel OP est égale à la tension aux bornes du con- densateur de stockage UCSp et alimente un diviseur de tension, cons- titué par les trois résistances R1, R2 et R3 et les prises A1 et A2 délivrant les tensions correspondantes UAI et UA2. La sortie de l'ampli- ficateur opérationnel est par ailleurs reliée à une borne de la résis- tance gTp d'un élément RC passe-bas, dont la seconde borne est reliée au condensateur CTp déterminant la constante de temps et dont la seconde borne est au potentiel de masse. La seconde borne de la résistance RTp constitue simultanément la sortie de l'élément RC passe-bas. La prise A1 du diviseur de tension est reliée à l'entrée positive d'un deuxième comparateur K2 et la prise A2 à l'entrée négative d'un troisième comparateur K3. Le signal pério- dique est appliqué à l'entrée négative du deuxième et à l'entrée posi- tive du troisième comparateur. Les sorties des comparateurs K2 et K3 sont reliées chacune à une entrée d'un opérateur ET G, dont la tension de sortie UG commande par l'intermédiaire d'une résistance R4 un transistor de décharge T, dont le collecteur est relié directement à la borne sous tension du condensateur de stockage Csp.L'émetteur du transistor de décharge est au potentiel de masse. Lorsque la tension aux bornes du condensateur de stockage CSp est à la fin d'une période égale à la valeur de crête de la tension du signal périodique, le comparateur K1 interrompt la charge du con- densateur de stockage CSp. La tension aux bornes de ce dernier est Sp' alors appliquée, avec des valeurs échelonnées en pourcentage, à l'entrée positive du comparateur K2 par la prise A1 du diviseur de tension et à l'entrée négative du comparateur K3 par la prise A2. Lorsque le signal périodique est pendant la période suivante inférieur à la tension appliquée à la prise A1 et supérieur à la tension appli- quée à la prise A2, un niveau H apparaît à la sortie de l'opérateur ET G et commande le transistor de décharge T. Ce dernier décharge alors le condensateur de stockage CSp, La durée de l'opération de charge est ainsi réglées La tension aux bornes du condensateur de stockage diminue très rapidement par suite de l'opération de décharge. La tension instantanée UCS est également appliquée par l'amplifica- teur opérationnel OP au diviseur de tension R1, R2 et R3. Au bout d'un temps relativement court, la tension U sur la prise A1 du diviseur de tension est par suite inférieure à la tension instan- tanée du signal, de sorte que la sortie du comparateur K2 est portée à un niveau logique L et la sortie de l'opérateur ET-G est par suite également portée au niveau logique L. Le transistor de décharge T est bloqué. Il est ainsi commandé par des impulsions de décharge de durée réglée, de sorte que le condensateur de stockage CSp est uniquement déchargé à la valeur instantanée du signal périodique pendant une période. La sortie du comparateur K libère ensuite de i nouveau la source de courant pour lacharge du condensateur Csp pour le stockage de la nouvelle valeur de crête. La figure 3 représente la variation du signal périodique et la variation de la tension UCsp aux bornes du condensateur de stockage et à la sortie de l'élément RC passe-bas, dans un cas o la tension aux bornes du circuit de stockage de la valeur de crête peut encore juste suivre la dynamique de la crête de tension du signal périodique pendant la 5ème période. Lorsque le signal périodique demeure inférieur à la tension appliquée à la prise A2 du diviseur de tension pendant la période suivante, la sortie du comparateur K3 et la sortie de l'opérateur ET G se trouvent au niveau logique L. Le condensateur de décharge T n'est par suite pas attaqué et le condensateur de stockage CSp con- serve sa tension constante et ne peut plus suivre la valeur de crête effective du signal périodique. La figure 4 illustre ce cas. A partir de la 5ème période, la tension aux bornes du condensateur de stockage n'est plus à même de suivre la dynamique des crêtes de tension du signal périodique. Un circuit de surveillance de la décharge selon figure 5, ne présentant pas ce grave inconvénient, a été développé pour un cir- cuit de stockage de valeur de crête. La figure 6 illustre son principe de fonctionnement dans le cas o le signal périodique présente la même variation que sur la fgure 4. Le circuit de surveillance de décharge applique désormais au transistor de décharge T, à la fin de la Sème période, une impul- sion de durée commandée, provoquant une décharge pratiquement totale du condensateur de stockage Csp, qui est ensuite chargé de nouveau à la valeur de crête du signal périodique et dont la tension peut désormais suivre de nouveau la dynamique des valeurs de crgte du signal périodique. Le circuit de surveillance de décharge selon figure 5 est cons- titué par une bascule monostable M1, un opérateur OU B, un étage divi- seur de fréquence FF2 à rapport de 2/1, un différentiateur D, une seconde bascule monostable M2, un opérateur ET C, une bascule bistable FF1 et un second opérateur OU E. Les impulsions de sortie UG de l'opérateur ET G, de durée réglée, sont appliquées à une bascule monostable M1 qui les convertit en impulsions de durée constante. Les impulsions de sortie UM1 de la bascule monostable M1 sont appliquées à une entrée d'un opérateur OU B et le signal d'horloge d'entrée UT, déterminant la période, à la seconde sortie dudit opérateur. Les impulsions de sortie UB de ce der- nier commandent un étage diviseur de fréquence FF2 de rapport 2/1. Le signal de sortie UFF2 de l'étage diviseur de fréquence FF2 est appliqué à un différentiateur D, dont seules les impulsions de sortie positives déclenchent la bascule monostable M2 en aval, dont la sortie délivre ainsi des impulsions de durée constante. Ces- impulsions UM2 sont appliquées à une entrée d'un second opérateur ET C. Lesignal d'horloge d'entrée UTest en outre appliqué à l'entrée S de mise à 1 d'une bascule bistable FF1, dont l'entrée R de remise à 0 est com- mandée par le signal de sortie de l'opérateur ET G. Le signal de sortie UFF1 de la bascule bistable est appliqué à la seconde entrée de l'opérateur ET C. Le signal de sortie Uc de ce dernier commande une entrée d'un opérateur OU E, dont la seconde entrée est commandée parle signal de sortie UG de l'opérateur ET G. Le signal de sortie UE de l'opérateur OU E commande par l'intermédiaire de la résistance R4 le transistor de décharge T. Ce dernier est ainsi commandé par des impulsions de durée réglée ou commandée, selon les exigences de la dynamique des valeurs de crgte du signal périodique. La figure 7 représente le diagramme des temps correspondant au schéma synoptique de la figure 5, a savoir: La figure 7a représente la variation de la tension d'un signal périodique supposé, la variation de la tension aux bornes du con- densateur de stockage CSp et de la tension de sortie de l'élément RC passe-bas. La figure 7b représente la variation du signal d'horloge d'en- trée. La figure 7c représente la variation des impulsions aciculaires UG de durée réglée, à la sortie de l'opérateur ET G. Au cours de la 3ème et de la 5ème période, ces impulsions ne peuvent. pas être pro- duites dans le circuit de stockage de valeur de crête selon l'art antérieur. Le signal d'horloge d'entrée UT met à 1 une bascule bistable FF1, par sa transition L-H, et est remis à 0 par l'impulsion de sortie UG de l'opérateur ET G. La figure 7d représente le signal de sortie de la bascule bistable UFF1À La figure 7e représente les impulsions de sortie de la bascule monostable M1, de durée constante et obtenues à partir des impul- sions de sortie UG de l'opérateur ET G. L'opérateur OU B, dont la figure 7f représente le signal de sortie UB, combine le signal d'entrée d'horloge UT et le signal de sortie UM1 de la bascule mpnostable M1. L'étage diviseur de fréquence FF2 en aval, de rapport 2/1, délivre à partir du signal de sortie UB de l'opérateur OU B le signal de sortie UFF2 dont la figure 7g représente la variation. FF2 Cet étage diviseur de fréquence délivre également le signal de sortie UFF2 selon figure 7h, complémentaire de UFF2. Ce signal FF235 est appliqu un lment RC passe-haut diff2rentiateur D, dont la est appliqué à un élément RC passe-haut différentiateur D, dont la figure 7i représente le signal de sortie UD. Seules ses impulsions aciculaires positives déclenchent une seconde bascule monostable M2, dont la figure 7k représente les impulsions de sortie UM2. Un second opérateur ET C combine lesdites impulsions de sortie UM2 et les impulsions de sortie UFF1 de la bascule bistable FF1 et délivre des impulsions Uc selon figure 71. Le diagramme montre que ces impulsions de durée commandée appa- raissent uniquement à la fin de la troisième et de la cinquième période, c'est-à-dire quand le condensateur de stockage CSp doit être déchargé presque totalement afin de pouvoir suivre de nouveau la dynamique des valeurs de crête du signal périodique. Les impulsions de sortie UC de l'opérateur ET G sont appliquées à une entrée d'un second opérateur OU E, dont la figure 7m représente le signal de sortie. Ce signal de sortie du second opérateur OU E est appliqué par la résis- tance R4 à la base du transistor de décharge T, de sorte que le con- densateur de stockage Cp est déchargé au cours d'une période à la Sp valeur instantanée du signal périodique quand la durée des impulsions de commande appliquées à la base du transistor de décharge T est réglée, et que le condensateur de stockage CSp est déchargé presque totalement à la fin d'une période quand la durée des impulsions de commande appliquées à la base de T est commandée. Le second opérateur OU E peut selon figure 8 être supprimé dans certaines conditions, les sorties de l'opérateur ET G et du second opérateur ET C étant simplement reliées entre elles et com- mandant alors la base du transistor de décharge T. Le signal de sortie de la bascule monostable M1 est également utilisable pour commander l'entrée R de remise à 0 de la bascule bistable FF1. La figure 8 représente le schéma synoptique d'un circuit ainsi modifié. Le circuit de surveillance de décharge selon l'invention est réalisable à l'aide de composants du commerce. Une intégration totale d'un circuit de stockage de valeur de crête selon l'art antérieur et du circuit de surveillance de décharge selon l'invention est toute- fois possible aussi. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Circuit de surveillance de décharge d'un circuit de stockage des valeurs de crête d'un signal périodique d'amplitude variable, constitué par une condensateur de stockage (Csp) qu'un circuit (Q. D1, K1) charge à la valeur de crête du signal au cours d'une période, qui stocke cette valeur de crête pendant la période sui- vante jusqu'à ce que le signal atteigne un pourcentage défini de la valeur stockée, déterminé par un circuit comparateur (OP, R1, R2, R3, K2, K3, G), puis qu'un circuit (R4, T) décharge à la valeur instantanée du signal, ledit circuit de surveillance étant caracté- risé par des moyens de commutation (MX, B, FF2, D M2, C, FF1, E) qui, dans les cas o le signal n'atteint pas le pourcentage prédé- terminé de la valeur de crête stockée, déchargent le condensateur de stockage (Csp) à la fin de la période, de sorte que la tension aux bornes dudit condensateur peut de nouveau suivre les valeurs de crête du signal. 2. Circuit de surveillance de décharge selon revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de décharge (R4, T) est commandé par des impulsions numériques dont la durée est commandée ou réglée. 3. Circuit de surveillance de décharge selon une des revendications i ou 2, caractérisé en ce que le condensateur de stockage (Csp) est chargé au cours d'une période à la tension instantanée du signal à stocker quand le transistor de décharge (T) est commandé par des impulsions aciculaires de durée réglée; et le condensateur de sto- ckage (Csp) est déchargé pratiquement au potentiel de masse à la fin de chaque période quand le transistor (T) du circuit de décharge est commandé par des impulsions de durée commandée. 4. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le transistor (T) du circuit de décharge est commandé par des impulsions aciculaires de durée réglée, délivrées par un opérateur OU (E), uniquement quand le signal Uc des moyens de commutation (M1, B, FF2, D, M2, FF1,C) se trouve au potentiel L; et le transistor de décharge (T) est commandé par des impulsions de durée commandée, délivrées par l'opé- rateur OU (E), uniquement quand le signal de sortie UG du circuit comparateur (OP, R1, R2, R3, K2, K3, G) se trouve au potentiel L. 5. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une bascule monostable (M1), délivrant des impulsions de durée constante, est reliée à la sortie d'un opérateur ET (G) pour élargir les impulsions de sortie du circuit comparateur (OP, R1, R2, K2, K3, G). 6. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal de sortie UM1 de la bascule monostable (M1) et le signal d'entrée d'horloge UT, délivré par une horloge et déterminant les périodes du signal, sont appliqués à un second opérateur OU (B). 7. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le signal de sortie UB du second opérateur OU (B) est appliqué à un étage diviseur de fréquence FF2, dont le signal de sortie UFF2 est appliqué à un dif- férentiateur (D), qui délivre des impulsions aciculaires pour la com- mande d'une seconde bascule monostable (M2) en aval. 8. Circuit de surveillance de décharge selon revendication 7, caractérisé en ce que le signal de sortie UM2 de la seconde bascule monostable (M2) commande une entrée d'un second opérateur ET (C). 9. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le signal d'horloge d'entrée UT commande l'entrée de mise à 1 d'une bascule bistable (FF1), dont l'entrée de remise à 0 est commandée par la tension de sortie UG de l'opérateur ET (G); et le signal de sortie UFF1 de la G MF bascule bistable (FF1) est appliqué à la seconde entrée du second opérateur ET (C), dont la sortie est reliée à une entrée de l'opé- rateur OU (E). 10. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la sortie de l'opérateur ET (G) est reliée à la seconde entrée de l'opérateur OU (E). I1. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la tension aux bornes du condensateur de stockage (Csp3 est appliquée à un élément RC passe-bas (CTp, RTp) relié à la sortie d'un amplificateur opération- nel (OP). 12. Circuit de surveillance de décharge selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par son application à l'électro- nique automobile.