Brevet FR2644021A1 — publié le 19900907

Dispositif d'intégration L'invention concerne un dispositif d'intégration d'un si- gnal analogique de tension et de conversion en un signal numérique correspondant, dans lequel, pendant un cycle de mesure, le signal analogique est amené, à travers un com- parateur, à un circuit de comptage qui est lui-même relié à un dispositif générateur d'impulsions d'horloge, comman- dé par le signal analogique, pour le pilotage temporel du compteur. Des détecteurs de mesure, plus particulièrement des cap- teurs de toutes sortes, produisent un signal analogique, en particulier un signal absolu de tension qui, au moyen d'un convertisseur, la plupart du temps d'intégration, peut être transformé en un signal numérique. Une vue d'ensemble des convertisseurs d'intégration est présenté dans la revue "Elektronik-Applikation", n" 20, du 11 octobre 1988, page 39. Comme le montre le brevet allemand no 24 34 517, il est important,- lors de l'obtention du signal numérique de départ, de réduire les erreurs par excès ou par défaut. 2- Les dérives inhérentes aux éléments constructifs des cir- cuits connus faussent la valeur de l'intégration lors des durées d'intégration importantes. Le but de la présente invention est de créer un dispositif dans lequel la valeur numérique à la sortie d'un compteur (pour n-bits) ne soit pas faussée. Ce problème est résolu, selon l'invention, en ce que le comparateur est relié à un compteur flip-flop de type D qui est lui-même relié à un compteur/décompteur comportant un convertisseur numérique-analogique (D/A) , à l'entrée numérique duquel est placée la sortie Q du générateur d'impulsions variable qui modifie sa fréquence d'impul- sions en fonction de la valeur absolue de la tension à in- tégrer. La sortie du compteur/décompteur est avantageuse- ment amenée à un convertisseur numérique-analogique (D/A) dont la valeur analogique correspond à la position du compteur. En aval du convertisseur D/A peut être intercalé un filtre passe-bas comportant un transformateur d'adaptation d'im- pédance, lequel filtre passe-bas adapte la sortie du con- vertisseur D/A au traitement continu du signal. Le signal à intégrer est avantageusement conduit vers un comparateur qui décide si le compteur doit compter de ma- nière croissante ou décroissante, selon que le signal de tension à intégrer est supérieur ou inférieur à 0. La sortie du comparateur est reliée à l'entrée D d'un flip-flop de type D de sorte que, pendant un flanc positif à l'entrée de cycle du flip-flop, l'état logique à l'en- trée D du flip-flop de type D est H, de sorte que la sor- 3- tie Q du flip-flop de type D devient elle aussi H logique. La sortie Q du flip-flop de type D devient L logique si, pendant un flanc positif à l'entrée de cycle du flip-flop de type D, l'entrée D est L logique. H logique à la sortie Q du flip-flop de type D signifie, pour le compteur bran- ché en aval, qu'il doit compter de manière croissante et L logique à la sortie Q du flip-flop de type D, signifie que le compteur branché en aval doit compter de manière dé- croissante. L'invention concerne également un procédé de conversion d'un signal analogique de tension en un signal numérique correspondant pendant un cycle de mesure, utilisant un dispositif générateur d'impulsions d'horloge pour le pilo- tage temporel du fonctionnement de l'intégrateur dans le- quel, pour produire un signal numérique de sortie, on mo- difie le temps d'intégration en fonction de la valeur absolue de la tension à intégrer en modifiant la fréquence d'impulsions du générateur d'impulsions en fonction de la valeur absolue de la tension à intégrer. A chaque flanc de signal positif à la sortie Q du générateur d'impulsions un processus de comptage croissant ou décroissant peut être en outre préparé dans un flip-flop de type D qui, à l'ap- parition du flanc de signal négatif à la sortie Q du géné- rateur d'impulsions, commande le processus de comptage dans un compteur à n-bits. Des configurations et perfectionnements de l'invention ap- paraissent dans la description et la figure annexée illus- trant schématiquement un exemple de réalisation de l'in- vention, nullement limitatif. Dans ce schéma, le signal à intégrer est conduit en tant que tension Uin en haut à gauche dans le schéma - vers - 4 - un circuit de commutation qui forme la valeur absolue de la tension à intégrer dans un transmetteur de valeur abso- lue. Celui-ci est relié à un générateur d'impulsions d'horloge variable dont la fréquence d'impulsions peut va- rier de 0 Hz à fmax en fonction de la valeur absolue de la tension à intégrer. Le générateur d'impulsions est relié à un compteur/décompteur (U/D) comportant un convertisseur numérique-analogique (D/A) et ce dernier est relié à un filtre passe-bas comportant un transformateur d'adaptation d'impédance. Le compteur/décompteur (U/D) est relié, en tant que compteur à n-bits, à un réseau à résistances pour la conversion numérique-analogique (D/A). Le compteur/dé- compteur (U/D) est lui-même relié à un flip-flop de type D (D-FF) qui est relié à un comparateur qui produit l'état logique L lorsque la tension Uin est supérieure à 0 V et produit l'état logique H lorsque Uin est inférieure à 0 V. Le flip-flop de type D est relié à la sortie Q du généra- teur d'impulsions. Le signal à intégrer est, d'une part, conduit vers le cir- cuit de commutation qui forme la valeur absolue de la ten- sion à intégrer. D'autre part, le signal à intégrer par- vient dans le comparateur qui décide si le signal à inté- grer est supérieur ou inférieur à 0 V. La sortie du comparateur est dirigée vers l'entrée D du flip-flop de type D (D-FF). Si, pendant un flanc positif à l'entrée de cycle du flip-flop de type D, l'état logique à l'entrée D du flip-flop de type D est H, la sortie Q du flip-flop de type D devient alors H logique. La sortie Q du flip-flop de type D devient L logique si, pendant un flanc positif à l'entrée de cycle, l'entrée D est L logique. H logique à la sortie Q du flip-flop de type D signifie pour le compteur (U/D) branché en aval qu'il doit compter - 5 - de manière croissante. L logique à la sortie Q du flip- flop de type D signifie pour le compteur (U/D) branché en aval qu'il doit compter de manière décroissante. La valeur absolue de la tension d'entrée à intégrer est conduite vers le générateur d'impulsions. Celui-ci modifie sa fréquence d'impulsions de O Hz à fmax en fonction de la valeur absolue de la tension à intégrer. La sortie Q du générateur d'impulsions variable commande le flip-flop de type D tandis que la sortie Q du généra- teur d'impulsions variable est reliée à l'entrée de comp- tage du compteur (U/D). On peut obtenir un processus de comptage exempt de signaux parasites d'entrée au moyen de la combinaison comparateur - générateur d'impulsions va- riable - flip-flop de type D - compteur. Ainsi, avec chaque flanc positif à la sortie Q du généra- teur d'impulsions, un processus de comptage croissant ou décroissant est préparé dans le flip-flop de type D, qui, dès l'apparition du flanc négatif à la sortie Q du généra- teur d'impulsions, déclenche ensuite le processus de comp- tage proprement dit dans le compteur (U/D). En variant la fréquence d'impulsions du générateur d'impulsions en fonc- tion de la valeur absolue de la tension à intégrer, on parvient à faire varier le temps d'intégration en fonction de la tension à intégrer. La sortie de compteur est amenée au convertisseur numéri- que-analogique (D/A). Ainsi, la valeur analogique de la sortie du convertisseur D/A correspond à la position du compteur. Le filtre passe-bas branché en aval du conver- tisseur D/A, comportant un transformateur d'adaptation d'impédance, doit adapter la sortie à haute impédance du convertisseur D/A au traitement continu du signal et lis- ser les échelons de tension du convertisseur D/A. Ce qui est important pour le fonctionnement de l'intégra- teur sans dérive sont la formation de la valeur absolue du signal à intégrer, la variation de la fréquence de compta- ge en fonction de la valeur absolue de la tension à inté- grer, la fonction du comparateur qui décide si le compteur doit compter de manière croissante ou décroissante et la combinaison sortie de compteur - convertisseur numérique- analogique. Lé filtre passe-bas, comportant un transforma- teur d'adaptation d'impédance, branché en aval du conver- tisseur D/A, est certes- nécessaire au fonctionnement dé l'ensemble mais ne revêt qu'une importance moindre. L'invention peut être appliquée, par exemple, à des systè- mes inertiels ou à des circuits régulateurs ayant de grandes constantes de temps. - 7- R e v e n d i c a t i o n s 1. Dispositif d'intégration d'un signal analogique de ten- sion et de conversion en un signal numérique correspon- dant, dans lequel, pendant un cycle de mesure, le signal analogique est conduit, au moyen d'un comparateur, à un circuit de comptage qui est lui-mime relié à un dispositif générateur d'impulsions d'horloge, commandé par le signal analogique, pour le pilotage temporel du compteur, caractérisé en ce que le comparateur est relié à un compteur flip-flop de type D qui est luimême relié à un compteur/décompteur comportant un convertisseur numériqueanalogique (D/A), à l'entrée numérique duquel est placée la sortie Q du générateur d'impulsions variable qui modifie sa fréquence d'impul- sions en fonction de la valeur absolue de la tension à in- tégrer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie du compteur/décompteur est amenée à un con- vertisseur numérique-analogique (D/A) dont la valeur ana- logique correspond à la position du compteur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en aval du convertisseur D/A est intercalé un filtre passe-bas comportant un transformateur d'adaptation d'impédance, lequel filtre passe-bas adapte la sortie du convertisseur D/A au traitement continu du signal. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce -8- que le signal à intégrer est conduit vers un comparateur qui décide si le compteur doit compter de manière crois- sante ou décroissante, selon que le signal de tension à intégrer est supérieur ou inférieur à 0. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que la sortie du comparateur est reliée à l'entrée D d'un flip-flop de type D de sorte que, pendant un flanc positif à l'entrée de cycle du flip-flop, l'état logique à l'entrée D du flip-flop de type D est H-, de sorte que la sortie Q du flip-flop de type D devient elle aussi H logi- que. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sortie Q du flip-flop de type D devient L logique si pendant un flanc positif à l'entrée de cycle du flip- flop de type D l'entrée D est L logique. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que H logique à la sortie Q du flip-flop de type D signifie pour le compteur branché en aval qu'il doit comp- ter de manière croissante et L logique à la sortie Q du flip-flop de type D signifie que le compteur branché en aval doit compter de manière décroissante. 8. Procédé de conversion d'un signal analogique de tension en un signal numérique correspondant pendant un cycle de mesure, en utilisant un dispositif générateur d'impulsions d'horloge pour le pilotage temporel du fonctionnement de l'intégrateur, caractérisé en ce que, pour produire un si- - 9 gnal numérique de sortie, on modifie le temps d'intégra- tion en fonction de la valeur absolue de la tension à in- tégrer en modifiant la fréquence d'impulsions du généra- teur d'impulsions en fonction de la valeur absolue de la tension à intégrer. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'avec chaque flanc de signal positif à la sortie Q du générateur d'impulsions un processus de comptage crois- sant-ou décroissant est préparé dans un flip-flop de type D qui, à l'apparition du flanc de signal négatif à la sor- tie Q du générateur d'impulsions, commande le processus de comptage dans un compteur à n-bits.