Brevet FR2660815A1 — publié le 19911011

SYSTEME DE CONVERSION ANALOGIQUE/NUMERIQUE La présente invention concerne un système de conversion analogique/numérique et plus précisément, un système comportant: une entrée pour un signal anatogique devant être converti sous forme numérique, et un convertisseur anat Logique/numérique conçu pour échanti L Lttonner un signat fourni à son entrée à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée et pour éLaborer une représentation numérique des vateurs échantittonnées seton un code préétabti avec une dynamique ou bande de quantification prédéterminée. Le but de La présente invention est de fournir un système de conversion ana Logique/numérique de résolution améliorée. Conformément à ta présente invention, ce but est atteint au moyen d'un système de conversion anatogique/numérique du type mentionné ci-dessus, et dont La principale caractéristique innovante réside dans te fait qu'it comporte égatement: un générateur pour étaborer un signat périodique de fréquence inférieure à La fréquence d'échantillonnage et d'amptitude crête-crête au moins égate à L'amptitude de la plage de quantification du convertisseur analogique/numérique, et un moyen pour superposer te signat périodique fourni par te générateur à un signat anatogique apptiqué à L'entrée, et appliquer te signat résultant à l'entrée du convertisseur anatogique/numérique. Une autre caractéristique du système est que le générateur de signa-t périodique est de préférence un générateur de signal à forme d'onde triangu Ltaire. D'autres caractéristiques et avantages de L'invention ressortiront de La description détailtée présentée ci-dessous en référence aux dessins annexés qui sont fournis à titre non limitatif d'iltustration de L'invention et dans lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel représentant la structure d'un système de conversion ana Logique/numérique de -l'invention, et la figure 2 est une série de graphiques explicatifs facititant La compréhension du mode de fonctionnement du système de -L'invention. Si l'on se réfère à La figure 1, un système de conversion anatogique/numérique de L'invention, gtobatement désigné en 1, comporte une entrée 2 pour un signal analogique devant être converti sous forme numérique et une sortie muttifitaire 3 à partir de laquelle est émise la représentation numérique des vateurs échanti Ltlonnées du signat. Le système comporte un convertisseur anatogique/numérique 4 d'un type connu tel que le type à pente unique ou à rétroaction négative. Lorsqu'it fonctionne, Le convertisseur ana Logique/numérique échantillonne -le signat anatogique fourni à son entrée à une fréquence d'échanti L Lttonnage fc (par exemple de 5 k Hz) fixée par un oscillateur 5 et éltabore une représentation numérique des vateurs échantil Lonnées seton un code préétabli avec une p-lage ou bande de quantification prédéterminée. Un générateur, désigné en 6, élabore un signal périodique à une fréquence f qui est inférieure à la fréquence d'échantillonnage fc et présente une amplitude crête-crête au moins égale à l'amplitude de la plage de quantification du convertisseur analogique/numérique 4 Le générateur 6 est, par exemple d'un type connu qui étabore un signal à forme d'onde triangulaire ayant de préférence (mais non nécessairement) une valeur moyenne nu-tle. Le signa-l fourni par le générateur 6 est superposé au signal anatogique appliqué à l'entrée 2 au niveau d'un noeud ou d'un additionneur 7, et le signal résultant est appliqué à l'entrée du convertisseur 4. La sortie du convertisseur 4 est connectée à un dispositif de stockage 8 qui est adapté à additionner -les valeurs numériques fournies par -tle convertisseur 4 au cours d'un interval-le de temps de durée préétablie Ce dispositif peut par exemple comprendre des mémoires et un additionneur pour retenir, à un moment quelconque, les N dernières valeurs numériques correspondant aux N dernières valeurs analogiques échantittonnées et produire une indication de la somme ou une valeur moyenne de ces n dernières va-teurs numériques. La superposition du signal périodique fourni par -le générateur 6 au signal analogique devant être converti sous forme numérique, amétiore la résoltution de la conversion, comme ceta sera exp-tiqué ci-dessous en référence à ta figure 2. La figure 2 représente, à titre d'exempte, la courbe A d'un signal analogique app-liqué à l-'entrée 2 du système de conversion 1 La plage de quantification du convertisseur anatogique/numérique 4 est indiquée par Q La partie du signal A représentée figure 2 se situe entièrement à l'intérieur d'une certaine ptage de quantification que -t'on supposera être associée à la vateur numérique " 100 " Si le signa-t A représenté était appliqué à l'entrée du convertisseur 4, le convertisseur produirait toujours le signal " 100 " car -ta variation du signal est inférieure à l'amplitude de -la plaque de quantification Q et le signal ne traverse donc pas Les p-lages de quantification adjacentes. Une courbe B du signal périodique de sortie (onde triangulaire) du générateur 6 est représentée à titre d'exemple dans la figure 2 La fréquence f= 1/T de ce signal est inférieure à la fréquence d'échantillonnage fc du convertisseur 4 et est par exempte égate à 1/32 ème de cette fréquence. L'amplitude crête-crête du signat B indiquée en a dans ta figure 2 est (au moins) égale à t'amp-titude de -ta p Lage de quantification Q. En se référant toujours à la figure 2, ta vateur moyenne du signal A+B suit par conséquent La courbe du signal A Le signalt A+B n'est pas entièrement situé à t'intérieur de ta plage de quantification à l'intérieur de laquelle reste te signal A (dans t'exempte ittustré) mais pendant un temps t 1, it pénètre dans la plage ou La bande située au-dessus et qui est associée à -la vateur numérique " 101 " puis pendant un temps t 2, pénètre dans la p-ltage ou -ta bande située en-dessous, et qui est associée à la vateur numérique " 011 ". En fonctionnement, -te convertisseur 4 du système de conversion I convertit par conséquent -te signal A+B sous forme numérique. En se référant toujours à la situation représentée à titre d'exemple dans la figure 2, torsque -Le signal app Liqué à -t'entrée 2 adopte la courbe indiquée en A dans ta figure 2, -le convertisseur 4 ne fournit ptus en permanence -la va-leur " 100 " mais: avant La période t 1, i-l fournit ta vateur " 100 " au cours de -ta période t 1, il fournit la vateur " 101 ", entre -tes périodes t 1 et t 2, il fournit -la va-teur " 1 00 ", au cours de -la période t 2, il fournit La va-leur " 011 ", et après t'interva-lle t 2, i-l fournit de nouveau -ta va-Leur " 100 ". I-l ressort clairement de -l'explication fournie ci-dessus que, du fait de la superposition du signalt B au signal A, -tes va-Leurs produites par le convertisseur 4 constituent une représentation ptus fidète du comportement du signat A devant être converti sous forme numérique et par conséquent, permettent d'obtenir une meit-teure résolution que -ta représentation qui serait produite par -L'application du signa-t A directement à -L'entrée du convertisseur. Il n'est pas nécessaire que -te signal périodique superposé au signat analogique devant être converti sous forme numérique soit de moyenne nulte; une moyenne différente de O a pour seul effet de faire apparaître une composante "constante", c'est-à-dire un biais constant dans -les va-teurs produites par te système de conversion, qui peuvent facilement être é-liminées d'une manière connue. En outre, Les signaux produits par -te convertisseur analogique/numérique du système de -L'invention peuvent être manipulés par des méthodes autres que celles qui sont indiquées ici, afin d'extraire -les valeurs moyennes du jeu de signaux ou de sous-groupes de ces signaux, par des techniques mathématiques classiques. IL est c-tair que, tout en conservant te principe de base de t'invention, -tes formes de réalisation et -tes détaits de structure du système peuvent être modifies dans une large mesure par rapport à celles qui sont décrites et i-llustrées à titre non limitatif d'exemples, sans que t'on ne s'écarte du cadre de -La présente invention. REVENDICATIONS 1 Système de conversion ana-logique/numérique comportant: une entrée ( 2) pour un signal analogique (A) devant être converti sous forme numérique, un convertisseur ana -togique/numérique ( 4) conçu pour échanti L Lttonner -le signa-l fourni à son entrée à une fréquence d'échantill tonnage prédéterminée (fc) et pour étaborer une représentation numérique des va-teurs échanti-l-tonnées seton un code préétabli avec une p-tage ou bande de quantification prédéterminée, caractérisé en ce qu'it comporte: un générateur ( 6) pour é-taborer un signat périodique de fréquence (f) inférieure à -ta fréquence d'échanti-tt L Lonnage (fc) et une amptitude crête-crête (a) au moins éga-le à -L'amplitude de ta plage de quantification (Q) du convertisseur ana-logique/numérique ( 4) et un moyen ( 7) pour superposer te signat périodique (B) fourni par te générateur ( 6) au signat anatogique (A) fourni à l'entrée ( 2), et app- liquer -te signal résuttant (A+B) à t'entrée du convertisseur analogique/numérique ( 4). 2 Système se Lton La revendication 1, caractérisé en ce qu'it comporte éga-lement un moyen de stockage ( 8) pour additionner -tes va-leurs numériques fournies par -te convertisseur ( 4) au cours d'une période de durée prédéterminée. 3 Système selon -la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que te générateur ( 6) est conçu pour é-laborer un signal périodique (B) de vateur moyenne nul Le. 4 Système selon t'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que -te générateur 6 est un générateur de signat de forme d'onde triangulaire. 5 Système se-ton -ta revendication 1, caractérisé en ce que -lte moyen de stockage ( 8) comporte une mémoire et des dispositifs d'addition adaptés à conserver à un instant quelconque, -Les n dernières vateurs numériques correspondant aux N dernières vateurs analogiques échanti-t L Lonnées et pour fournir une indication de ta somme ou une vateur moyenne des N dernières valeurs numériques, N étant un nombre entier predeterminé.