Brevet FR2666151A1 — publié le 19920228

La présente invention concerne le domaine du déclenche- ment des instruments d'acquisition de données et, plus particu- lièrement, celui de la prédémultiplication des sources de déclen- chement d'un oscilloscope, dans le but de pouvoir utiliser des sources de déclenchement d'une fréquence plus élevée. Les circuits de déclenchement de tous les instruments d'acquisition de données, qui comprennent les oscilloscopes, présentent une certaine limitation de largeur de bande Lorsque la source de déclenchement voulue possède une fréquence qui est au- delà de cette largeur de bande, on a parfois utilisé des prédémul- tiplicateurs de fréquence pour réduire cette fréquence en divisant les impulsions de déclenchement par un certain module M Un prédé- multiplicateur est un compteur rapide ayant un module qui est ordinairement petit M impulsions d'entrée produisent une impulsion de sortie unique Certains prédémultiplicateurs permettent d'avoir pour M un nombre variable, qui peut être commandé par l'intermé- diaire d'un ensemble auxiliaire d'entrées Toutefois, pour les fréquences plus élevées, couramment 5 G Hz, seuls des prédémultipli- cateurs a module fixe sont disponibles sur le marché commercial. Alors que les prédémultiplicateurs à module fixe convien- nent pour des nombreuses applications d'acquisition de données, il existe quelques applications o l'utilisation d'un prédémultiplica- teur à module fixe peut créer un problème L'une de ces applica- tions délicates peut survenir lors de l'utilisation d'un prédémul- tiplicateur dans le circuit de déclenchement d'un oscilloscope On utilise des prédémultiplicateurs à l'extrémité antérieure du circuit de déclenchement d'un oscilloscope pour ramener une source de déclenchement de fréquence élevée à une fréquence comprise à l'intérieur de la largeur de bande du reste de la section de déclenchement de l'oscilloscope La difficulté peut survenir lorsqu'on souhaite utiliser l'oscilloscope pour observer sur une seule ligne des signaux rapides multiplexés dans le temps, lorsque leur production est synchronisée avec un signal d'horloge système encore plus rapide L'utilisateur de l'oscilloscope peut souhaiter observer ces signaux alors que ceux-ci sont multiplexés ensemble sur la ligne unique Dans ces conditions, si le nombre des signaux séquentiellement multiplexés, soit N, est relié au module fixe du prédémultiplicateur, soit M, à l'aide d'une certaine relation, l'oscilloscope ne se déclenchera qu'en présence d'un sous-ensemble des signaux multiplexés Ceci peut se produire dans tous Les cas o N et M sont divisibles par un même mombre entier différent de 1. Par exemple, si le nombre des signaux multiplexés est seize (N= 16) et que le facteur fixe de prédémultiplication est huit (M= 8), l'oscilloscope ne se déclenchera qu'en présence de deux seulement des seize signaux SO à 515 Par exemple, l'oscilloscope peut ne voir que les signaux SO et 58, ou bien les signaux 55 et 513, ou seulement une certaine autre paire des seize signaux Le choix de la paire qui sera observée dépend de ce qui existait au moment o l'horloge système rapide a été connectée au prédémulti- plicateur Ceci se produit du fait que les deux signaux sont synchronisés sur la même source et sont entre eux suivant une relation de nombres entiers, à savoir que N et M partagent entre eux un facteur commun Puisque des puissances paires de deux sont utilisées en commun à la fois pour N et M, cette situation se produit très fréquemment Puisque l'utilisateur de l'oscilloscope souhaite observer la forme d'onde composite dans son ensemble, avec les contributions de tous les signaux, un tel comportement l'empêche de satisfaire son intention. Ce que l'on souhaite, c'est un procédé et un appareil qui empêcheront qu'une synchronisation non voulue ne fasse obstacle à l'observation, par l'utilisateur d'un instrument, de N signaux multiplexés synchronisés avec un signal d'horloge système rapide qui est utilisé pour déclencher un instrument par l'intermédiaire d'un prédémultiplicateur de fréquence ayant un facteur de prédémul- tiplication fixe M, o N et M sont reliés par l'existence d'un facteur commun. Par conséquent, l'invention consiste en un procédé et un appareil empêchant qu'une synchronisation non voulue ne fasse obstacle, pour l'utilisateur d'un instrument, à l'observation de N signaux multiplexés synchronisés sur un signal d'horloge du système à grande vitesse qui est utilisé pour déclencher l'instrument par l'intermédiaire d'un prédémultiplicateur de fréquence ayant un facteur fixe de prédémultiplication M, o N et M sont liés par l'existence d'un facteur commun. Pendant un laps de temps o l'instrument ignore l'infor- mation d'entrée de déclenchement, un signal de désynchronisation est appliqué au prédémultiplicateur, ce qui l'amène à manquer un nombre aléatoire de valeurs de comptage ou à le faire compter de manière incorrecte Ainsi, lorsque l'instrument reprend l'action de déclenchement, il est susceptible d'être synchronisé sur une combi- naison différente de signaux multiplexés Cette technique peut être appliquée à des points de données particuliers ou à des enregistre- ments contenant un certain nombre de points de données Par l'accumulation d'un certain nombre d'enregistrements obtenus de cette manière et superposition de ceux-ci sur l'affichage, ou bien par simple affichage très rapide de ceux-ci, de façon que la propriété de l'oeil humain de ne pouvoir les voir qu'en moyenne les fasse apparaître comme étant superposés, ces enregistrement compo- sites comprennent de manière efficace une information comp Lète sur l'ensemble total des signaux multiplexés. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: La figure 1 est un schéma de principe d'un oscilloscope comportant un prédémultiplicateur de fréquence sur son entrée de déclenchement ayant comme signal d'entrée le signal de sortie d'un multiplexeur. La figure 2 est un schéma simplifié montrant une manière d'utiliser un signal de désynchronisation pour désynchroniser le prédémultiplicateur de fréquence. La figure 3 est une vue composite présentant d'autres approches pour désynchroniser un prédémultiplicateur de fréquence. On se reporte maintenant à la figure 1 Seize signaux différents sont multiplexés en un seul signal à l'aide d'un multi- plexeur 16:1 désigné par la référence 10, dont le signal de sortie est observé à l'aide d'un oscilloscope 20 sur l'entrée SIG IN (c'est-à-dire entrée de signal) de l'oscilloscope Un signal SYSTEM CLOCK (horloge système) de grande vitesse est appliqué à l'entrée SELECT (sélection) du multiplexeur 10. Le signal SYSTEM CLOCK est également appliqué à l'entrée TRIG IN (entrée de déclenchement) de l'oscilloscope et, lorsqu'un commutateur 51 est dans la position indiquée, ce signal d'entrée de déclenchement est appliqué à un prédémultiplicateur de division par huit désigné par la référence 30 Le signal de sortie du prédémul- tiplicateur 30 est fourni à la section de déclenchement de l'oscil- loscope, o elle est sélectionnée comme source de déclenchement par un commutateur 52. Le diviseur de fréquence micro-onde à Ga As (arséniure de galium) "FMM 110 HG" est un prédémultiplicateur (de division par huit) à module fixe, tel que celui désigné par la référence 30, disponible sur le marché, qui est fabriqué par la société Fujitsu Corporation, fonctionnant de 2,0 à 10,0 G Hz IL est quelque peu typique d'un certain nombre de prédémultiplicateurs modernes existant sur le marché, en ce qu'il possède un module fixe et ne comporte pas d'entrée de repositionnement Il accepte un signal d'entrée différentiel, mais peut également être excité par un signal d'entrée unique appliqué à la borne d'entrée IN La borne IN est polarisée intérieurement par une source de tension positive. La figure 2 est un schéma simplifié du circuit utilisé pour mettre en oeuvre une approche permettant de désynchroniser un prédémultiplicateur 30 selon la présente invention La référence U 2 désigne le prédémultiplicateur 30, à savoir la puce "FMM 110 HG" de division de fréquence micro-onde à Ga As fabriquée par la société Fujitsu comme ci-dessus indiqué Le signal d'entrée INPUT appliqué en J 1 correspond au signal d'horloge SYSTEM CLOCK de grande vitesse de la figure 1 Le signal de désynchronisation DESYNC est actif à l'état bas Lorsque le signal de désynchronisation est haut, ce qui signifie qu'il n'est pas excité, et que le signal de validation ENABLE est également haut, le signal de sortie de la porte NON-ET désigné par la référence UIC est bas, et le signal de sortie de la porte NON-ET U 1 B, sur la broche 6, est haut "collecteur ouvert" Le signal de collecteur ouvert présent sur la broche 6 de U 1 B fait que la broche 5 de U 2 est polarisée à l'état haut intérieurement et amène le prédémultiplicateur 30 à compter normalement en fonction du signal d'entrée INPUT (signal d'horloge SYSTEM CLOCK) Toutes les huit impulsions d'entrée INPUT appliquées à la broche 3 de U 2, il est produit une unique impulsion de sortie sur la broche 12 de U 2, laquelle apparaîtra ensuite sur la sortie OUTPUT si l'éLément K 1918 se trouve dans la position 7-8, comme ce sera le cas si le mode prédémultiplication a été sélectionné par l'opérateur. La référence R 02 désigne une terminaison haute fréquence pour le prédémultiplicateur 30, tandis que la référence C 3 désigne un éLément qui bloque le courant continu afin d'empêcher que R 02 ne soit affecté par la polarisation en courant continu Les éLéments R 12 et R 1 créent un Léger décalage de courant continu entre les broches d'entrée de signaux différentiels 3 et 5 de U 2 du prédémul- tiplicateur 30 et, par conséquent, empêchent que des oscillations ne puissent se produire lorsqu'aucun signal d'entrée n'est présent. Pour des raisons sans rapport avec la fonction de désynchronisa- tion, le circuit intégré prédémultiplicateur U 2 peut avoir tendance à osciller, ce qui produit des indications "de déclenchement" erronées dans le cas o le signal d'entrée de prédémultiplication a été sélectionné alors qu'aucun signal d'entrée INPUT n'est présent. Lorsque la borne de désynchronisation DESYNC est excitée et passe à l'état bas, le signal de sortie de la porte NON-ET UIC passe à l'état haut, le signal de sortie de la porte NON-ET U 1 B passe à l'état bas, et la présence du niveau bas résultant sur la broche 5 du prédémultiplicateur U 2 interrompt le comptage du prédé- multiplicateur, soit en l'arrêtant complètement, soit, dans le cas de la présence de grands signaux d'entrée ayant des fréquences particulières sur la broche d'entrée 3 et U 2, en l'amenant au moins à compter de façon incorrecte Ces deux effets ont l'un et l'autre pour conséquence de désynchroniser la relation entre M et N, ce qui permet d'atteindre l'objet de l'invention. Le signal de désynchronisation DESYNC est extrait, de manière appropriée, d'un signal dont la fonction normale dans l'oscilloscope est de charger un registre de blocage dans la base de temps pendant l'initialisation, une période d'établissement avant chaque cycle d'acquisition Ce signal devient actif pendant environ 250 ns à un moment situé approximativement 0,5 ms avant le début de chaque cycle d'acquisition De nombreuses autres impul- sions analogues, déjà présentes dans l'oscilloscope, pourraient être employées pour produire le même effet Celle-ci a été choisie parce qu'elle est matériellement appropriée et parce que sa durée est suffisamment longue pour qu'on puisse garantir qu'elle est aléatoire relativement au signal d'entrée INPUT de grande vitesse et, en outre, parce qu'elle se produit suffisamment tôt dans le cycle d'initialisation pour permettre au prédémultiplicateur de disposer de la durée de 0,5 ms ci-dessus indiquée pour assurer qu'il était déjà prêt à compter normalement à l'instant o des signaux d'entrée de déclenchement étaient déjà acceptés. La fonction de désynchronisation peut être appliquée plus souvent, de sorte que des points de données particuliers sont désynchronisés plutôt que des enregistrements tout entiers Toute- fois, puisqu'on peut avoir certains doutes sur la manière dont un prédémultiplicateur particulier fonctionnera avec des temps de rétablissement beaucoup plus courts, et parce que cette solution fournissait de manière voulue le résultat souhaité, il a été estimé que la désynchronisation par enregistrements plutôt que par déclen- chements particuliers était un choix prudent. Le signal de désynchronisation DESYNC doit être aléatoire ou pseudoaléatoire par rapport au signal de déclenchement, mais on peut faire largement varier la manière dont on l'utilise Sur la figure 3, diverses autres approches à la désynchronisation du pré- démultiplicateur sont représentées, en application à un prédémulti- plicateur de division par M de type général 30 (La figure 3 ne vise à montrer que d'autres possibilités, et il n'est pas entendu que des signaux de désynchronisation DESYNC multiples soient appliqués à un seul prédémultiplicateur, car une interprététation trop littérale de la figure 3 pourrait le suggérer) Pour n'importe quel prédémultiplicateur 30 doté d'une entrée différentielle, toute utilisation du signal DESYNC qui contrebalance temporairemmentles polarisations des deux entrées donne un résultat satisfaisant Pour accomplir cela, on peut faire en sorte de connecter l'une des entrées à une tension de polarisation qui est suffisamment diffé- rente de sa valeur normale, par exemple à l'aide de commutateurs 33 ou 38 Les commutateurs représentés peuvent être mis en oeuvre de n'importe quelle manière appropriée, par exemple sous forme de transistors, de portes logiques, ou de commutateurs analogiques électroniques Pour des prédémultiplicateurs 30 dotés d'une entrée de repositionnement RESET, le signal de désynchronisation DESYNC peut lui être appliqué pour procurer l'effet cherché Le signal DESYNC peut également être utilisé pour suspendre temporairement l'alimentation électrique ou la connexion à la terre du prédémulti- plicateur 30, comme représenté respectivement par les commutateurs 32 et 31, bien que ces approches puissent créer d'autres problèmes. Le signal DESYNC peut également être utilisé pour interrompre les signaux de déclenchement appliqués en entrée, comme indiqué à l'aide du commutateur 38 On peut aussi bien utiliser le signal DESYNC pour ajouter des signaux de déclenchement supplémentaires, comme indiqué par l'application via une porte OU 37 Tout ce qui provoquera un comptage erroné suffira. Les points de données o les enregistrements désynchro- nisés qui sont obtenus comme décrit ci-dessus peuvent être visua- lisés tels qu'ils ont été acquis, ce qui se révèle très rapide relativement à la vitesse de l'oeil humain et apparaîtra donc comme se trouvant en superposition pour l'utilisateur de l'oscil- loscope Les points de données ou les enregistrements peuvent également être mémorisés et superposés réellement à l'affichage. L'oscilloscope 20 représenté sur la figure 1 comporte un moyen d'affichage 50 et un moyen de mémorisation 60 permettant de réaliser ces options. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé et de l'appareil dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limi- tatif, diverses et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé permettant d'empêcher une synchronisation non voulue entre un signal d'entrée et une source de signaux de déclen- chement dans un instrument ( 20) qui possède un prédémultiplicateur de fréquence ( 30) dans un trajet d'entrée de signaux de déclenche- ment, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opéra- tions suivantes: assurer l'existence d'un intervalle pendant leque L l'instru- ment ( 20) ignore l'information fournie en entrée par les signaux de déclenchement; et appliquer un signal de désynchronisation au prédémultiplica- teur de fréquence ( 30) pendant l'intervalle. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'application comprend l'opération consistant à changer un niveau de courant continu sur un côté d'une entrée différentielle (broche 5 de U 2). 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération de changement comprend l'opération consistant à rendre conducteur ou non conducteur un transistor. 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération de changement comprend l'opération consistant à ouvrir ou fermer un commutateur électronique ( 33 ou 38). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération de changement comprend l'opération consistant à modifier le signal de sortie d'une porte (U 1 B). 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'application comprend l'opération consistant à supprimer l'alimentation électrique ( 31) du prédémultiplicateur ( 30). 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'application comprend l'opération consistant à interrompre ( 36) l'application d'un signal d'entrée au prédémulti- plicateur ( 30). 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'opération d'interruption comprend l'opération consistant à ouvrir un commutateur électronique ( 36). 9 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'opération d'interruption comprend l'opération consistant à modifier le signal de sortie d'une porte (U 1 B). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'application comprend l'opération consistant à ajouter des impulsions ( 37) à un signal appliqué en entrée au prédémultiplicateur ( 30). 11 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'application comprend l'opération consistant à supprimer la connexion a la terre ( 31) du prédémultiplicateur. 12 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à répéter un certain nombre de fois les opérations consistant à assurer et à appliquer, afin d'obtenir une donnée qui est désynchronisée. 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à afficher ( 50) la donnée désynchronisée. 14 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la donnée désynchronisée comprend des enregistrements. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à effectivement superposer les enregistrements de la donnée désynchronisée. 16 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'opération de superposition efficace comprend l'opération consistant à réaliser un affichage rapide ( 50) de façon que l'oeil humain produise une superposition subjective. 17 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'opération de superposition efficace comprend l'opération consistant en un affichage simultané ( 50). 18 Appareil permettant d'empêcher la synchronisation non voulue entre un signal d'entrée et une source de signaux de déclen- chement dans un instrument ( 20) possédant un prédémultiplicateur de fréquence ( 30) dans un trajet d'entrée de signaux de déclenchement ( 51), l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen servant à assurer l'existence d'un intervalle pendant lequel l'instrument ( 20) ignore l'information des signaux d'entrée de déclenchement; et un moyen servant à appliquer un signal de désynchronisation au prédémultiplicateur de fréquence ( 30) pendant l'intervalle. 19 Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le moyen d'application comprend un moyen servant à changer un niveau de courant continu sur un côté d'une entrée différentielle. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que le moyen de changement comprend un moyen servant à rendre conducteur ou non conducteur un transistor. 21 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que le moyen de changement comprend un moyen servant à ouvrir ou fermer un commutateur électronique ( 38). 22 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que le moyen de changement comprend un moyen servant a modifier le signal de sortie d'une porte (U 1 B). 23 Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le moyen d'application comprend un moyen servant à supprimer l'alimentation électrique ( 31) du prédémultiplicateur ( 30). 24 Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le moyen d'application comprend un moyen servant à interrompre ( 36) l'application d'un signal d'entrée au prédémultiplicateur. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que le moyen d'interruption comprend un moyen servant à ouvrir un commutateur électronique ( 36). 26 Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que le moyen d'interruption comprend un moyen servant à modifier le signal de sortie d'une porte. 27 Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le moyen d'application comprend un moyen servant à ajouter des impulsions ( 37) à un signal appliqué en entrée au prédémultipli- cateur ( 30). 28 Appareil se Lon la revendication 18, caractérisé en ce que le moyen d'application comprend un moyen servant à supprimer la connexion à la terre ( 31) du prédémultiplicateur ( 30). 29 Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen servant à accumuler ( 60) une donnée qui est désynchronisée. Appareil selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen servant à afficher ( 50) la donnée désynchronisée. 31 Appareil selon la revendication 29, caractérisé en ce que la donnée désynchronisée comprend des enregistrements. 32 Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen servant à efficacement superposer des enregistrements de la donnée désynchronisée. 33 Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que le moyen de superposition efficace comprend un moyen servant à produire un affichage rapide de façon que l'oeil humain provoque une superposition subjective. 34 Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que le moyen de superposition efficace comprend un moyen servant à produire un affichage simultanée ( 50).