Brevet FR2668645A1 — publié le 19920430

DISPOSITIF DE CMUTATION D'UNE BOBINE La présente invention concerne un dispositif de commutation d'une bobine entre un état o elle est alimentée et un état o elle est utilisée comme récepteur La présente inven- tion vise plus particulièrement la couintation d'une bobine de tête de lecture/écriture de magnétoscope. Dans l'état de lecture, l'une des bornes de la bobine est placée à la masse et la tension sur l'autre borne est détectée Dans l'état d'écriture, la borne qui était à la masse est oennectée à une source de courant et l'autre borne est reliée à une tension d'alimentation, des moyens étant prévus pour moduler la source de courant et faire passer dans la bobine un courant en fonction du signal à enregistrer. Quarnd on veut passer d'un état à l'autre, la bobine est soumise à deux dangers pouvant causer sa détérioration: elle peut se trouver brièvement branchée entre la masse et la tension d'alimentation, oe qui provoquerait une forte surintensité car elle est à faible impédanroe, et elle peut être traversée par un pic de courant de décharge d'une capacité de couplage à un ampli- ficateur, commrre on le verra plus loin. Dans l'art antérieur, pour résoudre ces problèmes, on est généralement arrivé à des dispositifs difficilement inté- grables et comprenant un grand xombre d'interrupteurs dcnt le fonctionnement devait être soigneusement synchronisé par des procédés complexes. La demande de brevet FR-A-2 628 877 déposée le 18 mars 1988 vise à prévoir un dispositif de commutation particulièrement simple, comprenant un petit nombre d'interrupteurs, et facilement intégrable Le circuit de ce document ne comporte que deux inter- rupteurs, mais un de ces interrupteurs, ainsi que trois compo- sants voisins, ne sont pas intégrés La présente invention vise à supprimer les comnposants externes. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un dispositif de commutation d'une bobine entre un premier état o elle est cxonnectée entre une souroe d'alimentation et la masse par 1 ' intermédiaire d'une source de ourant modulable et un second état o elle est ocnnectée entre la masse et l'entrée d'un amplificateur par l'intermédiaire d'une capacité de couplage, comprenant un premier interrupteur ommandeaé onnecte en parallèle sur la source de courant; un deuxième interrupteur commande disposé entre la source d'alimentation et la bobine; un comparateur à seuil dont les entrées sont branches aux bornes de la capacité; un circuit logique de commande recevant un signal de nommande d'état et le signal de sortie du comparateur à seuil et pilotant en fontion de oes signaux lesdits interrupteurs alternativement et sans recouvrement à la fermeture. Selon un mode de réalisation de la présente invention, quarnd survient un front donné du signal de commande, le circuit de coammainde ouvre aussitôt le premier interrupteur et ferme le deuxième interrupteur après un intervalle de temps predeterminé. Selon un mode de réalisation de la présente invention, quarnd survient l'autre front du signal de commande, le circuit de comemande ouvre aussitôt le deuxième interrupteur et ferme le premier interrupteur quand le comparateur à seuil bascule à un état donné. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le comparateur à seuil bascule audit état donné quand la tension aux bornes de la capacité devient inférieure à une tension seuil positive prédéterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la tension aux bornes de la capacité de couplage atteint la ten- sion de seuil prédéterminée par valeur décroissante un deuxième intervalle de temps après l'ouverture du deuxième interrupteur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le deuxième intervalle de temps est la somme d'un troisième intervalle de temps dépendant du temps de décharge de la capacité à travers la souroe de courant jusqu'à un oertain niveau et d'un quatrième intervalle de temps dépendant du temps de décharge du condxensateur à travers une résistance de polarisation de l'ampli- ficateur jusqu'à ce que la tension aux bornes du ondeinsateur soit égale à la tension de seuil du comparateur à seuil. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 représente un mode de réalisation de la présente invention; et la figure 2 représente des cbrxngranmes illustrant le fornctionement du circuit de la figure 1. La figure 1 représente un circuit intégré 1 comprenant, entre autres, tous les éléments nécessaires à la commutation d'une bobine, ici une tête de lecture/écriture 2 de magnétosoo- pe Les seuls éléments externes sont la tête 2 et une capacité de couplage CC Une première borne A de la tête 2 est connectée à une souroe de courant I Rp EC, modulable par un signal externe, reliée à la masse, qui peut être ourt-circuitée par un interrup- teur commandable Tp B La deuxième borne B de la tête est connectée à une source de tension VREC par l'intermédiaire d'un deuxième interrupteur commandable TREC La borne B est aussi couplée à l'entrée d'un amplificateur de lecture 3 par l'intermé- diaire de la capacité de oouplage CC. Un comparateur 4 compare la tension Vl-V 2 aux bornes du oerdensateur CC à une tension de seuil positive fixe VT obtenue, par exemple, au nmoyen d'une diode Un circuit logique de commande 5 reçoit le signal de sortie Vc du comparateur 4 et un signal de ccmnalnde externe REC/PB déterminant le passage en écri- ture ou en lecture Le circuit de commande 5 cmmninde les inter- rupteurs Tp B et TREC d'une manière qui sera expliquée ulté- rieurement. L'amplificateur 3 comporte en entrée un transistor NPN, non représenté, branché en émetteur comnun dont la base, polari- sée par une haute impédanoe R, constitue l'entrée de l'amplifica- teur L'entrée se comporte donc comme une diode Dl reliée à la masse dans le sens passant De plus, l'entrée est protégée des excursions négatives de tension par une diode D 2 reliée à la masse dans le sens inverse Ainsi, l'amplificateur 3 présente une faible impédance d'entrée pour des tensions d'entrée teodant à être supérieures à VBE (tension de la joaction base-émetteur du transistor) et inférieures à - VBE Entre oes deux limites, l'amplificateur présente une impédanoe d'entrée sensiblement égale à l'impédance R. Pour comprendre le fonctionnement de oe circuit, on se référera à la figure 2 dans laquelle: la courbe REC/PB représente les évolutions du signal logique externe REC/PB dont l'état bas correspolnd au mode lecture et l'état haut au mode écriture; la courbe Vc représente les évolutions du signal de sortie Vc du comparateur 4, qui est à l'état haut quand la tension Vl-V 2 aux bornes de la capacité CC est inférieure à la tension seuil VT; les courbes TREC et Tp B représentent respectivement les états des interrupteurs TREC et Tp B, 1 'état haut correspoant à leur fermeture; et les ourbes V 1 et V 2 représentent respectivement les évolutions des tensions V 1 et V 2 V 1 désigne la tension entre la borne B de la tête 2 et la masse On cxnsidérera que cette tension est présente aussi à la borne A de la tête 2 car l'impé- danè de la tête 2 est très faible et on peut négliger la tension entre ses bornes par rapport aux tensions mises en jeu ici V 2 désigne la tension entre l'entrée de l'amplificateur et la masse. On considère qu'à un instant initial, dans lequel le circuit est en mode lecture (PB) Le signal REC/PB est à l'état bas L'interrupteur TREC est ouvert et l'interrupteur Tp B est fermé La tension Vl est alors à la tension de saturation, d'environ 0,2 V, du transistor bipolaire constituant dans un mode de réalisation usuel l'interrupteur Tp B et la tension V 2 est égale à la tension VBE imposée par la diode Dl polarisée par l'impédance R Ainsi VC est à l'état haut car Vl-V 2 est négatif et donc inférieur à VT. A l'instant to on veut passer en mode écriture (REC). Le signal REC/PB est mis à l'état haut Le circuit de ccnarkde 5 ouvre aussitôt l'interrupteur Tp B et ferme l'interrupteur TREC après un intervalle de temps prédéterminé tl-t 0, par exemple 1 microseconde, pour permettre l'ouverture totale de l'interrupteur Tp B avant la fermeture de l'interrupteur TR Ec. A l'instant tl, la tension V 1 grimpe presque instanta- r Ament à pratiquement la valeur fixée par la source de tension VREC La tension V 2 restant cnstante et égale à VBE La capacité de couplage CC est alors chargée à VREC-VBE La tension Vl-V 2 aux bornes de la capacité dépasse alors la tension de seuil VT et la sortie Vc du coparateur 4 passe à l'état bas Le circuit de oemandae 5 est ocçu pour ne pas modifier l'état des interrupteurs TREC et Tp B en réponse à cette tran- sition survenant tandis que le signal REC/PB est à l'état haut. Entre les instants tl et t 2 on se trouve ainsi en mode écriture L'interrupteur TREC est fermé et l'interrupteur Tp B est ouvert et la tête 2 est traversée par le courant d'écriture IREC. A l'instant t 2 on veut passer en mode lecture Le sig- nal REC/PB est mis à l'état bas et l'interrupteur TREC est aussitôt ouvert, l'interrupteur Tp B restant ouvert La souroe de courant IREC décharge alors la capacité de couplage CC à travers la diode D 2, la tension V 2 passe brusquement de VBE à -VBE et la tension Vl chute de la mêmne différence ( 2 VBE) La tension V 2 reste constante à -VBE et la tension Vl chute 1 'ireent jusqu'à un instant t 3, o elle atteint environ 0,4 V, valeur en dessous de laquelle la source de courant modulable ne peut plus fournir un courant constant. A partir de l'instant t 3, la capacité de couplage CC continue à se décharger à travers l'impédance de polarisation R de l'entrée de l'amplificateur et la source de courant xmodulable, qui se comnporte conoe une source de tension d'environ 0,4 V, tant que le courant qui la traverse n'atteint pas son courant nomi- nal La tension V 1 reste donc constante à environ 0,4 V, la tension V 2 grimpe lentement et la tension V 1-V 2 aux bornes de la capacité atteint la tension seuil VT, ici d'environ 0,6 V, à un instant t 4. A l'instant t 4, le comparateur 4 bascule et sa sortie VC passe à l'état haut Le circuit de oommande 5 est conçu pour provoquer alors la fermeture de l'interrupteur Tp B La tension Vl chute à sa valeur de départ de 0,2 V, oe qui provoque aussi une chute de la tension V 2 de la mâme différene La tension V 1 reste constante à 0,2 V et la tension V 2 atteint progressivement la tension de polarisation de l'entrée de l'amplificateur 3, la capacité OC finissant de se décharger, puis en se rechargeant en sens inverse à travers l'inmédarne d'entrée R de l'amplificateur et l'interrupteur Tp B. La tête 2 ne subit jamais à ses bornes la tension VREC, ce qui serait provoque par une fermeture simultanée des interrupteurs Tp B et TREC, et ne subit jamais de pic de courant qui serait provoque par la décharge de la capacité CC à travers la diode D 2 et l'interrupteur Tp B fermé quand on passe du mode écriture au mode lecture On rearquera qu'on a exploité la configuration particulière de l'entrée de l'amplificateur 3 et la capacité de couplage CC pour assurer le fncitioerment du circuit pour le passage du mode écriture en mode lecture, ce qui simplifie beaucoup la configuration du circuit de conmandle 5 et permet une diminution considérable du nombre de coposants néoes- saires. En résumé, le circuit de commande 5 est conçu pour fonctionner de la manière suivante: quand le signal REC/PB est mis à l'état haut, il ouvre aussitôt l'interrupteur Tp B et ferme l'interrupteur TREC un intervalle de temps prédéterminé plus tard; et quand le signal REC/PB est mis à l'état bas, il ouvre aussitôt l'interrupteur TREC et ferme l'interrupteur Tp B quand il reçoit un front montant du signal Vc provenant du comeiparateur 4. Le circuit décrit ici correspond à un mode de réali- sation particulier en technologie bipolaire et oertaines valeurs numériques citées dépendent de cette technologie Bien entendu, on peut choisir une technologie mixte MDS-bipolaire si cette solution présente des avantages, tels qu'une simplification de circuit et/ou un gain en superficie, et les valeurs citées dépen- dant de la technologie seront différentes L'intervalle de temps tl-t O peut varier à condition de couvrir les temps de comutation des interrupteurs La valeur de la tension de seuil VT peut aussi varier à condition que le comparateur bascule entre les instants o la source de courant a fini de décharger la capacité CC (t 3) et o la tension V 2 rejoint la tension Vl. REVENDICATIONS 1 Dispositif de comuutation d'une bobine ( 2) entre un premier état (REC) o elle est connectée entre une source d'ali- mentation (VREC) et la masse par l' intermédiaire d'une souroe de courant (IREC) modulable et un second état (PB) o elle est conoectée entre la masse et l'entrée d'un amplificateur ( 3) par l'intermédiaire d'une capacité de couplage (CC), comprenant un premier interrupteur commandé (Tp B) ronnecté en parallèle sur la source de courant (IREC), caracterisé en ce qu'il ocomprend: un deuxième interrupteur commandé (TREC) disposé entre la source d' alimentation (VREC) et la bobine ( 2); un comparateur à seuil ( 4, VT) dont les entrées sont branchées aux bornes de la capacité (CC); un circuit logique de omamande ( 5) recevant un signal de comaxlde d'état (REC/PB) et le signal de sortie (Vc) du comparateur à seuil ( 4, VT) et pilotant en fonction de ces signaux lesdits interrupteurs (Tp B, TREC) alternativement et sans recouvrement à la fermeture. 2 Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, quarnd survient un front donné du signal de oammande (REC/PB), le circuit de oeinlade ( 5) ouvre aussitôt le premier interrupteur (Tp B) et ferme le deuxième interrupteur (TREC) après un intervalle de temps prédéterminé (tl-to). 3 Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, quarnd survient l'autre front du signal de commande (REC/PB), le circuit de commande ( 5) ouvre aussitôt le deuxième interrupteur (TREC) et ferme le premier interrupteur (Tp B) quarnd le comparateur à seuil ( 4, VT) bascule à un état donné. 4 Dispositif de oermutation selon la revendication 3, caractérisé en oe que le comparateur à seuil ( 4, VT) bascule audit état donneé quaind la tension (Vl-V 2) aux bornes de la capa- cité (CC) devient inférieure à une tension seuil positive prédé- termirée (VT). Dispositif de c nommutation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension (Vl-V 2) aux bornes de la capa- cité de couplage (CC) atteint la tension de seuil prédétermine (VT) par valeur décroissante un deuxième intervalle de temps (t 2-t 4) après 1 'ouverture du deuxième interrupteur (TREC). 6 Dispositif de conmutation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième intervalle de temps est la some d'un troisième intervalle de temps (t 2-t 3) déperndant du temps de décharge de la capacité (CC) à travers la source de courant (I Rp EC) jusqu'à un certain niveau ( 0,4 V) et d'un qua- trième intervalle de temps (t 3-t 4) dépendant du temps de déchargei du condexnsateur (CC) à travers une résistanre de polarisation (R) de l'amplificateur ( 3) jusqu'à ce que la tension (Vl-V 2) aux bornes du orklnensateur soit égale à la tension de seuil (VT) du comparateur à seuil ( 4, VT).