Brevet FR2670068A1 — publié le 19920605

DESCRIPTION "DISPOSITIF D'ALIGNEMENT POUR SIGNAL EN BANDE DE BASE". La présente invention a pour objet un dispositif d'alignement pour aligner la composante continue d'un signal en bande de base dont la structure comporte pour chaque cycle au moins une information d'alignement pendant un intervalle de temps dit fenêtre d'alignement, le dit dispositif comportant d'une part un additionneur pour additionner en continu durant chaque cycle un signal de correction avec le signal d'entrée et ainsi fournir le signal de sortie, d'autre part une boucle commandée par un échantillonneur bloqueur pour échantillonner le signal de sortie pendant la dite fenêtre et comportant des moyens de génération pour générer le dit signal de correction à partir de l'échantillonnage. Un tel dispositif s'applique notamment à des si- gnaux de télévision du type D 2 MAC et il peut être utilisé par exemple dans un démodulateur pour réseau de transmission et/ou de distribution. Un dispositif d'alignement connu est constitué d'un condensateur dont la tension de charge est conservée tel- le quelle comme correction apportée au signal mais un tel dis- positif n'est pas satisfaisant ainsi qu'il est exposé dans la demande de brevet FR 2 633 473 Dans ce document, un disposi- tif est décrit lequel propose l'utilisation de la période duo- binaire du signal D 2 MAC pour allonger la durée de l'échantil- lonnage; de plus une partie du traitement de l'alignement y est effectuée dans le mode digital ce qui n'est pas économique industriellement. Une difficulté majeure de l'opération d'aligne- ment, ou clamp, avec des signaux du type D 2 MAC provient du fait que la période d'échantillonnage est très courte ( 750 nanosec) et de ce qu'il y a souvent plusieurs clamps en cascade ce qui provoque généralement un "bruit de clamp" ainsi qu'il est dit dans le document déjà cité. La présente invention a pour objet de supprimer ces inconvénients avec des moyens particulièrement économiques adaptés aux grandes séries du marché grand public. Selon la présente invention, un dispositif d'ali- gnement est particulièrement remarquable en ce que les dits moyens de génération sont essentiellement constitués de premièrement d'un unique condensateur de capacité C connecté en série avec la résistance interne R de l'échantil- lonneur bloqueur pour constituer un circuit RC d'échantillon- nage dont la constante de temps est sensiblement égale à la durée de la dite fenêtre, deuxièmement d'un ensemble générateur de rampe de forte impédance et de constante de temps supérieure à la durée d'un cycle pour, à partir de la valeur de la charge du dit conden- sateur unique du dit circuit RC, générer le dit signal de cor- rection dont la valeur absolue est progressivement croissante pendant toute la durée du cycle. Ainsi la correction apportée est volontairement incomplète et progressive, on dit que le clamp est mou, du fait que premièrement durant la fenêtre le condensateur ne se charge que à peu près à la moitié de la valeur de la différen- ce de tension existante entre le signal de sortie et la charge précédente du condensateur, deuxièmement cette demi-valeur n'est pas utilisée directement comme signal de correction mais comme valeur- cible à atteindre à la fin de la rampe La valeur-cible n'est en fait jamais atteinte puisque la constan- te de temps de l'ensemble générateur de rampe est supérieure à la durée d'un cycle En D 2 MAC, un cycle correspond à une ligne soit 64 psec On notera que du fait de la forte impédance de l'ensemble générateur de rampe le condensateur ne peut pas se décharger pendant la durée de la ligne et ainsi en plus de la fonction d'échantillonnage pendant la durée de chaque fenêtre le condensateur a aussi une fonction de mémorisation pour la commande du générateur de rampe pendant le reste de la durée de chaque ligne. Dans un mode de réalisation préférée, le dit ensemble générateur de rampe comporte dans l'ordre: un ensemble constitué d'un amplificateur limiteur puis d'un atténuateur dont les gains sont élevés et opposés, et un générateur de rampe proprement dit, et en ce que la dite forte impédance est principalement loca- lisée dans l'ampli-limiteur. Une valeur de gain de l'ordre de 1 000 est envisa- geable de telle sorte que, si un "dirac", c'est-à-dire une im- pulsion parasite de forte amplitude, se produit pendant la pé- riode d'échantillonnage, la boucle de correction n'en est pra- tiquement pas affectée car l'ampli est saturé. La boucle peut encore comporter un filtre passe- bas, par exemple 0-5 M Hz. Un tel dispositif est donc avantageusement réali- sable avec exclusivement des moyens analogiques, ce qui est économique industriellement. La présente invention sera bien comprise au vu de la description non limitative d'un mode de réalisation illus- tré par des dessins. La figure 1 représente le schéma global d'un dis- positif d'alignement conforme à l'invention. La figure 2 représente un exemple de réalisation préférentiel d'un ensemble générateur de rampe - La figure 3 est un diagramme tension/temps avec des valeurs significatives pour montrer le fonctionnement du dispositif des figures 1 et 2. La figure 1 représente un dispositif d'alignement comportant une entrée E, une sortie S, un additionneur (AD), un échantillonneur bloqueur (ECHBLO) et un ensemble générateur de rampe (EGENRA). L'échantillonneur bloqueur comporte un condensa- teur d'échantillonnage (CECH) et un bloqueur (BLO) essentiel- lement constitué d'un interrupteur commandé par un signal de fenêtre (FEN) actif pendant la fenêtre d'alignement Le signal (FEN) est obtenu avec précision au moyen d'un circuit de syn- chronisation (SYNC) connu, tel que le processeur vidéo n'DMA 2270 de chez ITT Le circuit (SYNC) n'est pas spéciale- ment dédié au dispositif d'alignement car, par exemple au sein d'un décodeur, les informations de synchronisation sont aussi utilisées pour d'autres fonctions que la fonction d'ali- gnement. Le circuit (BLO), que l'on trouve dans le commerce par exemple sous la référence DG 540 chez Siliconics, a une ré- sistance interne (RECH) de 100 Ohm Avec une capacité (CECH) choisie pour une valeur de 10 nf, il en résulte un circuit RC dont la constante de temps est de l'ordre de 1 psec, c'est-à- dire sensiblement égale à la durée de la fenêtre d'alignement en D 2 MAC soit 0,75 psec. De ce fait, à la fin de la fenêtre, la tension aux bornes du condensateur (CECH) a été modifiée d'à peu près la moitié de la différence de tension pré-existante entre la sor- tie S et le condensateur (CECH). La connexion (ECH) n'intervient pas dans le com- portement du circuit RC car l'ensemble générateur de rampe (EGENRA) est choisi avec une impédance élevée Pour la même raison, la capacité (CECH) ne se décharge pas pendant le temps qui sépare deux fenêtres successives Entre deux fenêtres, c'est-à-dire pendant la durée d'une ligne soit 64 psec en D 2 MAC, l'ensemble générateur de rampe génère un signal de cor- rection (COR) dont la valeur absolue est progressivement croissante et aussi dépendante de la valeur de la charge de la capacité (CECH) transmise par la connexion (ECH). La constante de temps de la progressivité de la rampe est choisie de telle sorte que la correction est pro- gressive tout au long de la ligne et qu'elle est même incom- plète à la fin d'une ligne dans le cas o l'on observe le fonctionnement du dispositif sur une seule ligne En pratique la valeur maxi de la correction sera par exemple égale à 1/5 de la valeur du signal ECH Il s'agit d'un choix délibéré pour obtenir un clamp mou qui se révèle très efficace lors d'un fonctionnement réel sur plusieurs lignes comme expliqué ci- après. La figure 2 représente un ensemble générateur de rampe (EGENRA de la figure 1) comportant un ampli-limiteur (AMPLIM), un atténuateur (ATEN), et un générateur de rampe (GENRA) L'ampli-limiteur (AMPLIM) qui reçoit le signal ECH est constitué d'un circuit (AL), par exemple un LF 355 de chez National, connecté comme représenté avec deux résistances R 2 et Ri de valeurs respectives 726 K Ohm et 1 K Ohm Ainsi on obtient une haute impédance et un gain de l'ordre de 1 000. L'atténuateur (ATEN) est constitué d'un circuit (AT), par exemple un LF 355 de chez National, connecté comme représenté avec deux résistances R 4 et R 3 de valeurs respecti- ves 10 K Ohm et 215 K Ohm, ainsi on obtient un gain de l'ordre de - 20/800 Le générateur de rampe (GENRA) est constitué d'un circuit (ARA), par exemple un LM 6361 de chez National, connecté comme représenté avec la capacité (CRA) d'une valeur de 220 nf, et la résistance R 5 de 50 Kohm. Les valeurs des composants sont évidemment indica- tives, et d'autres valeurs conviendraient dans la mesure o elles permettraient d'obtenir un fonctionnement de la boucle de correction similaire à celui expliqué ci-après. La figure 3 est un diagramme tension/temps qui ex- plicite le fonctionnement du dispositif d'alignement décrit dans les figures 1 et 2. L'échelle des temps couvre plusieurs lignes avec notamment 3 fenêtres d'alignement successives FI, F 2, F 3 dont la durée a été exagérée pour la clarté de la figure. -Les variations de 3 tensions VS, VECH et VCOR sont représentées VS est la composante continue du signal de sor- tie S VECH est la tension existante aux bornes du condensa- teur CECH VCOR est la tension de correction issue de l'ensem- ble générateur de rampe (EGENRA). La figure explicite un cas simple à savoir qu'avant la date 'to' le signal est supposé être aligné Tension d'entrée = VS = VECH = VCOR = Tension de Référence (VREF), en général = O Volt. A la date 'to' apparaît en entrée un échelon de tension lequel se retrouve intégralement en sortie (VS) jus- qu'à ce que le prochain échantillonnage soit effectué pendant la fenêtre F 1 c'est-à-dire entre les dates tio et t 1 j La durée de chaque fenêtre étant très courte, les tensions VS et VCOR sont représentées inchangées pendant ces périodes ce qui correspond assez à la réalité. Par contre la tension VECH change compte-tenu du temps de réponse du circuit RC comme susdit de telle sorte qu'à la date tll la tension VECH au point A est de l'ordre de la moitié de la valeur de l'échelon, la tension VECH reste alors inchangée jusqu'au début de la fenêtre suivante, date t 20 Sur la base du signal VECH, à partir de la date t 1 l, le générateur de rampe génère la tension VCOR continuellement croissante en valeur absolue entre les dates t 11 et t 2 o ce qui provoque dans l'additionneur AD la correction similaire du signal de sortie VS A la date t 2 J, fenêtre F 2, intervient l'échantillonnage suivant pendant lequel la tension VECH varie relativement peu dans le cas présent car les tensions VS et VECH à la date t 20 sont peu différentes l'une de l'autre A partir de la date t 21, le générateur de rampe agit similairement à précédemment sur la base du signal VECH de sorte que le signal VCOR croît encore et que la tension de sortie VS continue à se rapprocher graduellement de la tension de référence recherchée jusqu'au prochain échantillonnage F 3 et ainsi de suite. Dans cet exemple simple, l'ampli-limiteur et l'at- ténuateur n'ont pas joué un rôle essentiel, tant s'en faut. Nous avons en effet supposé que l'échelon de tension avait une valeur de l'ordre de 5 m V d'o 2,5 m V pour VECH, puis 2,5 V en entrée de l'atténuateur et donc une correction maxi de l'ordre de 2 m V après la fenêtre Fl. Dans le cas d'un dirac se produisant pendant une période d'échantillonnage, par exemple tension VS égale à 1 V pendant I psec, l'ampli-limiteur est saturé et ne réagit plus dès que la tension VECH est supérieure à 5 m V de sorte que le signal de correction sera le même quel que soit VECH supérieur ou égal à 5 m V Dans ce cas l'ampli-limiteur joue un rôle es- sentiel. La description ci-dessus montre que le dispositif selon l'invention convient aussi bien pour un dirac, et pour un échelon de tension lequel serait dû par exemple à des capacités parasites telles qu'il s'en produit souvent dans des lignes de transmission. Le dispositif convient bien aussi pour les varia- tions basses fréquences par exemple la ronflette secteur de 50 Hz, ou 60 Hz dans certains pays En effet, le calcul montre qu'une ronflette de 5 Om V à 50 Hz correspond à un échelon d'au maximum lm V entre deux fenêtres d'échantillonnage; cette valeur est facilement corrigée, comme susdit, par le disposi- tif décrit conforme à l'invention. Avantageusement, un filtre passe-bas 0-5 M Hz, non représenté, peut être inclus au départ de la boucle de correc- tion pour éliminer les hautes fréquences du D 2 MAC ( 0-8,2 M Hz). Le dispositif d'alignement est entièrement réali- sable avec des moyens analogiques, c'est pourquoi il peut être avantageux compte-tenu des dispersions d'approvisionnement et de fabrication d'insérer un simple potentiomètre de 100 K Ohm, par exemple en lieu et place de la résistance R 5, comme cir- cuit de réglage de fabrication. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'alignement pour aligner la composante continue d'un signal en bande de base dont la structure com- porte pour chaque cycle au moins une information d'alignement pendant un intervalle de temps dit fenêtre d'alignement, le dit dispositif comportant d'une part un additionneur pour ad- ditionner en continu durant chaque cycle un signal de correc- tion avec le signal d'entrée et ainsi fournir le signal de sortie, d'autre part une boucle commandée par un échantillon- neur bloqueur pour échantillonner le signal de sortie pendant la dite fenêtre et comportant des moyens de génération pour générer le dit signal de correction à partir de l'échantillon- nage, caractérisé en ce que les dits moyens de génération sont essentiellement constitués de: premièrement d'un unique condensateur de capacité C connecté en série avec la résistance interne R de l'échantil- lonneur bloqueur pour constituer un circuit RC d'échantillon- nage dont la constante de temps est sensiblement égale à la durée de la dite fenêtre, deuxièmement d'un ensemble générateur de rampe de forte impédance et de constante de temps supérieure à la durée d'un cycle pour, à partir de la valeur de la charge du dit conden- sateur unique du dit circuit RC, générer le dit signal de cor- rection dont la valeur absolue est progressivement croissante pendant toute la durée du cycle. 2 Dispositif d'alignement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit ensemble générateur de rampe com- porte dans l'ordre: un ensemble constitué d'un amplificateur limiteur puis d'un atténuateur dont les gains sont élevés et opposés, et un générateur de rampe proprement dit, et en ce que la dite forte impédance est principalement loca- lisée dans l'ampli-limiteur. 3 Dispositif d'alignement selon la revendication 2 caractérisé en ce que, les dits gains sont de l'ordre de 1 000. 4 Dispositif d'alignement selon l'une des revendica- tions 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite boucle comporte en outre en entrée un filtre passe-bas. Dispositif d'alignement selon l'une des revendica- tions 1, 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que, il est entièrement constitué de moyens analogiques. 6 Dispositif d'alignement selon l'une des revendica- tions 2 à 5, pour D 2 MAC avec fenêtre = 0,75 10-6 sec, caracté- risé en ce qu'essentiellement l'échantillonneur bloqueur a une constante de temps de 10-6 sec, l'ampli-limiteur a un gain de 1.000 et l'atténuateur de -0,001, et en ce que le signal de correction maximum est de 5 m V/ligne.