Brevet FR2681487A1 — publié le 19930319

DISPOSITIF D'ADAPTATION D'IMPEDANCE POUR LIAISONS PAR LIGNES DE TRANSMISSION ENTRE UN OU PLUSIEURS EMETTEURS ET UN OU PLUSIEURS RECEPTEURS DE SIGNAUX La présente invention concerne un dispositif d'adaptation d'impédance pour liaisons unidirectionnelles, par lignes de transmission, entre un ou plusieurs émetteurs de signaux électriques et un ou plusieurs récepteurs Elle s'applique de façon particulièrement avantageuse, aux circuits utilisant les technologies TTL et CMOS, mais est aussi applicable aux autres technologies telles que NMOS, ECL, etc. Les liaisons visées doivent permettre des échanges de données, sous 1 i O forme logique, à des débits élevés et, par exemple, la distribution de signaux d'horloge à fréquences élevées, à partir de circuits intégrés des familles TTL ou CMOS Les lignes de transmission utilisées dans ces liaisons peuvent, par exemple, être réalisées sur des cartes électroniques sous forme de pistes de circuit imprimé, mais également sur d'autres supports appropriés Une adaptation d'impédance entre les émetteurs de signaux et les lignes de transmission doit permettre de préserver l'intégrité des signaux transmis. La présente invention vise notamment à permettre la réalisation d'adaptations d'impédances optimales, d'une part dans des liaisons entre un émetteur ou un groupe d'émetteurs ayant une sortie commune, et deux ou plusieurs récepteurs (liaison point vers multipoints) et, d'autre part, dans des liaisons entre deux émetteurs ou deux groupes d'émetteurs, et un récepteur ou un groupe de récepteurs à entrée commune (liaison multipoints vers point). A cet effet, le dispositif selon l'invention est caractérisé, dans le cas de liaisons point vers multipoints, en ce que la sortie d'un émetteur ou d'un groupe d'émetteurs ayant une sortie commune est reliée aux entrées de N différents récepteurs, ou de N groupes de récepteurs ayant chacun une entrée commune, par l'intermédiaire de lignes de transmission respectives de même impédance caractéristique Zc et de longueurs identiques, ces lignes de transmission ayant un point de connexion de départ commun, connecté à ladite sortie par l'intermédiaire d'une impédance d'adaption Za commune, ou, le cas échéant, directement, si Za doit être égale à zéro, Za étant choisie de façon que la somme Zs + Za, o Zs est l'impédance de sortie de l'émetteur ou du groupe d'émetteurs à sortie commune, soit au moins approximativement égale à Zc/n. Alternativement, le point de connexion de départ commun des lignes de transmission peut être relié directement à la sortie de l'émetteur, le dispositif comportant, dans ce cas, K lignes 1 i O supplémentaires non connectées à des récepteurs, ces lignes ayant la même impédance caractéristique Zc et la même longueur que lesdites N lignes de transmission, le nombre k de ces lignes supplémentaires étant choisi de façon que Zs soit approximative- ment égale à Zc/(n+k). 1 5 Dans le cas d'une liaison multipoints vers point, les sorties des deux émetteurs ou des deux groupes d'émetteurs ayant chacun une sortie commune, sont reliées, selon l'invention, à l'entrée d'un récepteur, ou d'un groupe de récepteurs ayant une entrée commune, par l'intermédiaire de deux premières parties de liaison respectives entre lesdites sorties et un point de connexion intermédiaire commun, et une seconde partie de liaison, commune, constituée par une ligne de transmission d'impédance caractéristique Zc, entre ledit point de connexion intermédiaire et ladite entrée; une première partie de liaison étant constituée d'une résistance Zal montée en série; l'autre première partie étant constituée d'une résistance Za 2 montée en série avec une ligne de transmission ayant la même impédance caractéristique Zc et la même longueur que la ligne constituant la deuxième partie de liaison; les résistances Zal et Za 2 ayant des valeurs telles que Zal = Zc/2 Zsi et Za 2 = Zc Zs 2, O Zsl et Zs 2 sont respectivement les impédances de sortie des émetteurs auxquels sont reliées respectivement les résistances Za-l et Za 2. L'invention permet ainsi de réaliser des liaisons qui sont économiques, exigent une faible puissance de sortie des émetteurs et ont une faible consommation d'énergie, tout en procurant, dans les différentes configurations visées, une adaptation efficace éliminant des différences de temps de propagation des signaux entre émetteurs et récepteurs et évitant des dégradations des signaux transmis Elle fournit, en outre, une solution compatible avec une densité d'implantation élevée sur des cartes logiques, puisque le dispositif proposé ne comporte pas plus qu'une seule impédance d'adaptation par sortie d'émetteur. L'invention sera mieux comprise à la lumière des formes de réalisation décrites ci-après à titre d'exemples et illustrées par le dessin annexé, dans lequel la Fig 1 est un schéma d'un dispositif d'adaptation d'impédance dans le cas d'une liaison point vers multipoints, et la Fig 2 est un schéma d'un dispositif selon l'invention dans le cas d'une liaison multipoints vers point. Dans le dispositif selon la Fig 1, un émetteur 1 de signaux à débit élevé, par exemple de l'ordre de 50 Mbit/sec, ayant une impédance de sortie Zs, fournit ces signaux à trois récepteurs 2,3,4 par l'intermédiaire de trois lignes de transmission constituées respectivement par des pistes de circuits imprimés 5 et 6, 7 et 8, 9 et 10 Les longueurs de ces lignes sont identiques, soit égales à 1, et leurs impédances caractéristiques Zc sont égales entre elles Le point de départ de ces lignes est un point de connexion commun 11 et une impédance d'adaptation Za est montée entre ce point de connexion et la sortie de l'émetteur 1 Si la valeur de l'impédance de sortie de cet émetteur est, par exemple, Zs = 15 ohms et l'impédance des lignes Zc = 77 ohms, on choisira une impédance d'adaptation Za = 10 ohms pour satisfaire la condition d'adaptation Zs + Za environ égal à Zc In, avec N = 3, puisque Zs + Za = 25 ohms et Zc/3 = ,7 ohms La longueur des lignes 5 à 10 peut être quelconque, à condition qu'elle soit identique pour toutes les lignes, celles-ci ayant toutes la même vitesse de propagation des signaux Les ondes réfléchies vers la sortie de l'émetteur 1 sont donc en phase sur toutes les lignes 5 à 10, ce qui permet d'utiliser une impédance d'adaptation Za unique Ceci constitue un avantage important, étant donné la densité de composants souvent très élevée sur les cartes logiques Bien entendu, il est possible que l'impédance Za ne soit pas nécessaire si la condition d'adaptation est réalisée avec Za = 0 Il est également à noter que ce dispositif est facilement intégrable à une conception assistée par ordinateur. La Fig 1 montre, en lignes pointillées, une variante d'exécution du dispositif d'adaptation qui peut être particulièrement avantageuse dans certaines configurations Selon cette variante, l'impédance Za est supprimée et, en revanche, deux lignes supplémentaires sont rajoutées sur le circuit Ces lignes, représentées respectivement par des pistes 12, 13 et 14,15 ont la même impédance caractéristique et la même longueur que chacune des lignes de transmission aux récepteurs 2, 3 et 4, mais elles ne sont pas connectées à des récepteurs Dans l'exemple numérique indiqué, on obtient Zc/5 = 15,4 ohms, ce qui satisfait de nouveau, avec une approximation suffisante, la condition d'adaptation. En outre, la Fig 1 illustre, également en lignes pointillées, la présence éventuelle, dans le cadre d'un dispositif selon l'invention, d'un groupe de récepteurs 4, 16, 17 ayant une entrée commune 18, de tels groupes pouvant être utilisés soit au niveau des émetteurs, soit au niveau des récepteurs On entend par groupe un ensemble d'émetteurs ou de récepteurs tellement proches que les différences des temps de propagation respectifs sont négligeables. La Fig 2 montre un dispositif d'adaptation dans le cas d'une liaison multipoints vers point, pour le cas o le nombre d'émetteurs ne dépasse pas deux émetteurs ou deux groupes d'émetteurs Dans l'exemble représenté, deux émetteurs 19, 20 sont couplés à un récepteur 21 Ce dispositif comprend des premières parties de liaison entre les émetteurs et un point de connexion commun 22, ces parties étant constituées, pour l'émetteur 19, par une impédance Zal et pour l'émetteur 20 par le montage en série d'une impédance d'adaptation Za 2 et d'une ligne de transmission ayant une longueur l et une impédance caractéristique Zc, constituée par des pistes de circuits imprimés 23, 24 Une seconde partie de liaison, commune, relie le point 22 à l'entrée du récepteur 21 et est constituée par une ligne de transmission 25, 26 de même longueur et de même impédance caractéristique que la ligne 23, 24. Dans ce cas, la condition d'adaptation est réalisée si l'on choisit Zal de façon que Zsi + Zal soit environ égal à Zc/2, et Za 2 de façon que Zs 2 + Za 2 soit environ égal à Zc. Cette solution présente également les qualités déjà mentionnées au début, notamment du point de vue son efficacité, du nombre réduit de composants nécessaires et de la consommation réduite Elle ne convient que pour deux émetteurs ou deux groupes d'émetteurs. Toutefois, un grand nombre de cas d'applications pratiques peuvent être résolus par le dispositif selon le schéma de la Fig 2 Bien entendu, les remarques précédentes concernant l'éventuelle suppression d'une impédance d'adaptation et l'utilisation de groupes de récepteurs, restent également valables pour le cas d'une telle liaison multipoints vers point. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'adaptation d'impédance pour liaisons uni- directionnelles, par lignes de transmission, entre un ou plusieurs émetteurs de signaux électriques, et deux ou plusieurs récepteurs, caractérisé en ce que la sortie d'un émetteur, ou d'un groupe d'émetteurs ayant une sortie commune, est reliée aux entrées de n différents récepteurs ( 2,3,4), ou de N groupes de récepteurs ( 4,16,17) ayant chacun une entrée commune ( 18), par l'intermédiaire de lignes de transmission respectives ( 5,6; 7,8; 9,10) de même impédance caractéristique Zc et de longueurs identiques, ces lignes de transmission ayant un point de connexion de départ commun ( 11) connecté à ladite sortie par l'intermédiaire d'une impédance d'adaptation Za commune, ou, le cas échéant, directement, si Za doit être égale à zéro, Za étant choisie de façon que la somme Zs + Za, o Zs est l'impédance de sortie de l'émetteur ou du groupe d'émetteurs à sortie commune, soit au moins approximativement égale à Zc/n. 2 Dispositif d'adaptation d'impédance pour liaisons uni- directionnelles par lignes de transmission entre un ou plusieurs émetteurs de signaux électriques et deux ou plusieurs récepteurs, caractérisé en ce que la sortie d'un émetteur, ou d'un groupe d'émetteurs ayant une sortie commune, est reliée aux entrées de n différents récepteurs ( 2, 3, 4), ou de N groupes de récepteurs ( 4, 16, 17) ayant chacun une entrée commune ( 18), par l'intermédiaire de lignes de transmission respectives ( 5, 6; 7, 8; 9,10) de même impédance caractéristique Zc et de longueurs identiques, ces lignes de transmission ayant un point de connexion de départ commun ( 11), connecté directement à ladite sortie, ce dispositif comportant, en outre, k lignes supplémentaires ( 12,13; 14,15) non connectées à des récepteurs, ces lignes ayant la même impédance caractéristique Zc et la même longueur que lesdites N lignes de transmission, le nombre k de ces lignes supplémentaires étant choisi de façon que Zs soit approximativement égal à Zc/(n+k). 3 Dispositif d'adaptation d'impédance pour liaisons uni- directionnelles par lignes de transmission entre deux émetteurs ou deux groupes d'émetteurs de signaux électriques, et un ou plusieurs récepteurs, caractérisé en ce que les sorties des deux émetteurs ( 19, 20), ou des deux groupes d'émetteurs ayant chacun une sortie commune, sont reliées à l'entrée d'un récepteur ( 21), ou d'un groupe de récepteurs ayant une entrée commune, par l'intermédiaire de deux premières parties de liaison respectives entre lesdites sorties et un point de connexion intermédiaire commun ( 22), et une seconde partie de liaision, commune, constituée par une ligne de transmission ( 25,26) d'impédance caractéristique Zc, entre ledit point de connexion intermédiaire ( 22) et ladite entrée; une première partie de la liaison étant constituée d'une résistance Zal montée en série; l'autre première partie étant constituée d'une résistance Za 2 montée en série avec une ligne de transmission ( 23,24) ayant la même impédance caractéristique Zc et la même longueur que la ligne ( 25,26) constituant la deuxième partie de liaison; les résistances Zal et Za 2 ayant des valeurs telles que Zal = Zc/2 Zsl et Za 2 = Zc Zs 2, o Zsl et Zs 2 sont respectivement les impédances de sortie des émetteurs ( 19,20) auxquels sont reliées respectivement les résistances Zal et Za 2.