Brevet FR2706702A1 — publié le 19941223

CONVERTISSEUR ANALOGIQUE/NUMERIQUE La présente invention concerne un convertisseur analo- gique/numérique pour convertir une pluralité de signaux d'entrée analogiques en signaux de sortie numériques correspondants. La manière habituelle de convertir plusieurs signaux analogiques à la forme numérique consiste à utiliser un unique convertisseur analo- gique/numérique et à multiplexer tour à tour les signaux d'entrée dans le convertisseur. Ceci a pour inconvénient qu'il n'est pas possible d'échantillonner simultanément tous les signaux d'entrée, et ceci est spécialement un inconvénient quand ces signaux varient rapidement. Autrement, on peut effectuer une conversion simultanée si l'on emploie des convertisseurs analogiques/numériques séparés pour chaque signal d'entrée. Cela conduit toutefois à un coût élevé en conséquence. La présente invention a pour but de créer un convertisseur analo- gique/numérique perfectionné pour traiter simultanément des signaux d'entrée multiples. t A cet effet, il est prévu un convertisseur analogique/numérique du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'il comporte un géné- rateur de rampe pour produire un signal de rampe, une pluralité de comparateurs dont le nombre correspond au nombre des signaux d'entrée analogiques, et une pluralité de compteurs dont le nombre correspond au nombre des comparateurs, en ce que chaque compa- rateur est agencé pour recevoir un signal d'entrée analogique res- pectif à une première entrée et ledit signal de rampe à une seconde entrée, et en ce que chaque compteur est connecté respectivement à l'un des comparateurs pour délivrer un signal numérique représen- tatif du signal d'entrée analogique respectif. Le générateur de rampe peut être agencé pour produire un signal de rampe linéaire par rapport au temps, ou de préférence non linéaire, ce dernier signal augmentant plus vite pour des valeurs plus élevées. Le convertisseur peut comporter une unité de détection de limites, agencée pour délivrer un signal à chaque comparateur lorsque le signal de rampe débute et lorsqu'il atteint sa valeur maximale. On décrira ci-dessous à titre d'exemple un convertisseur analogique/numérique selon la présente invention, en référence au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est un schéma-bloc du convertisseur, et les figures 2 et 3 représentent deux variantes du signal de rampe. Le convertisseur 1 représenté à la figure 1 comporte trois entrées analogiques 10, 20 et 30 et délivre trois signaux de sortie numériques correspondants 11, 21 et 31. Le convertisseur 1 comporte un amplifi- cateur opérationnel 2, connecté en générateur de rampe, qui délivre un signal de rampe à travers un amplificateur intermédiaire 3 à un détecteur de limites 4. Le détecteur de limites 4 est agencé sous la forme d'un détecteur à fenêtres haute et basse et délivre sur une ligne 5 un signal servant à réinitialiser le générateur de rampe 2. Le signal de sortie du générateur de rampe 2 est aussi transmis simulta- nément, à travers l'amplificateur intermédiaire 3, à une entrée de chacun de trois comparateurs 12, 22, et 32. Le signal de rampe produit par le générateur 2 peut avoir une forme linéaire, comme le montre la figure 2, ou une forme non linéaire comme le montre la figure 3. La forme du signal de rampe non linéaire représenté à la figure 3 est telle que la tension augmente plus vite aux valeurs élevées, c'est-à-dire que d2V/dt2 est positif. L'autre entrée de chaque comparateur 12, 22 et 32 reçoit respecti- vement l'un des trois signaux analogiques 10, 20 et 30, c'est-à-dire Vi, V2 et V3. Chaque comparateur 12, 22 et 32 reçoit aussi, en provenance du détecteur de limites 4, un signal sur une ligne 5 lorsque le signal de rampe débute et un signal sur une ligne 7 lorsque le signal de rampe atteint sa valeur maximale. Trois compteurs 13, 23 et 33 sont connectés respectivement aux sorties des comparateurs 12, 22 et 32. Les compteurs 13, 23 et 33 reçoivent aussi chacun un même signal d'une horloge 9 par une ligne 8. Les signaux délivrés par les compteurs 13, 23 et 33 constituent les signaux de sortie 11, 21 et 31. Au cours du fonctionnement, les trois signaux d'entrée analogiques Vx, V2 et V3 sont délivrés en même temps aux comparateurs respec- tifs 12, 22 et 32. Les compteurs respectifs 13, 23 et 33 associés aux comparateurs sont remis à zéro simultanément par le signal de limite inférieure délivré aux comparateurs sur la ligne 6. Quand le signal de rampe délivré à un comparateur atteint la même valeur que le signal d'entrée analogique de celui-ci, le comparateur délivre un signal de sortie qui arrête son compteur, de sorte que la valeur numérique du compteur est représentative du signal d'entrée analo- gique. Le contenu du compteur est délivré pour constituer l'un des signaux de sortie numériques du convertisseur. Si les trois signaux d'entrée analogiques sont différents les uns des autres, les compa- rateurs respectifs délivrent des signaux aux compteurs associés à des instants différents, de sorte que les contenus des compteurs et donc les signaux de sortie numériques sont différents les uns des autres. La cadence d' échantillonnage du convertisseur dépend de la période du générateur de rampe, et l'on notera que cette cadence peut être de plusieurs fois par seconde et ne dépend pas du nombre des signaux d'entrée analogiques. Le convertisseur selon l'invention permet aussi de détecter des signaux d'amplitude excessive. En effet, si un signal d'entrée dépasse la valeur maximale du signal de rampe, le comparateur qui lui est associé ne délivrera pas de signal de comparaison. Au contraire, le signal de limite supérieure délivré sur la ligne 7 sera transmis au compteur correspondant pour indiquer la présence d'un signal hors gamme, c'est-à-dire d'une erreur. Le signal de rampe non Iinéaire représenté à la figure 3 peut être avantageux dans certains cas, puisqu'il permet de convertir en valeurs numériques des signaux d'entrée analogiques de faible valeur avec une plus grande précision que des signaux de valeur élevée, lesquels n'ont généralement pas besoin d'être définis avec autant de précision. Le convertisseur selon l'invention permet de convertir simultanément plusieurs signaux d'entrée. Le convertisseur peut être réalisé à bas prix par rapport à l'utilisation d'un convertisseur analo- gique/numérique séparé pour chaque signal d'entrée, spécialement s'il y a un grand nombre de signaux d'entrée, parce que les compa- rateurs et les compteurs peuvent être réalisés à des coûts relati- vement bas dans des applications ASIC. Du fait que tous les comparateurs comparent leur signal d'entrée au même signal de rampe, on dispose d'une meilleure précision relative de conversion entre les différents signaux d'entrée qu'avec un système employant pour chaque signal d'entrée un convertisseur séparé ayant son propre générateur de rampe. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais elle s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Convertisseur analogique/numérique pour convertir une pluralité de signaux d'entrée analogiques en signaux de sortie numériques correspondants, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de rampe (2) pour produire un signal de rampe, une pluralité de compa- rateurs (12, 22, 32) dont le nombre correspond au nombre des signaux d'entrée analogiques, et une pluralité de compteurs (13, 23, 33) dont le nombre correspond au nombre des comparateurs (12, 22, 32), en ce que chaque comparateur (12, 22, 32) est agencé pour recevoir un signal d'entrée analogique respectif à une première entrée et ledit signal de rampe à une seconde entrée, et en ce que chaque compteur (13, 23, 33) est connecté respectivement à l'un des comparateurs (12, 22, 32) pour délivrer un signal numérique repré- sentatif du signal d'entrée analogique respectif. 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de rampe (2) produit un signal de rampe linéaire par rapport au temps. 3. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de rampe (2) produit un signal de rampe non linéaire par rapport au temps, ledit signal augmentant plus vite pour des valeurs plus élevées. 4. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de détection de limites (4), agencée pour délivrer un signal à chaque comparateur (12, 22, 32) lorsque le signal de rampe débute et lorsque le signal atteint sa valeur maximale.