Brevet FR2726707A1 — publié le 19960510

L'invention concerne un ensemble de commutation destiné à établir l'un quelconque de plusieurs trajets de signaux qui peuvent être choisis entre un nombre correspondant de premières voies et une voie commune, et destiné à faire varier l'atténuation de l'un au moins des trajets des signaux qui peuvent être choisis. On connaît des circuits qui permettent l'établissement d'un trajet de circulation de signaux entre i'une quelconque d'un certain nombre de premières voies et une seconde voie commune et qui permettent aussi la circulation du signal le long de ce trajet avec un degré voulu d'atténuation. La figure 1 représente un tel ensemble cornu sous forme d'un commutateur unipolaire à deux directions SPDT oui comprend deux premières voies!i et 12 et une seconde voie commune 13. Deux transistors à effet de champ 14 et 15 agissent comme éléments de sélection de voie pour l'établis- sement du trajet de passage des signaux qui est nécessaire entre une première voie choisie il ou 12 et la voie commune 13. Le cas échéant, un transistor à effet de champ supplé- mentaire 16 peut être incorporé afin qu'il forme un trajet en shunt assurant un meilleur isolement de la voie 12 par rapport à la voie commune 13 lorsoue le transistor 15 est mis en mode non conducteur. La sélection de la voie est réalisée par application de signaux de commande C et C aux grilles des transistors 14, 15 et 16, les transistors 14 et 16 étant pilotés en opposition de phase par rapport au transistor 15. L'une des premieres voies 11 comporte, dans le trajet de circulation des signaux, un disoositif d'atte- nuation 17 oui comporte un réseau résistif 18 et deux éléments de commutation à atténuation sous forme de commu- tateurs 19 et 20 à transistor à effet de champ. Les commutateurs 19 et 20 sont commandés en opposition de phase à leurs grilles par des signaux de commande P et ? respectivement afin cue, lorsque le signal P est égal à 0 V, le signal P soit égal par exemple à -5 V, et le transistor 19 forme un trajet de circulation de faible impédance pour un signal de la voie 17 alors cue le transistor 20 est commuté à un état non conducteur afin qu'il retire tout effet de charge du réseau 18 sur le signal reçu, notamment à l'extrémité aval du transistor 19. Au contraire, lorsque le signal P est mis à -5 V et le signal P à 0 V, le trajet du signal comprend le réseau non shunté 18 et le signal de la voie il est donc atténué lorsqu'il atteint la voie 13. Les deux fonctions d'atténuation et de sélection de voie sont totalement indépendantes dans cet ensemble si bien qu'un réglage quelconque du dispositif 17 d'atténuation est rendu inefficace jusqu'à ce que le transistor 14 soit mis à l'état conducteur. Ceci est produit par l'application d'un niveau de tension nul à sa grille (et à la grille du transistor 16 le cas échéant), le transistor 15 étant en même temps rendu non conducteur par l'application d'un signal à -5 V à sa grille. Cette disposition connue présente un inconvénient car, lorsque la voie 11 est sélectionnée et l'atténuation est réglée à une valeur nominale nulle par application d'un signal de 0 V à la grille du transistor 19, le trajet des signaux de la voie 11 à la voie commune 13 contient deux impédances de transistor à effet de champ à l'état conducteur, connectées en série associées aux transistors 19 et 14, alors qu'il n'existe qu'une seule impédance (celle qui est associée au transistor 15) dans le trajet formé entre la voie 12 et la voie 13. Cette disposition donne à la valeur absolue de la résistance série du trajet en série une valeur supérieure à celle qui peut être souhaitable à un état d'"atténuation nulle". En outre, il peut exister un déséquilibre important entre les amplitudes des deux signaux transmis sélectivement à la voie commune 13, bien qu'elles dépendent de l'amplitude des pertes qui peuvent apparaître ailleurs dans les trajets de circulation des signaux. Il est souhaitable de réaliser un ensemble de commuta- tion qui ne présente pas les inconvénients précités de l'ensemble connu ou qui les réduit au moins. L'invention concerne un ensemble de commutation destiné à établir un trajet quelconque parmi plusieurs trajets de signaux qui peuvent être sélectionnés entre plusieurs premières voies en nombre correspondant et une voie commune et destiné à faire varier l'atténuation de l'un au moins des trajets de signaux qui peuvent être sélectionnés, chaque trajet dont l'atténuation peut varier comprenant un premier élément de commutation placé dans un trajet compris entre la première voie correspondante et la voie commune, et un dispositif d'atténuation, caractérisé en ce que le dispo- sitif d'atténuation est destiné à être connecté par un dis- positif supplémentaire de commutation aux bornes du premier élément de commutation, le premier élément de commutation constituant le seul élément de commutation en série dans ce trajet. Grâce à la disposition d'un seul élément de commutation comme élément série dans le trajet des signaux, la résis- tance de ce trajet reste minimale et, suivant les pertes qui se produisent en d'autres points le long de chaque trajet dans une application pratique de l'invention, la résistance à l'état conducteur peut être mieux équilibrée dans d'autres trajets de signaux ne permettant pas l'atténuation, dans l'ensemble de commutation. Le dispositif d'atténuation peut comporter un réseau résistif et le premier élément de commutation et le dispo- sitif supplémentaire de commutation ont une configuration telle qu'ils peuvent introduire, dans le trajet corres- pondant des signaux, un ou plusieurs états résistifs suivant les états correspondants de commutation appliqués au premier élément de commutation et au dispositif supplémentaire de commutation. Les états résistifs peuvent comporter un court- circuit nominal, un circuit ouvert nominal ou un ou plu- sieurs états résistifs finis du réseau résistif (18). Le dispositif supplémentaire de commutation peut comprendre une ou plusieurs paires de seconds éléments de commutation, des moitiés correspondantes d'une ou plusieurs paires des seconds éléments de commutation étant connectées entre des parties respectives du réseau résistif et une extrémité du premier élément de commutation qui est connectée à la première voie correspondante et une extrémité du premier élément de commutation qui est connectée à la voie commune respectivement. L'ensemble de commutation peut comprendre un générateur d'états de commutation destiné à créer les états de commutation à appliquer aux premier et seconds éléments de commutation, le générateur d'états de commutation étant disposé dans un premier cas afin qu'il commute le premier élément de commutation et la paire ou les paires de seconds éléments de commutation à l'état non conducteur afin que la voie correspondante soit désélectionnée, et dans un second cas afin qu'il commute le premier élément de commutation à l'état conducteur et forme ainsi un état résistif de court- circuit nominal, et dans un troisième cas afin qu'il commute le premier élément de commutation à l'état non conducteur et un transistor choisi parmi la paire ou les paires de seconds éléments de commutation à l'état conducteur afin qcu'il forme un état résistif fini choisi du réseau résistif. L'ensemble de commutation peut comprendre un troisième élément de commutation connecté en série avec chacune des moitiés correspondantes de la paire ou des paires de seconds éléments de commutation à atténuation qui sont connectées à l'extrémité du premier élément de commutation qui est placé en aval le long du trajet des signaux correspondants, dans le sens de circulation des signaux. L'utilisation d'un tel troisième élément de commutation peut être nécessaire lorsque l'ensemble de commutation selon l'invention doit être utilisé dans un circuit électronique dont la fonction de sélection de voie et la fonction de sélection d'atténuation restent en grande partie séparées. L'ensemble de commutation peut comprendre un générateur d'états de commutation destiné à créer les états de commu- tation à appliquer aux premier, seconds, et troisièmes éléments de commutation, le générateur d'états de commuta- tion étant réalisé afin que, dans un premier état, il commute le premier élément de commutation et le troisième élément de commutation à l'état non conducteur et désélec- tionne la voie correspondante, dans un second état, il commute le premier élément de commutation à l'état conduc- teur et forme un état résistif en court-circuit nominal, et, dans un troisième état, il commute le premier élément de commutation à l'état non conducteur, le troisième élément de commutation à l'état conducteur et un élément choisi de la paire ou de plusieurs paires de seconds éléments conducteurs à l'état conducteur afin qu'ils donnent un état résistif fini choisi du réseau résistif. L'ensemble de commutation peut comprendre une paire de seconds éléments de commutation et un troisième élément de commutation, la paire de seconds éléments de commutation pouvant commuter en opposition de phase par rapport au premier élément de commutation. Le réseau résistif peut être un réseau en i ou un réseau en T. Les divers éléments de commutation peuvent être des transistors à effet de champ. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma du circuit d'un ensemble connu de commutation unipolaire à deux directions avec atténuation sélective; la figure 2 est un schéma du circuit d'un ensemble de commutation dans un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un schéma d'un circuit de l'ensemble de commutation dans un second mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est un schéma d'un circuit montrant comment l'état non utilisé représenté dans une table de vérité peut être évité; et la figure S est un schéma du circuit d'un ensemble de commutation dans un troisième mode de réalisation de l'invention. On se réfère maintenant à la figure 2; sur la figure 2, un ensemble de commutation de type unipolaire à deux directions selon l'invention intègre en fait les deux fonc- tions de sélection de la voie et d'atténuation des signaux en un seul étage 30. L'élément de commutation avec atténuation en série représenté sur la figure 1 est conservé comme premier élément de commutation sous forme du transistor à effet de champ 19 assurant la mise en shunt du réseau résistif 18 mais, cette fois, le transistor à effet de champ 20 de la figure 1 est remplacé par deux seconds éléments de commutation sous forme de transistors à effet de champ 31 et 32 connectés entre les extrémités respectives du réseau résistif 18 et les extrémités respectives du premier élément de commutation représenté par le transistor 19. On suppose dans ce mode de réalisation que l'autre branche de l'ensemble de commutation, c'est-à-dire la voie 12, ne contient pas de dispositif d'atténuation mais est commandée uniquement par le transistor à effet de champ 15 connecté en série et le transistor à effet de champ 16 connecté en shunt comme indiqué sur la figure 1. La table de vérité pour cette disposition est la suivante. C (V) C (V) Pl (V) P2 (V) Fonction 0 -5 -5 -5 voie 12-voie 13: ouvert voie 11-voie 13: ouvert 0 -5 0 -5 voie 12-voie 13: ouvert voie 11-voie 13: faibles pertes 0 -5 -5 0 voie 12- voie 13: ouvert voie 11-voie 13: pertes élevées -5 0 - 5 -5 voie 12-voie 13: fermé voie 11-voie 13: ouvert On peut donc noter que le rôle joué sur la figure 1 par le transistor à effet de champ 14 est alors joué par la section 30 de commutation avec atténuation, et, en parti- culier, lorsque le premier transistor 19 et la paire de seconds transistors 31 et 32 sont mis à l'état non conducteur. D'autres états de commutation des trois transistors 19, 31 et 32 donnent soit un court-circuit nominal (sans atténuation), soit une impédance élevée (pré- sence d'atténuation) le long des trajets des signaux. Il faut noter que la résistance à l'état conducteur des divers transistors utilisés dans l'ensemble de commutation n'est pas nulle mais a une valeur (par exemple de 10 Q) qui dépend des dispositifs utilisés. Ainsi, on se réfère à un court- circuit "nominal" et de manière analogue à un circuit ouvert "nominal". Le mode de réalisation décrit précédemment correspond à une situation dans laquelle Pl et P2 peuvent avoir la même valeur, c'est-à-dire -5 V. Cependant, dans de nombreuses applications, il peut être souhaitable de maintenir Pl et P2 sous forme des compléments tels que P2 = Pl- Cela peut être le cas lorsque les éléments de commutation sont pilotés par des circuits existants de pilotage ayant des sorties sous forme de compléments facilement disponibles. Dans ces circonstances, le mode de réalisation de la figure 2 peut être modifié par incorporation d'un troisième élément de commutation sous forme d'un transistor à effet de champ 33 monté en série avec le transistor existant 32. Cette dispo- sition est indiquée sur la figure 3. Les signaux de pilotage des grilles des transistors 31 et 32 peuvent passer à un niveau élevé (les transistors 31 et 32 conduisent) alors que le signal de pilotage de la grille du transistor 19 est à un faible niveau (le transistor 19 ne conduit pas) afin que la voie 11 soit isolée, et le troisième élément de commutation supplémentaire, le transistor à effet de champ 33, est mis à l'état non conducteur par un faible niveau à sa grille (signal C = -5 V). Ceci est le cas parce que, lorsque la voie 11 n'est pas commutée sur la voie commune 13, la voie 12 est commutée (par exemple C a un niveau élevé de 0 V). La table de vérité correspondant au second mode de réalisation est la suivante. C (V) C (V) P (V) P (V) Fonction O -5 0 -5 voie 12-voie 13: ouvert voie 11-voie 13: faibles pertes 0 -5 -5 0 voie 12-voie 13: ouvert voie 11-voie 13: pertes élevées -5 0 -5 0 voie 12-voie 13: fermé voie 11-voie 13: ouvert -5 0 0 -5 état non utilisé Il est évident que l'étage final de la table de vérité qui précède n'est pas autorisé car, si le transistor 19 était rendu conducteur alors que le troisième transistor 33 est à l'état non conducteur, cette disposition aurait pour effet de supprimer la fonction normale de sélection de voie du circuit, exécutée par les transistors 33 et 15. Un procédé permettant la suppression de cet étac non autorisé est indiqué sur la figure 4. Sur la figure 4, un étage 40 générateur d'un signal de commutation transmet les divers signaux de commutation C, C, P, P au circuit de commutation mais comprend aussi un circuit à action solidarisée sous forme d'une résistance 41 et d'une diode 42. Lorsque le signal C a un faible niveau (-5 V), la ligne P reste à un faible niveau aussi avec interposition de la diode 42 si bien que le transistor 19 reste à l'état non conducteur. Cependant, dès que le signal C passe à un niveau élevé (0 V), le signal P peut prendre l'une de ses deux valeurs habituelles, c'est-à-dire -5 V ou 0 V, selon qu'une atténuation est nécessaire ou non. Bien que l'invention ait été décrite sous forme d'un commutateur unipolaire à deux directions, elle peut être utilisée dans tout type de configuration de commutation indépendamment du nombre de "pâles" ou "directions" Manifestement, lorsque plus de deux directions sont mises en oeuvre, les signaux de commutation des grilles des troi- sièmes éléments de commutation (représentés sous forme des transistors 33 et 15 dans la configuration à deux directions de la figure 3) sont tels que seule la voie voulue est couplée à la voie commune 13. Seul un troisième élément de commutation est normalement à l'état conducteur, les autres étant mis à l'état non conducteur afin que les voies qui ne sont pas nécessaires soient isolées. Lors de l'utilisation de plusieurs "pâles", il suffit de doubler la disposition fondamentale de commutation avec atténuation-sélection représentée sur la figure 2 ou la figure 3 pour les autres pâles mis en oeuvre. Il est en outre possible de réaliser le réseau résistif 18 et les premiers et seconds éléments de commutation (représentés sous forme des transistors 19, 31 et 32 sur les figures 2 et 3) pour l'obtention de plus de deux états d'atténuation dans le trajet du signal concerné. Une telle disposition est représentée dans un troisième mode de réalisation de l'invention sur la figure 5 sur laquelle le réseau résistif est sous forme d'un réseau 50 en T comprenant deux paires d'éléments en série 51 et 54 d'une part et 52 et 53 d'autre part et d'un élément de shunt 55. Le premier élément de commutation 19 est conservé comme auparavant, mais deux paires de seconds éléments de commu- tation sont maintenant sous forme de transistors à effet de champ 61, 64 et 62 et 63. La paire de résistances 51, 54 est reliée aux extrémités respectives du premier élément de commutation 19 par une paire de transistors 61, 64 et la paire de résistances 52, 53 est reliée aux extrémités respectives du premier élément de commutation 19 par la paire de transistors 62, 63. Deux troisièmes éléments de commutation sous forme de transistors à effet de champ 73 et 74 sont connectés respectivement en série avec les transistors 63 et 64, suivant le second mode de réalisation de la figure 3. Ils sont pilotés en parallèle par un signal C appliqué à leur grille. Les paires de transistors 61, 64 et 62, 63 sont pilotées de manière analogue en parallèle par des signaux P3 et P2 respectivement. Le signal P3 commute aussi sur une paire de résistances d'adaptation 56, 57 à l'aide des transistors respectifs à effet de champ 58, 59. Le transistor 19 est piloté par un signal de commande Pl. Lors du fonctionnement, un seul des signaux P1-P3 est mis à un niveau élevé pour présenter une impédance parti- culière de réseau au trajet des signaux. Le fonctionnement du reste du circuit est tel que décrit en référence au mode de réalisation de la figure 3. Bien qu'on ait supposé que les éléments de commutation étaient sous forme de transistors à effet de champ, en pratique, toute forme convenable de dispositif de commu- tation peut être utilisée, l'invention étant surtout précieuse lorsque la valeur de la résistance à l'état conducteur des dispositifs concernés est notable. En outre, bien que les ensembles de commutation des figures 2 et 3 aient été supposé disposés sous forme unipo- laire à deux directions, un signal de l'une des deux voies 11 et 12 (voie d'entrée) devant être commuté sur la voie commune 13 (voie de sortie), il est possible, lorsque les éléments de commutation sont des dispositifs bidirection- nels, par exemple des transistors à effet de champ JFET, que la disposition soit inverse, un signal de la voie commune 13 étant commuté dans l'une des autres voies 11, 12. La circulation des signaux s'effectue alors de droite à gauche et il est nécessaire dans ce cas de disposer le troisième élément de commutation 33 (figure 3) ou les éléments correspondants 73 et 74 (figure 5) en aval par rapport à la circulation des signaux, c'est-à-dire à gauche du premier élément de commutation 19. Dans la disposition de commutation représentée sur la figure 2, il est possible d'obtenir des pertes sans atténua- tion (c'est-à-dire par mise en shunt du transistor 19 mis à l'état conducteur, des transistors 31 et 32 mis à l'état non conducteur et du transistor 14 mis à l'état conducteur) de 0,25 dB seulement par rapport à une valeur d'environ 1 dB pour l'ensemble connu de la figure 1. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Ensemble de commutation destiné à établir un trajet quelconque parmi plusieurs trajets de signaux qui peuvent être sélectionnés entre plusieurs premières voies (11, 12) en nombre correspondant et une voie commune (13) et destiné à faire varier l'atténuation de l'un au moins des trajets de signaux qui peuvent être sélectionnés, chaque trajet dont l'atténuation peut varier comprenant un premier élément de commutation (19) placé dans un trajet compris entre la première voie correspondante et la voie commune, et un dispositif d'atténuation (18), caractérisé en ce que le dispositif d'atténuation (18) est destiné à être connecté par un dispositif supplémentaire de commutation (31, 32) aux bornes du premier élément de commutation (19), le premier élément de commutation constituant le seul élément de commutation en série dans ce trajet. 2. Ensemble de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'atténuation comporte un réseau résistif (18) et le premier élément de commutation (19) et le dispositif supplémentaire de commutation (31, 32) ont une configuration telle qu'ils peuvent introduire, dans le trajet correspondant des signaux, un ou plusieurs états résistifs suivant les états correspondants de commutation appliqués au premier élément de commutation et au dispositif supplémentaire de commutation. 3. Ensemble de commutation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les états résistifs comportent un court-circuit nominal, un circuit ouvert nominal ou un ou plusieurs états résistifs finis du réseau résistif (18). 4. Ensemble de commutation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif supplémentaire de commu- tation comprend une ou plusieurs paires de seconds éléments de commutation (31, 32), des moitiés correspondantes d'une ou plusieurs paires des seconds éléments de commutation étant connectées entre des parties respectives du réseau résistif (18) et une extrémité du premier élément de commu- tation (19) qui est connectée à la première voie correspondante (11) et une extrémité du premier élément de commutation qui est connectée à la voie commune (13) respectivement. 5. Ensemble de commutation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur (40) d'états de commutation destiné à créer les états de commutation à appliquer aux premier et seconds éléments de commutation, le générateur d'états de commutation étant disposé dans un premier cas afin qu'il commute le premier élément de commu- tation (19) et la paire ou les paires de seconds éléments de commutation (61, 64; 62, 63) à l'état non conducteur afin que la voie correspondante (11) soit désélectionnée, et dans un second cas afin qu'il commute le premier élément de commutation (19) à l'état conducteur et forme ainsi un état résistif de court-circuit nominal, et dans un troisième cas afin qu'il commute le premier élément de commutation (19) à l'état non conducteur et un transistor choisi parmi la paire ou les paires de seconds éléments de commutation (61, 64; 62, 63) à l'état conducteur afin qu'il forme un état résis- tif fini choisi du réseau résistif. 6. Ensemble de commutation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième élément de commutation (73, 74) connecté en série avec chacune des moitiés correspondantes (63, 64) de la paire ou des paires de seconds éléments de commutation à atténuation (61, 64; 62, 63) qui sont connectées à l'extrémité du premier élément de commutation (19) qui est placé en aval le long du trajet des signaux correspondants, dans le sens de circulation des signaux. 7. Ensemble de commutation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur (40) d'états de commutation destiné à créer les états de commutation à appliquer aux premier (19), seconds (61, 64; 62, 63) et troisièmes (73, 74) éléments de commutation, le générateur (40) d'états de commutation étant réalisé afin que, dans un premier état, il commute le premier élément de commutation (19) et le troisième élément de commutation (73, 74) à l'état non conducteur et désélectionne la voie correspon- dante, dans un second état, il commute le premier élément de commutation (19) à l'état conducteur et forme un état résistif en court-circuit nominal, et, dans un troisième état, il commute le premier élément de commutation (19) à l'état non conducteur, le troisième élément de commutation (73, 74) à l'état conducteur et un élément choisi de la paire ou de plusieurs paires de seconds éléments conducteurs (61, 64; 62, 63) à l'état conducteur afin qu'ils donnent un état résistif fini choisi du réseau résistif. 8. Ensemble de commutation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une paire de seconds élé- ments de commutation (31, 32) et un troisième élément de commutation (33), la paire de seconds éléments de commuta- tion (31, 32) pouvant commuter en opposition de phase par rapport au premier élément de commutation (19). 9. Ensemble de commutation selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le réseau résis- tif (18) est un réseau en s. 10. Ensemble de commutation selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le réseau résis- tif (18) est un réseau en T. 11. Ensemble de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les divers éléments de commutation sont des transistors à effet de champ.