Brevet FR2743458A1 — publié le 19970711

CIRCUIT DE TRANSMISSIO DE SIGNAUX La présente invention concerne des circuits de trans- mission de signaux ayant un large spectre fréquentiel. Elle concerne en particulier des câbles transportant de tels signaux. Un domaine d'application particulier est celui des câbles de liaison entre un ordinateur et un moniteur et entre un ordinateur et des cartes électroniques. La figure 1 représente un ordinateur 10 relié à un moniteur 20 par un câble 30. Le câble contient typiquement plusieurs conducteurs de transmission de signaux 32, et en parti- culier un conducteur de synchronisation ligne 33 et un conducteur commun de retour de masse 34 reliant la masse GM du moniteur à la masse GC de l'ordinateur. Comme tous les autres conducteurs, ce conducteur de masse a une certaine inductance parasite 36. Seule cette inductance 36 est représentée dans la figure car c'est la seule inductance parasite qui pose problème. Le conducteur de synchronisation ligne 33 est connecté à une borne d'entrée d'un comparateur de tension 38. La seconde entrée du comparateur de tension est connectée à une borne de sortie d'un générateur de tension de référence 40. Les autres conducteurs 32 transmettent des signaux à un circuit de commande 42 situé dans le moniteur, ce circuit recevant également le signal de sortie du comparateur 38. Le câble est connecté à l'ordinateur par un connecteur du type à fiche et douille 44 et au moniteur par un connecteur 46. Les signaux transmis par le câble comprennent par exemple un ou plusieurs signaux vidéo, des impulsions de synchro- nisation de ligne et de trame, et des tensions d'alimentation. Le signal de synchronisation ligne, transporté par le conducteur 33 et fourni par la sortie du comparateur de tension 38 au circuit de commande 42, contient des impulsions dont le premier front indique le début d'un balayage ligne. La polarité et la durée des impulsions contiennent d'autres informations utiles. La synchronisation du front initial de l'impulsion doit être précise à mieux de 1 ns si l'on ne veut pas voir apparaître une gigue déplaisante sur 1' image du moniteur. Le signal de syn- chronisation ligne doit en conséquence être reçu par le circuit de commande avec une synchronisation précise et sans déformation. Dans les câbles utilisés actuellement, les signaux de retour sont transmis par un conducteur 34 relié d'un côté à la masse Gc de l'ordinateur et de l'autre côté à la masse GM du moni- teur. De nombreux courants circulent donc dans ce conducteur de retour de masse 34. L'inductance parasite du conducteur de retour de masse, en relation avec ces courants, implique l'existence d'un bruit de tension entre les masses de l'ordinateur et du moniteur. Ce bruit prend souvent la forme de pics de tension provoqués par les courants relativement importants commutés dans l'ordinateur et dans le moniteur. Ainsi, si l'on considère par exemple le conducteur de synchronisation ligne 33, il envoie à la première entrée du comparateur 38 un signal référencé à la masse Gc de l'ordinateur tandis que ce comparateur 38 et sa deuxième entrée sont référencés à la masse GM du moniteur. Les pics de tension susmentionnés peuvent donc être considérés corne ajoutés aux signaux présents sur le conducteur de synchronisation ligne. La figure 2 est une courbe de tension en fonction du temps qui illustre l'effet de ces pics de tension sur la détec- tion du front initial d'une impulsion de synchronisation ligne. Le front initial a un temps de montée fini et prend la forme d'une rampe quand il est dilaté dans le temps. Le front initial passe du potentiel de la masse Gc à VCC et une détection de ce front initial est effectuée par le comparateur 38 par comparaison à une valeur de référence VREF, par exemple 3 V, fournie par le générateur 40. Par exemple, le front initial peut croître de 0 à V en 20 ns. Comme le représente la figure 2, cette détection survient normalement à un instant tl o le signal passe par la valeur VREF. Si des pics de tension parasite 50 sont superposés au signal, le passage à VREF pourra être détecté à un instant t2 antérieur à tl. Si les pics de tension 50 ont une amplitude de 0,25 V, l'instant t2 peut être antérieur de 1 ns à l'instant tl. Il en résulte une gigue sur l'image apparaissant sur le moniteur. Une solution classique pour résoudre ce type de problème consiste à utiliser un circuit d'isolement tel qu'un transformateur pour transmettre un signal sensible entre deux circuits éloignés. On va toutefois montrer que cette solution ne convient pas dans le cas présent. La figure 3 représente une modification du circuit de la figure 1 dans laquelle le conducteur 33 de synchronisation ligne est relié à une borne du primaire d'un transformateur T dont l'autre borne est reliée par un conducteur spécifique à la masse Gc de l'ordinateur. Une première borne du secondaire du transformateur est connectée à 1' entrée du comparateur 38. L'autre borne du secondaire est reliée à la masse GM du moniteur. La figure 4A illustre des signaux de synchronisation de ligne envoyés au primaire du transformateur T, ces signaux de synchronisation pouvant être constitués d'impulsions à front ini- tial croissant (partie gauche de la figure) ou à front initial décroissant (partie droite de la figure). Si le transformateur T est un transformateur de haute qualité (et en conséquence coûteux), avec une bonne transmission des signaux basse fréquence, le comparateur 38 reçoit les signaux illustrés en figure 4B. On notera que les signaux au secondaire du transformateur sont à valeur moyenne nulle, c'est-à-dire que la composante continue est perdue. Pour les impulsions à front initial croissant, ceci ne pose pas de problème particulier mais, pour les impulsions à front initial décroissant, il sera très difficile de définir une tension de seuil acceptable. Ainsi, cette solution entraîne d'une part l'utilisation d'un transfor- mateur coûteux, d'autre part l'utilisation de circuits complexes pour la détection de la présence des impulsions et de leur durée. Si l'on utilise un transformateur T à faible coût pré- sentant donc une mauvaise transmission des fréquences basses, on obtient des signaux du type de ceux représentés en figure 4C. Ceci entraîne que, si l'on utilise un simple comparateur 38, on perd l'information sur la durée des impulsions à front initial croissant et, pour les impulsions à front initial décroissant, on obtient en outre un décalage puisque l'on détecte le front termi- nal de l'impulsion et non plus le front initial. Ainsi, à nouveau, cette solution n'est pas adaptée au problème posé sauf à utiliser des systèmes de comparaison complexes et élaborés. Un objet de la présente invention est de prévoir un circuit de transmission de signaux à large spectre de fréquence sur un câble, dans lequel la composante continue des signaux soit maintenue, aucune déformation de ces signaux ne survienne, et la transmission soit exempte de parasites de tension. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel circuit qui puisse être utilisé sans modifier les circuits existants d'un émetteur et d'un récepteur de signaux. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un câble contenant de nombreux conducteurs incluant au moins un conducteur transportant un signal en impulsion, tel que le signal en impulsion appliqué à une extrémité du câble puisse être retrouvé à l'autre extrémité du câble sans déformation, décalage de tension continue, ou bruit induit. Pour atteindre ces objets, la présente invention pré- voit un circuit de transmission de signaux à large spectre de fréquence par un câble, comprenant un transformateur d'isolement ayant une fonction de filtre passe-haut; un filtre passe-bas, l'entrée du filtre passe-bas étant commune avec l'entrée du filtre passe-haut; des moyens pour sonmer les tensions de sortie du filtre passe-bas et du filtre passe-haut. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les fréquences de coupure du filtre passe-haut et du filtre passe-bas sont sensiblement égales. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un premier conducteur du câble est connecté, du côté réception, par l'intermédiaire d'une première résistance au primaire du transformateur, l'autre borne de ce primaire étant reliée par un deuxième conducteur à la borne de masse de l'autre extrémité du câble, le premier conducteur étant connecté par une deuxinème résistance et un condensateur à la borne de masse du côté récep- tion, et le point de connexion de la deuxième résistance et du condensateur étant relié à travers le secondaire du transfor- mateur à l'entrée du circuit de réception. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le circuit est contenu dans au moins un des connecteurs du câble. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1, déjà décrite, représente un circuit de transmission de signaux selon l'art antérieur; la figure 2, déjà décrite, représente une courbe de tension en fonction du temps d'une impulsion de synchronisation ligne selon l'art antérieur; la figure 3, déjà décrite, représente une variante de circuit de transmission de signaux selon l'art antérieur; les figures 4A à 4C, déjà décrites, illustrent respec- tivement des impulsions de synchronisation émises, des impulsions de synchronisation revues avec un premier type de transformateur, et des impulsions de synchronisation revues avec un deuxième type de transformateur, dans le cas du circuit de la figure 3; et la figure 5 représente un mode de réalisation de circuit de transmission de signaux selon la présente invention. En figure 5 des éléments communs à ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Le conducteur 33 transportant les signaux émis est connecté par l'intermédiaire d'une résistance Ri à une première borne A d'un premier enroulement Li. L'autre borne du premier enroulement L1 est connectée à la masse Gc de l'ordinateur 10 par l'intermédiaire d'un conducteur 60 inclus dans le câble 30. Le conducteur 33 est également connecté par l'intermédiaire d'une deuxième résistance R2 à un noeud B entre un condensateur C et une première borne d'un second enroulement L2. L'autre borne du condensateur C est connectée à la masse GM du moniteur 20. La seconde borne E du second enroulement L2 est connectée à la première borne d'entrée du comparateur 38. Les enroulements L1 et L2 présentent un facteur de couplage élevé. De préférence, il s'agira de deux enroulements d'un transformateur bobinés sur un même noyau. En ce cas, le facteur de couplage est presque égal à un et le rendement du transformateur approche de 100 %. La masse Gc de l'ordinateur et la masse GM du moniteur sont encore connectées par un conducteur 34 présentant une inductance parasite 36. Selon une caractéristique du circuit selon l'invention, le signal émis est partagé en une composante haute fréquence et une composante basse fréquence. La résistance Ri et l'enroulement Li forment un filtre passe-haut référencé à la masse Gc de l'ordinateur par l'intermé- diaire du conducteur 60. Ce filtre a un noeud d'entrée au niveau de la première borne de la résistance Ri, un noeud de masse au niveau de la masse Gc et un noeud de sortie A entre la résistance Ri et l'enroulement Li. La résistance R2 et le condensateur C forment un filtre passe-bas référencé à la masse GM du moniteur. Ce filtre a un noeud d'entrée au niveau de la première borne de la résistance R2, un noeud de masse à la masse GM et un noeud de sortie B entre la résistance R2 et le condensateur C. Pour simplifier les explications, on supposera que les enroulements L1 et L2 ont les mêmes inductances et présentent un couplage parfait, ce qui signifie que la tension VL2 sur l'enrou- lement secondaire est toujours égale à la tension VL1 sur 1' enroulement primaire. En supposant qu'un échelon de tension est transmis sur le conducteur 33, ce qui correspond bien à la forme des impul- sions de synchronisation de ligne, la tension présente sur le noeud de sortie A du filtre passe-haut est VA = Vi.exp(-Rl.t/L1), o Vi désigne la tension sur le conducteur 33, RI la valeur de la résistance Ri, L1 l'inductance de l'enroulement Li et t le temps écoulé depuis l'arrivée de l'échelon de tension. De façon similaire, la tension sur le noeud de sortie B du filtre passebas est VB = Vi[!-exp(-t/R2.C)], o R2 désigne la valeur de la résistance R2 et C la capacité du condensateur C. Comme le second enroulement L2 est parfaitement couplé à l'enroulement Li et a la même inductance, les tensions VL1 et VL2 aux bornes des enroulements Li et L2 sont égales entre elles. Conme en outre VL1 = VA, on a VE = VL2 + VB = VA + VB. Pour que le signal VE à l'entrée du conparateur soit identique à l'impulsion de synchronisation émise Vi, il faut que VA + VB = Vi indépendamment du temps t. Ceci donne: Vi = Vi.exp(-Rl.t/L1) + Vi[1-exp(-t/R2.C)]. Cette condition est remplie si Rl/Ll = 1/R2.C, c'est-à-dire que les filtres passe-haut et passe-bas susmen- tionnés ont la même fréquence de coupure. Alors, les impulsions émises arrivent sans déformation sur la borne E du comparateur 38. En outre, ces impulsions reçues sont exemptes de para- sites. Ceci est bien évidemment vrai pour les composantes hautes fréquences qui sont transmises par l'intermédiaire du transfor- mateur d'isolement L1-L2. Ceci est également vrai pour les impulsions basse fréquence puisque celles-ci sont transmises par l'intermediaire d'un filtre passe-bas R2-C qui élimine toute impulsion parasite. En outre, si les valeurs des résistances Rl et R2 sont égales, l'impédance du circuit vue de l'ordinateur est égale à cette valeur de résistance et est indépendante de la fréquence. Cette caractéristique peut être utilisée pour obtenir des câbles ayant une valeur d'impédance choisie et pour éviter des réflexions de signal aux extrémités réceptrices du câble. Etant donné que le circuit selon l'invention utilise un transformateur L1-L2 seulement pour transmettre des signaux haute fréquence, ce transformateur peut être simple et peu coûteux. L'ensemble des composants ajoutés selon l'invention (le transformateur comprenant les enroulements L1-L2, le condensateur Cl et les résistances Ri, R2) est placé aussi près que possible du comparateur 38. Encore de préférence, et selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ces composants supplémen- taires sont incorporés dans le connecteur 46 et la liaison entre le conducteur 60 et la masse Gc de l'ordinateur est réalisée à l'intérieur du connecteur 44. A titre d'exemple numérique, on pourra choisir pour ces composants les valeurs suivantes: Rl = R2 = 470 ohms, Ll = L2 = 287 nH, C = 1,3 nF. Ainsi, la présente invention prévoit un circuit pour transmettre par câble des signaux à large spectre de fréquence de sorte que la composante continue du signal est maintenue, qu'aucune déformation du signal ne survient, et que la transmis- sion est exempte de pics parasites de tension. La présente inven- tion prévoit également un câble à plusieurs conducteurs compre- nant au tmoins un conducteur transmettant un signal en impulsion dans lequel le signal en impulsion appliqué à une entrée du câble peut être récupéré à l'autre extrémité du câble sans déformation, décalage de continu, ou bruit induit par des signaux dans d'autres conducteurs contenus dans le câble. Selon un avantage de la présente invention, ce résultat est obtenu sans modifier les circuits entre lesquels le câble fournit une liaison, mais seule- ment en modifiant le câble (rajout d'un conducteur) et en modi- fiant une connexion terminale du câble, éventuellement au niveau de la fiche de ce câble ou de la douille de réception de cette fiche. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec une application particulière à des câbles de connexion d'un ordi- nateur à un moniteur ou à des cartes électroniques, le circuit selon la présente invention peut être utilisé dans de nombreux domaines dans lesquels il est nécessaire de transmettre des signaux à spectre de fréquence étendue sur un câble avec une haute précision mais dans lesquels du bruit haute fréquence est susceptible d'être introduit dans le câble. D'autres circuits équivalents peuvent être utilisés pour remplacer de simples transformateurs d'isolement ayant éga- lement une fonction de filtre passe-haut et de simples filtres passe-bas à résistance-capacité tels que décrits. REVENDICATIONS 1. Circuit de transmission de signaux à large spectre de fréquence par un câble (30), caractérisé en ce qu'il comprend: un transformateur d'isolement (L1-L2) ayant une fonc- tion de filtre passe-haut; un filtre passe-bas (R2, C), l'entrée (33) du filtre passe-bas étant commune avec l'entrée (33) du filtre passe-haut; des moyens pour sommer les tensions de sortie du filtre passe-bas et du filtre passe-haut. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fréquences de coupure du filtre passe-haut et du filtre passe-bas sont sensiblement égales. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier conducteur (33) du câble est connecté, du côté réception, par l'intermédiaire d'une première résistance (Ri) au primaire (Li) du transformateur, l'autre borne de ce primaire étant reliée par un deuxième conducteur (60) à la borne de masse (Go) de l'autre extrémité du câble, le premier conducteur (33) étant connecté par une deuxième résistance (R2) et un conden- sateur (C) à la borne de masse (GM) du côté réception, et le point de connexion (B) de la deuxième résistance (R2) et du condensateur (C) étant relié à travers le secondaire (L2) du transformateur à l'entrée du circuit de réception. 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est contenu dans au moins un des connecteurs du câble.