FR2487603A1

FR2487603A1 - Dispositif pour amplifier et echantillonner des signaux multiplexes

Info

Publication number: FR2487603A1
Application number: FR8016550A
Authority: FR
Inventors: Claude Beauducel; Jacques Cretin
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1980-07-25
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1982-01-29
Also published as: NO812531L; IT1138870B; NL8103491A; DE3130476A1; CA1160726A; JPS5757398A; DE3130476C2; GB2081038A; US4426624A; IT8123125A0; FR2487603B1; NO156070B; NO156070C; GB2081038B; JPH0152796B2

Abstract

AMPLIFICATEUR-ECHANTILLONNEUR DE SIGNAUX DELIVRES PAR UN MULTIPLEXEUR. IL COMPORTE TROIS ELEMENTS D'AMPLIFICATION, LE GAIN DE DEUX D'ENTRE EUX ETANT SUSCEPTIBLE DE PRENDRE PLUSIEURS VALEURS DIFFERENTES. LES SIGNAUX ISSUS DE TROIS ELEMENTS PEUVENT ETRE MEMORISES DANS TROIS ECHANTILLONNEURS-BLOQUEURS ET SELECTIVEMENT REINTRODUITS A L'ENTREE DU SECOND ELEMENT D'AMPLIFICATION. IL COMPORTE EGALEMENT DES MOYENS DE SELECTION DU GAIN DES ELEMENTS D'AMPLIFICATION ET DES MOYENS DE CORRECTION DES DERIVES. APPLICATION A L'AMPLIFICATION DE SIGNAUX SISMIQUES MULTIPLEXES, PAR EXEMPLE.

Description

L'invention a pour objet un dispositif pour amplifier et échan-

tillonner des signaux analogiques multiplexés à grande dynamique, c'est-

à-dire dont le niveau est susceptible de grandes variations.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté à être incorporé dans une chaîne d'acquisition de données sismiques entre

un multiplexeur et un convertisseur analogique-numérique.

Suivant un procédé connu, les signaux sismiques provenant de

chaque géophone ou groupe de géophones sont directement acheminés jus-

qu'aux entrées d'un multiplexeur analogique après une amplification préa-

lable dans un préamplificateur à gain fixe. La sortie du multiplexeur o sont disponibles les signaux successifs représentant les échantillons est connectée à un amplificateur unique constitué par une chaîne d'éléments

amplificateurs disposés en série, la sortie de chacun d'eux étant connec-

tée à l'entrée du suivant. Le gain de chaque élément amplificateur est

fixe et choisi de préférence égal à une puissance entière du nombre deux.

Comme la variation d'amplitude de deux échantillons successifs

quelconques peut être très grande, un organe de sélection choisit le nom-

bre d'unités d'amplification que doit traverser chaque signal pour attein-

dre un niveau optimal et commute la sortie de l'élément amplificateur o

ce signal est disponible sur l'entrée d'un convertisseur analogique-numé-

rique, lequel est connecté à un système d'enregistrement. Suivant une première variante,décrite par exemple dans le brevet français n0 2 110 758, tous les éléments d'amplification ont un gain identique. Suivant une seconde variante, les gains des différents éléments amplificateurs de

la chaîne sont différents les uns des autres et leurs valeurs sont choi-

sies parmi les puissances successives du nombre 2. Un exemple de réali-

sation est décrit dans la demande de brevet français n0 2 373 914 qui concerne un amplificateur constitué par n étages, la valeur du gain d'un étage d'amplification quelconque étant égale au carré de la valeur du

gain de l'étage d'amplification précédent.

Les amplificateurs constitués par une série d'éléments d'ampli-

fication interconnectés en série présentent de nombreux inconvénients ils sont relativement lents car les retards apportés par les différents éléments dlamplification traversés par les signaux sont cumulatifs;

- les effets de la lenteur relative de la réponse de chaque élément am-

plificateur en régime impulsionnel, caractérisée par son temps de montée en tension, cumulés sur toute la chaîne d'éléments connectés en série, contribuent à limiter la rapidité globale de réponse de l'amplificateur; la durée de l'étape de choix de gain que doit effectuer l'organe de

sélection pour choisir la sortie de l'étage o l'amplitude de l'échan-

tillon amplifié est optimale, est d'autant plus grande que la chaîne d'amplification est plus longue; si on choisit d'augmenter le gain de chaque étape, afin de raccourcir

la chaîne d'amplification, il devient nécessaire d'utiliser un conver-

tisseur analogique-numérique capable de traiter des mots numériques plus longs, si l'on veut conserver une précision identique; - on peut mentionner également la saturation des éléments amplificateurs

qui risque de se produire lors du passage d'un échantillon d'amplitu-

de faible à un autre dont la valeur est nettement supérieure.

En outre, un inconvénient des chaînes d'acquisition de données

comportant un multiplexeur en tête, réside dans le fait que, pour mémo-

riser la valeur de l'échantillon pendant la durée de l'opération du choix du gain, on doit utiliser un élément de mémorisation couramment appelé échantillonneur-bloqueur, disposé en amont de l'amplificateur et, par conséquent, opérant sur des signaux à grande dynamique, donc pouvant mémoriser aussi bien des signaux forts que des signaux faibles. Or, on sait qu'un inconvénient inhérent aux échantillonneurs-bloqueurs utilisés

dans la pratique réside dans le fait qu'ils ne permettent pas de mémori-

ser successivement deux échantillons sans qu'il y ait interaction de a l'un sur l'autre (diaphonie) et que la valeur mémorisée de l'amplitude d'un échantillon n'est, par conséquent, pas indépendante de la valeur mémorisée de l'amplitude de l'échantillon précédent. Les erreurs dues à la diaphonie étant appliquées à l'entrée de l'amplificateur, peuvent se trouver amplifiées avec un gain égal au gain maximal de la chaîne d'amplification. De plus, les échantillonneurs-bloqueurs sont, en général,

constitués par un condensateur de mémorisation et deux éléments d'ampli-

fication tampons qui viennent allonger la chaîne d'amplification. De ce fait, cinq ou six éléments d'amplification au minimum sont nécessaires

pour constituer un amplificateur.

Le dispositif selon l'invention permet d'éviter les inconvé-

nients ci-dessus mentionnés. Il comporte une chaîne d'amplification pour-

vue de plusieurs éléments d'amplification interconnectés en série dont les gains sont susceptibles de prendre sélectivement plusieurs valeurs prédéterminées par fermeture d'interrupteurs et des moyens pour engendrer des tensions électriques dépendant du sens de la tension de dérive ou de bruit issue de la chaîne d'amplification et pour appliquer des tensions

de correction. Il est remarquable en ce qu'il comporte des moyens d'é-

chantillonnage et de blocage dont les entrées sont connectées en perma-

nence respectivement aux sorties des éléments de la chaîne d'amplification,

des moyens de commutation pour appliquer les échantillons de signaux mul-

tiplexés ou les tensions mémorisées par les moyens d'échantillonnage et de blocage à la chaîne d'amplification et des moyens de sélection adaptés à choisir les interrupteurs et les moyens de commutation appropriés, par simple comparaison entre latension de sortie de la chaîne d'amplification

et des tensions de référence et à commander lesditsinterrupteurs et mo-

yens de commutation choisis ainsi que les moyens d'échantillonnage et de blocage. Suivant un mode préféré de réalisation, on utilise seulement deux éléments d'amplification dont le gain est susceptible de prendre plusieurs valeurs prédéterminées au plus égales à 16 et l'on obtient

cependant toutes les valeurs de gain comprises entre 1 et 16 par uti-

lisation d'une séquence d'amplifications appropriée qui sera décrite ciaprès. On évite ainsi l'utilisation d'une longue chaîne d'éléments

d'amplification disposés en série ou d'une chaîne plus courte d'amplifi-

cateurs à gain élevé associés à un convertisseur plus complexe. En outre,

l'utilisation de moyens d'échantillonnage et de blocage connectés respec-

tivement à la sortie des éléments d'amplification de la chaîne, dont les serties peuvent être sélectivement connectées à l'entrée de l'un des élé-

ments d'amplification, permet d'éviter l'utilisation d'un échantillonneur-

bloqueur disposé en tête et connecté en série avec les éléments d'ampli-

fication. Il permet également de minimiser l'influence des erreurs dues

aux phénomènes de diaphonie entre échantillons successifs.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lec-

ture de la description d'un mode de réalisation particulier et non limi-

tati-F de l'invention et en se référant aux dessins annexés sur lesquels

- la figure 1 représente schématiquement l'ensemble du dispositif d'am-

plification et d'échantillonnage selon l'invention; - la figure 2 représente un diagramme de sélection des gains imposés aux éléments d'amplification, au cours de chaque séquence d'amplification d'un échantillon de signal analogique; - la figure 3 représente les chronogrammes de signaux engendrés par les moyens de sélection durant la phase de mesure cyclique des dérives

affectant la chaîne d'amplification.

Le dispositif d'amplification et d'échantillonnage de signaux

est connecté, par exemple, à la sortie d'un multiplexeur 1 (figure 1).

Ce dispositif comporte une chaîne d'amplification constituée par un am-

plificateur opérationnel d'isolement ou amplificateur-tampon A dont le gain est sensiblement égal à l'unité. Son entrée non inverseuse est connectée à la sortie du multiplexeur 1 et sa sortie est connectée, par

l'intermédiaire d'un commutateur ou interrupteur S0 à l'entrée non in-

verseuse d'un premier élément d'amplification constitué par un amplifica-

teur opérationnel A. La sortie de l'amplificateur A1 est connectée à la masse par l'intermédiaire de trois résistances en série R il R et R13' L'entrée inverseuse de l'amplificateur A1 est connectée à la sortie de celui-ci par un interrupteur Ig11, au point d'interconnexion des résistances Ril et R12 par un interrupteur Ig14 et au point d'interconnexion

des résistances R12 et R13 par un interrupteur Ig11. Les trois résis-

tances R i, R R et les trois interrupteurs Ig11, Ig14 et Ig116 Il 12' 13 i' 1 1 constituent un réseau de contre-réaction classique permettant de donner 1-f0 à l'amplificateur A1 soit un gaii unité, soit un gain de quatre, soit un gain de seize. La sortie de l'amplificateur A1 est connectée à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel A2 constituant le second élément d'amplification, dont la sortie est connectée à la masse par trois résistances R21' R22, R23 connectées en série. L'entrée inverseuse

de l'amplificateur A est connectée à la sortie de celui-ci par un inter-

rupteur Ig21, au point d'interconnexion des résistances R21 et R22 par un interrupteur Ig22 et au point d'interconnexion des résistances R22 et R23 par un interrupteur Ig216. De la mûme manière, les résistances R21, R. R. et les interrupteurs Ig21', Ig22 et Ig216 constituent un réseau de contreréaction adapté à donner au gain de l'amplificateur A2 soit la

valeur un, soit la valeur deux, soit la valeur seize. La sortie de l'am-

plificateur A2 constitue la sortie S de la chaîne d'amplification. Les sorties des éléments d'amplification A0, A1 et A2 sont respectivement connectées aux entrées de trois circuits d'échantillonnage et de blocage

SH1, SH2, SH3 d'un type connu,inclus par exemple dans des circuits in-

tégrés fabriqués par P.M.I. sous la référence SMP11 et par National Semi Conductor sous la référence LF 198. Ces références ne sont bien entendu pas limitatives. Ces circuits d'échantillonnage et de blocage SH1, SH2, SH3 comportant chacun deux amplificateurs a1 et a2' interconnectés en série par l'intermédiaire d'un interrupteur I, ont une première borne à laquelle on connecte une borne d'un condensateur de mémorisation (respectivement C1, C2, C3), dont 1' autre borne est connectée à la masse, et une seconde borne permettant l'application d'un signal Se produit par les moyens de sélection, qui commande la

mémorisation intermittente, dans les condensateurs Ci, C2, C3, res-

pectivement,des valeurs prises par les.tensions de sortie des éléments

d'amplification AO, A1, A2 au début de chaque séquence d'amplification.

Les sorties des circuits SH1l SH2, SH3 sont connectées respectivement

par l'intermédiaire de résistances 14, 15, 16 de valeur R1 et d'interrup-

teurs ou commutateurs S1, S2, S3 à l'entrée non inverseuse de l'élément d'amplification A 1' L'ensemble des commutateurs SO, S1, S2, S3 constitue les moyens de commutation. L'utilisation d'échantillonneurs-bloqueurs réalisés sous la forme de circuits complexes est très avantageuse en ce que: - les condensateurs C1, C2, C3 ne' sont pas chargés directement par les

éléments d'amplification Ao, A1 et A2 mais par des amplificateurs sé-

parateurs a1 commandés en tension. On évite ainsi les retards cumula-

tifs affectant le temps de réponse d'éléments d'amplification intercon-

nectés en série lorsqu'ils doivent débiter directement dans des conden-

sateurs de mémorisation; - les condensateurs C1, C2, C3 sont isolés des commutateurs 51,' S2 S3 par des amplificateurs a2 qui évitent l'influence de ces commutateurs

sur les tensions mémorisées.

La sortie de l'élément d'amplification A2 est connectée à l'en-

trée non inverseuse d'un comparateur 2 dont l'entrée inverseuse est con-

nectée à la masse. La sortie du comparateur 2 est connectée aux entrées de commande d'éléments de mémorisation constitués en l'occurrence de trois basculeurs bistables 3, 4, 5 actionnés sur leur borne d'entrée (D). Les tensions disponibles aux sorties référencées (Q) de ces trois basculeurs alimentent respectivement trois éléments d'intégration ou intégrateurs 6, 7, 8 constitués chacun, d'une manière classique, par un amplificateur opérationnel (9, 10, 11 respectivement) associé à un circuit passif R, C, l'entrée inverseuse de chaque amplificateur étant connectée à la sortie de celui-ci par l'intermédiaire d'un condensateur de valeur C (17, 18, 19 respectivement) d'une part et à la sortie (Q) du basculeur correspondant

(3, 4, 5) par l'intermédiaire d'une résistance de valeur R (20, 21,22 res-

pectivement) d'autre part. Pour une raison pratique, tenant au fait que

les basculeurs sont alimentés par une tension V alors que les amplifica-

teurs utilisés dans le dispositif sont alimentés par deux tensions symé-

triques + V et - V, le point de connexion des éléments R et C (17 et 20, 18 et 21, 19 et 22 respectivement) est relié au circuit d'alimentation négative (- V) par une résistance de valeur 2 R (23, 24, 25 respectivement). Les entrées de commande (CK) respectives des basculeurs 3, 4, 5 reçoivent des signaux impulsionnels de validation H1, H2, H3 produits par

un ensemble de sélection (12). Les signaux U1, U2 disponibles respecti-

vement aux bornes de sortie des intégrateurs 6 et 7 sont appliqués res-

pectivement au point d'interconnexion du commutateur S1 et de la résis-

tance 14 et au point d'interconnexion du commutateur 52 et de la résis-

tance 15, par l'intermédiaire respectivement de résistances 26, 27 de valeur R2. Le signal U3 disponible à la borne de sortie de l'intégrateur 8 est appliqué à l'entrée inverseuse de l'amplificateur d'isolement A0 par

l'intermédiaire d'une résistance 31 de valeur R3. Le point d'inter-

connexion du commutateur 53 et de la résistance 16 est connecté à la masse par une résistance 28 de valeur R2. L'ensemble du cotiparateur (2) et des

basculeurs (3, 4, 5) constituent des moyens de commande des intégrateurs.

La sortie de l'élément d'amplification A2 est connectée à l'entrée d'un élément de comparaison 13 d'un type connu comportant, par exemple, deux amplificateurs de comparaison A3, A4 adaptés à comparer la tension de sortie VS de la chaîne d'amplification avec deux tensions

de référence de même valeur absolue, l'une positive VR+, l'autre néga-

tive VR_. Les sorties des amplificateurs de comparaison A3, A4 sont connectées aux entrées d'une porte OU 29. Le signal KP délivré par cette porte est différent selon que le signal de sortie de la chaîne est compris

entre les deux tensions de référence symétriques VR+, VR_, ou est supé-

rieur à VR ou inférieur à VR_. Par convention, le signal KP aura la valeur logique 1 lorsque IVSI> IVRI et la valeur logique 0 lorsque IVs1< IVRI, VR| étant la valeur absolue commune des tensions VR+

et VR_.

L'ensemble de sélection 12 est connecté à un élément-horloge 30 adapté à engendrer des impulsions cycliques Mo, M1, M2... M7 définissant a des instants décalés les uns par rapport aux autres, ainsi qu'à la sortie

de l'élément de comparaison 13 délivrant la signal de commande KP. L'en-

semble de sélection 12, constitué d'élements logiques interconnectés, est adapté à engendrer les signaux de commande des interrupteurs Igll à Ig116 et Ig21 à Ig216, des commutateurs S0 à 53, des moyens d'échantil-

lonnage et de blocage SH1, SH2, SH3 et des basculeurs 3, 4, 5 du dispo-

sitif, en accord avec le diagramme de sélection de la figure 2 et les ensembles de fonctions logiques E0 à E définies ultérieurement. Il est également adapté à mémoriser les valeurs, exprimées en chiffres binaires, du gain appliqué à chacun des échantillons successifs et à les délivrer sur quatre sorties g0o g1x g2, g de poids binaires respectifs 1, 2, 4 et 8. L'élément de comparaison 13, l'ensemble de sélection 12 et

l'élément-horloge constituent les moyens de sélection.

Le fonctionnement, décrit ci-après, du dispositif d'amplifica-

tion et d'échantillonnage commandé par l'ensemble de sélection 12 est illustré par le diagramme de sélection de la figure 2. Chaque cycle d'amplification d'un échantillon de signal comporte:

- une étape préalable E0 d'échantillonnage o l'on applique respec-

tivement aux moyens d'échantillonnage et de blocage SH1, SH2 et SH3 des tensions correspondant à la tension d'entrée à laquelle sont appliqués respectivement les gains d'amplification 1, 16 et 256;

- quatre étapes ultérieures E1, E2, E3 et E4 de mémorisation et d'ap-

plication sélective de l'une des tensions mémorisées à l'ensemble des éléments d'amplification A1, A2. Au cours de ces quatre étapes, on choisit le gain à appliquer à ces deux éléments d'amplification pour obtenir une tension de sortie optimale compatible avec le niveau maximal requis par les éléments situés en aval (convertisseur

analogique-numérique par exemple).

Dans la suite de la description, on désignera le signal de

commande d'un quelconque commutateur S (S0 à S3) ou interrupteur Ig

(Ig11 à Ig 216) par: [Si ou [IgI muni de la référence numérique appro-

priée. Lorsque ce signal aura la valeur logique 1, le commutateur ou interrupteur qu'il commande sera fermé. Inversement, la valeur logique 0 correspondra à son ouverture.On rappelle que, par convention, [KP]= 1

signifie que IV S IRI et que <KPJ = O signifie que 1 V I VRI.

Le fonctionnement du dispositif peut être détaillé de la manière suivante: L'objectif étant de donner au signal échantillonné le degré d'amplification permettant de l'amener à une tension comprise dans un intervalle choisi à l'avance (VR à VR), le traitement des échantillons se fera par étapes successives, gomme suit: Etape E0 (cf. figure 2) - on commute le multiplexeur 1 sur une voie de réception déterminée; - on procède à l'échantillonnage. L'ensemble de sélection 12 commande la fermeture du commutateur S et des interrupteurs Ig116 à Ig216 et engendre le signal S pour commander, par la fermeture des e interrupteurs I, l'échantillonnage des signaux disponibles aux

sorties des éléments d'amplification A., A1, A2.

L'étape E0 peut être résumée par les équations logiques sui-

vantes: | Ig1i6] 6 i [I92161 = P = Se = 1 | VI911g = [îg14] = I21] = [Ig22] = [S1J = [92I [3] 0 Etape E1 - on procède à une première comparaison du signal de sortie V5 avec les tensions de référence VR+ et VR et le signal KP prend la valeur KP0 puis l'ensemble de sélection 12 commande la fermeture de l'interrupteur Ig21 l'ouverture du commutateur SO et impose par le signal S qui déconnecte les échantillonneurs SH1, SH2, SH3 des sorties des amplificateurs AO, A1 et A2, la mémorisation des tensions de sortie des amplificateurs A., A1 et A2, dans les condensateurs C1,' C2 et C3. Les valeurs logiques des signaux [S2]et [t3] commandant les commutateurs S2 et S3 dépendent de la valeur logique [KP] du signal KP issu du comparateur. Par convention, on désigne par [KPI le signal logique complémentaire du signal[KP]. Ces opérations constituent l'étape E1 qui peut être résumée par les équations logiques suivantes: ( [ 2 [s] =iS. [Sj = [I922] [ [216] [ 14]

I [Y11 6] [53] = P

t [I1 1] = S21] [ KP] Dans le cas, à titre d'exemple, o[KP0] 0, l'interrupteur Ig11 sera ouvert, l'interrupteur Ig116 fermé. Comme Ig21 est fermé,

le taux global d'amplification dans cette hypothèse est égal à 16.

Il est évident que dans le cas contraire o [KPo]= 1, le gain global d'amplification de la chaine serait de 1, comme le montrent

les équations logiques ci-dessus.

Etape E2 - on effectue une seconde comparaison du signal V avec les valeurs VVR+ et VR et le signal KP prend la valeur KP1. L'ensemble de

sélection 12 maintient le commutateur S0 ouvert et les échantillon-

neurs-bloqueurs SH1, SH2 et SH3 bloqués, ferme l'interrupteur Ig21, maintient le commutateur 53 dans l'état qui lui a été donné lors

de l'étape précédente et actionne l'interrupteur Ig14 et les com-

mutateurs S1 eL S2 en fonction des valeurs de KP1 et [S31 Si - [Ig14] = O, le gain assigné à l'élément d'amplification A1 lors de 1 1 l'étape précédente n'est pas modifié. Ces opérations constituent

l'étape E2 qui peut etre résumée par les équations logiques sui-

vantes: [Ig21] =

[II914 =

E2 [Ig22]

[S2] =

ques Ig21

+[31[]

= [q:s Se =[3E1 [ I 21 6| [s01, = Se = [P 1] t [ 2] E. E1 [s] = [KP1] [S21 E E1

Dans le cas o, par exemple, [KP1l = 0, les équations logi-

de l'étape E2 indiquent que l'interrupteur Ig14 sera fermée Comme

est également fermé, le gain global d'amplification sera égal à 4.

Etape E3 - Après une troisième comparaison du signal de sortie VS avec les valeurs VR et VR o le signal KP prend une nouvelle valeur KP2, l'ensemble de sélection ferme l'interrupteur Ig22, maintient

l'interrupteur Ig116 dans son état précédent, ainsi que les échan-

tillonneurs-bloqueurs et le commutateur S0 et actionne les inter-

rupteurs Ig11 ou Ig14 suivant les valeurs de [KP2 et[Ig116].

Ces opérations constituent l'étape E3 qui peut être résumée par les équations logiques suivantes: [Ig221 =

I[I9116]E3

E3 [Ig21] = lIg144 = Ig216] = [S] = e = [KP21i

[. [ 1

Dans l'hypothèse ob [KP2] = O, par exemple, les équations

logiques de l'étape E3 indiquent que l'interrupteur Ig14 sera fermé.

L'interrupteur Ig2 étant fermé, le gain global d'amplification de la

chaîne sera égal à 8.

Etape E4 - On effectue une dernière comparaison de la tension de sortie V5 avec les valeurs de référence et le signal KP prend la nouvelle valeur KP3. L'ensemble de sélection 12 commute l'interrupteur Ig21 ou Ig22 suivant la valeur logique de KPF en laissant les autres signaux inchangés. Les équations logiques définissant l'étape 4 s'écrivent comme suit: I|g21] =

[I922] =

E4 Iig14 4 [Ig1 16]E [s%] = (KP 3 = [Ig6E

| = 126]E

e = II2161 = Si KP3 = 0, par exemple, les interrupteurs Ig14 et Ig22 sont fermés et le gain global d'amplification de la chaîne sera égal

à 8, comme l'indiquent les équations logiques de l'étape E4.

Cette séquence de comparaison et de commutations successives permet d'appliquer à la tension de sortie V un gain G = G1 G2 maximal,

choisi parmi l'ensemble des puissances successives du nombre deux com-

prises entre 20 et 213 (cf. figure 2), compatible avec son maintien dans la fourchette de valeurs délimitée par les tensions de référence VR

et VR+.

La séquence de comparaison et d'ajustement des gains G1 et G2

se reproduit pour tous les échantillons de signaux successivement déli-

vrés par le multiplexeur 1 sauf pour la voie de référence connectée à la masse. Pendant l'intervalle de temps AT (V) o une tension de référence

VO, nulle par exemple, est appliquée à l'entrée de la chaine d'amplifi-

cation, on procède à un cycle de correction des tensions de dérive ou

de bruit.L'ensemble de sélection 12 engendre (figure 3) dans l'inter-

valle de tempsA T des impulsions de commande [S0] = [g116] = [g21 =Se permettant l'échantillonnage et le blocage de la tension de référence V0 = 0 amplifiée par les trois éléments de la chaîne d'amplification AO, A1 et A2 avec les gains respectifs Go = 1, G1 = 16, G2 = 16 dans les échantillonneurs-bloqueurs SH1, SH2 et SH3. Puis, l'ensemble de sélection 12 engendre successivement des impulsions pour commander en séquence les fermetures des commutateurs S1, S2 et S3. Pendant ces impulsions, l'ensemble de sélection 12 engendre successivement les

signaux impulsionnels de validation H1, H2, H3. Ces signaux de valida-

tion successifs autorisent la mémorisation des valeurs prises à ces instants par la tension de sortie issue du comparateur 2, respectivement dans les basculeurs 3, 4 et 5. Si le signal de sortie VS est positif à l'instant de début des signaux de validation H1, H2 ou H3, la sortie (Q) du basculeur commandé va prendre le niveau logique 1. Au contraire, si le signal VS est négatif à l'un ou l'autre de ces instants, la sortie

(Q) du basculeur commandé va prendre le niveau logique 0.

Les intégrateurs 6, 7 ou 8 transforment les échelons de ten-

sion discontinus imposés aux sorties (Q) des basculeurs en tensions pro-

gressivement croissantes ou décroissantes à variation linéaire U1, U2et U3 respectivement qui sont appliquées aux commutateurs S1 et S2 (cf. figure 1) par l'intermédiaire des résistances (26, 27) et à l'entrée inverseuse de l'amplificateur d'isolement A0 par l'intermédiaire de la

résistance 31 pendant toute la durée des cycles d'échantillonnage succes-

sifs de toutes les voies du multiplexeur 1 et permettent de compenser

les dérives affectant les éléments d'amplification. Les effets du sys-

tème de compensation peuvent être dosés en ajustant la constante de

temps des intégrateurs.

En général, l'application des tensions de correction à varia-

tions linéaires a pour effet d'inverser le sens de la tension de dérive

affectant la chaîne d'amplification, relevée à l'issue du cycle d'échan-

tillonnage suivant,. ce qui se traduit par un changement dans le sens de variation des tensions de correction U1, U[2 et U3[ Bien que- le système de correction ne procure pas d'annulation permanente de la tension de dérive et de bruit de fond à basse fréquence de la chaîne d'amplification, mais seulement une compensation de part et d'autre de zéro, son action est très efficace. En effet, par un réglage

approprié de la constante de temps des intégrateurs, on arrive très fa-

cilement à rendre les tensions parasites toujours inférieures au bruit de fond de la chaîne d'acquisition dans la bande de fréquence supérieure

à la fréquence d'échantillonnage.

1 5

Claims

R E V E N D I C A T I 0 M 5

1. - Dispositif pour amplifier et échantillonner des signaux analo-

giques multiplexés,constitué par une chaîne d'amplification comportant plusieurs éléments d'amplification interconnectés en série dont les

gains peuvent être affectés sélectivement de plusieurs valeurs prédé-

terminées au moyen d'interrupteurs (Ig11 à Ig216) et de moyens pour engendrer des tensions électriques dépendant du sens de la tension de dérive ou de bruit issue de la "Chaîne d'amplification et pour appliquer des tensions de correction, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'échantillonnage et de blocage dont les entrées sont connectées en

permanence respectivement aux sorties des éléments de la chaîne d'ampli-

fication, des moyens de commutation pour appliquer les échantillons de

signaux multiplexés ou les tensions mémorisées par les moyens d'échan-

tillonnage et de blocage à la chaîne d'amplification et des moyens de sélection adaptés à choisir les interrupteurs et moyens de commutation appropriés, en fonction de la comparaison entre la seule tension de sortie de la chaîne d'amplification et des tensions de référence et à commander lesdits interrupteurs et moyens de commutation sélectionnés

ainsi que les moyens d'échantillonnage et de blocage.

2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sélection comportent un élément (13) pour comparer la tension de sortie à deux tensions de référence de même valeur absolue et de signes différents, un ensemble (12) d'éléments logiques connectés à la

sortie de l'élément de comparaison et un élément horloge (30).

3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'échantillonnage et de blocage comportent des condensateurs de mémorisation associés à des interrupteurs (I), intercalés entre des

amplificateurs d'entrée (a 1) dont les entrées sont connectées en perma-

nence aux sorties respectives des éléments de la chaîne d'amplification et des amplificateurs de sortie (a2) dont les sorties sont reliées par

l'intermédiaire de commutateurs à l'entrée de la chaîne d'amplification.

4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne d'amplification comporte un premier él6ément d'amplification (A1) et un second élément d'amplification (A2) dont les gains peuvent être affectés sélectivement de trois valeurs-différentes prédétermin6es par

fermeture desdits interrupteurs (Ig11 à Ig216), ces éléments &tant inter-

connect6s en s6rie et précédés d'un amplificateur d'isolement (AD), et en ce que les moyens d'échantillonnage et de blocage comportent trois

échantillonneurs-bloqueurs (SH1,'SH2, SH3) dont les entrées sont connec-

tées en permanence respectivement aux sorties de l'ampli-

ficateur d'isolement (AO0) et des éléments d'amplification (A1), (A2) et dont les sorties sont sélectivement connectées par des commutateurs

(51i, S2, 53) à l'entr6e du premier élément d'amplification (A1).

5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour engendrer des tensions électriques dépendant du sens de la

tension de dérive ou de bruit issue de la chaîne d'amplification compor-

tent des éléments d'intégration (6, 7, 8) dont les sorties sont respec-

tivement connectées en différents points avant les éléments d'amplifica-

tion et des moyens de commande (2, 3, 4, 5) des éléments d'intégration

connectés à la sortie de la chaîne d'amplification et adaptés à intro-

duire en séquence dans les éléments d'int6gration des signaux tels que les tensions engendrées par ces éléments d'intégration compensent la tension de d6rive ou de bruit, ces moyens de commande étant actionnée

par les moyens de sélection.

6. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour engendrer des tensions électriques dépendent du sens de la

tension de dérive ou de bruit issue de la chaîne d'amplification com-

portent un comparateur (2) adapté à déterminer le sens de l'erreur affectant la tension de sortie de la chaîne d'amplification, lorsqu'une tension de référence (V 0) est appliqu6e à son entrée, trois intégrateurs (8, 6, 7) dont les signaux de sortie sont respectivement appliqués par

l'intermédiaire de résistances à une entrée inverseuse de l'amplifica-

teur d'isolement (A) et aux sorties respectives des échantillonneurs-

bloqueurs (SH1, SH2) adaptés à mémoriser la tension à la sortie de l'amplificateur d'isolement (A) et la tension à la sortie du premier élément d'amplification (A1), et des moyens de commande (3, 4, 5) adaptés à appliquer sélectivement aux intégrateurs une tension constante mise

en mémoire, pendant les intervalles de temps séparant les moments d'ap-

plication successifs d'une tension de référence (V) à l'entrée de la

chaqne d'amplification, sur commande de signaux impulsionnels de vali-

dation (H1, H2, H3) engendrés pal les moyens de sélection.

7. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que

l'entrée de l'amplificateur d'isolement (A) est connectée en perma-

nence à la sortie d'un organe de multiplexage (1) dont l'une des entrées

est portée à la tension de référence (V 0).

8. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commutation comportent un commutateur (S0) intercalé entre

l'amplificateur d'isolement et l'entrée du premier élément d'amplifi-

cation, lequel est associé à un réseau de contre-réaction qui peut lui

O 2 4

imposer les gains 2 , 2 ou 2 par fermeture sélective de trois inter-

rupteurs (Ig Il 'g14 ou 1g116), en ce que le second élément d'amplifi-

cation est associé à un second réseau de contre-réaction qui peut lui

imposer les gains 2, 2 ou 24 par fermeture sélective de trois inter-

rupteurs (Ig21, Ig22 ou Ig216), et en ce que les moyens de commande (3, 4, 5) comportent des basculeurs bistables commandés par l'ensemble de sélection (12) et actionnés par la tension de sortie d'un comparateur

(2) dont l'entrée est connectée à la sortie de la chaîne d'amplification.