FR2514217A1 - Filtre numerique de bruit a domaine temporel - Google Patents

Abstract

ON CREE UN CIRCUIT DE DECLENCHEMENT A HYSTERESIS EN EXCITANT LES BORNES D'ACTIVATION ET DE DESACTIVATION D'UN CIRCUIT DE VERROU 10 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE PAIRE DE TRANSISTORS COMPLEMENTAIRES 12 ET 13 EXCITES SUR LEUR EMETTEUR ET DONT LES BASES SONT RELIEES EN RETOUR A UN POTENTIEL DE REFERENCE V. L'HYSTERESIS EST ETABLIE PAR LES POTENTIELS V DES TRANSISTORS COMPLEMENTAIRES 12 ET 13. LORSQUE LES EMETTEURS D'ENTREE SONT EXCITES A RAISON DE PLUS D'UN V AU DESSUS DE V, L'UN DES TRANSISTORS 12 DEVIENT CONDUCTEUR ET ACTIVE LE VERROU 10. LORSQUE L'ENTREE TOMBE DE PLUS D'UN V AU-DESSOUS DE V, L'AUTRE TRANSISTOR 13 DEVIENT CONDUCTEUR ET DESACTIVE LE VERROU 10. ON CREE UN FILTRE NUMERIQUE EN COUPLANT UN CONDENSATEUR 17 AVEC L'ENTREE DU CIRCUIT DE DECLENCHEMENT ET EN EXCITANT NUMERIQUEMENT LE CONDENSATEUR PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN AMPLIFICATEUR DE TRANSCONDUCTANCE 18. APPLICATION AUX SYSTEMES DE COMMUNICATIONS NUMERIQUES ET, EN PARTICULIER, AUX SYSTEMES DE TRANSMISSION PAR COURANTS PORTEURS.

Description

La présente invention concerne des systèmes de communica-

tions numériques et trouve une utilité particulière dans les systèmes de transmission par courants porteurs La société demanderesse a développé par ailleurs un récepteur numérique de courant porteur Un comparateur fournit la sortie du récep- teur numérique dans un système à modulation de fréquence, qui assure un certain degré d'immunité au bruit Toutefois, un

système à courants porteurs reste sujet à un bruit impulsion-

nel couramment présent sur les lignes du secteur et une sup-

pression complémentaire de bruit est très désirable La pré-

sente invention se rapporte à un filtre à domaine temporel, qui peut être incorporé à un récepteur de courant porteur à

la suite du comparateur précédemment mentionné.

La présente invention a pour objet: de créer un circuit intégré monolithique capable de répondre à un signal numérique à hystérésis d'entrée, tel que le signal normalement fourni par un circuit de déclenchement de Schmitt;

de créer un circuit de filtre numérique à domaine tem-

porel pouvant être incorporé à un récepteur de signaux numé-

riques pour améliorer son immunité au bruit; d'exciter un condensateur à partir d'un amplificateur de transconductance comportant une entrée de données, de telle manière que ce condensateur engendre une fonction en rampe

(ou en dents de scie) qui excite à son tour le verrou de com-

mutation d'hystérésis qui produit une sortie de données à im-

munité au bruit améliorée.

On atteint ces buts et d'autres encore en utilisant les

éléments de circuit décrits ci-après On munit un verrou sim-

ple d'un excitateur d'hystérésis en utilisant une paire de

transistors complémentaires excités en commun sur leurs émet-

teurs respectifs L'un de ces transistors (du type PNP) a son collecteur directement couplé avec la borne de désactivation du verrou, tandis que l'autre transistor (du type NPN) a son

collecteur couplé, par l'intermédiaire d'un réflecteur de cou-

rant, avec la borne d'activation du verrou Les transistors complémentaires ont tous deux leur base reliée en retour à une polarisation V EF qui fonctionne normalement à 2 VBE En

conséquence, lorsque le signal d'entrée tombe à VBE, le tran-

sistor NPN devient conducteur, le signal d'entrée a son niveau

verrouillé à VBE, et le verrou est activé Lorsque le poten-

tiel d'entrée s'élève jusqu'à 3 VBE, le transistor PNP devient conducteur, le signal d'entrée a son niveau verrouillé à 3 VB Ey et le verrou est désactivé De cette manière, une réponse à

hystérésis est créée pour couvrir une gamme de 2 VBE et la sor-

tie de l'amplificateur de-transconductance est empêchée de se

saturer grâce à l'effet de verrouillage de niveau.

Un condensateur est couplé entre l'entrée d'hystérésis

et la masse et est excité à partir d'un amplificateur de trans-

conductance commandé par un signal d'entrée de données Lors-

que le signal de données provoque une charge du condensateur,

une rampe positive est engendrée aux bornes de celui-ci, tan-

dis que lorsqu'une décharge du condensateur est provoquée, une rampe descendante ou négative équivalente est engendrée Un tel circuit ne déclenche pas lorsque les crêtes de bruit présentes dans l'entrée de données sont plus étroites que la largeur de la rampe, de sorte qu'on obtient un effet de filtre de bruit passe-bas Plus précisément, le circuit établit une discrimination du bruit d'après sa durée et non d'après son

spectre de fréquence.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des-

cription détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode

de réalisation.

Sur ces dessins la figure 1 est un schéma symbolique du circuit suivant l'invention; la figure 2 est une série de courbes représentant les signaux produits dans le circuit de la figure 1; et

la figure 3 est un schéma simplifié d'une version "cir-

cuit intégré" du circuit suivant l'invention.

En se référant à la figure 1, on peut voir que le circuit est commandé à partir d'une source d'alimentation couplée entre

la borne positive 8 et la masse 9 Un verrou R-S (désactivation-

activation) indiqué en 10 produit une sortie numérique b à la borne 11 Un transistor NPN, 12 et un transistor PNP, 13 sont couplés de manière à activer et à désactiver, respectivement, le verrou 10 Les transistors complémentaires 12 et 13 sont excités sur leur émetteur au noeud 14 du circuit Leurs bases respectives sont connectées en retour en commun à une source de VREF à la borne 15 Généralement, la valeur de VREF est maintenue à 2 VBE ou à environ 1,2 volt à 250 C Le collecteur du transistor 13 est directement couplé avec la borne de dé-

sactivation du verrou 10, tandis que le collecteur du transis-

tor 12 est couplé avec la borne d'activation du verrou 10 par

l'intermédiaire d'un réflecteur de courant 16.

Lorsque le noeud 14 est excité positivement, on peut voir qu'au moment o le potentiel dépasse 3 VBE, le transistor 13

devient conducteur et agit de manière à verrouiller le poten-

tiel en raison de la faible impédance d'entrée de la configu-

ration à base commune En même temps une impulsion de courant

de désactivation est appliquée au verrou 10.

Lorsque le noeud 14 est excité vers le bas ou négative-

ment, le transistor 12 devient conducteur au moment o le po-

tentiel tombe au-dessous de VBE et agit de manière à verrouil-

ler le potentiel à ce niveau en raison de sa faible impédance

d'entrée de base commune En même temps, le transistor 12 ap-

plique une impulsion de courant au réflecteur 16, qui à son tour applique une impulsion de courant réfléchi à la borne

d'activation du verrou 10.

Le condensateur 17 est couplé entre le noeud 14 et la masse Sa valeur est choisie, en combinaison avec la capacité d'excitation en courant de l'amplificateur de transconductance 18, de manière à engendrer une fonction de tension en rampe au noeud 14 L'amplificateur 18 est excité différentiellement

à partir des bornes d'entrée 19 et 20 alimentées par une sour-

ce de signaux de données, telle que représentée par la forme d'onde A de la figure 2 Comme expliqué ci-dessus, lorsqu'un tel signal est utilisé dans un système à courants porteurs,

il peut être bruyant Sur la figure 2, la forme d'onde A re-

présente des impulsions de bruit en 21, 22 et 23 Alors que l'impulsion de bruit 22 est positive et est présente entre des impulsions de donnée, les impulsions représentées en 21 et 23 apparaissent à l'intérieur d'une impulsion de donnée et sont négatives. Comme représenté dans la forme d'onde B dela figure 2, la

présence du condensateur 17 produit un effet de variation de ten-

sion en rampe qui fait osciller le-noeud 14 entre VBE et 3 VBE.

En effet, l'amplificateur 18, lorsqu'il est excité à partir des bornes 19 et 20, surexcite le noeud 14 qui est verrouillé par les transistors 12 et 13 La forme d'onde C de la figure 2 représente la sortie Q du verrou 10 On remarquera que les impulsions de bruit étroites représentées en 21, 22 et 23 ne durent pas assez longtemps pour permettre à la fonction en rampe de faire osciller le noeud 14 dans une mesure suffisante pour faire fonctionner le verrou 10 En d'autrestermes, toute

impulsion de bruit qui n'est pas suffisamment large pour appa-

-raître comme une impulsion de donnée est ignorée, ou éliminée

par filtrage par le circuit numérique Par conséquent, le fil-

tre numérique agit dans le domaine temporel A noter que les impulsions de bruit 21 et 22 qui apparaissent près du 'milieu

d'une impulsion de donnée proprement dite sont entièrement re-

jetées par le filtre En revanche, toute impulsion de bruit qui apparaît pendant la période de la rampe, telle que 23, se manifeste sous la forme d'un prolongement de l'impulsion de donnée proprement dite, telle qu'elle apparaît à la sortie De faibles degrés de distorsion de la largeur des impulsions sont

bien préférables à la forte distorsion d'amplitude qui se pro-

duirait autrement La plupart des techniques de codage de don-

nées tolèrent de faibles degrés d'instabilité des impulsions.

On peut choisir l'effet de discrimination de largeur d'impul-

sions en faisant varier la valeur du condensateur 17 en combi-

naison avec la performance d'excitation en courant de l'ampli-

ficateur de transductance 18.

La figure 3 est un schéma simplifié montrant comment l'on

peut réaliser le circuit de la figure 1 en utilisant des com-

posants de circuit intégré classiques Dans le cas de certains éléments déjà représentés sur la figure 1, on a utilisé pour

les désigner les mêmes références numériques que sur celle-ci.

Le verrou 10 est réalisé au moyen de transistors 26 et

27, qui utilisent des résistances de charge 28 et 29, respec-

tivement Des résistances de réaction couplées en croix 30 et 31 complètent la configuration de verrouillage Le collecteur du transistor 27 fournit la sortie Q du verrou à la borne de sortie 11, et le collecteur du transistor 26 fournit la sortie

Q à la borne 25.

L'amplificateur de transconductance 18 est constitué par des transistors 33 et 34 commandés différentiellement Une source de courant 32 fournit un courant de queue Il, et les

transistors de charge du réflecteur de courant 35 et 36 four-

nissent une sortie unipolaire En fonctionnement, lorsque la

borne d'entrée 20 est moins excitée que la borne 19, la ma-

jeure partie de Il passe dans le transistor 33 pour charger

le condensateur 17 En conséquence, la source 32 et le conden-

sateur 17 établissent la rampe ascendante.

Lorsque la borne 19 est moins excitée que la borne 20, le transistor 34 est conducteur et Il passe dans le transistor A condition que les transistors 35 et 36 soient de même dimension, le même courant passe dans le transistor 36 et a pour effet de décharger le condensateur 17 En conséquence, la rampe descendante est également établie par la source 32 et le

condensateur 17.

On fixe la valeur de VREF au noeud 15 à 2 VBE en faisant passer I 2 provenant de la source 37 à travers des diodes 38 et 39, qui sont ainsi polarisées dans le sens passant Lorsque la rampe ascendante excite le noeud 14 à 3 VBE, le transistor 13 devient conducteur de manière à verrouiller la tension à ce

niveau, et I 1 est appliqué, en tant que courant de désactiva-

tion du verrou, à la base du transistor 26 Lorsque la rampe

descendante excite le noeud 14 au-dessous de VBE, le transis-

tor 12 devient conducteur et verrouille la tension A ce stade, le courant I réfléchi traversant le transistor 36 passe dans le transistor 12 Le transistor 16 réfléchit à nouveau Il, qui est alors appliqué, en tant que courant d'activation du verrou,

à la base du transistor 27.

L'invention a été décrite en des termes propres à permet-

tre à un spécialiste de cette technique de la mettre en prati-

que Bien entendu, il existe des-variantes et des équivalents dans l'esprit de l'invention, qui apparaîtront clairement au

spécialiste à la lecture de la description qui précède Par

exemple, bien qu'on ait décrit de façon détaillée un mode de réalisation comportant des transistors bipolaires, d'autres formes de circuit telles que CMOS, NMOS ou PMOS, pourraient être utilisées En conséquence, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit et est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans qu'on s'écarte pour cela de l'esprit ni du

domaine de l'invention.

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Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Circuit de déclenchement, caractérisé en ce qu'il comprend: un verrou ( 10) comportant une sortie numérique et des entrées d'activation et de désactivation une paire de transistors d'enrtrée complémentaires ( 12, 13) , dont les sorties respectives sont respectivemént couplées avec lesdites entrées d'activation et de désactivation; des moyens ( 15) pour coupler les électrodes de commande respectives desdits transistors complémentaires en commun avec une source de potentiel de référence (VREF) ; et des moyens ( 19, 20) pour coupler les électrodes d'entrée respectives desdits transistors complémentaires en commun avec un circuit d'éntrée de signaux, moyennant quoi ledit verrou ( 10) change d'état lorsque ladite entrée de signaux s'élève à

un premier niveau de seuil et lorsque ladite entrée tombe au-

dessous d'un second niveau de seuil.

2 Circuit de déclenchement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie de l'un desdits transistors complémentaires ( 13) est directement couplée avec ledit verrou

( 10), tandis que la sortie de l'autre transistor ( 12) est cou-

plée par l'intermédiaire d'un réflecteur de courant ( 16).

3 Circuit de déclenchement suivant la revendication 2,

caractérisé en ce que ledit réflecteur de courant ( 16) com-

prend un transistor PNP à deux collecteurs dont l'un est di-

rectement couplé avec sa base.

4 Circuit de déclenchement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est en outre combiné avec une source de signaux numériques et avec un générateur de rampe pour créer un filtre numérique de bruit Filtre suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit générateur de rampe comprend un amplificateur de transconductance ( 18) couplé avec ladite source de signaux numériques et un condensateur ( 17) couplé avec la sortie dudit

amplificateur, moyennant quoi ledit condensateur ( 17) se char-

ge et se décharge en réponse au courant de sortie dudit ampli-

ficateur de transductance ( 18) en engendrant ainsi une fonction en rampe en réponse à l'entrée numérique, et moyennant quoi des signaux numériques de bruit plus étroits que la durée de ladite

rampe sont éliminés.

6 Filtre numérique, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur ( 17)

des moyens ( 18) pour charger et décharger ledit con-

densateur ( 17) en réponse à un signal d'entrée numérique bruyant; et, des-moyens pour déclencher un verrou de sortie ( 10) comportant des entrées d'activation et de désactivation, en

réponse à la charge dudit condensateur ( 17).

7 Filtre suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de déclenchement comprennent des moyens ( 12)

Dour déclencher ledit verrou ( 10) dans un sens lorsque la char-

ge dudit condensateur ( 17) tombe à une première tension prédé-

terminée et des moyens ( 13) pour déclencher ledit verrou ( 10) dans le sens opposé lorsque la charge dudit condensateur ( 17)

s'élève à une seconde tension prédéterminée.

8 Filtre suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la charge et la déchargé dudit condensateur ( 17) engendrent une fonction de tension en rampe aux bornes de celui-ci, moyennant lesdits moyens de déclenchement sont inopérants pour

des impulsions de bruit plus courtes que ladite rampe.