FR2515898A1 - ADAPTIVE ANALOG-TO-DIGITAL CONVERSION METHOD AND DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE. UN DISPOSITIF DE CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE COMPREND NOTAMMENT UN CONVERTISSEUR ANALOGIQUE-NUMERIQUE 12 DE TYPE CLASSIQUE, ASSOCIE A UN AMPLIFICATEUR A GAIN VARIABLE 68, 76 ET A UN CIRCUIT DE COMMANDE DU DECALAGE CONTINU 80, POUR REGLER L'AMPLITUDE ET LE NIVEAU CONTINU D'UN SIGNAL D'ENTREE ANALOGIQUE RECU, AVNAT SON APPLICATION AU CONVERTISSEUR. LES SIGNAUX QUI COMMANDENT L'AMPLIFICATEUR ET LE CIRCUIT DE COMMANDE DE DECALAGE CONTINU SONT ELABORES EN FONCTION DES NOMBRES DE MOTS DE VALEUR MINIMALE ET MAXIMALE QUE PRODUIT LE CONVERTISSEUR, DANS LE BUT D'UTILISER AU MAXIMUM LA DYNAMIQUE D'ENTREE DU CONVERTISSEUR, INDEPENDAMMENT DE L'AMPLITUDE ET DU NIVEAU CONTINU DU SIGNAL ANALOGIQUE D'ENTREE. APPLICATIONS AU TRAITEMENT DE SIGNAUX DE TELEVISION.THE INVENTION RELATES TO ANALOGUE-DIGITAL CONVERSION TECHNIQUES. AN ANALOGUE-DIGITAL CONVERSION DEVICE INCLUDES IN PARTICULAR AN ANALOGUE-DIGITAL CONVERTER 12 OF A CLASSIC TYPE, ASSOCIATED WITH A VARIABLE GAIN AMPLIFIER 68, 76 AND WITH A CONTINUOUS OFFSET 80 CONTROL CIRCUIT, TO ADJUST THE AMPLITUDE AND THE LEVEL 'ANALOGUE INPUT SIGNAL RECEIVED, AVNAT ITS APPLICATION TO THE CONVERTER. THE SIGNALS THAT CONTROL THE AMPLIFIER AND THE CONTINUOUS SHIFT CONTROL CIRCUIT ARE DEVELOPED ACCORDING TO THE NUMBER OF WORDS OF MINIMUM AND MAXIMUM VALUE THAT THE CONVERTER PRODUCES, IN ORDER TO MAKE THE MAXIMUM USE OF THE INPUT DYNAMIC OF THE CONVERTER, INDEPENDENT OF THE AMPLITUDE AND CONTINUOUS LEVEL OF THE ANALOGUE INPUT SIGNAL. APPLICATIONS TO TELEVISION SIGNAL PROCESSING.
Description
La présente invention concerne l'évaluation d'unThe present invention relates to the evaluation of a
signal analogique, qui est appliqué à l'entrée d'un convertis- analog signal, which is applied to the input of a conver-
seur analogique-numérique (A/N), vis-à-vis des niveaux limites bas et haut auxquels le convertisseur réagit, dans un cas dans lequel l'amplitude du signal analogique (mesurée par les va- leurs maximale et minimale du signal) peut varier dans le temps L'invention est particulièrement utile dans un système dans lequel l'amplitude du signal analogique, ou la moyenne de ses niveaux maximal et minimal (qu'on appellera ici niveau continu moyen ou simplement niveau continu), ou les deux, est analog-to-digital (A / D) level, with respect to the low and high limit levels at which the converter responds, in a case in which the amplitude of the analog signal (measured by the maximum and minimum values of the signal) The invention is particularly useful in a system in which the amplitude of the analog signal, or the average of its maximum and minimum levels (referred to herein as the average continuous level or simply the continuous level), or both. , is
(ou sont) régléespar rapport aux limites de l'entrée d'un con- (or are) set relative to the limits of the entrance to a con-
vertisseur A/N, en commandant un amplificateur à gain variable ou un circuit de commande de niveau continu(ou les deux) par lesquels on fait passer un signal d'entrée analogique reçu, A / D driver, by controlling a variable gain amplifier or a DC level control circuit (or both) through which a received analog input signal is passed,
avant de l'appliquer au convertisseur. before applying it to the converter.
Un convertisseur A/N produit, sur un intervalle de temps observé d'un signal analogique, des mots numériques dont An A / D converter produces, over an observed time interval of an analog signal, digital words of which
les valeurs représentent les amplitudes d'échantillon du si- the values represent the sample amplitudes of the
gnal analogique d'entrée, prélevés sur la totalité de cet in- analog input, taken from all of this
tervalle de temps Dans le cas idéal, les plages de l'ampli- In the ideal case, the ranges of the ampli-
tude et du niveau continu moyen du signal analogique ne chan- the average continuous and steady state level of the analog signal
gent pas dans le temps et le convertisseur est conçu de façon not in time and the converter is designed so
que les amplitudes échantillonnées du signal analogique atten- that the sampled amplitudes of the analogue signal
du soient comprises entre les limites basse et haute de la plage d'entrée du convertisseur, et de façon que (par exemple) la valeur médiane entreentre les limites basse et haute de la are between the low and high limits of the input range of the converter, and so that (for example) the median value between the low and high limits of the
plage corresponde au niveau continu moyen attendu pour le si- range corresponds to the expected average continuous level for the
gnal analogique Dans ces conditions, le convertisseur n'est pas amené à produire un mot numérique dont la valeur (par exemple uniquement des O ou uniquement des 1) représente un échantillon de signal analogique situé audessous ou au-dessus In these conditions, the converter is not required to produce a digital word whose value (for example only O or only 1) represents an analog signal sample located below or above
d'une limite de la plage d'entrée du convertisseur. a limit of the input range of the converter.
Le brevet des E U A N O 3 947 806 décrit une techni- U.S. Patent No. 3,947,806 discloses a
que pour régler l'amplitude d'un signal analogique dans un système qui est loin d'être idéal, dans le but d'adapter le signal analogique à l'une des limites de la plage de signal à laquelle réagit le convertisseur A/N Ce brevet montre un convertisseur A/N avec un circuit de commande automatique de than to adjust the amplitude of an analog signal in a system that is far from ideal, in order to adapt the analog signal to one of the limits of the signal range at which the A / D converter reacts This patent shows an A / D converter with an automatic control circuit of
gain (OAG) qui règle, en sens montant ou descendant, l'ampli- gain (OAG) which regulates, in ascending or descending direction, the ampli-
tude du signal analogique appliqué au convertisseur A/fl con- study of the analog signal applied to the converter A / fl
formément à la valeur des bits de plus fort poids de mots que formally to the value of the most significant bits of words that
produit le convertisseur A/N Bien que ce système tende à adap- the A / D converter, although this system tends to adapt
ter l'amplitude maximale du signal analogique à la limite su- the maximum amplitude of the analogue signal at the upper limit
périeure de la plage d'entrée du convertisseur, il est incapa- ble d'augmenter l'amplitude du signal analogique lorsque des maximums de l'amplitude du signal analogique tombent de façon of the input range of the converter, it is unable to increase the amplitude of the analog signal when the maximums of the amplitude of the analog signal fall
régulière au-dessous de la limite inférieure de la plage d'en- below the lower limit of the range of
trée du convertisseur En outre, le système représenté dans le In addition, the system represented in the
brevet précité réagit à chaque mot numérique de valeur Liaxima- aforementioned patent reacts to each digital word of value Liaxima-
le (qui est déduit d'un échantillon de signal analogique dont l'amplitude est égale ou supérieure à la limite supérieure de la plage d'entrée du convertisseur), ce qui fait que le circuit de CAG réagit à n'importe quel échantillon de signal analogique the (which is derived from an analog signal sample whose amplitude is equal to or greater than the upper limit of the input range of the converter), so that the AGC circuit responds to any sample of analog signal
isolé qui est égal ou supérieur à la limite de la plage d'en- isolated that is equal to or greater than the limit of the range of
trée du convertisseur De plus, le système n'est pas prévu pour commander le niveau continu moyen du signal analogique qui est In addition, the system is not designed to control the average continuous level of the analog signal which is
appliqué au convertisseur A/N.applied to the A / D converter.
On envisage ici-que les valeurs de mots numériques produits par un convertisseur A/N puissent descendre jusqu'à un minimum (par-exemple un mot ne comportant que des 0) et puissent s'élever jusqu'à une valeur, maximale (ne comportant que des 1), lorsque l'amplitude moyenne du signal analogique It is envisaged here that the values of digital words produced by an A / D converter can go down to a minimum (for example a word comprising only 0) and can be up to a maximum value (not with only 1), when the average amplitude of the analogue signal
n'est pas adaptée aux limites de l'entrée du convertisseur A/N. is not adapted to the limits of the input of the A / D converter.
L'invention a pour but d'évaluer l'amplitude du signal analo- The aim of the invention is to evaluate the amplitude of the analog signal
gique en termes liés aux limites basse et haute connues de la plage de signaux à laquelle le convertisseur A/N réagit, en in terms of the known low and high limits of the signal range at which the A / D converter reacts, in
évaluant les valeurs des mots numériques que produit le conver- evaluating the values of the digital words produced by the conver-
tisseur A/N Cette évaluation permet, à son tour, de régler l'amplitude ou le niveau continu moyen (ou les deux) du signal This evaluation allows, in turn, to adjust the average amplitude or continuous level (or both) of the signal
analogique -analog -
D'une manière, plus formelle, l'invention porte sur un procédé pour évaluer l'amplitude ou le niveau de base, ou les deux, apparaissant pendant un intervalle de temps donné d'un signal analogique, et cette évaluation est faite en termes More formally, the invention relates to a method for evaluating the amplitude or base level, or both, occurring during a given time interval of an analog signal, and this evaluation is made in terms of
de limites de niveau bas et de niveau haut de la plage de ré- low and high limits in the range of
ponse d'un convertisseur A/N auquel le signal analogique est appliqué Comme dans l'art antérieur, le procédé de l'invention response of an A / D converter to which the analog signal is applied As in the prior art, the method of the invention
comprend l'opération qui consiste à détecter, sur tout l'in- includes the operation of detecting, throughout the entire in-
tervalle de temps donné, l'apparition de mots numériques ayant' une valeur qui représente l'une des limites du convertisseur given time, the appearance of numerical words having a value which represents one of the limits of the converter
A/N, dans une série de mots numérique que génère le convertis- A / N, in a series of digital words that converts
seur A/N sur tout l'intervalle de temps donné. Conformément à l'invention, l'opération de détection consiste à détecter, pendant l'intervalle de temps donné, à la A / N throughout the given time interval. According to the invention, the detection operation consists in detecting, during the given time interval, the
fois: (i) une apparition d'un premier nombre de mots numéri- time: (i) an appearance of a first number of numeric
ques dans la série ayant une première valeur (ne comportant par exemple que des 1) représentant la limite supérieure de la plage de réponse du convertisseur A/IN ce premier nombre étant in the series having a first value (including for example only 1) representing the upper limit of the response range of the A / IN converter, this first number being
supérieur ou égal à une première valeur de seuil, et (ii) Itap- greater than or equal to a first threshold value, and (ii) Itap-
parition d'un second nombre de mots numériques dans la série ayant une seconde valeur (ne comportant que des 0, dans cet parition of a second number of digital words in the series having a second value (having only 0, in this
exemple), représentant la limite inférieure de la plage de ré- example), representing the lower limit of the range of
ponse du convertisseur A/N, ce second nombre étant supérieur ou égal à une seconde valeur de seuil; de façon qu'à la fin response of the A / D converter, which second number is greater than or equal to a second threshold value; so that at the end
de l'intervalle de temps donné, les première et seconde appa- given time interval, the first and second
ritions détectées procurent l'évaluation désirée du signal sensed conditions provide the desired signal
analogique.analog.
On peut utiliser le procédé d'évaluation de signal analogique de l'invention dans un procédé de CAG, pour modifier l'amplitude du signal analogique ou son niveau continu, afin de The analog signal evaluation method of the invention can be used in an AGC method, to modify the amplitude of the analog signal or its continuous level, in order to
régler les limites du signal analogique pour qu'elles coinci- set the limits of the analog signal so that they coincide
dent approximativement avec les limites supérieure et inférieu- approximately with the upper and lower limits
re du convertisseur A/N, ou pour régler le niveau continu du signal analogique à un certain point désiré dans la plage des the A / D converter, or to adjust the DC level of the analog signal to a certain desired point in the range of
limites d'entrée du convertisseur A/N. input limits of the A / D converter.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other features and advantages of the invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui va sui- will be better understood from reading the following description.
vre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins an- of one embodiment and with reference to the drawings
nexés sur lesquels:nexes on which:
La figure 1 représente un schéma électrique synopti- FIG. 1 represents a synoptic electrical diagram
que d'un dispositif convertisseur analogique-numérique conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention; et than an analog-digital converter device according to a preferred embodiment of the invention; and
Les figures 2 et 3 sont des tableaux utiles à la com- Figures 2 and 3 are tables useful for
préhension du fonctionnement de certains circuits du convertis- preoccupation with the functioning of certain circuits of converts
seur A/N de la figure l.A / N of FIG.
On va maintenant considérer la figure 1 sur laquelle on voit un circuit convertisseur analogique-numérique (A/N) classique, 12, qui comporte une borne de signal d'entrée (S) connectée à une borne d'entrée ( 14) A titre d'exemple, le convertisseur A/N 12 peut être mun convertisseur à six bits produisant, sur sa borne de sortie (O) connectée à la borne de sortie du dispositif, 16, des "mots" de six bits allant d'une FIG. 1 shows a conventional analog-to-digital converter (A / D) circuit 12, which comprises an input signal terminal (S) connected to an input terminal (14). for example, the A / D converter 12 may be provided with a six-bit converter producing, on its output terminal (O) connected to the output terminal of the device, 16, six-bit "words" ranging from
valeur ne comportant que des O logiques pour un signal d'en- value containing only logical O's for a signal of
trée inférieur à 11 m V, jusqu'à une valeur ne comportant que less than 11 m V, up to a value containing only
des 1 logiques pour un signal d'entrée de 700 m V Le convertis- logical 1 for an input signal of 700 m V The converts
seur A/N 12 est connecté par un câble multiconducteur (compre- A / D 12 is connected by a multicore cable (including
nant au moins six conducteurs) à un circuit détecteur de crête at least six conductors) to a peak detector circuit
18 et à un circuit détecteur de creux 20 Un câble multiconduc- 18 and a cavity detector circuit 20 A multiconductor cable
teur est indiqué par une barre oblique (/), comme en 22 Une source d'horloge 24 est connectée à la borne d'horloge ( 0) du convertisseur A/N 12, du détecteur de crgte 18 et du détecteur is indicated by a slash (/), as in 22 A clock source 24 is connected to the clock terminal (0) of the A / D converter 12, the crest detector 18 and the detector
de creux 20.of hollow 20.
A l'apparition de chaque impulsion d'horloge, comme celle indiquée en 26, le convertisseur A/N 12 produit un mot At the occurrence of each clock pulse, as indicated at 26, the A / D converter 12 produces a word
de six bits ayant une valeur qui représente l'amplitude du si- of six bits having a value which represents the amplitude of the
gnal de tension qui est appliqué sur la borne 14 Pour un con- voltage signal that is applied to terminal 14.
vertisseur A/N à six bits, considéré à titre d'exemple, si le signal de sortie résultant du convertisseur A/N 12 contient six 1, le détecteur de crtte 18, qui comprend essentiellement une porte NON-ET à six entrées et des circuits séquenceurs, produit une impulsion consistant en un O logique momentané, comme indiqué en 28, tandis qu'il produit dans le cas contraire a six-bit A / D converter, considered by way of example, if the output signal resulting from the A / D converter 12 contains six 1, the crest detector 18, which essentially comprises a six-input NAND gate and sequencer circuits, produces a pulse consisting of a momentary logic O, as indicated in 28, while it produces in the opposite case
un signal de niveau logique 1 Si le signal produit par le con- a signal of logic level 1 If the signal produced by the con-
vertisseur A/N 12 contient six 0, le circuit détecteur de creux 20, similaire au circuit détecteur de crgte 18,àl'exceptiondufait qu'il comprend une porte NON-O à six entrées, qui réagit à six O (au lieu de six 1),produit une impulsion consistant en un niveau logique O momentané, comme il est indiqué en 30, tandis qu'il produit dans le cas contraire un signal au niveau logique 1. Le circuit détecteur 18 est connecté à la borne de comptage (A) d'un premier compteur en sens croissant, 40 Le ompteur 40 est connecté à un circuit détecteur de seuil double pour les valeurs de cr Ate, 42, qui comporte deux bornes de sortie désignées par HP et HPO le détecteur 42 fonctionne The A / D converter 12 contains six 0, the cavity detector circuit 20, similar to the bank detector circuit 18, except that it comprises a six-input NOR gate, which reacts to six O (instead of six 1), produces a pulse consisting of a momentary logic level O, as indicated at 30, while in the opposite case it produces a signal at logic level 1. The detector circuit 18 is connected to the counting terminal (A The counter 40 is connected to a dual threshold detector circuit for the values of Cr Ate, 42, which has two output terminals designated HP and HPO the detector 42 operates.
conformément aux lignes 1 et 2 du tableau 1 (figure 2), com- In accordance with lines 1 and 2 of Table 1 (Figure 2),
me on le décrira ultérieurement de façon plus détaillée Il comprend essentiellement un comparateur destiné à comparer à des instants sélectionnés le compte contenu dans le compteur I will describe it later in more detail It essentially comprises a comparator intended to compare at selected moments the count contained in the counter
et un ensemble présélectionné de nombres supérieur et in- and a preselected set of higher and lower numbers
férieur, et il comprend en outre des dispositifs logiques comportant des portes, pour produire les signaux de sortie dont la liste figure dans le tableau 1 De fagon sirzilaire, le and further comprises logic devices having gates, to produce the output signals listed in Table 1.
détecteur 20 est connecté à un second compteur en sens crois- detector 20 is connected to a second counter in increasing direction.
sant 46, qui est lui-même connecté à un circuit détecteur de 46, which is itself connected to a detector circuit of
creux 48 Le circuit 48, qui fonctionne conformément aux li- 48 The circuit 48, which operates in accordance with
gnes 3 et 4 du tableau 2 (figure 2) a une structure similaire Tables 3 and 4 of Table 2 (Figure 2) has a similar structure
à celle du détecteur 42.to that of detector 42.
La sortie HP du détecteur 42 est connectée à une en- The output HP of the detector 42 is connected to an
trée de portes ET 50 et 52 tandis que la sortie HP est connec- ET 50 and 52 while the HP output is connected
tée à une entrée de portes ET 54 et 56 La sortie SP du détec- to an AND gate entry 54 and 56 The SP output of the
teur 48 est connectée à une seconde entrée des portes ET 50 48 is connected to a second input of the AND gates 50
et 56, tandis que la sortie LP est connectée à une seconde en- and 56, while the LP output is connected to a second
trée des portes ET 52 et 54 Un circuit de commande de mise à jour 60 est connecté aux entrées d'horloge (C) des détecteurs 42 et 48, et il est connecté par l'intermédiaire d'un élément de retard de faible valeur, D, aux entrées de restauration (R) des compteurs 40 et 46, ainsi qu'à une troisième entrée de chacune des portes ET 50, 52, 54 et 56 Comme on le décrira ci-après de façon plus détaillée, le circuit 60 produit à des instants appropriés une impulsion momentanée telle que celle indiquée en 62, pour charger dans les détecteurs 42 et 48 les comptes qui sont présents respectivement dans les compteurs 40 et 46, et pour restaurer ensuite les compteurs Simultanément, AND gateways 52 and 54 An update control circuit 60 is connected to the clock inputs (C) of the detectors 42 and 48, and is connected via a low value delay element, D, the reset inputs (R) of the counters 40 and 46, and a third input of each of the AND gates 50, 52, 54 and 56. As will be described in more detail below, the circuit 60 produces at appropriate times a momentary pulse such as that indicated at 62, to charge in the detectors 42 and 48 the counts which are present respectively in the counters 40 and 46, and then to restore the counters Simultaneously,
les signaux produits par les détecteurs 42 et 48 peuvent vali- the signals produced by the detectors 42 and 48 can validate
der l'une des portes ET 50, 52, 54 ou 56, préparée par l'im- one of the ET 50, 52, 54 or 56 doors prepared by the
pulsion 62 conformément au tableau 2, figure 3, auquel on se reportera ultérieurement de façon plus détaillée Les portes ET 50 et 54 sont connectées aux entrées de comptage en sens pulse 62 in accordance with Table 2, Figure 3, to which reference will be made later in more detail The AND gates 50 and 54 are connected to the counting inputs in the sense
croissant (U) et en sens décroissant (D) d'un troisième comp- increasing (U) and decreasing (D) of a third
teur 64 qui est un compteur binaire réversible Les portes ET 64 which is a reversible binary counter The AND gates
52 et 56 sont connectées aux entrées U/D d'un quatrième comp- 52 and 56 are connected to the U / D inputs of a fourth
teur 66 qui est un compteur réversible. which is a reversible counter.
Le compteur 64 est connecté par l'intermédiaire- The counter 64 is connected via
d'un cable multiconducteur à la borne de commande ( 0) d'un atténuateur commuté à pondération binaire, 68 La borne de signal d'entrée du dispositif, 70, à laquelle est appliqué un signal analogique à numériser, est connectée à un circuit séparateur à sortie en courant, 72 La sortie du séparateur 72 est colnnectée à l'entrée de signal de l'atténuateur 68 d'ltuf circuit de commande autornatique de gain qui couprend, outre l'atténuateur 68, ler compteur 64 et un amplificateur à gain fixe 76 auquel est connectée la sortie de l'atténuateur 68 L'atténuateur 68 peut 8 tre de façon caractéristique un from a multiconductor cable to the control terminal (0) of a binary-weighted switched attenuator, 68 The input signal terminal of the device, 70, to which an analog signal to be digitized is applied, is connected to a circuit The output of the separator 72 is connected to the signal input of the attenuator 68 of the automatic gain control circuit which includes, in addition to the attenuator 68, the counter 64 and an amplifier. fixed gain 76 to which the output of attenuator 68 is connected. Attenuator 68 may typically be
atténuateur 3/1.attenuator 3/1.
Lorsque le compteur 64 est incrémenté par des si- When the counter 64 is incremented by
gnaux passant par la porte ET 50, l'atténuation dans l'atté- through the AND gate 50, mitigation in the attenuation
nuateur 68 augmente, ce qui diminue l'excursion de signal crgte à crête dans l'amplificateur 76, et réduit donc le gain mesuré entre l'entrée de l'atténuateur 68 et la sortie de l'amplificateur 76 Inversement, lorsque le compte dans le compteur 64 diminue, sous l'effet de signaux provenant de The oscillator 68 increases, which decreases the peak-to-peak signal deviation in the amplifier 76, and thus reduces the gain measured between the input of the attenuator 68 and the output of the amplifier 76. the counter 64 decreases, under the effect of signals from
la porte ET 54, l'atténuation de l'atténuateur 68 est dimi- the AND gate 54, the attenuation of the attenuator 68 is decreased.
nuée, ce qui augmente l'excursion de signal crgte à crgte cloud, which increases the signal excursion crgte to crgte
dans l'amplificateur 76 Le compteur 64 est de façon caraàc- in the amplifier 76 The counter 64 is caracao-
téristique un compteur à six bits, de façon que l'atténuateur 68 puisse 8 tre réglé sur un niveau d'atténuation parri 64 a six-bit counter, so that the attenuator 68 can be set to a pared attenuation level 64
niveaux successifs.successive levels.
Le compteur 66 est connecté à un convertisseur nu- The counter 66 is connected to a digital converter
mérique-tension 78 qui est lui-m 9 me connecté à la borne (+) mesic-voltage 78 which is itself connected to the (+) terminal
d'un amplificateur opérationnel 80 La borne (-) est connec- An operational amplifier 80 The (-) terminal is connected
tée de façon à recevoir des signaux provenant de l'amplifi- to receive signals from the amplifi-
cateur 76 Ia sortie de l'amplificateur 80 est connectée à The output of amplifier 80 is connected to
l'entrée du convertisseur A/N 12, sur la borne 14. the input of the A / D converter 12, on the terminal 14.
Le dispositif convertisseur A/N de la figure 1 est The A / D converter device of FIG.
conçu pour fonctionner avec une succession de signaux analo- designed to work with a succession of analog signals
giques d'amplitude variable d'une durée fixe donnée, qui sont appliques à la borne 70, comme par exemple la succession de of variable amplitude of a given fixed duration, which are applied to terminal 70, such as the succession of
signaux analogiques représentant l'information d'images suc- analog signals representing the image information
cessives, provenant d'une caméra de télévision Après avoir été amplifié par l'amplificateur 76 et décalé en amplitude par l'amplificateur 80, d'une manière qu'on décrira ci-après, from a television camera After being amplified by the amplifier 76 and shifted in amplitude by the amplifier 80, as will be described hereinafter,
le signal d'entrée est appliqué par la borne 14 au convertis- the input signal is applied by terminal 14 to the converters
seur A/N 12 pour étre numérisé par ce dernier. Le circuit de la figure 1 fonctionne de la manière suivante On suppose que: (a) un signal analogique qui est appliqué sur la borne 14 a la même durée fixe qu'un signal analogique d'entrée qui est appliqué sur la borne 70; et (b) le signal sur la borne 14 peut 9 tre modifié en amplitude crête à crgte et en niveau continu moyen, par rapport aux A / N 12 to be digitized by the latter. The circuit of FIG. 1 operates in the following manner. It is assumed that: (a) an analog signal which is applied to the terminal 14 has the same fixed duration as an input analog signal which is applied to the terminal 70; and (b) the signal on terminal 14 can be changed in peak-to-peak amplitude and average continuous level with respect to
signaux analogiques d'entrée, d'une manière qu'on décrira. analog input signals, in a manner to be described.
Avant l'application du signal analogique sur la borne 14, Before applying the analog signal on terminal 14,
une impulsion 62 provenant du circuit 60 charge dans les dé- a pulse 62 from the circuit 60 charges in the de-
tecteurs respectifs 42 et 48 les comptes contenus dans les compteurs 40 et 46, et prépare les portes ET 50, 52, 54 et 56, pour des raisons qu'on décrira ultérieurement, puis elle respective counters 42 and 48 the counts contained in the counters 40 and 46, and prepares the AND gates 50, 52, 54 and 56, for reasons which will be described later, then
restaure les compteurs 40 et 46.restores counters 40 and 46.
L'horloge 24 produit des impulsions à une cadence Clock 24 produces pulses at a rate
fixe donnée, comme par exemple 4,8 M Hz Ces impulsions d'hor- such as 4.8 M Hz. These impulses of hor-
loge sont appliquées au convertisseur A/N 12 qui produit un mot numérique à six bits sous l'effet de chaque impulsion d'horloge D'une manière caractéristique, mais sans que ceci soit obligatoire, des parties du signal analogique appliqué sur la borne 14 ont une amplitude suffisamment élevée pour que le convertisseur A/N 12 produise certains mots de sortie comportant six bits à l'état logique 1 Egalement de façon caractéristique, sans que ceci soit obligatoire, certaines parties du signal analogique appliqué à la borne 14 ont une amplitude suffisamment faible pour que le convertisseur A/N 12 produise certains mots de sortie comprenant six bits à l'état logique 0 Dans le cas o les signaux appliqués à la borne 14 se rapportent'à des signaux produits par une caméra de télévision, la condition consistant en six états logiques are applied to the A / D converter 12 which produces a six-bit digital word under the effect of each clock pulse Typically, but not necessarily, portions of the analog signal applied to the terminal 14 have a sufficiently high amplitude for the A / D converter 12 to produce certain output words having six bits in the logic state 1 Also typically, without this being mandatory, certain parts of the analog signal applied to the terminal 14 have a sufficiently small amplitude for the A / D converter 12 to produce certain output words comprising six bits in the logic state 0 In the case where the signals applied to the terminal 14 relate to signals produced by a television camera, the condition consisting of six logical states
1 correspond à des parties très lumineuses de la scène, tan- 1 corresponds to very bright parts of the scene, tan-
dis que la condition consistant en six états logiques O cor- say that the condition consisting of six logical states O cor-
respond à des parties très sombres de la scène. respond to very dark parts of the scene.
Pour chaque signal de sortie du convertisseur A/IN s For each output signal of the A / IN converter s
12 ne comportant que des bits à l'état logique 1, le détec- 12 having only bits in logical state 1, the detection
teur 18 produit une impulsion à l'état logique 0, comme cel- The driver 18 produces a pulse in the logic state 0, as shown in FIG.
le indiquée en 28, sous la commande temporelle de l'horloge 24 Poir chaque signal de sortie du convertisseur A/IN 12 ne comportant que des bits à l'état logique 0, le détecteur 20 the indicated at 28, under the temporal control of the clock 24 Poir each output signal of the A / IN converter 12 having only bits in the logic 0, the detector 20
produit une impulsion à l'état logique 0, comme celle indi- produces a pulse in logic state 0, as indicated by
quée en 30, SOUS la commande temporelle de la source d'hor- in 30, under the time control of the source of hor-
loge 24.lodge 24.
le compteur 40 compte le nombre d'impulsions pro- the counter 40 counts the number of pulses pro-
duites par le détecteur 18, relatif aux mots ne comportant by the detector 18, relating to the words comprising
que des 1 logiques, tandis que le compteur 46 compte le nom- than logical ones, whereas counter 46 counts the number of
bre d'impulsions produites par le détecteur 20, relatif aux number of pulses produced by detector 20, relating to
mots ne comportant que des O logiques Comme on l'a mention- words containing only logical O As we have mentioned-
né précédemment, pour un signal analogique de durée donnée et pour une cadence fixe des impulsions d'horloge provenant de la source d'horloge 24, on connatt à l'avance le nombre total de mots numériques produits par le convertisseur A/N 12 Dans toute application dans laquelle on désire utiliser previously, for an analog signal of given duration and for a fixed rate clock pulses from the clock source 24, we know in advance the total number of digital words produced by the converter A / N 12 In any application in which one wishes to use
la totalité de la dynamique du convertisseur A/N 12, un fai- the totality of the dynamics of the A / D converter 12, a
ble pourcentage ou une faible fraction du nombre total de ces mots numériques doit consister en mots ne contenant que percentage or a small fraction of the total number of these words must consist of words containing only
des 1 logiques, et un faible pourcentage ou une faible frac- logical, and a small percentage or a small fraction of
tion doit consister en mots ne contenant que des O logiques. must consist of words containing only logical O's.
S'il n'apparaît pas de mots ne contenant que des 1 et de mots ne contenant que des 0, la plage numérique totale du convertisseur A/N n'est pas utilisée De façon similaires, If words containing only 1s and words containing only 0s do not appear, the total numerical range of the A / D converter is not used In a similar way,
s'il apparait trop de mots ne contenant que des 1 et ne con- if there are too many words containing only 1 and do not
tenant que des 0, le convertisseur A/Il est saturé et peut holding only 0, the A / II converter is saturated and can
faire appara tre une distorsion dans toute utilisation fina- distort any final use.
le des mots numériques produits par ce convertisseur Pour l'application de télévision mentionnée précédemment, oh a trouvé expérimentalement qu'on obtient l'image la plus agréable lorsqu'un intervalle de temps correspondant â'une the digital words produced by this converter For the television application mentioned above, it has been found experimentally that the most pleasant picture is obtained when a time interval corresponding to a
image complète contient entre 0,5 % et 1,5 % de mots ne ccmpor- complete picture contains between 0.5% and 1.5% of words
tant que des 1, et entre 1 et 2; O de mots ne comprenant que as long as 1, and between 1 and 2; O of words that only include
des O Du fait que le nombre de mots-produits par le conver- Since the number of words produced by the conver-
tisseur A/N 12 pour chaque signal analogique successif est weaver A / N 12 for each successive analog signal is
e.onnw et fixe, les nombres qui représentent les divers pour- e.onnw and fixed, the numbers that represent the various
centages sont également connus et ils sont enregistrés dans les détecteurs respectifs 42 et 48 soit par c Cblage, comme percentages are also known and they are recorded in respective detectors 42 and 48 either by c wiring, as
dans le cas d'un décodeur de compteur, soit dans une mréi oire. in the case of a meter decoder, either in a memory.
On supposera à titre d'exemple que le convertis- For example, it will be assumed that converts
seur A/N 12 numérise chaque signal analogique en 1000 mots. Dans ces conditions, le détecteur 42 enregistre les valeurs et 15, tandis que le détecteur 48 enregistre les valeurs A / D 12 digitizes each analog signal in 1000 words. Under these conditions, the detector 42 stores the values and 15, whereas the detector 48 records the values
et 20 Une fois que le signal analogique considéré à ti- and once the analog signal considered at
tre d'exemple a été appliqué à la borne 14 et numérisé, et avant l'apparition du signal analogique suivant, il apparaît une impulsion de déclenchement, telle que celle indiquée en 62, qui charge dans le détecteur 42 la valeur présente dans For example, it was applied to the terminal 14 and digitized, and before the appearance of the next analog signal, there appears a trigger pulse, such as that indicated at 62, which charges in the detector 42 the value present in
le compteur 40 et charge dans le détecteur 48 la valeur pré- the counter 40 and charges in the detector 48 the value
sente dans le compteur 46, puis remet à zéro les compteurs in counter 46, then resets the counters
40 et 46.40 and 46.
Dans le détecteur 42, le nombre qui provient du compteur 40 est comparé avec les nombres représentant les fractions de 0,5 % et 1,5 % En utilisant les valeurs 5 et 15 et en se reportant au tableau 1, on voit que si le compte présent dans le compteur 40 est trop élevé, c'est-à-dire In the detector 42, the number that comes from the counter 40 is compared with the numbers representing the fractions of 0.5% and 1.5%. Using the values 5 and 15 and referring to Table 1, it can be seen that if the account present in the counter 40 is too high, that is to say
supérieur à 15, la borne HP est positionnée à un niveau lo- greater than 15, the HP terminal is positioned at a level
gique 1 et la borrne HP est positionnée à un niveau logique 1 and the HP borrne is positioned at a logical level
0; tandis que si le compte n'est pas assez élevé (c'est-à- 0; while if the account is not high enough (ie
dire s'il est inférieur à 5), la borne HP est positionnée à un niveau logique I tandis que la borne HP est positionnée à un niveau logique O Dans les autres cas, les deux bornes say if it is less than 5), the HP terminal is positioned at a logical level I while the HP terminal is positioned at a logical level O In other cases, the two terminals
HP et HP sont positionnées à un niveau logique 0. HP and HP are set to logical level 0.
Le détecteur 48 et le compteur 46 fonctionnent d'une manière similaire, conformément aux lignes 3 et 4 du The detector 48 and the counter 46 operate in a similar manner, in accordance with lines 3 and 4 of the
tableau 1.table 1.
Une fois que les opérations décrites ci-dessus ont été effectuées dans les détecteurs 42 et 48, l'impulsion 62 provenant du circuit 60 prépare les portes ET 50, 52, 54 et 56 la porte ET particulière éventuelle qui est validée Once the operations described above have been carried out in the detectors 42 and 48, the pulse 62 coming from the circuit 60 prepares the AND gates 50, 52, 54 and 56 the particular AND gate that is validated
(il n'y a au plus qu'une seule porte ET validée) est déter- (there is at most only one validated AND gate) is deter-
minée conformément au tableau 2 Par exemple, si les deux bornes HP et IP sont à l'état logique 1 (tableau 2, ligne 2) la porte 50 est validée, ce qui signifie qu'une trop grande For example, if both HP and IP terminals are in logical state 1 (Table 2, line 2) the gate 50 is enabled, which means that too much
partie du signal analogique est égale ou supérieure aux li- part of the analogue signal is equal to or greater than the
mites supérieure et inférieure que le convertisseur A/N 12 peur accepter Dans ce cas, conformément à la ligne 2 du tableau 2, le compteur 64 est avancé d'une unité (on peut supposer que ce compteur a été positionné initialement à un certain compte arbitraire entre ces extremes supérieur et In this case, in accordance with line 2 of Table 2, the counter 64 is advanced by one unit (it can be assumed that this counter has been initially set to a certain account). arbitrary between these extreme upper and
inférieur, en fonction de conditions de correction précé- lower, depending on previous correction conditions.
dentes) Par conséquent, l'atténuation dans l'attérnuateur 68 est augmentée et l'excursion de sortie de l'amplificateur Therefore, the attenuation in the payphone 68 is increased and the output excursion of the amplifier
76 est réduite, ce qui réduit le gain de la corbinaison at- 76 is reduced, which reduces the gain of the corbination
ténuateulr 68-amplificateur 76 Par conséquent, lorsque le amplifier 68-amplifier 76 Therefore, when the
signal analogique suivant est reçu sur E la borne 70, le si- analogue signal is received on E terminal 70, the
gnal résultant sur la borne 14 est réduit en amplitude par- the resulting signal on terminal 14 is reduced in amplitude by
rapport au signal analogique précédent On fait l'hypothèse qu'il n'existe pas de variation d'un signal arnalogique au suivant, ou que cette variation est assez faible, ce qui est relative to the previous analogue signal It is assumed that there is no variation of one analog signal to the next, or that this variation is quite small, which is
généralement le cas pour des signaux d'image successifs pro- usually the case for successive image signals
duits par une caméra de télévision Si c'est la porte 54 au lieu de la porte 50 qui est validée (HP = 1 logique, SP = 1 logique), la signification est que le signal sur la borne 14 ne contient pas ou trop peu de parties correspondant aux If it is the gate 54 instead of the gate 50 which is validated (HP = logical 1, SP = logical 1), the meaning is that the signal on the terminal 14 does not contain or too little of parts corresponding to
seuils pour les cr Stes et les creux Par conséquent, le con- thresholds for cracks and valleys.
tenu du compteur 64 est diminué d'une unité, l'atténuation de l'atténuateur 68 est réduite et l'excursion de signal à la sortie de l'amplificateur 76 est augmentée afin que le given the counter 64 is decreased by one unit, the attenuation of the attenuator 68 is reduced and the signal excursion at the output of the amplifier 76 is increased so that the
signal analogique suivant sur la borne 70 soit amplifié da- analog signal on terminal 70 is amplified
vantage que le signal précédent.vantage than the previous signal.
Si la porte 52 est validée, la signification est que le décalage continu du signal analogique est trop grand, ce qui fait que plus de 1,5 % des mots numériques provenant du convertisseur A/N 12 ne contiennent que des 1, tandis que moins de 1,0 % de tous les m Qts provenant du convertisseur A/N 12 ne contiennent que des O Par conséquent, le compteur 66 est incrémenté d'une unité, ce qui fait que la tension de If the gate 52 is enabled, the significance is that the continuous shift of the analog signal is too large, so that more than 1.5% of the digital words from the A / D converter 12 contain only 1, while less than 1.0% of all m Qts from the A / D converter 12 contain only 0. Therefore, the counter 66 is incremented by one unit, so that the voltage of
sortie du convertisseur 78 est diminuée et le gain de l'am- output of the converter 78 is decreased and the gain of the
plifcateur 80 est modifié pour donner un plus faible décalage plifter 80 is changed to give a smaller offset
continu au signal suivant qui est appliqué sur la borne 70. continuously to the next signal applied to terminal 70.
Enfin, si la porte 56 est validée, la signification est que le décalage continu du signal analogique est trop faible, ce qui fait que moins de 0, 5 Yo des mots numériques provenant du convertisseur A/N 12 ne contiennent que des 1, tandis que plus de 2,0 % de tous les mots provenant du convertisseur A/i E 12 ne contiennent que des O Par conséquent, le compteur 66 est décrémenté d'une unité, ce qui fait que la tension de Finally, if the gate 56 is enabled, the significance is that the continuous offset of the analog signal is too low, so that less than 0.5 Yo of the digital words from the A / D converter 12 contain only 1, while that more than 2.0% of all words from the A / E converter E 12 contain only O. Therefore, the counter 66 is decremented by one unit, so that the voltage of
sortie du convertisseur 78 est augmentée et le gain de l'am- output of the converter 78 is increased and the gain of the
plificateur 80 est changé pour augmenter le décalage continu 80 fold is changed to increase the continuous offset
du signal suivant qui est appliqué à la borne 70. the next signal applied to terminal 70.
Si la condition existante demeure pour le signal If the existing condition remains for the signal
analogique suivant qui est appliqué à la borne 14 (c'est-à- analogous analogue which is applied to terminal 14 (ie
dire si l'amplitude crête à crgte du signal est trop élevée tell if the peak-to-peak amplitude of the signal is too high
ou trop faible pendant une trop longue durée ou si le déca- or too weak for too long a period of time or if the
lage continu est incorrect), la porte appropriée parmi les portes 50-56 est à nouveau validée et l'un des compteurs 64 continuous operation is incorrect), the appropriate door among doors 50-56 is again enabled and one of the counters 64
ou 66 est à nouveau incrémenté ou décrémenté après l'appli- or 66 is incremented or decremented again after the application
cation de chaque signal analogique successif à la borne 70, jusqu'à ce que les conditions soient telles qu'aucune porte ne soit validée Les deux compteurs 64 et 66 sont d'un type cation of each successive analog signal to terminal 70, until the conditions are such that no door is validated. Both counters 64 and 66 are of a type
qui n'est pas incrémenté au-delà du compte maximal ou décré- which is not incremented beyond the maximum or decremented
menté au-delà du compte minimal Ainsi, si les signaul sont beyond the minimum account so, if the signaul are
hors de la plage que peut accepter le dispositif, le conver- out of the range that the device can accept, the conversion
tisseur A/N 12 fournira un signal distordu Pour les besoins de l'explication de l'invention, on suppose que la nature du weaver A / N 12 will provide a distorted signal For the purpose of explaining the invention, it is assumed that the nature of the
signal appliqué sur la borne 70 et l'étalonnage du disposi- signal applied to terminal 70 and the calibration of the
tif empochent l'apparition de conditions de distorsion. tif pocket the appearance of distortion conditions.
On va maintenant considérer les conditions dans lesquelles aucune porte n'est validée (lignes 1, 6, 7, 8 et 9, tableau 2) la ligne 1 montre la situation dans laquelle les nombres de mots numériques ne comportant que des O et We will now consider the conditions under which no gate is validated (lines 1, 6, 7, 8 and 9, table 2). Line 1 shows the situation in which the numbers of digital words include only O and
ne comportant que des l ne sont ni trop grands ni trop pe- containing only l are neither too big nor too
tits, ce qui fait que les amplificateurs 76 et 80 sont cor- so that the amplifiers 76 and 80 are cor-
rectement réglés (c'est-à-dire que le signal appliqué sur la borne 14 n'est ni trop grand ni trop petit et n'est pas décalé d'une manière non désirée) Les lignes 6, 7, 8 et 9 montrent les situations dans lesquelles le signal appliqué correctly set (ie the signal applied to terminal 14 is neither too big nor too small and is not unwantedly shifted) Lines 6, 7, 8 and 9 show situations in which the applied signal
au convertisseur A/N fait que ce convertisseur produit res- to the A / D converter, this converter produces
pectivement trop et trop peu de mots numériques ne compor- too many and too few digital words do not
tant que des 1, et produit respectivement trop et trop peu de mots numériques ne comportant que des O Dans le cas de la situation représentée par la ligne 1 du tableau 2, il n'y a aucun changement de la valeur contenue dans le compteur 64 ou le compteur 66, jusqu'à ce que l'information contenue dans la suite de signaux analogiques change dans une mesure as long as 1, and produces respectively too many and too few digital words containing only 0 In the case of the situation represented by line 1 of Table 2, there is no change in the value contained in the counter 64 or the counter 66, until the information contained in the sequence of analog signals changes to a certain extent
telle que l'un des amplificateurs 76, 80, ou les deux, doi- such as one of the amplifiers 76, 80, or both,
vent être réglés à nouveau de la manière décrite ci-dessus. may be adjusted again as described above.
Dans le cas des situations représentées par les lignes 6-9 du tableau 2, aucune action n'a lieu Cependant, In the case of the situations represented by lines 6-9 of Table 2, no action takes place However,
lorsque la situation de l'une quelconque de ces lignes exis- where the situation of any of these lines exists
te et lorsque le signal varie ensuite pour prendre une nou- when the signal then varies to take a new
velle amplitude ou un nouveau niveau moyen par rapport au décalage continu en sortie de l'amplificateur 80 (ce qui ccnduit donc à l'une des conditions représentées par les lignes 2-5 du tableau 2), le dispositif convertisseur agit, de la manière expliquée ci-dessus, de façon à rétablir le the amplitude or a new average level with respect to the continuous offset at the output of the amplifier 80 (which thus leads to one of the conditions represented by the lines 2-5 of Table 2), the converter device acts in the same manner explained above, so as to restore the
signal de sortie du convertisseur A/N 12 à l'une des condi- signal output from the A / D converter 12 to one of the
tions décrites dans l'une des lignes 1, 6, 7, 8 et 9 du ta- described in one of the lines 1, 6, 7, 8 and 9 of the
bleau 2.bleau 2.
On notera que bien que le dispositif convertisseur A/N de la figure 1 ait été conçu et décrit pour la situation dans laquelle le signal analogique d'entrée apparatt sous la forme d'une série de paquets, ce dispositif peut également Note that although the A / D converter device of FIG. 1 has been designed and described for the situation in which the input analog signal appears in the form of a series of packets, this device can also
fonctionner avec un signal d'entrée continu, (a) en appli- operate with a continuous input signal, (a) in accordance
quant aux détecteurs 42 et 48 le nombre réel de mots produits par le convertisseur A/N 12 et (b) en faisant en sorte que le as to the detectors 42 and 48 the actual number of words produced by the A / D converter 12 and (b) by ensuring that the
détecteur calcule réellement des pourcentages, de façon pé- detector actually calculates percentages, so
riodique, comme par exemple lorsqu'apparait l'impulsion d'en- periodic, as for example when the impulse of
trée 62.62.
A titre d'autre variante, on peut choisir les nom- As another variant, we can choose the names
bres fixés dans les détecteurs 42 et 48 de façon qu'ils re- fixed in detectors 42 and 48 in such a way that they
présentent des limites admissibles pour un ensemble de mots (par exemple1000) provenant du convertisseur A/T 12 Dans cet ensemble de conditions, on peut utiliser um compteur (non représenté) pour compter le nombre de mots produits par have permissible limits for a set of words (e.g. 1000) from the A / T converter 12. In this set of conditions, a counter (not shown) can be used to count the number of words produced by
le convertisseur A/N 12 et, lorsque le compte fixé est at- the A / D converter 12 and, when the account set is
* teint, on peut utiliser le signal de sortie du compteur pour-* dyed, we can use the counter output signal to-
prcduire l'impulsion d' initialisation 62. to precede the initialization pulse 62.
Il va de soi que de nombreuses modifications peu- It goes without saying that many modifications can
vent ttre apportées au procédé et au dispositif décrits et can be made to the process and device described and
représentés, sans sortir du cadre de l'invention. represented, without departing from the scope of the invention.
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