FR2569320A1

FR2569320A1 - Coupling device

Info

Publication number: FR2569320A1
Application number: FR8412779A
Authority: FR
Inventors: Bernard Rambert
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1984-08-14
Filing date: 1984-08-14
Publication date: 1986-02-21

Abstract

Coupling device comprising a first and a second photocoupler which are connected together at the input to a first and a second connection point, so as to be capable of receiving, from these connection points, the same bipolar signal, but with the polarity reversed, this signal being capable of having common mode transients; the photocouplers being connected together at the output, so as to deliver the said signal without distortion due in particular to the common mode transients. Application to coupling electrical circuits.

Description

DISPOSITIF DE COUPLAGE
La présente invention concerne les dispositifs de couplage et plus particulièrement un dispositif de couplage susceptible d'isoler un circuit amont d'un circuit aval contre des parasites et notamment contre les parasites de mode commun ou des parasites électromagnétiques.COUPLING DEVICE
The present invention relates to coupling devices and more particularly to a coupling device capable of isolating an upstream circuit from a downstream circuit against parasites and in particular against common mode parasites or electromagnetic parasites.

Il est connu d'utiliser des photocoupleurs pour isoler les circuits électroniques contre toutes sortes de parasites. Les photocoupleurs permettent à la fois d'obtenir une fonction de couplage et une fonction d'isolation entre un circuit amont et un circuit aval. It is known to use photocouplers to isolate electronic circuits against all kinds of parasites. Photocouplers allow both a coupling function and an isolation function between an upstream circuit and a downstream circuit.

C'est par une liaison optique ou photoélectrique que s'effectue le passage d'un signal issu d'un circuit amont vers le circuit aval. Or cette liaison présente une capacité parasite qui est néfaste dans le cas de la présence de parasites de mode commun c'estadire, dans le cas de parasites de même polarité se présentant à l'entrée du photocoupleur.It is through an optical or photoelectric link that a signal from an upstream circuit passes to the downstream circuit. However, this connection has a parasitic capacitance which is harmful in the case of the presence of common mode parasites, that is to say, in the case of parasites of the same polarity occurring at the input of the photocoupler.

En effet, lorsqu'une impulsion de mode commun vient se superposer au signal utile, elle induit l'injection d'une charge parasite à travers la capacité parasite du transistor de sortie du photocoupleur. Indeed, when a common mode pulse is superimposed on the useful signal, it induces the injection of a parasitic charge through the parasitic capacitance of the output transistor of the photocoupler.

Par ailleurs, lorsque le photocoupleur reçoit un courant impulsionnel et qu'un parasite de mode commun se superpose à ce courant l'évacuation des charges parasites devient plus longue, ce qui provoque un ralentissement au niveau du blocage et du déblocage du transistor de sortie. Pour une durée donnée, l'amplitude des impulsions à injecter est par conséquent limitée. Furthermore, when the photocoupler receives a pulse current and a common mode parasite is superimposed on this current, the evacuation of the parasitic charges becomes longer, which causes a slowing down in the blocking and unblocking of the output transistor. For a given duration, the amplitude of the pulses to be injected is therefore limited.

C'est pour remédier à ces inconvénients que l'invention propose un dispositif de couplage principalement, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un deuxième photocoupleurs reliés entreeux en entrée par un premier et un deuxième points de connexion, de manière à être aptes à recevoir à partir de ces points de connexion, un même signal bipolaire, mais de polarité inversée, ce signal étant susceptible d'être perturbé; les photocoupleurs étant reliés entre eux, à la sortie, de manière à délivrer ledit signal sans perturbation. It is to overcome these drawbacks that the invention proposes a coupling device mainly, characterized in that it comprises a first and a second photocouplers connected between them at the input by a first and a second connection points, so as to be able to receive from these connection points, the same bipolar signal, but of reverse polarity, this signal being liable to be disturbed; the photocouplers being interconnected at the output, so as to deliver said signal without disturbance.

Le dispositif de couplage est également caractérisé en ce qu'il comprend un filtre à faible impédance ayant une borne d'entrée et une borne de sortie, la borne de sortie étant reliée au premier point de connexion, la borne d'entrée du filtre et le deuxième point de connexion permettant de recevoir le signal bipolaire. The coupling device is also characterized in that it comprises a low impedance filter having an input terminal and an output terminal, the output terminal being connected to the first connection point, the input terminal of the filter and the second connection point for receiving the bipolar signal.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard de la figure unique annexée représentant un schéma du dispositif de couplage selon l'invention. Other features and advantages of the invention will appear clearly on reading the following description presented by way of nonlimiting example and made with reference to the single appended figure representing a diagram of the coupling device according to the invention.

La figure unique représente le schéma d'un dispositif de couplage selon l'invention. Ce dispositif comprend deux photocoupleurs 1, 2, reliés entresux et un filtre 3 en amont. Les photocoupleurs sont choisis de manière à présenter sensiblement les mêmes caractéristiques pour notamment, que les phototransistors aient sensiblement la même capacité parasite Cpl Cp Chaque photocoupleur comprend de manière connue, une diode électroluminescente référencée respectivement, 4, 5, une diode photodétectrice référencée respectivement 6, 7, et un phototransistor référencé respectivement 8, 9. The single figure shows the diagram of a coupling device according to the invention. This device comprises two photocouplers 1, 2, interconnected and a filter 3 upstream. The photocouplers are chosen so as to have substantially the same characteristics, in particular for the phototransistors to have substantially the same parasitic capacitance Cpl Cp Each photocoupler comprises, in known manner, a light-emitting diode referenced respectively, 4, 5, a photodetector diode referenced respectively 6, 7, and a phototransistor referenced respectively 8, 9.

L'anode de la diode 4 est reliée à un point de connexion C. La cathode de la diode 5 est également reliée à ce point C. La cathode de la diode 4 est reliée à un point de connexion B. L'anode de la diode 5 est également reliée à ce point B. Ainsi, si on applique une tension V entre ces points C et B, et si cette tension est supérieure à la tension de seuil des diodes 4 et 5, la diode 4 qui reçoit la tension +V est conductrice alors que la diode 5 qui reçoit la tension -V est bloquée et inversement. The anode of diode 4 is connected to a connection point C. The cathode of diode 5 is also connected to this point C. The cathode of diode 4 is connected to a connection point B. The anode of diode 5 is also connected to this point B. Thus, if a voltage V is applied between these points C and B, and if this voltage is greater than the threshold voltage of diodes 4 and 5, diode 4 which receives the voltage + V is conductive while the diode 5 which receives the voltage -V is blocked and vice versa.

La cathode de la diode photodétectrice 6 est reliée à un potentiel positif d'une alimentation Vcc, sa cathode est reliée à la base du phototransistor 8. Le collecteur du phototransistor 8 est relié au potentiel positif de l'alimentation Vcc, l'émetteur est relié à une borne de sortie 5. Le collecteur du phototransistor 9 est relié à cette borne de sortie S, son émetteur est relié au zéro électrique 0 de l'alimentation Vcc. La cathode de la diode photodétectrice 7 est reliée au potentiel positif de l'alimentation Vcc, son anode est reliée à la base du phototransistor 9. Le signal de sortie VS est délivré entre la borne S et la borne 0. Le filtre 3, connecté en amont des photocoupleurs, comprend une résistance 10 et un circuit RC en parallèle sur cette résistance 10, la résistance de ce circuit est référencée 11, et le condensateur est référencé 12. The cathode of the photodetector diode 6 is connected to a positive potential of a Vcc power supply, its cathode is connected to the base of the phototransistor 8. The collector of the phototransistor 8 is connected to the positive potential of the Vcc power supply, the transmitter is connected to an output terminal 5. The collector of the phototransistor 9 is connected to this output terminal S, its transmitter is connected to the electrical zero 0 of the supply Vcc. The cathode of the photodetector diode 7 is connected to the positive potential of the supply Vcc, its anode is connected to the base of the phototransistor 9. The output signal VS is delivered between the terminal S and the terminal 0. The filter 3, connected upstream of the photocouplers, comprises a resistor 10 and an RC circuit in parallel on this resistor 10, the resistance of this circuit is referenced 11, and the capacitor is referenced 12.

Ce filtre a une borne d'entrée A et une borne de sortie reliées au point commun C. This filter has an input terminal A and an output terminal connected to the common point C.

Le signal de commande du dispositif est appliqué entre les points A et B; c'est un signal bipolaire. Suivant le signal l'une des deux diodes électroluminescentes émet, l'autre est bloquée. L'éclairement de la photodiode 6 (respectivement 7) par la diode électroluminescente 4 (respectivement 5) provoque l'injection de charges dans la base du transistor correspondant 8 (respectivement 9). Le photocoupleur 1 (respectivement 2) a un transistor de sortie qui conduit et est de Préférence amené en saturation tandis que l'autre 2 (respectivement) a une sortie bloquée. On obtiens un fonctionnement en push-pull pour la sortie de l'ensemble, prise entre les points O et S. The device control signal is applied between points A and B; it's a bipolar signal. Depending on the signal, one of the two light emitting diodes emits, the other is blocked. The illumination of the photodiode 6 (respectively 7) by the light-emitting diode 4 (respectively 5) causes the injection of charges into the base of the corresponding transistor 8 (respectively 9). Photocoupler 1 (respectively 2) has an output transistor which conducts and is preferably brought to saturation while the other 2 (respectively) has a blocked output. We obtain a push-pull operation for the output of the assembly, taken between points O and S.

Lorsque le potentiel des points A et B varie dans le même sens d'une même quantité AV, c'estadire s'il y a apparition à l'entrée A,
B du circuit d'un mode commun, les diodes électroluminescentes 4 et 5 ne sont pas sollicitées.When the potential of points A and B varies in the same direction by the same quantity AV, this is to say if there is appearance at input A,
B of the common mode circuit, the light-emitting diodes 4 and 5 are not stressed.

Toutefois la présence d'une capacité Cpi (i = 1 ou 2) entre la
pi diode électroluminescente et la base du transistor à l'intérieur du photocoupleur i (i = 1 ou 2) peut perturber le fonctionnement du système lors des transitoires de mode commun.
However, the presence of a Cpi capacity (i = 1 or 2) between the
pi light emitting diode and the base of the transistor inside the photocoupler i (i = 1 or 2) can disturb the operation of the system during common mode transients.

Lors d'une variation instantanée ô V du mode commun, cette capacité parasite Cp crée l'induction d'une charge Q pi = Cpr ôV sur la base du transistor correspondant, cette charge slécoulant progres sivement par la suite par les résistances de fuite. L'emploi de deux photocoupleurs 1 et 2 de construction pratiquement identique empêche la perturbation du fonctionnement par les transitoires de mode commun. En effet, les charges Qpl et Qp2 étant sensiblement égales, les transistors 8 et 9 sont chacun le siège d'une variation de courant de même sens et sensiblement de même valeur.Il s'ensuit que la tension de sortie Vs, qui par ailleurs est totalement insensible à la composante continue du mode commun, est peu sensible aux phénomènes transitoires c'està-dire aux variations rapides du mode commun. During an instantaneous variation ô V of the common mode, this stray capacitance Cp creates the induction of a charge Q pi = Cpr V on the basis of the corresponding transistor, this charge falling gradually thereafter by the leakage resistors. The use of two photocouplers 1 and 2 of practically identical construction prevents disturbance of the operation by the transients of common mode. Indeed, the charges Qpl and Qp2 being substantially equal, the transistors 8 and 9 are each the seat of a current variation of the same direction and substantially of the same value. It follows that the output voltage Vs, which moreover is completely insensitive to the continuous component of the common mode, is not very sensitive to transient phenomena, that is to say to rapid variations of the common mode.

L'insertion du filtre 3 est particulièrement intéressante lorsque la charge de sortie (placée entre O et S) est faible (qui présente donc une impédance élevée) car il n'est plus nécessaire dans ce cas d'avoir un photocourant important pendant les régimes statiques. On peut donc placer une résistance importante en série avec les diodes électroluminescentes et shunter cellesci par un circuit "RC" destiné à accélérer les régimes transitoires. Une telle configuration diminue d'une part réchauffement des diodes électroluminescentes, elle réduit d'autre part les retards à la transmission des fronts par l'action directe du circuit RC à faible résistance qui augmente d'une maniere transitoire le courant traversant la diode électroluminescente sollicitée. The insertion of the filter 3 is particularly advantageous when the output load (placed between O and S) is low (which therefore has a high impedance) because it is no longer necessary in this case to have a high photocurrent during the regimes. static. It is therefore possible to place a large resistance in series with the light-emitting diodes and shunt these by a "RC" circuit intended to accelerate the transient regimes. Such a configuration decreases on the one hand heating of the light-emitting diodes, it reduces on the other hand the delays in the transmission of the edges by the direct action of the RC circuit with low resistance which increases in a transient way the current passing through the light-emitting diode requested.

Une variante du système décrit est obtenue en intercalant entre chaque diode électroluminescente et la photodiode associée, une fibre optique. Dans ce cas, I'utilisation en complémentaire, de deux liaisons fibres optiques, limite la sensibilité du récepteur (photodiodes) aux parasites extérieurs. A variant of the system described is obtained by inserting an optical fiber between each light-emitting diode and the associated photodiode. In this case, the complementary use of two fiber optic links limits the sensitivity of the receiver (photodiodes) to external noise.

Claims

1. Coupling device, characterized in that it comprises a first (1) and a second (2) photocouplers connected between them, at the input by a first (C) and a second (B) connection point so as to be able receiving from these connection points, the same bipolar signal, but of reverse polarity, this signal being liable to be disturbed; the photocouplers being interconnected at the output, so as to deliver said signal without disturbance.

2. Coupling device according to claim 1, characterized in that each photocoupler (1, 2) comprises a light-emitting diode (4, 5) the anode of the diode of the first photocoupler (1) being connected to the first point (C) connection, its cathode being connected to the other connection point (B); the anode of the diode of the second photocoupler (2) being connected to the second connection point (B), its cathode being connected to the first (C) connection point.

3. Coupling device according to claim 1 or 2, characterized in that each photocoupler comprises a phototransistor (8, 9) the collector of the phototransistor (8) of the first photocoupler (1) being connected to a first terminal (Vcc) of power supply, its transmitter being connected to the phototransistor collector (9) of the second photocoupler (2), the latter's transmitter being connected to a second power supply terminal (0).

4. Coupling device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the photocouplers (1, 2) have substantially identical parasitic capacitances.

5. Coupling device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the diodes (4, 6), (5, 7) of each photocoupler are connected by a pair of optical fibers.

6. Coupling device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a filter (3) having an input terminal (A) and an output terminal, the output terminal being connected to the first connection point (C), the input terminal (A) of the filter and the second connection point (B) for receiving the bipolar signal.

7. Coupling device according to claim 6, characterized in that the filter comprises a high resistance (10) and a circuit

RC (11, 12) in parallel on the resistor (10).