FR2583237A1 - Convertisseur numerique-analogique - Google Patents

Abstract

UN CONVERTISSEUR NUMERIQUE-ANALOGIQUE DESTINE A ETRE UTILISE DANS UN MICROPROCESSEUR 9 COMPREND UNE PREMIERE ET UNE DEUXIEME MINUTERIE 3A, 3B, UN PREMIER ET UN DEUXIEME CIRCUIT DE VERROUILLAGE DE MODULE 2A, 2B RESPECTIVEMENT ASSOCIES AUX PREMIERE ET DEUXIEME MINUTERIES POUR MAINTENIR DES VALEURS NUMERIQUES RESPECTIVES, LES MINUTERIES PRODUISANT RESPECTIVEMENT UN PREMIER ET UN DEUXIEME SIGNAL DE DEBORDEMENT 4A, 4B, LE DEUXIEME SIGNAL 4B REPOSITIONNANT LES PREMIERE ET DEUXIEME MINUTERIES 3A, 3B SUR LES VALEURS NUMERIQUES MAINTENUES DANS LES CIRCUITS DE VERROUILLAGE RESPECTIFS 2A, 2B ET UN MOYEN BISTABLE 6 QUI RECOIT LES SIGNAUX DE DEBORDEMENT ET PRODUIT UN SIGNAL DE SORTIE D'UN PREMIER NIVEAU EN REPONSE AU PREMIER SIGNAL ET D'UN DEUXIEME NIVEAU EN REPONSE AU DEUXIEME SIGNAL, SI BIEN QUE LES IMPULSIONS FORMENT UN SIGNAL MODULE EN LARGEUR D'IMPULSION DONT LE COEFFICIENT D'UTILISATION EST REPRESENTATIF DU RAPPORT DESDITES VALEURS NUMERIQUES RESPECTIVES MAINTENUES DANS LESDITS CIRCUITS DE VERROUILLAGE RESPECTIFS.

Description

La présente invention concerne les convertisseurs numérique-analogique (N-

A) et, plus spécialement, des convertisseurs

N-A du type dans lequel le signal numérique est utilisé pour pro-

duire un signal modulé en largeur d'impulsion (ou signal p.w.m.) qui est ensuite filtré pour produire la forme d'onde analogique. C'est un but de l'invention de produire le signal p.w.m. d'une manière simple en utilisant des parties existantes

de microprocesseurs classiques.

Par conséquent, l'invention propose un convertisseur N-A destiné à être utilisé dans un microprocesseur comprenant une

première et une deuxième minuterie, un premier et un deuxième cir-

cuit de verrouillage de module respectivement associés auxdites première et deuxième minuteries afin de maintenir des valeurs numériques respectives, les minuteries étant conçues pour produire un premier et un deuxième signal de débordement respectifs à des

valeurs de comptage prédéterminées, o le deuxième signal de débor-

dement fait que lesdites première et deuxième minuteries sont re-

positionnées sur les valeurs numériques maintenues dans lesdits circuits de verrouillage respectifs, et un moyen bistable servant à recevoir lesdits signaux de débordement et à produire un signal de sortie à un premier niveau en réponse audit premier signal de débordement et à un deuxième niveau en réponse audit deuxième signal de débordement, si bien que les impulsions ainsi produites forment

un signal modulé en largeur d'impulsion dont le coefficient d'uti-

lisation est représentatif du rapport desdites-valeurs numériques

respectives maintenues dans lesdits circuits de verrouillage res-

pectifs.

Le convertisseur fait typiquement partie d'un micro-

processeur et comporte habituellement en outre un filtre, par exemple un condensateur, servant à filtrer le signal p.w.m. afin de produire

une forme d'onde analogique.

Les valeurs numériques maintenues dans les circuits de verrouillage de module sont commodément positionnées par une

unité de microprocesseur. De préférence, les minuteries sont éga-

lement destinées à décompter depuis les valeurs numériques respec-

tives et à produire leurs signaux de débordement respectifs lorsque

leur valeur de comptage atteint zéro.

Dans un mode de réaLisation préféré, ledit moyen bistable comprend une bascule qui bascule sous l'action desdits signaux de débordement. Le moyen bistable peut également comprendre un moyen à portes logiques servant à autoriser le passage des signaux de débordement jusqu'à la bascule. Le moyen à portes logiques com- prend de préférence deux portes ET, chaque porte possédant une entrée qui est connectée de façon à recevoir un signal de Validation, son autre entrée étant connectée de façon à recevoir l'un respectif desdits signaux de débordement des minuteries, les sorties des

portes ET étant ainsi connectées qu'elles font basculer la bascule.

La description suivante, conçue à titre d'illus-

tration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexes, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'une partie du convertisseur N-A se trouvant dans un microprocesseur; et la figure 2 est un schéma de principe d'un deuxième

mode de réalisation d'un circuit logique faisant partie du conver-

tisseur N-A.

Ainsi, comme représenté sur la figure 1, un micro-

processeur 9 comporte une unité de microprocesseur I qui est utilisée pour fournir des valeurs numériques à chacun de deux circuits de verrouillage de module 2A et 2B. Chaque circuit de verrouillage 2A, 2B est connecté à une minuterie respective 3A, 3B. Les circuits

de verrouillage 2A et 2B sont utilisés pour repositionner les minu-

teries 3A et 3B sur les valeurs numériques fournies par l'unité de

microprocesseur 1.

Chaque minuterie décompte depuis La valeur reposi-

tionnée et fournit un signal de débordement, respectivement désigné par 4A, 48, lorsque sa valeur de comptage atteint zéro. Le signal de débordement 4B venant de la minuterie 3B est utilisé pour faire que les deux circuits de verrouillage 2A et 2B repositionnent leurs

minuteries 3A et 3B respectives sur les valeurs numériques emmaga-

sinées dans les circuits de verrouillage respectifs à cet instant.

Chacun des signaux de débordement 4A et 4B est transmis à une entrée d'une porte ET 5A, 5B respective. Les autres

entrées des portes ET sont connectées en commun à l'unité de micro-

processeur 1, qui fournit un signal de Validation E aux portes.

Des signaux de sortie des portes 5A et 5B sont ensuite tranmis aux entrées R et S d'une bascule 6 et sont utilisés pour faire basculer la bascule afin qu'elle produise un signal de sortie modulé en largeur d'impulsion Q. Celui-ci est ensuite filtré par un filtre passe-bas se présentant sous la forme d'un condensateur 7 afin de produire une forme d'onde analogique à la

sortie 8.

On va maintenant expliquer plus complètement le

fonctionnement du convertisseur N-A.

La valeur numérique transmise au circuit de verrouil-

lage 2B par l'unité de microprocesseur 1 est représentative de la durée de la forme d'onde voulue de sorte que, lorsque la minuterie 3B décompte jusqu'à zéro et produit le signal de débordement 4B, ceci définit le début de chaque durée puisque le signal de débordement provoque également le repositionnement des deux minuteries sur les valeurs maintenues dans leurs circuits de verrouillage de module

respectifs. La valeur numérique contenue dans le circuit de verrouil-

lage 2A représente la largeur de l'impulsion et, par conséquent,

est plus petite que la valeur contenue dans le circuit de verrouil-

lage 2B. La minuterie 3A produit donc un signal de débordement 4A qui définit la fin de l'impulsion qui a commencé au début de la période.

Pour produire le signal modulé en largeur d'impul-

sion, on utilise donc l'un des signaux de débordement pour faire basculer la bascule 6 dans un état de sortie haut, et l'autre signal de débordement fait basculer la bascule 6 dans un état de sortie

bas. Le signal de sortie ainsi produit est donc un train d'impul-

sions qui est ensuite filtré par le condensateur 7.

L'invention utilise donc les composants existants

d'un microprocesseur 9 pour produire le signal p.w.m.

Il est donc clair que, même si, dans ce mode de

réalisation, il est utilisé une bascule pour produire les impul-

sions, il serait tout autant possible d'utiliser d'autres dispo-

sitifs bistables.

Par exemple, comme représenté sur la figure 2, deux bascules du type D peuvent être employées comme cela va être décrit ci-dessous. Dans ce cas, les signaux de débordement 4A et 4B sont de nouveau transmis aux portes ET SA et 5B respectives, mais, dans ce mode de réalisation, le signal de Validation E est transmis à une première bascule 10 de type D qui est cadencée par le signal

de débordement 4B venant de la minuterie 38. Le signal de valida-

tion est également transmis à la deuxième entrée de la porte ET 5B, mais la porte ET 5A reçoit sur sa deuxième entrée le signal de

sortie de la bascule 10.

Les signaux de sortie des deux portes ET 5A et 5B sont tranmis-à une porte OU 11 dont le signal de sortie fournit le cadencement d'une deuxième bascule 12 de type D. Cette bascule 12 produit le signal modulé en largeur d'impulsion sur sa sortie Q, lequel est ensuite filtré par un filtre passe-bas se présentant sous la forme d'un condensateur 7 afin de produire une forme d'onde analogique sur la sortie 8. Dans ce mode de réalisation, la sortie inverse Q de la deuxième bascule 12 est connectée à l'entrée D de la bascule 12 de sorte que, à chaque fois que la bascule 12 est cadencée par le signal de sortie de la porte OU 11, la sortie Q s'inverse. Les entrées R et S de la bascule 12 sont utilisées pour positionner et repositionner respectivement les valeurs contenues

dans la bascule, si bien que la signal possède la polarité voulue.

Il est clair que, en transmettant le signal de Vali-

dation à la première bascule 10 de type D et à la porte ET 5B et en utilisant le signal de débordement 4B pour cadencer la bascule de type D, le circuit est tel que le premier signal à transmettre à la porte OU 11 en provenance de la porte ET après que le signal de Validation a commuté positivement est le signal de débordement 4B

et le dernier signal à transmettre à la porte OU après que le si-

gnal de Validation a commuté négativement est le signal de débor-

dement 4A.

On comprendra naturellement que le signal modulé en largeur d'impulsion venant des sorties de l'une des bascules 6 et 12 peut être directement transmis à un moteur à courant continu par

exemple, sans qu'il soit besoin d'un filtrage supplémentaire.

Bien entendu, L'homme de l'art sera en mesure

d'imaginer, à partir du dispositif dont La description vient

d'être donnée à titre simpLement illustratif et nuLlement Limi-

tatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

R EV E N D I C A T I 0 N S

1. Convertisseur numérique-analogique destiné à être

utilisé dans un microprocesseur (9), caractérisé en ce qu'il com-

prend une première et une deuxième minuterie (3A, 3B), un premier et un deuxième circuit de verrouillage de module (2A, 2B) respec- tivement associés avec les première et deuxième minuteries pour maintenir des valeurs numériques respectives, les minuteries étant

destinées à produire un premier et un deuxième signal de déborde-

ment respectifs (4A, 4B) à des valeurs de comptage prédéterminées, o Ledit deuxième signal de débordement (4B) fait que Lesdites minuteries (3A, 3B) sont repositionnées sur Les valeurs numériques maintenues dans lesdits circuits de verrouillage respectifs (2A, 2B), et un moyen bistable (6) servant à recevoir lesdits signaux de débordement et à produire un signal de sortie à un premier niveau en réponse audit premier signal de débordement et à un deuxième niveau en réponse audit deuxième signal de débordement, si bien que les impulsions ainsi produites forment un signal modulé en

largeur d'impulsion dont te coefficient d'utilisation est représen-

tatif du rapport desdites valeurs numériques respectives maintenues

dans lesdits circuits de verrouillage respectifs.

2. Convertisseur numérique-analogique selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité de microprocesseur (1) servant à positionner lesdites valeurs numériques respectives dans lesdits premier et deuxième circuits

de verrouillage de module.

3. Convertisseur numérique-analogique selon La reven-

dication 1 ou 2, caractérisé en ce que Les minuteries sont destinées à décompter depuis leurs valeurs numériques respectives et à produire

leurs signaux de débordement respectifs lorsque leur valeur de comp-

tage atteint zéro.

4. Convertisseur numérique-analogique selon la reven-

dication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit moyen bistable comprend une bascule (6) dont le signal de sortie bascule en

réponse auxdits signaux de débordement.

5. Convertisseur numérique-analogique selon la reven-

dication 4, caractérisé en ce que ledit moyen bistable comprend en outre un moyen à portes logiques (SA, 5B) servant à autoriser le

passage des signaux de débordement jusqu'à la bascule.

6. Convertisseur numérique-analogique selon la reven-

dication 5, caractérisé en ce que ledit moyen à portes logiques comprend deux portes ET (5A, 5B) connectées de façon que leurs signaux de sortie fassent directement basculer une bascule R/S (6) dont la sortie est le signal modulé en largeur d'impulsion, chaque

porte ET ayant une entrée qui reçoit un signal de Validation (E).

7. Convertisseur numérique-analogique selon l'une

quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite

bascule est une première bascule (12) de type D qui est cadencée par lesdits signaux de débordement, la sortie inverse (Q) étant

connectée à son entrée (D) de façon que son signal de sortie s'in-

verse à chaque fois qu'il est cadencé pour former le signal modulé

en largeur d'impulsion.

8. Convertisseur numérique-analogique selon la reven-

dication 7, caractérisé en ce que ledit moyen à portes logiques comprend deux portes ET (5A, 5B) dont les signaux de sortie sont transmis à une porte OU qui fournit le signal d'horloge d'entrée (CL)

à ladite première bascule de type (D).

9. Convertisseur numérique-analogique selon la reven-

dication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième bascule (10) de type D dont le signal d'entrée est un signal de

Validation (E) et qui est cadencé par ledit deuxième signal de débor-

dement (4B), le signal de sortie de la deuxième bascule de type D étant transmis à l'entrée de la même porte ET (5A) que le premier signal de débordement (4A), et le signal de Validation (E) étant également transmis à l'entrée de la même porte ET (5B) que le

deuxième signal de débordement (4B).

10. Convertisseur numérique-analogique selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte

en outre un moyen (7) servant à filtrer ledit signal modulé en

largeur d'impulsion afin de produire une forme d'onde analogique.

11. Convertisseur numérique-analogique selon la reven-

dication 10, caractérisé en ce que ledit moyen de filtrage est

un condensateur (7).

12. Microprocesseur, caractérisé en ce qu'il contient un convertisseur numérique-analogique selon l'une quelconque des

revendications I à 11.