FR2781942A1 - Procede d'integration et circuit d'integration offrant un rapport signal-bruit ameliore, ainsi qu'oscillateur commande par tension et convertisseur frequence-tension employant ce circuit d'integration - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un circuit d'intégration qui permet d'élever notablement le rapport du courant à la capacité, ainsi qu'un oscillateur commandé par tension et un convertisseur fréquence-tension employant ce circuit d'intégration. Le circuit d'intégration comprend un condensateur d'intégration (1), une source de courant (2), un commutateur (31), un circuit de détection (4) et un circuit de commande (3, 30). La source de courant (2) fournit un courant (I) au condensateur d'intégration (1). Le commutateur (31) est placé sur le trajet suivi par le courant pour aller de la source de courant au condensateur d'intégration. Le circuit de détection (4) détermine la tension (Vc) créée sur le condensateur d'intégration. Le circuit de commande (3, 30) commande le commutateur (31) de façon qu'un courant soit fourni par la source de courant au condensateur d'intégration pendant une durée d'intégration. La durée d'intégration se ramène à une durée de fourniture de courant et à une durée d'arrêt, le circuit de commande commande le commutateur de façon qu'un courant soit fourni par la source de courant au condensateur d'intégration pendant la durée de fourniture de courant et qu'aucun courant ne soit fourni pendant la durée d'arrêt.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé d'intégration et à un
circuit d'intégration, lesquels sont largement utilisés dans les circuits électroniques, ainsi qu'à un oscillateur commandé par tension, largement utilisé dans les circuits électroniques, et à un convertisseur fréquence-tension employant le circuit d'intégration. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un procédé et un circuit d'intégration convenant pour des applications dans lesquelles la variation d'un facteur associée à la charge ou à la décharge d'un condensateur
d'intégration se trouve dans les limites d'un intervalle étroit prédéterminé.
L'invention concerne également un oscillateur commandé par tension et un
convertisseur fréquence-tension employant ce circuit d'intégration.
En tant que parties de circuits électroniques, les circuits d'intégration sont largement utilisés. Lorsque la délivrance d'un courant continu à un condensateur d'intégration commence, la tension aux bornes, ou tension créée entre les bornes du condensateur d'intégration, augmente au fur et à mesure du passage du temps. Si l'on suppose que le courant est désigné par I, la tension aux bornes par Vc, la capacité du condensateur d'intégration par C et le temps
d'intégration par T, la relation Vc=(I/C).T existe. Ici, C est une valeur fixe.
Lorsque l'on utilise le circuit d'intégration comme partie d'un circuit électronique, il est fait appel à la relation ci-dessus. L'une des grandeurs I, T et Vc est fixée à une valeur prédéterminée, et on fait varier une autre d'entre elles. On détecte la variation de la grandeur restante. Par exemple, le circuit d'intégration peut être utilisé comme partie d'un oscillateur commandé par tension. Dans ce cas, deux tensions de référence sont déterminées, et on fait varier le courant I proportionnellement à une tension afin d'induire la charge. Lorsque Vc atteint la première tension de référence (tension supérieure), le signal de sortie varie. De même, le courant I varie pour induire la décharge. Lorsque Vc atteint la deuxième tension de référence (tension inférieure), le signal de sortie varie. On fait de nouveau varier le courant I pour induire une nouvelle charge. Ainsi, le signal de
sortie oscille à une fréquence qui dépend d'une tension.
Dans ce type d'oscillateur commandé par tension, il se peut, par exemple, qu'un bruit se superpose à une tension de référence. Dans ce cas, la période de décharge, pendant laquelle le condensateur d'intégration se décharge, devient instable. Ceci provoque une instabilité, c'est-à-dire un sautillement, dans le signal de sortie, et pose un problème en ce qu'il est impossible de produire un signal oscillant de précision élevée. Aussi longtemps que l'amplitude du bruit ne
varie pas, la stabilité se rapporte au rapport du courant I à la capacité C, soit I/C.
Pour réduire l'instabilité, il faut augmenter le rapport I/C, et il faut augmenter le rythme de variation suivant lequel la tension aux bornes du condensateur d'intégration effectue la transition. Toutefois, le temps d'intégration est déterminé en liaison avec le cycle du signal oscillant. La différence entre les deux tensions de référence ne peut pas être augmentée. Par conséquent, il est impossible d'accroître
le rapport I/C.
Un convertisseur fréquence-tension emploie aussi un circuit d'intégration comme partie de son circuit électronique. Le signal d'entrée est, par exemple, un signal passant par zéro. Lorsque le signal d'entrée coupe le niveau zéro, il est produit un signal pulsant. Ce signal pulsant est utilisé pour repositionner le circuit d'intégration. La tension aux bornes, ou tension créée entre les bornes du circuit d'intégration, est échantillonnée et maintenue. Un signal de
sortie est alors produit sur la base de la tension aux bornes.
Dans le convertisseur fréquence-tension, si le taux de variation suivant lequel la fréquence d'un signal d'entrée varie est faible, le taux de variation suivant lequel le niveau de tension du signal de sortie varie est également faible. Ceci pose un problème en ce que le signal de sortie est susceptible de comporter un bruit et que le convertisseur fréquence-tension souffre alors d'avoir un rapport signal-bruit médiocre en ce qui concerne le signal de sortie. Pour résoudre ce problème, il faut augmenter le rapport I/C du courant I à la capacité C, et il faut augmenter le taux de variation suivant lequel la tension aux bomrnes, soit Vc, du condensateur d'intégration effectue la transition. Lorsqu'on augmente I/C, la tension Vc dépasse le niveau pouvant être échantillonné et maintenu. Ceci constitue un problème, et
on ne peut donc pas augmenter le rapport I/C.
Comme ci-dessus mentionné, quand un circuit électronique fait appel à un circuit d'intégration, il est préférable d'augmenter le rapport I/C du courant à la capacité afin de minimiser l'influence du bruit. Toutefois, en pratique, ceci est
difficile à faire.
Un but de l'invention est de réaliser un procédé d'intégration et un circuit d'intégration pouvant assurer une augmentation notable du rapport I/C du courant à la capacité. Un autre but de l'invention est de réaliser un oscillateur commandé par tension qui emploie ce circuit d'intégration, afin de réduire l'instabilité, ainsi qu'un convertisseur fréquence-tension offrant l'avantage d'avoir
un rapport signal-bruit élevé.
Dans le procédé et le circuit d'intégration selon l'invention, on opère une suspension de l'intégration. L'attention de la demanderesse a été attirée par le fait que les facteurs associés à la charge ou à la décharge du circuit d'intégration, à savoir le courant de charge ou de décharge, la tension de référence ou la tension de détection, et le temps variaient dans les limites d'un intervalle étroit. La durée pendant laquelle l'intégration est suspendue se trouve à l'intérieur de l'intervalle de variation du temps nécessité par une seule intégration. Si on peut détecter la fin de l'intégration, bien que l'intégration soit suspendue, des actions nécessaires peuvent être entreprises. De plus, le temps d'intégration en est sensiblement abrégé. Par conséquent, le rapport I/C du courant à la capacité peut être augmenté de façon
notable.
En d'autres termes, le procédé d'intégration selon l'invention comprend une opération de charge dans laquelle un condensateur d'intégration se charge et une opération de détection de tension dans laquelle la tension créée sur le condensateur d'intégration est détectée. L'opération de charge comporte une opération de fourniture de courant dans laquelle un courant est fourni au condensateur d'intégration et une opération d'arrêt dans laquelle la charge du
condensateur d'intégration s'arrête pendant une durée prédéterminée.
Le circuit d'intégration selon l'invention comprend un condensateur d'intégration, une source de courant, un commutateur, un circuit de détection et un circuit de commande. La source de courant fournit un courant au condensateur d'intégration. Le commutateur est monté sur un trajet par lequel le courant est fourni, en provenance de la source de courant, au condensateur d'intégration. Le circuit de détection détecte la tension créée sur le condensateur d'intégration. Le circuit de commande commande le commutateur de façon que le courant soit fourni par la source de courant au condensateur d'intégration pendant une durée, ou période, d'intégration. La période d'intégration se trouve comprise dans la durée de fourniture de courant et la durée d'arrêt. Le circuit de commande commande le commutateur de façon qu'un courant soit fourni par la source de courant au condensateur d'intégration pendant la durée de fourniture de courant, et aucun courant n'est délivré par la source de courant au condensateur d'intégration
pendant la durée d'arrêt.
La durée d'arrêt pendant laquelle la fourniture de courant s'arrête peut être placée au milieu de la durée d'intégration ou au début de celle-ci. Toutefois, il est nécessaire de pouvoir déterminer la fin de l'intégration. De plus, la durée d'arrêt pendant laquelle la fourniture de courant s'arrête doit être exactement
constante, mais on peut la faire varier.
Un oscillateur commandé par tension selon l'invention comprend un condensateur d'intégration, un circuit de charge/décharge, une source de niveau de référence, un circuit de comparaison et un circuit de commande. Le circuit de charge/décharge charge ou décharge le condensateur d'intégration au moyen d'un courant proportionnel au niveau de tension d'un signal d'entrée. La source de niveau de référence délivre sélectivement un premier niveau de référence et un deuxième niveau de référence. Le circuit de comparaison compare la tension créée sur le condensateur d'intégration avec un signal de sortie formant un niveau de référence qui provient de la source de niveau de référence, et délivre le résultat de la comparaison sous la forme d'un signal oscillant. Le circuit de commande commande la charge et la décharge du condensateur d'intégration via le circuit de charge/décharge. La source de niveau de référence délivre en alternance les premier et deuxième niveaux de référence en réponse au signal oscillant. Le circuit de commande fait commuter en alternance la charge et la décharge du condensateur d'intégration en réponse au signal oscillant. Le circuit de commande commande le circuit de charge/décharge de façon que le signal de charge/décharge arrête la charge pendant une durée prédéterminée comprise à l'intérieur de la durée de charge, et le circuit de charge/décharge arrête la décharge pendant une même
durée prédéterminée comprise à l'intérieur d'une durée de décharge.
Dans le cas d'un oscillateur à commande par tension réel, il est rare
que la tension du signal d'entrée varie à l'intérieur d'un intervalle large.
Normalement, le signal d'entrée varie à l'intérieur d'un intervalle limité.
L'oscillateur commandé par tension selon l'invention traite le signal d'entrée dont la variation de tension est limitée, et produit un signal oscillant qui présente une stabilité réduite. Puisque la variation de tension du signal d'entrée est limitée, la variation de la fréquence avec laquelle le signal de sortie oscille est petite. Par conséquent, la variation de la durée d'intégration est petite. Même lorsqu'on arrête l'intégration pendant une durée prédétermrninée plus courte que la limite inférieure de la durée d'intégration, l'oscillateur commandé par tension peut agir de la même manière qu'un oscillateur commandé par tension classique. Ici, il faut cependant déterminer de manière appropriée un courant produit en proportion de la tension du signal d'entrée et deux niveaux de référence. En outre, puisque la durée d'intégration est notablement courte, même si l'on emploie le même condensateur d'intégration et les mêmes niveaux de référence que ceux classiquement adoptés, on peut élever le rapport I/C du courant à la capacité. De plus, on peut minimiser
l'influence du bruit. Par conséquent, on peut minimiser l'instabilité.
Un convertisseur fréquence-tension selon l'invention comprend un condensateur d'intégration, un circuit de repositionnement, une source de courant constant, un circuit de commande de charge, et un circuit d'échantillonnage et de maintien. Le circuit de repositionnement repositionne la tension créée sur le condensateur d'intégration à intervalles d'un cycle d'un signal oscillant. La source de courant constant charge le condensateur d'intégration au moyen d'un courant constant. Le circuit de commande de charge étend la commande de façon que la charge s'arrête pendant une durée prédéterminée comprise à l'intérieur d'une durée de charge pendant laquelle le condensateur d'intégration se charge. Le circuit d'échantillonnage et de maintien échantillonne et maintient la tension créée sur le condensateur d'intégration à la fin de la durée de charge pendant laquelle le
condensateur d'intégration se charge.
Dans un convertisseur fréquence-tension réel, il est rare que la
fréquence d'un signal d'entrée varie dans les limites d'un large intervalle.
Normalement, la variation de fréquence du signal d'entrée est limitée. Le convertisseur fréquence-tension selon l'invention traite le signal d'entrée, dont la variation de fréquence est limitée, et produit une tension précise o l'influence du bruit est minimisée. Puisque la variation de fréquence du signal d'entrée est limitée, la variation de la durée d'intégration est petite. Même si on arrête l'intégration pendant une durée prédéterminée plus courte que la limite inférieure de la durée d'intégration, le convertisseur fréquence-tension peut se comporter de la même façon qu'un convertisseur fréquence-tension classique. Ici, le courant devant être fourni par la source de courant constant doit être fixé de manière appropriée. De plus, puisque la durée d'intégration est relativement courte, même s'il est prévu le même circuit d'intégration que celui employé classiquement, on peut augmenter le rapport I/C du courant à la capacité. De plus, on peut minimiser l'influence du bruit. Finalement, on peut produire une tension de sortie de grande
précision ayant un rapport signal-bruit élevé.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise
à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma de circuit montrant un exemple des circuits d'intégration classiques; les figures 2A et 2B montrent la relation existant entre l'action du circuit d'intégration classique de la figure 1 et certains facteurs; la figure 3 est un schéma de circuit montrant un exemple des oscillateurs commandés par tension classiques employant un circuit d'intégration; la figure 4 montre des actions effectuées dans l'oscillateur commandé par tension qui est représenté sur la figure 3; la figure 5 montre l'action d'une unité de commutation comprise dans l'oscillateur commandé par tension de la figure 3, ainsi que l'influence du bruit; la figure 6 montre un exemple des convertisseurs fréquence-tension classiques employant un circuit d'intégration; la figure 7 montre des actions effectuées dans le convertisseur fréquence-tension de la figure 6; la figure 8 montre la configuration de base d'un circuit d'intégration selon l'invention; les figures 9A et 9B montrent l'action du circuit d'intégration selon l'invention; la figure 10 est un schéma de circuit montrant la configuration d'un oscillateur commandé par tension selon le premier mode de réalisation; la figure 11 est un schéma de circuit montrant la configuration d'un circuit générateur d'impulsion d'arrêt qui est employé dans le premier mode de réalisation; la figure 12 est un schéma de circuit montrant des actions effectuées dans le circuit générateur d'impulsion d'arrêt; la figure 13 montre des actions effectuées dans l'oscillateur commandé par tension du premier mode de réalisation; la figure 14 est un schéma explicatif montrant la différence que l'on peut constater en ce qui concerne l'apparition d'instabilités (sautillements) entre l'oscillateur commandé par tension du premier mode de réalisation et celui de la technique antérieure; la figure 15 est un schéma de circuit montrant la configuration d'un convertisseur fréquence-tension selon un deuxième mode de réalisation, employant le circuit d'intégration de l'invention; la figure 16 est un schéma de circuit montrant la configuration d'un circuit générateur d'impulsion d'arrêt employé dans le deuxième mode de réalisation; la figure 17 montre des actions effectuées dans le circuit générateur d'impulsion d'arrêt; la figure 18 montre des actions effectuées dans le convertisseur fréquence-tension selon le deuxième mode de réalisation; la figure 19 est un schéma de circuit montrant la configuration d'un circuit générateur d'impulsions d'arrêt de durée d'impulsion variable servant à produire une impulsion dont la durée est variable; et la figure 20 montre des actions effectuées dans le circuit générateur
d'impulsions d'arrêt de durée d'impulsion variable.
Avant de présenter une description détaillée des modes de réalisation
préférés, on va décrire, en se reportant aux dessins annexés qui les concerne, un procédé et un circuit d'intégration classiques, un oscillateur commandé par tension classique et un convertisseur fréquencetension classique, de façon qu'apparaissent plus clairement les différences qui existent entre la technique antérieure et l'invention. En tant qu'éléments entrant dans la constitution des circuits électroniques, on a largement adopté les circuits d'intégration. La figure 1 est un schéma de circuit montrant un exemple de circuit d'intégration classique. Comme on peut le voir sur la figure 1, un condensateur d'intégration 1 présente une capacité C, et une source de courant 2 fournit un courant continu au condensateur d'intégration 1. Un circuit de commande 3 fournit un signal d'intégration IS à la source de courant 2 afin de commander la source de courant. Un circuit de détection 4 détecte la tension aux bornes, soit Vc, c'est-à-dire la tension créée entre les bornes du condensateur d'intégration 1. Lorsque le signal d'intégration IS est délivré par le circuit de commande 3, la source de courant 2 fournit un courant continu au condensateur d'intégration 1. La tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 1 s'élève au fur et à mesure du passage du temps en fonction du courant I qui est fourni par la source de courant 2. La tension aux bornes Vc, la capacité C du condensateur d'intégration et le temps d'intégration T présentent entre eux la relation Vc=(I/C).T. Le circuit de détection 4 équivaut, par exemple, à un comparateur servant à comparer la tension aux bornes Vc avec une tension de référence ou à un circuit d'échantillonnage et de maintien servant à
échantillonner et maintenir la tension aux bornes Vc.
Dans le circuit d'intégration, C est constant. Une quelconque des grandeurs I, T et Vc est fixée à une valeur prédéterminée selon la relation ci-dessus présentée, et on fait varier une autre d'entre elles. On détecte la variation de la grandeur restante. Par exemple, la figure 2A montre comment varie le courant I fourni par la source de courant en fonction du temps t nécessaire pour que la tension aux bornes Vc atteigne la tension prédéterminée Vc. Le temps t nécessaire pour que Vc atteigne Vt varie en fonction du courant I. De plus, la figure 2B montre comment varie le temps t en fonction de la tension aux bornes Vc lorsque le courant I est fixé à une valeur prédéterminée. On va maintenant décrire des exemples de circuits employant le circuit d'intégration. La figure 3 est un schéma de circuit montrant un exemple d'oscillateur commandé par tension classique. Comme représenté sur la figure 3, un convertisseur tension-courant 5 reçoit une tension d'entrée Vin (tension de commande). Une résistance 6 détermine le courant de sortie du convertisseur tension-courant 5. Les courants devant être fournis par des sources de courant 7 et 8 commandées par courant sont commandés en fonction du courant de sortie du convertisseur tension- courant 5. On suppose que la valeur de résistance offerte par la résistance 6 est R, si bien que la relation I=Vin/R s'applique. On peut voir un condensateur d'intégration 9 et un comparateur 10. Le comparateur 10 reçoit en entrée la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 9 via la borne d'entrée d'inversion 10A. Une tension de référence VRH ou VRL (VRL<VRH) lui est appliquée en entrée par sa borne d'entrée de non-inversion 10B. Un signal oscillant (signal de sortie de l'oscillateur commandé par tension, ou VCO) Sout qui est délivré par l'oscillateur commandé par tension apparaît sur la borne de
sortie. Un commutateur 11 est présent, dont les états de conduction et de non-
conduction sont commandés sur la base du signal oscillant Sout. Lorsque le signal oscillant Sout est haut, le commutateur 11 est fermé. Lorsque le signal oscillant Sout est bas, le commutateur 11 est ouvert. Un inverseur 12 inverse le signal oscillant Sout. Les états de conduction et de non-conduction d'un commutateur 13 sont commandés sur la base du signal de sortie de l'inverseur 12. Lorsque le signal de sortie de l'inverseur 12 est haut, le commutateur 13 est fermé, et, lorsque le signal de sortie de l'inverseur 12 est bas, le commutateur 13 est ouvert. Un commutateur 14 est présent, dont les états de conduction et de non- conduction sont commandés sur la base du signal oscillant Sout. La tension de référence VRH est appliquée à une borne d'entrée 14A du commutateur 14, tandis que la tension de référence VRL est appliquée à sa borne d'entrée 14B. La borne de sortie 14C est connectée à la borne d'entrée de non-inversion 10B du comparateur 10. Lorsque le signal oscillant Sout est haut, le commutateur 14 est connecté par sa borne d'entrée 14A à sa borne de sortie 14C. Lorsque le signal oscillant Sout est bas, sa borne d'entrée 14B est connectée à sa borne de sortie 14C. L'oscillateur commandé par tension qui est représenté sur la figure 3 utilise le circuit d'intégration pour déterminer le temps nécessaire pour que la tension aux bornes Vc atteigne la tension prédéterminée VRH OU VRL lorsque le courant I varie comme représenté sur
la figure 2A.
La figure 4 est un diagramme de formes d'onde présentant des actions effectuées dans l'oscillateur commandé par tension classique de la figure 3. Comme représenté, dans l'oscillateur commandé par tension classique, par exemple, lorsque le signal oscillant Sout est bas, la borne d'entrée 14B du commutateur 14 est connectée à sa borne de sortie 14C. La tension de référence VRL est appliquée à la borne d'entrée de non-inversion lOB du comparateur 10. Le commutateur 11 est ouvert. Le signal de sortie de l'inverseur 12 est amené au niveau haut. Le commutateur 13 se ferme. Par conséquent, un courant continu proportionnel à la tension d'entrée Vin va du condensateur d'intégration 9 à la source de courant commandée par courant 8. La tension aux bornes Vc du
condensateur d'intégration 9 diminue au fur et à mesure du passage du temps.
Lorsque la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 9 atteint la tension
de référence VRL, le signal oscillant Sout est amené au niveau haut.
Par conséquent, la borne d'entrée 14A du commutateur 14 se connecte sur sa borne de sortie 14C. La tension de référence VRL est appliquée à la borne
d'entrée de non-inversion lOB du comparateur 10. Le commutateur 11 se ferme.
Le signal de sortie de l'inverseur 12 est amené au niveau bas. Le commutateur 13 s'ouvre. Par conséquent, un courant continu proportionnel à la tension d'entrée Vin va de la source de courant commandée par courant 7 au condensateur d'intégration 9. La tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 9 s'élève au fur et à mesure du passage du temps. Lorsque la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 9 dépasse la tension de référence VRH, le signal oscillant Sout passe au niveau bas. Des actions identiques se répètent ensuite. Finalement, le signal oscillant Sout est délivré avec une fréquence qui dépend de la tension d'entrée Vin. Le cycle T du signal oscillant Sout est exprimé par T=(C/I).(VRH-VRL), O C désigne la capacité du condensateur d'intégration 9. Puisque la relation I=Vin/R s'applique, le cycle T peut s'exprimer par T=(RC/Vin).(VRH-VRL). Comme représenté sur la figure 4, lorsque la tension d'entrée Vin est basse, le courant I est petit et le cycle T est long. Ainsi, le cycle du signal Sout est long. Lorsque la tension d'entrée Vin est élevée, le courant I est grand et le cycle T est court. Ainsi,
le cycle du signal Sout' est court.
La figure 5 montre des actions effectuées pendant un cycle du signal Sout de l'oscillateur commandé par tension qui est représenté sur la figure 3. Le flanc 17 de la tension Vc o le signal Sout effectue une transition a été agrandi et représenté dans le cadre 16, lequel est entouré en trait interrompu, formé d'une barre longue suivie de deux barres courtes. Par exemple, on va supposer qu'un bruit associé à une tension AV se superpose à la tension de référence VRL. La période de décharge pendant laquelle le condensateur d'intégration 9 se décharge devient instable au bout d'un intervalle de temps exprimé par AT=(C/I)xAV, comme indiqué dans le cadre 16 de la figure 5. Ceci provoque une instabilité du signal oscillant Sout. Par conséquent, on ne peut pas produire un signal oscillant de précision élevée. Ceci est un problème. 1 en est de même dans le cas o un bruit se superpose à la tension de référence VRH. Pour réduire les instabilités, il faut augmenter le rapport I/C du courant I à la capacité C. Le taux de variation suivant lequel la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 9 effectue une transition doit être augmenté jusqu'au point o la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 9 ne dépasse pas la tension de référence. Toutefois, le circuit que l'on peut voir sur la figure 3 effectue l'intégration pendant un intervalle de temps qui coïncide avec un cycle du signal oscillant Sout. La tension aux bornes Vc est proportionnelle au temps d'intégration. Lorsqu'on augmente le rapport I/C, la tension Vc dépasse la tension de référence. Le rapport I/C doit donc être déterminé en fonction d'un intervalle pendant lequel le temps d'intégration varie, c'est-à-dire un intervalle à l'intérieur duquel le cycle du signal oscillant varie, et de la différence entre les tensions de référence VRH-VRL. Le rapport I/C ne
peut donc pas être fixé à une grande valeur.
La figure 6 est un schéma de circuit montrant un exemple d'un
convertisseur fréquence-tension classique employant un circuit d'intégration.
Comme représenté sur la figure 6, un comparateur 19 découpe la forme d'onde d'un signal d'entée Sin relativement à la tension de masse électrique 0 V, et délivre un signal en onde carrée Sp ayant la même fréquence que le signal d'entrée Sin. Le signal d'entrée Sin est appliqué à la borne d'entrée de non-inversion 19a du comparateur 19, et la tension de la masse électrique 0 V est appliquée à sa borne d'entrée d'inversion 19B. De plus, un circuit 20 générateur d'impulsion de flanc détecte le flanc antérieur du signal en onde carrée Sp et produit une impulsion de flanc Pr synchrone avec le flanc antérieur du signal en onde carrée (Sp). Un circuit retardateur 21 retarde l'impulsion de flanc Pr et délivre une impulsion de flanc retardée Prd. Les états de fermeture et d'ouverture d'un commutateur 22 sont commandés sur la base de l'impulsion de flanc retardée Prd délivrée par le circuit retardateur 21. Le commutateur 22 se ferme lorsque l'impulsion de flanc retardée 1l Prd est fournie. Lorsque l'impulsion de flanc retardée n'est pas fournie, le commutateur 22 est ouvert. De plus, une source de courant constant 24 fournit un courant continu à un condensateur d'intégration 23. Un circuit d'échantillonnage et de maintien 25 échantillonne et maintient la tension aux bornes Vc, ou tension créée entre les bornes du condensateur d'intégration 23, en utilisant l'impulsion de
flanc retardée Prd comme signal d'échantillonnage. Le convertisseur fréquence-
tension représenté sur la figure 6 utilise le circuit d'intégration pour détecter la tension aux bornes Vc dont les valeurs sont intégrées pendant un temps variable (cycle d'un signal d'entrée), le courant I étant maintenu constant.
La figure 7 est un diagramme de formes d'onde montrant des actions effectuées dans le convertisseur fréquence-tension classique de la figure 6. La tension Vout est la tension de sortie du circuit d'échantillonnage et de maintien 25 (la tension de sortie du convertisseur fréquence-tension). Par exemple, lorsqu'un signal d'entrée Sin tel que celui illustré est appliqué en entrée, le comparateur 19 découpe la forme d'onde du signal d'entrée Sin par rapport à la tension de la masse électrique 0 V. Le comparateur 19 délivre un signal en onde carrée Sp ayant la même fréquence que le signal d'entrée Sin. Le circuit générateur d'impulsion de flanc 20 détecte le flanc antérieur du signal en onde carrée Sp et produit une impulsion de flanc Pr synchrone avec le flanc antérieur du signal en onde carrée Sp. Le circuit d'échantillonnage et de maintien 25 échantillonne et maintient la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 23 en utilisant l'impulsion de
flanc Pr comme signal d'échantillonnage.
D'autre part, le circuit retardateur 21 retarde l'impulsion de flanc Pr et délivre une impulsion de flanc retardée Prd. Par conséquent, le commutateur 22 se ferme. Ceci fait passer dans la terre électrique le courant continu délivré par la source de courant constant 24. Le condensateur d'intégration 23 se décharge, et la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 23 se repositionne sur 0 V. Lorsque l'application de l'impulsion de flanc retardée Prd au commutateur 22 cesse, le commutateur 22 s'ouvre. Le courant continu est alors fourni par la source de courant constant 24 au condensateur d'intégration 23. L'intégration est alors effectuée. Les actions ci-dessus citées se rapportant à l'intégration sont effectuées à intervalles d'un cycle du signal d'entrée Sin. La tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 23 varie comme représenté. La tension de sortie Vout du circuit d'échantillonnage et de maintien 25 est, comme représenté,
proportionnelle au cycle du signal d'entrée Sin.
Dans le convertisseur fréquence-tension de la figure 6, la tension de sortie Vout est proportionnelle au cycle du signal d'entrée Sin. Lorsque le taux de variation Af avec lequel la fréquence du signal d'entrée Sin varie est faible, le taux de variation AV avec lequel la tension de sortie Vout effectue la transition est également faible. La tension de sortie est donc susceptible d'être affectée par un bruit. Ceci pose un problème en ce que le convertisseur fréquence-tension souffre d'avoir un rapport signal-bruit médiocre en ce qui concerne la tension de sortie Vout. Il faudrait donc augmenter le rapport I/C du courant I à la capacité C. Il faudrait élever le taux de variation avec lequel la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration effectue la transition jusqu'au point o la tension aux
bornes Vc ne dépasserait pas la tension qui peut être échantillonnée et maintenue.
Ainsi, une tension de sortie Vout serait un signal de précision élevée délivré avec un rapport signal-bruit élevé. Toutefois, dans le cas du circuit représenté sur la figure 6, l'intégration s'effectue sur un intervalle de temps qui coïncide avec un cycle du signal d'entrée Sin. Si on élève le rapport I/C, la tension Vc dépasse la tension qui peut être échantillonnée et maintenue. Le rapport I/C doit donc être déterminé en fonction de l'intervalle à l'intérieur duquel le temps d'intégration varie, c'est-à-dire de l'intervalle à l'intérieur duquel le cycle du signal d'entrée varie, et de l'intervalle des tensions qui peuvent être échantillonnées et
maintenues. Ainsi, on ne peut pas augmenter le rapport I/C.
Comme mentionné ci-dessus, dans le cas d'un circuit employant un circuit d'intégration, le rapport I/C du courant à la capacité devrait, de préférence, être suffisamment élevé pour minimrniser l'influence du bruit. Toutefois, on ne peut pas augmenter le rapport I/C puisque la tension aux bornes du condensateur
d'intégration dépasse sa valeur limite.
La figure 8 représente la configuration de base d'un circuit
d'intégration selon l'invention.
Comme représenté, le circuit d'intégration selon l'invention comprend, en plus des composants du circuit d'intégration classique représenté sur la figure 1, un commutateur 31 et un circuit 30 générateur d'impulsion d'arrêt. Le commutateur 31 est placé sur le trajet suivant lequel le courant est fourni par la source de courant 2 au condensateur d'intégration 1. Le circuit 30 générateur d'impulsion d'arrêt produit l'impulsion d'arrêt Px en utilisant le signal d'intégration IS envoyé par le circuit de commande 3, et le fournit au commutateur 31. Le circuit 30 générateur d'impulsion d'arrêt produit l'impulsion d'arrêt Px, laquelle est active pendant une durée prédéterminée, en utilisant le signal d'intégration IS. Par
conséquent, le commutateur 31 est ouvert pendant cette durée prédéterminée.
Les figures 9A et 9B montrent des actions effectuées dans le circuit d'intégration de la figure 8. Comme on peut le voir sur la figure 9A, l'impulsion d'arrêt Px augmente un temps TP après que le signal d'intégration IS s'est élevé. L'impulsion d'arrêt Px est à un niveau haut actif pendant une durée prédéterminée TO. Après cela, l'impulsion d'arrêt Px devient inactive (elle descend au niveau bas). Même si la durée d'intégration T varie, la somme des temps TP et TO doit être inférieure à la durée T. Si l'on suppose que la limite inférieure de la durée d'intégration T est TS, la relation TP+T0<TS s'applique. La source de courant 2 fournit un courant pendant la durée d'intégration T. Toutefois, pendant que l'impulsion d'arrêt Px est au niveau haut, le commutateur 31 est ouvert. Le courant n'est donc fourni au condensateur d'intégration 1 que pendant l'intervalle de temps T-TO. La tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 1 s'élève proportionnellement au courant I pendant l'intervalle de temps T-TO. La tension aux bornes atteinte à la fin de la durée d'intégration T, soit Vce, est exprimée par
(I/C).(T-T0).
Comme mentionné ci-dessus, dans le circuit d'intégration selon
l'invention, la durée pendant laquelle l'intégration a lieu est exprimée par T-TO.
Aussi longtemps que la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 1 ne dépasse pas l'intervalle des tensions pouvant être détectées, le rapport I/C peut s'élever. De plus, le taux de variation suivant lequel la tension aux bornes Vc
effectue la transition peut être augmenté.
Dans l'exemple représenté sur la figure 9A, l'impulsion d'arrêt Px s'élève un temps TP après le début de la durée d'intégration. Selon une autre possibilité, l'impulsion d'arrêt Px peut, comme représenté sur la figure 9B, s'élever en même temps que commence la durée d'intégration. Dans ce cas, les temps TO et
TS doivent vérifier la relation T0<TS.
On va maintenant décrire le premier mode de réalisation, dans lequel on a adapté à un oscillateur commandé par tension le circuit d'intégration de la
figure 8.
La figure 10 est un schéma de circuit montrant la configuration d'un oscillateur commandé par tension selon le premier mode de réalisation de l'invention. L'oscillateur commandé par tension du premier mode de réalisation possède les mêmes composants que l'oscillateur commandé par tension classique représenté sur la figure 3. La différence avec l'oscillateur commandé par tension classique réside en ce qu'un commutateur 47, un circuit générateur d'impulsion de flanc 41 et un circuit générateur d'impulsion d'arrêt 44 sont incorporés. Le commutateur 47 est placé sur le trajet suivi par le courant pour aller au condensateur d'intégration 9. Le circuit 41 générateur d'impulsion de flanc et le circuit 44 générateur d'impulsion d'arrêt sont utilisés pour produire une impulsion d'arrêt Px, au moyen de la laquelle le commutateur 47 est commandé. Lorsqu'un signal de niveau haut est fourni, le commutateur 47 se ferme. Un inverseur inverse l'impulsion d'arrêt Px et fournit l'impulsion résultante au commutateur 47. Le circuit générateur d'impulsion de flanc 41 comporte un inverseur 42, servant à retarder et inverser le signal oscillant Sout délivré par le comparateur 10, et une porte OU exclusif 43 qui reçoit en entrée le signal oscillant Sout et le signal de sortie de l'inverseur 42. Le circuit générateur d'impulsion de flanc 41 produit une impulsion de flanc EP dont la durée est suffisamment brève pour pouvoir être
synchronisée avec le flanc de transition du signal oscillant Sout.
La figure 11 est un schéma de circuit montrant la configuration du circuit 44 générateur d'impulsion d'arrêt. Les bascules D 50 à 53 sont connectées en série les unes avec les autres de façon que la borne de sortie de phase positive Q se trouvant sur un étage précédent soit connectée avec la borne d'entrée de données D à l'étage suivant. Une bascule D 54 est connectée par sa borne d'entrée de données D à la borne de sortie de phase opposée, notée "/Q", de la dernière bascule D 53. Un signal d'horloge CLK est appliqué en entrée aux bornes C d'entrée de signal d'horloge des bascules D 50 à 54. Une impulsion de flanc EP délivrée par le circuit 41 générateur d'impulsion de flanc est appliquée à leurs bornes de repositionnement R. De plus, la borne d'entrée de données D de la première bascule D 50 est connectée à une ligne 55 d'alimentation électrique VCC. Un signal logique de niveau haut est appliqué à la borne d'entrée de données D. La figure 12 montre des actions effectuées dans le circuit 44 générateur d'impulsion d'arrêt qui est représenté sur la figure 11. Les bascules D 50 et 54 sont repositionnées en réponse à l'impulsion de flanc EP. Les signaux de sortie de phase positive Q1, Q2 et Q3 des bascules D 50 à 52 sont mis au niveau bas, et le signal de sortie de phase négative /Q4 de la bascule D 53 est mis au niveau haut. L'impulsion d'arrêt Px, qui est le signal de sortie de phase positive de la bascule D54 est mise au niveau bas. Après cela, lorsque le signal d'horloge CLK s'élève, le signal de sortie de phase positive Q1 de la bascule D50 est mis au niveau haut et l'impulsion d'arrêt Px est mise au niveau haut. Après cela, à chaque fois que le signal d'horloge s'élève, les signaux de sortie Q2, Q3 et /Q4 effectuent, successivement, une transition. Lorsqu'une durée coïncidant avec quatre cycles du signal d'horloge s'est écoulée, Px passe au niveau bas. Le signal d'horloge est obtenu par l'utilisation d'un oscillateur à cristal, ou d'un moyen analogue. Le cycle du signal d'horloge est exactement constant. La durée pendant laquelle Px reste à
un niveau haut est exactement constante.
La figure 13 est un diagramme de formes d'onde montrant des actions effectuées dans l'oscillateur commandé par tension du premier mode de réalisation. Par exemple, on suppose que le signal oscillant Sout et l'impulsion d'arrêt Px sont au niveau bas. La borne d'entrée 14B du commutateur 14 est connectée à sa borne de sortie 14C. La tension de référence VRL est appliquée à la borne d'entrée de non-inversion lOB du comparateur 10. Le commutateur 11 est ouvert, et le commutateur 13 est fermé. Un courant proportionnel à la tension d'entrée Vin va du condensateur d'intégration 9 à la source de courant commandée par courant 8. La tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 9 chute au
fur et à mesure du passage du temps.
Lorsque la tension aux bornes Vc a descendu jusqu'au niveau de référence VRL, le signal oscillant Sout est amené au niveau haut, et l'impulsion de flanc EP est produite. Par conséquent, la borne d'entrée 14A du commutateur 14 se connecte sur sa borne de sortie 14C. La tension de référence VRH est appliquée à la borne d'entrée de non-inversion lOB du comparateur 10. Le commutateur 11 se ferme, et le commutateur 13 s'ouvre. De plus, l'impulsion d'arrêt Px reste au niveau bas pendant le temps qui va de l'instant o l'impulsion de flanc EP est appliquée en entrée au circuit 44 générateur d'impulsion d'arrêt jusqu'à l'instant o le signal d'horloge CLK s'élève. Le commutateur 47 se ferme. Un courant proportionnel à la tension d'entrée Vin va de la source de courant commandée par courant 7 au condensateur d'intégration 9. La tension aux bornes Vc du
condensateur d'intégration 9 s'élève au fur et à mesure du passage du temps.
Lorsque le signal CLK s'élève, l'impulsion d'arrêt Px délivrée par le circuit 44 générateur d'impulsion d'arrêt est mise au niveau haut. Le commutateur 47 s'ouvre. La charge du condensateur d'intégration 9 par la source de courant
commandée par courant s'arrête. La tension aux bornes Vc reste sans changement.
Après cela, lorsqu'une durée coïncidant avec quatre cycles du signal d'horloge s'est écoulée, l'impulsion d'arrêt Px est mise au niveau haut. Le commutateur 47 se ferme de nouveau. Par conséquent, la charge du condensateur d'intégration 9 par la source de courant commandée par courant 7 redémarre. La tension aux bornes Vc s'élève au fur et à mesure du passage du temps. Ici, la tension aux bornes Vc s'élève jusqu'à la tension de référence VRH, le signal oscillant Sout est mis au niveau bas et l'impulsion de flanc EP est produite. Par conséquent, la borne d'entrée 14B du commutateur 14 se connecte à sa borne de sortie 14C. La tension de référence VRL est appliquée à la borne d'entée de non- inversion lOB du comparateur 10. Le commutateur 11 s'ouvre, et le commutateur 13 se ferme. De la même façon, l'impulsion d'arrêt Px reste au niveau bas pendant le temps qui va de l'instant o l'impulsion de flanc EP a été appliquée en entrée au circuit 44 générateur d'impulsion d'arrêt jusqu'à l'instant o le signal d'horloge CLK s'élève. Le commutateur 47 se ferme. Par conséquent, un courant proportionnel à la tension d'entrée Vin va du condensateur d'intégration 9 à la source de courant commandée par courant 8. La tension aux bornes Vc du
condensateur d'intégration 9 diminue au fur et à mesure du passage du temps.
De la même façon, lorsque le signal d'horloge CLK s'élève, l'impulsion d'arrêt Px délivrée par le circuit 44 générateur d'impulsion d'arrêt est rmise au niveau haut. Le commutateur 47 se ferme. Par conséquent, la décharge du condensateur d'intégration vers la source de courant commandée par courant s'arrête, et la tension aux bornes Vc reste sans changement. Lorsqu'un temps coïincidant avec quatre cycles du signal d'horloge s'est écoulé, l'impulsion d'arrêt Px est amenée au niveau haut. Le commutateur 47 se ferme de nouveau. Après
cela, la série d'actions ci-dessus présentée se répète.
Comme mentionné ci-dessus, le temps pendant lequel le condensateur d'intégration se charge réellement, qui est compris à l'intérieur du temps de charge, s'exprime par Tc-T0. Le temps pendant lequel le condensateur d'intégration 9 se décharge réellement, qui est compris à l'intérieur d'un temps de décharge, s'exprime par Td-T0. Ici, le temps de charge pendant lequel le condensateur d'intégration 9 se charge est Tc, le temps de décharge pendant lequel le condensateur d'intégration 9 se décharge est Td, et la durée de l'impulsion Tx est TO. La durée pendant laquelle l'intégration s'effectue réellement, qui est comprise à l'intérieur d'un cycle du signal oscillant, est exprimée par T-2T0. Par conséquent, dans l'oscillateur commandé par tension du premier mode de réalisation, la
relation (T-2TO)=2(RC/Vin).(VRH-VRL) s'applique.
La figure 14 est un schéma explicatif montrant l'influence exercée sur le temps de décharge, pendant lequel le condensateur d'intégration 9 se décharge, lorsqu'un bruit d'une tension AV se superpose à la tension de référence VRL. La ligne en trait continu Vc 1 montre l'influence exercée dans ce mode de réalisation, tandis que la ligne en trait interrompu Vc3 montre l'influence exercée dans la technique antérieure, comme représenté sur la figure 3. De plus, AT1 représente l'instabilité (sautillement) du temps de décharge, pendant lequel le condensateur d'intégration 9 employé dans ce mode de réalisation se décharge. AT2 désigne l'instabilité (sautillement) du temps de décharge pendant lequel le condensateur d'intégration 9 employé dans la technique antérieure se décharge. Comme indiqué, l'instabilité AT est exprimée par (C/I)xAV. Plus le rapport C/I est faible, et plus le taux de variation, suivant lequel la tension aux bornes Vc effectue la transition, est élevé. L'instabilité AT diminue de manière proportionnelle. Le rapport C/I de ce mode de réalisation est plus faible que celui de la technique antérieure. Le taux de variation suivant lequel la tension aux bornes Vc effectue la transition dans ce mode de réalisation est plus élevé. Si le bruit AV est superposé à la tension de référence, l'instabilité AT1 de ce mode de réalisation est plus petite que l'instabilité AT2 de la technique antérieure. L'instabilité AT est liée au cycle du signal oscillant Sout et provoque le sautillement. Pour cette raison, le sautillement se produisant
dans ce mode de réalisation est plus petit.
La durée de l'impulsion d'arrêt est déterminée en fonction des conditions d'utilisation de l'oscillateur commandé par tension. Tout autre condition, comme par exemple le rapport I/C, est déterminée en fonction de la durée de l'impulsion. Par exemple, l'oscillateur commandé par tension du premier mode de réalisation est adapté à la production d'une porteuse de 455 kHz présentant un écart de 3 kHz. On va discuter une telle adaptation. Puisque la fréquence de la porteuse est de 455 kHz, son cycle T est d'environ 2,2 lps. Puisque
la fréquence contient un écart de 3 kHz, la variation du cycle est d'environ 15 ns.
De ce point de vue, la durée pendant laquelle la charge ou la décharge s'effectue réellement doit être fixée à environ 50 ns au plus. Un temps cofncidant avec 97,5 % du cycle T peut être considéré comme une durée d'arrêt. Dans ce cas, à moins que les conditions relatives à la tension ne varient, on peut donner au rapport I/C une valeur quarante fois plus grande. On peut donc réduire le
sautillement en conséquence.
On va maintenant présenter la description d'un deuxième mode de
réalisation, dans lequel le circuit d'intégration de la figure 8 est adapté à un
convertisseur fréquence-tension.
La figure 15 est un schéma de circuit montrant la configuration du convertisseur fréquence-tension selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. Le convertisseur fréquence-tension du deuxième mode de réalisation possède les mêmes composants que le convertisseur fréquencetension classique de la figure 6. La différence par rapport au convertisseur fréquence-tension classique réside en ce qu'un commutateur 63 et un circuit 62 générateur d'impulsion d'arrêt sont incorporés. Le commutateur 63 est placé sur le trajet suivi par le courant pour aller au condensateur d'intégration 23. Le circuit 62 générateur d'impulsion d'arrêt produit une impulsion d'arrêt Px au moyen de laquelle le commutateur 63 est commandé. Le circuit 20 générateur d'impulsion de flanc est, comme représenté, constitué d'un inverseur 60 et d'une porte ET 61. Le circuit générateur d'impulsion de flanc 20 produit une impulsion courte Pr sur le flanc antérieur du signal Sp. Lorsqu'il reçoit un signal de niveau haut, le commutateur
63 s'ouvre.
La figure 16 est un schéma de circuit montrant la configuration du circuit 62 générateur d'impulsion d'arrêt. La figure 17 montre des actions effectuées dans le circuit 62 générateur d'impulsion d'arrêt. Comme représenté, le circuit 62 générateur d'impulsion d'arrêt est analogue au circuit représenté sur la figure 11, sauf que le nombre d'étages de bascules est différent. On omettra donc
de donner la description de cette configuration.
La figure 18 est un diagramme de formes d'onde montrant des actions effectuées dans le convertisseur fréquence-tension du deuxième mode de réalisation de la figure 15. Lorsqu'un signal d'entrée Sin tel que celui illustré est appliqué en entrée, le comparateur 19 découpe la forme d'onde du signal d'entrée Sin par rapport à la tension de masse électrique 0 V. Le comparateur 19 délivre ensuite un signal en onde carrée Sp ayant la même fréquence que le signal d'entrée Sin. Le circuit 20 générateur d'impulsion de flanc détecte le flanc antérieur du signal en onde carrée Sp et produit une impulsion de flanc Pr synchrone avec le flanc antérieur du signal en onde carrée Sp. Le circuit d'échantillonnage et de maintien 25 échantillonne et maintient la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 23 en utilisant l'impulsion de flanc Pr comme signal d'échantillonnage. D'autre part, le circuit retardateur 21 retarde l'impulsion de flanc Pr et délivre une impulsion de flanc retardée Prd. Par conséquent, le commutateur 22 se ferme. Ceci amène le courant continu délivré par la source de courant constant 24 à passer dans la terre électrique. Le condensateur d'intégration 23 se décharge, et la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 23 est repositionnée à 0 V. Lorsque la fourniture de l'impulsion de flanc retardée Prd au commutateur 22 cesse, le commutateur 22 s'ouvre. A ce moment, l'impulsion d'arrêt Px est au niveau bas. Le commutateur 63 se ferme. Un courant continu est donc fourni par la source de courant constant 24 au condensateur d'intégration 23. Les actions
d'intégration ont lieu.
Après que l'impulsion de flanc retardée Prd a été fournie par le circuit retardateur 21 au circuit 62 générateur d'impulsion d'arrêt, lorsque le signal
d'horloge CLK s'élève initialement, l'impulsion d'arrêt Px est mise au niveau haut.
Le commutateur 63 s'ouvre. Par conséquent, la fourniture d'un courant par la source de courant constant 24 au condensateur d'intégration 23 cesse, et la tension aux bornes Vc du condensateur d'intégration 23 subsiste au niveau de tension
atteint à ce moment.
Après cela, lorsque le signal d'horloge CLK s'élève une deuxième fois, le signal d'impulsion d'arrêt Px est mis au niveau bas, et le commutateur 63 se ferme de nouveau. La fourniture d'un courant par la source de courant constant 24 au condensateur d'intégration 23 redémarre. Lorsque l'impulsion de flanc Pr est produite par le circuit 20 générateur d'impulsion de flanc, le circuit d'échantillonnage et de maintien 25 échantillonne et maintient la tension aux
bornes Vc. Ensuite, les actions précédentes se répètent.
La tension de sortie Vout du circuit d'échantillonnage et de maintien varie en fonction du cycle du signal d'entrée Sin. Plus particulièrement, la tension de sortie Vout est exprimée par (I/C).(T-T0-Te)=(I/C).T+ constante. Ici, le cycle du signal d'entrée Sin est T, la durée de l'impulsion de flanc est Te, la durée de l'impulsion d'arrêt Px est TO, le courant fourni par la source de courant 24 est I, et la capacité du condensateur d'intégration est C. Dans le convertisseur fréquence- tension de ce mode de réalisation, le taux de variation suivant lequel la tension de sortie Vout effectue la transition peut être augmenté sans qu'il y ait nécessité d'élever la tension de sortie Vout. Par conséquent, on peut réaliser une conversion de précision élevée, avec un rapport
signal-bruit élevé.
La durée de l'impulsion d'arrêt employée dans les premier et deuxième modes de réalisation peut être fixée à une valeur prédéterminée, mais on peut la faire varier. Lorsqu'on fait varier la durée de l'impulsion, dans le cas de l'oscillateur commandé par tension du premier mode de réalisation, on dilate l'intervalle de fréquences dans lequel l'oscillation a lieu. Dans le cas du convertisseur fréquence-tension du deuxième mode de réalisation, on dilate
l'intervalle de fréquences dans lequel un signal d'entrée est reçu.
La figure 19 représente un exemple de configurations d'un circuit générateur d'impulsions d'arrêt permettant de produire une impulsion d'arrêt Px dont la durée est variable. La figure 20 montre des actions effectuées dans le circuit générateur d'impulsions d'arrêt de durée d'impulsion variable, qui est représenté sur la figure 19. Comme représenté, plusieurs bascules D 73 à 78 sont connectées en série les unes avec les autres de façon que la borne de sortie de phase positive Q se trouvant sur un étage précédent soit connectée à la borne d'entrée de données D de l'étage suivant. Les bascules D 79 à 82 sont connectées par leurs bornes d'entrée de données D aux bornes de sortie de phase opposée respectives /Q des bascules D 75, 76, 77 et 78. Les bascules D 79 à 82 produisent respectivement les impulsions d'arrêt Px l à Px4. Après que l'impulsion de flanc EP a été appliquée en entrée, les impulsions d'arrêt Pxl à Px4 sont mises au niveau haut sur le premier flanc antérieur du signal d'horloge CLK. Après cela, les impulsions d'arrêt Px 1 à Px4 sont mises au niveau bas sur les troisième à sixième flancs antérieurs respectifs du signal d'horloge CLK. Un sélecteur 83 sélectionne l'une quelconque des impulsions d'arrêt Pxl à Px4 en fonction d'un signal de sélection, et délivre le signal sélectionné au titre de l'impulsion Px. On peut donc
faire varier la durée de l'impulsion Px.
Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, la durée pendant laquelle l'intégration s'effectue réellement, qui est comprise dans une durée d'intégration, s'exprime par [durée d'intégration - durée d'arrêt]. Le rapport I/C peut augmenter et le taux de variation suivant lequel la tension aux bornes effectue la transition peut être augmenté. Ainsi, par exemple l'instabilité (sautillement) se produisant dans un
oscillateur commandé par tension peut être minimisé, tandis que le rapport signal-
bruit offert par un convertisseur fréquence-tension peut être amélioré.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des
procédés et des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre
simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne
sortant pas du cadre de l'invention.
Claims (21)
1. Procédé d'intégration comportant une opération de charge servant à charger un condensateur d'intégration (1) pendant un temps compris dans une durée d'intégration (T) et une opération de détection de tension servant à détecter la tension (Vc) créée sur ledit condensateur d'intégration, le procédé étant caractérisé en ce que ladite opération de charge comprend: une opération de fourniture de courant servant à fournir un courant (I) audit condensateur d'intégration; et une opération d'arrêt servant à arrêter la charge dudit condensateur
d'intégration pendant une durée prédéterminée (TO).
2. Procédé d'intégration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant (1) au moyen duquel ledit condensateur d'intégration est chargé lors de ladite opération de fourniture de courant est un courant désigné, et le positionnement temporel suivant lequel ladite tension créée sur ledit condensateur d'intégration atteint une tension prédéterminée (Vc) lorsque ledit condensateur d'intégration s'est chargé au moyen dudit courant désigné est détecté lors de ladite
opération de détection de tension.
3. Procédé d'intégration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant au moyen duquel ledit condensateur d'intégration est chargé lors de ladite opération de fourniture de courant est un courant prédéterminé, ladite durée d'intégration est une durée désignée, et ladite tension créée sur ledit condensateur d'intégration lorsque ledit condensateur d'intégration s'est chargé au moyen dudit courant prédéterminé pendant la durée qui reste après que ladite durée (TO) fixée lors de ladite opération d'arrêt a été soustraite de ladite durée d'intégration (T) est
détectée lors de ladite opération de détection de tension.
4. Procédé d'intégration selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite opération de fourniture de courant se divise en une première opération de fourniture de courant, qui précède ladite opération d'arrêt, et une deuxième
opération de fourniture de courant, qui fait suite à ladite opération d'arrêt.
5. Procédé d'intégration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on peut faire varier ladite durée prédéterminée pendant laquelle la charge dudit
condensateur d'intégration est arrêtée.
6. Circuit d'intégration, caractérisé en ce qu'il comprend: un condensateur d'intégration (1); une source de courant (2) servant à fournir un courant (I) audit condensateur d'intégration; un commutateur (31) placé sur le trajet suivant lequel un courant (I) est fourni par ladite source de courant audit condensateur d'intégration; un circuit de détection (4) servant à détecter la tension (Vc) créée sur ledit condensateur d'intégration; et un circuit de commande (3) servant à commander ledit commutateur de façon qu'un courant soit fourni par ladite source de courant audit condensateur d'intégration pendant une durée d'intégration (T), o ladite durée d'intégration se ramène en une durée de fourniture de courant et une durée d'arrêt (TO); et ledit circuit de commande (3) commande ledit commutateur (31) de façon qu'un courant soit fourni par ladite source de courant audit condensateur d'intégration pendant ladite durée de fourniture de courant et qu'aucun courant ne soit fourni par ladite source de courant audit condensateur d'intégration pendant
ladite durée d'arrêt.
7. Circuit d'intégration selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit courant devant être fourni par ladite source de courant (2) est un courant désigné, et ledit circuit de détection (4) détermine le positionnement temporel en fonction duquel ladite tension (Vc) créée sur ledit condensateur d'intégration (1) atteint ladite tension prédéterminée lorsque ledit condensateur d'intégration a été
chargé au moyen dudit courant désigné.
8. Circuit d'intégration selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit courant devant être fourni par ladite source de courant (2) est un courant prédéterminé, ladite durée d'intégration (T) est une durée désignée, et ledit circuit de détection (4) détermine ladite tension créée sur ledit condensateur d'intégration lorsque ledit condensateur d'intégration est chargé au moyen dudit courant prédéterminé pendant la durée qui reste après que ladite durée (TO) fixée lors de
ladite opération d'arrêt a été soustraite de ladite durée d'intégration (T).
9. Circuit d'intégration selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite durée de fourniture de courant sc divise en une première durée de fourniture de courant, qui précède ladite durée d'arrêt, et une deuxième durée de fourniture
de courant, qui suit ladite durée d'arrêt (TO).
10. Circuit d'intégration selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on peut faire varier ladite durée prédéterminée pendant laquelle la charge dudit
condensateur d'intégration est arrêtée.
11. Oscillateur commandé par tension, permettant de délivrer un signal oscillant (Sout) dont la fréquence varie en fonction du niveau de tension d'un signal d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend: un condensateur d'intégration (9); un circuit de charge/décharge (7, 8) servant à charger ou décharger ledit condensateur d'intégration au moyen d'un courant (I) qui est proportionnel au niveau de tension dudit signal d'entrée; une source de niveaux de référence (14) servant à délivrer sélectivement un premier niveau de référence (VRL) et un deuxième niveau de référence (VRH); un circuit de comparaison (10) servant à comparer la tension créée sur ledit condensateur d'intégration avec un niveau de référence délivré par ladite source de niveaux de référence (14), et à délivrer les résultats de la comparaison sous la forme dudit signal oscillant (Sout); et un circuit de commande (47, 11, 13, 44) servant à commander la charge et la décharge dudit condensateur d'intégration par ledit circuit de charge/décharge, o ladite source de niveaux de référence (14) délivre en alternance lesdits premier et deuxième niveaux de référence en réponse audit signal oscillant; et ledit circuit de commande (47, 11, 13, 14) commande ledit circuit de charge/décharge (7, 8) de façon que ledit circuit de charge/décharge fasse commuter en alternance la charge et la décharge dudit condensateur d'intégration en réponse audit signal oscillant, arrête la charge pendant une durée prédéterminée comprise à l'intérieur de la durée de charge, et arrête la décharge pendant une
durée prédéterminée comprise à l'intérieur de la durée de décharge.
12. Oscillateur commandé par tension selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit circuit de chargé/décharge comprend une première source de courant (7) servant à délivrer ledit courant proportionnel au niveau de tension dudit signal d'entrée à destination dudit condensateur d'intégration, et une deuxième source de courant (8) servant à faire que ledit courant proportionnel au niveau de tension dudit signal d'entrée circule en provenance dudit condensateur d'intégration.
13. Oscillateur commandé par tension selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit circuit de commande comprend un commutateur d'arrêt (47) placé sur le trajet suivant lequel un courant circule pour charger ou décharger ledit condensateur d'intégration, un premier commutateur (11) placé entre ladite première source de courant (7) et le commutateur d'arrêt (47), un deuxième commutateur (13) placé entre ladite deuxième source de courant (8) et le commutateur d'arrêt (47) et se fermant et s'ouvrant alternativement en association avec les phases opposées aux phases suivant lesquelles ledit premier commutateur se ferme et s'ouvre, et un circuit (44) générateur de signal d'arrêt servant à produire un signal d'arrêt (Px), qui devient actif pendant ladite durée prédéterminée (TO), en réponse audit signal oscillant (Sout); et ledit commutateur d'arrêt (47) s'ouvre
en réponse audit signal d'arrêt (Px).
14. Oscillateur commandé par tension selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit circuit (44) générateur de signal d'arrêt comprend un circuit (41) générateur d'impulsion de flanc servant à produire une impulsion de flanc (EP) par détection du flanc de transition dudit signal oscillant (Sout), et un circuit (44) générateur de signal de commutation servant à produire ledit signal
d'arrêt à partir de ladite impulsion de flanc et d'un signal d'horloge (CLK).
15. Oscillateur commandé par tension selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit circuit (44) générateur de signal de commutation comprend une première bascule D (50) destinée à recevoir en entrée un premier niveau logique (VCC) par sa borne D d'entrée de données, une pluralité de bascules D (51-53) connectées en tandem avec ladite première bascule D faisant fonction de la bascule de premier étage, de façon que chaque bascule D reçoive en entrée un signal de sortie de phase positive (Q) d'une bascule D de l'étage précédent via sa borne D d'entrée de données, et une dernière bascule D (54) destinée à recevoir en entrée un signal de sortie de phase opposée (/Q) de la dernière bascule D (53) appartenant à ladite pluralité de bascules D via sa borne D d'entrée de données; et en ce que ledit signal d'horloge est appliqué aux bornes d'entrée de signal d'horloge de ladite première bascule D, de ladite pluralité de bascules D et de ladite dernière bascule D, et ladite impulsion de flanc (EP) est
appliquée à leurs bornes de repositionnement.
16. Oscillateur commandé par tension selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on peut faire varier ladite durée prédéterminée (TO) comprise à l'intérieur de ladite durée de charge, pendant laquelle la charge est arrêtée, et ladite durée prédéterminée (T) comprise à l'intérieur de ladite durée de décharge,
pendant laquelle la décharge est arrêtée.
17. Convertisseur fréquence-tension permettant de produire une tension qui dépend de la fréquence d'un signal oscillant d'entrée (Sin), caractérisé en ce qu'il comprend: un condensateur d'intégration (23); un circuit de repositionnement (19, 20, 21, 22) servant à repositionner la tension aux bornes (Vc) dudit condensateur d'intégration à intervalles d'un cycle dudit signal oscillant (Sin); une source (24) de courant constant servant à charger ledit condensateur d'intégration au moyen d'un courant constant; un circuit (62, 63) de commande de charge servant à commander la charge de façon que la charge soit arrêtée pendant une durée prédéterminée (TO) comprise à l'intérieur d'une durée de charge, à l'intérieur des limites de laquelle ledit condensateur d'intégration est chargé; et un circuit d'échantillonnage et de maintien (25) servant à échantillonner et maintenir la tension (Vc) créée sur ledit condensateur d'intégration à la fin de ladite durée de charge à l'intérieur des limites de laquelle
ledit condensateur d'intégration est chargé.
18. Convertisseur fréquence-tension selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit circuit de repositionnement comprend un circuit (19) générateur de signal en onde carrée servant à produire un signal en onde carrée (Sp) par comparaison dudit signal d'entrée (Sin) avec une tension prédéterminée (0 V), un circuit (20) générateur d'impulsion de flanc servant à produire une impulsion de flanc (Pr) par détection du flanc antérieur, ou du flanc postérieur, dudit signal en onde carrée, un circuit retardateur (21) servant à retarder ladite impulsion de flanc et à délivrer une impulsion de flanc retardée (Prd), et un commutateur de repositionnement (22) s'interposant entre ledit condensateur d'intégration et une source de tension de repositionnement (0 V) et se fermant en
réponse à ladite impulsion de flanc retardée.
19. Convertisseur fréquence-tension selon la revendication 18, o ledit circuit de commande de charge (62, 63) servant à produire un signal d'arrêt (Px), qui devient actif pendant ladite durée prédéterminée (TO) pendant laquelle la charge est arrêtée, à partir de ladite impulsion de flanc retardée et du signal d'horloge, et un commutateur (63) s'interposant entre ledit condensateur d'intégration et la source de courant constant et s'ouvrant en réponse audit signal
d'arrêt (Px).
20. Convertisseur fréquence-tension selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit circuit générateur de signal d'arrêt comprend une première bascule D (69) destinée à recevoir en entrée un premier niveau logique via sa borne d'entrée de données, une pluralité de bascules D (70) connectées en tandem avec ladite première bascule D faisant fonction de bascule de premier étage, de façon que chaque bascule D reçoive en entrée un signal de sortie de phase positive d'une bascule D d'étage précédent via sa borne d'entrée de données, et une dernière bascule D (71) destinée à recevoir en entrée un signal de sortie de phase opposée de la dernière bascule D de la pluralité de bascules D via sa borne d'entrée de données; et en ce que ledit signal d'horloge (CLK) est appliqué aux bornes d'entrée d'horloge de ladite première bascule D, de ladite pluralité de bascules D, et de ladite dernière bascule D, et ladite impulsion de flanc (Prd) est
appliquée à leurs bornes de repositionnement.
21. Convertisseur fréquence-tension selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'on peut faire varier ladite durée prédéterminée (TO), comprise à l'intérieur de ladite durée de charge, pendant laquelle la charge est arrêtée, et ladite durée prédéterminée, comprise à l'intérieur de ladite durée de décharge,
pendant laquelle la décharge est arrêtée.
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