FR2816134A1 - Generateur analogique de taille reduite produisant des signaux d'horloge - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un générateur (30) pour produire un signal d'horloge (CKHF) dont la fréquence (FHF) dépend d'une tension de commande (VCK). Le générateur (30) comprend un comparateur (32, 34), pour comparer la période (PHF) du signal d'horloge avec une période souhaitée (PHFO) et fournir un au moins un premier signal de commande (UP, DOWN) en fonction du résultat de la comparaison.Selon l'invention, le générateur (30) comprend également : - un échantillonneur (35) pour échantillonner le premier signal de commande (UP, DOWN) et produire un premier signal de commande échantillonné (UPech, DOWNech), et- un générateur de tension (36), pour fournir la tension de commande (VCK) variable en fonction du premier signal de commande échantillonné (UPech, DOWNech).
Description
GENERATEUR ANALOGIQUE DE TAILLE REDUITE
PRODUISANT DES SIGNAUX D'HORLOGE
L'invention concerne les générateurs du type boucle à verrouillage de phase qui produisent un signal d'horloge haute fréquence à partir d'un signal d'horloge basse fréquence. Parmi ces générateurs, l'invention concerne plus précisément ceux qui utilisent un oscillateur analogique produisant des signaux d'horloge dont la fréquence est proportionnelle à une tension de commande. De manière connue, un tel générateur 10 comprend, conformément à la figure 1, un diviseur de fréquence 12, un comparateur de phase 14, un générateur de tension 16, et un oscillateur 19 associés en série, une sortie OUT de l'oscillateur 19 étant reliée à une entrée du diviseur de fréquence 12. La boucle 10 fournit un signal d'horloge CKHF haute fréquence (f = FHF) en fonction d'un signal
d'horloge CKBF basse fréquence (f = FBF) de référence.
Le diviseur de fréquence 12 reçoit le signal d'horloge CKHF haute fréquence et fournit un signal CKHFN basse fréquence image du signal CKHF, de fréquence égale à f = FHF/N. N est un nombre entier dont la valeur est choisie en fonction de la fréquence souhaitée FHF0 pour le signal CKHF haute fréquence, et de la fréquence
FBF du signal CKBF de référence utilisé: N = FHF0/FBF.
Le comparateur de phase 14 comprend une entrée positive et une entrée négative, sur lesquelles sont
appliqués respectivement les signaux CKHFN et CKBF.
Lorsque les signaux CKHFN et CKBF sont égaux à "1", le comparateur de phase 14 détermine la différence de phase entre les signaux CKHFN et CKBF, en comparant la position relative des fronts descendants des signaux d'horloge CKHF_N et CKBF. Le comparateur produit ensuite deux signaux de commande logique UP, DOWN en fonction du résultat de la comparaison. Les signaux UP, DOWN ont les caractéristiques suivantes: - si un front descendant de CKBF est détecté en premier (instants tl, t3, figures 2a à 2d), les signaux CKHF N et CKBF étant précédemment à "1", CKBF est en avance de phase par rapport à CKHFN. Le comparateur 14 fournit alors un signal UP actif, qui prend par exemple la valeur logique 1; UP est ensuite désactivé sur le prochain front descendant de CKHF N (instants t2, t4,
figures 2a à 2d).
- si un front descendant de CKHF est détecté en premier (instants t5, t7, figures 2a à 2d), les signaux CKHF N et CKBF étant précédemment à "1", CKBF est en retard de phase par rapport à CKHFN. Le comparateur 14 fournit alors un signal DOWN actif, qui prend par exemple la valeur logique 1; DOWN est ensuite désactivé sur le prochain front descendant de CKBF (instants t6, t8,
figures 2a à 2d).
- sinon, les signaux UP, DOWN restent constants,
actifs ou inactifs selon le cas.
Le générateur de tension 16 reçoit les signaux UP,
DOWN, et il fournit une tension de commande VCK variable.
Le générateur de tension 16 comprend un générateur de courant 17 qui fournit, à partir des signaux de commande UP, DONW, un courant ICH ayant les caractéristiques suivantes: - ICH = + I0 si UP est actif, par exemple égal à 1, - ICH = - I0 si DOWN est actif (par ex. égal à 1),
- ICH = 0 si UP, DOWN sont inactifs.
Le courant ICH est utilisé pour charger ou décharger un condensateur 18. Lorsque ICH = + I0, le condensateur 18 se charge, et la tension VCK à ses bornes augmente de manière linéaire selon une pente proportionnelle à I0. Inversement, lorsque ICH = - I0, le condensateur 18 se décharge et la tension de commande VCK à ses bornes diminue en conséquence de manière linéaire, selon une pente proportionnelle à - I0. Bien sûr, si ICH
est nul, la tension VCK est maintenue constante.
La variation AVCK de la tension VCK, en valeur absolue, est fournie par la relation:
AVCK = I0*AT0/C0
CO est la capacité du condensateur 18 et AT0 est la durée d'une impulsion de l'un des signaux de commande UP
ou DOWN.
Les impulsions UP, DOWN ont une durée maximale ATOmax lorsque le signal CKHF a une fréquence très éloignée de sa valeur limite FHF0. C'est notamment le cas lors du démarrage du générateur 10. La durée maximale d'une impulsion Up, DOWN est de l'ordre de la période
PBF: ATOmax t N*PHF0.
L'oscillateur 19 fournit le signal d'horloge haute fréquence CKHF, dont la fréquence FHF est proportionnelle à la tension de commande VCK. Lorsque la tension de commande VCK augmente, la fréquence FHF du signal CKHF augmente, et inversement. L'oscillateur 19 comprend par exemple une chaîne bouclée d'inverseurs, constituée un
nombre impair d'inverseurs identiques, associés en série.
Le signal CKHF est produit sur une sortie du dernier inverseur qui est connectée à une entrée du premier inverseur de la chaîne. La période PHF du signal CKHF obtenu est directement proportionnelle au temps de commutation dans les inverseurs qui est lui-même modulé
en fonction de la tension de commande VCK.
Le fonctionnement global du générateur de signaux d'horloge 10 est le suivant. Si un front descendant de CKBF est détecté en premier (instants tl, t3, figures 2a à 2d), les signaux CKHFN, CKBF étant précédemment à "1", CKBF est en avance de phase par rapport à CKHF N. On estime dans ce cas que la fréquence de CKHF N est inférieure à celle de CKBF, c'est-àdire que la fréquence de CKHF est inférieure à la valeur souhaitée FHF0 = N*FBF. Le comparateur fournit alors un signal UP actif, la tension de commande VCK augmente, de même que la fréquence du signal d'horloge CKHF. UP est ensuite désactivé sur le prochain front descendant de CKHFN (instants t2, t4, figures 2a à 2d). La durée du signal UP appliqué est ainsi proportionnelle à la différence de
phase entre CKHFN et CKBF.
Inversement, si un front descendant de CKHFN est détecté en premier (instants t5, t7, figures 2a à 2d), les signaux CKHFN, CKBF étant précédemment à "1", CKBF est en retard de phase par rapport à CKHF-_N. On estime dans ce cas que la fréquence de CKHFN est supérieure à celle de CKBF, c'est-à-dire que la fréquence de CKHF est supérieure à la valeur souhaitée FHF0 = N*FBF. Le comparateur 14 fournit alors un signal DOWN actif, la tension de commande VCK diminue, de même que la fréquence FHF du signal d'horloge CKHF. DOWN est ensuite désactivé sur le prochain front descendant de CKBF (instants t6, t8, figures 2a à 2d). La durée du signal DOWN appliqué est ainsi proportionnelle à la différence de phase entre
les signaux CKHFN et CKBF.
Lors de la mise sous tension du générateur 10, la fréquence FHF du signal CKHF est très faible, elle est par exemple égale à celle FBF du signal CKBF de référence. La fréquence FHF va ensuite varier en fonction des impulsions UP, DOWN produites par le comparateur de phase; elle va croître en moyenne car les impulsions UP sont plus nombreuses et de durée plus importante que les impulsions DOWN. La fréquence FHF va finalement converger vers sa valeur limite FHF0. Les variations AFHF de la fréquence FHF sont fonction de la durée AUP, ADOWN des impulsions UP, DOWN, qui est elle-même proportionnelle à
la différence de phase entre les signaux CKHFN et CKBF.
Rappelons que la fréquence de CKFHN est égale à FHF/N.
La tension de commande VCK doit être limitée en amplitude afin d'avoir une valeur acceptable notamment
pour les éléments composant l'oscillateur 19.
Or, au démarrage du générateur 10, la fréquence FHF est faible, la période PHF est importante et la durée des impulsions UP, DOWN est également importante, proche de sa valeur maximale AVCKmax. AVCKmax est de l'ordre de ICH*N*PHF0/C0. En conséquence, pour limiter la valeur maximale AVCKmax des variations de la tension de commande VCK, notamment au démarrage, il est nécessaire de choisir un nombre N petit ou d'augmenter la capacité CO du condensateur C. Dans la pratique, si la fréquence du signal de référence CKBF est proche de la fréquence souhaitée FHF0 pour le signal d'horloge CKHF, c'est-à-dire N de l'ordre de 10 à 50, il est possible de choisir une capacité CO pas trop importante est qui peut être réalisée dans le
circuit intégrée.
Par contre, si la fréquence du signal de référence CKBF est faible, très inférieure à la fréquence FHF0 souhaitée pour le signal d'horloge CKHF, alors le nombre N doit nécessairement être grand, de l'ordre de 200 et le condensateur C doit avoir une forte valeur de capacité pour limiter les variations AVCK et donc la valeur maximale de la tension de commande VCK. Un tel
condensateur n'est alors plus intégrable.
Par ailleurs, la précision globale du générateur 10 est également limitée. L'incertitude sur la fréquence du signal CKHF est en effet directement proportionnelle à la variation de la tension de commande VCK lorsque la fréquence FHF est proche de sa valeur limite FHF0. Comme on l'a vu précédemment, cette variation est de l'ordre de
AVCK = I0*AT0/C0 < I0*N*PHF/C0
Il serait intéressant de pouvoir utiliser un signal de référence de très basse fréquence, de l'ordre de 10 Hz
à 50kHz par exemple, notamment pour des raisons de coûts.
Un tel signal de référence pourrait être obtenu à partir d'un générateur à quartz (FBF de l'ordre de 32 kHz) particulièrement stable, ou bien à partir du réseau électrique national, qui fournit un signal de fréquence Hz, également stable. D'autres sources de signal de référence basse fréquence et de faible coût peuvent
encore être envisagées.
Un objet de l'invention est de réaliser un nouveau générateur de signaux d'horloge de type boucle à verrouillage de phase, qui produit des signaux d'horloge de très haute fréquence, à partir de signaux de référence
de très basse fréquence.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un générateur de signaux d'horloge plus précis que ceux existants, c'est-à-dire un générateur qui produit un signal d'horloge dont l'incertitude sur la fréquence (ou
la période) est minimisée.
Dans ce but, l'invention concerne un générateur pour produire un signal d'horloge dont la fréquence dépend d'une tension de commande, le générateur comprenant un comparateur, pour comparer la période du signal d'horloge avec une période souhaitée et fournir un au moins un premier signal de commande en fonction du résultat de la comparaison, le générateur étant caractérisé en ce qu'il comprend également: - un échantillonneur pour échantillonner le premier signal de commande et produire un premier signal de commande échantillonné, et - un générateur de tension, pour fournir la tension de commande variable en fonction du premier signal de
commande échantillonné.
Ainsi, avec l'invention, on réduit la durée d'application du premier signal de commande, en appliquant sur le générateur de tension seulement le premier signal de commande échantillonné, qui est une
image (en terme de durée) du premier signal de commande.
Comme la durée du premier signal de commande échantillonné est très inférieure à la durée du premier signal de commande, il est alors possible de diminuer d'autant la capacité du condensateur de la source de tension, sans augmenter les variations de la tension de commande, comme on le verra mieux par la suite. La taille
du générateur est ainsi réduite en conséquence.
Par ailleurs, le temps total pendant lequel le signal de commande est actif reste proportionnel à la différence entre la fréquence du signal d'horloge et la fréquence souhaitée, ce qui permet de gérer comme avant
les variations de la fréquence du signal d'horloge.
Selon un mode de mise en oeuvre, l'échantillonneur comprend: - un compteur pour compter des impulsions d'un signal d'horloge d'échantillonnage lorsqu'il reçoit un signal de validation et fournir un signal échantillonné lorsque le nombre d'impulsions comptées atteint un premier nombre prédéfini M, le compteur étant initialisé lorsqu'il atteint un deuxième nombre prédéfini X, et - une première porte logique comprenant deux entrées sur lesquelles sont appliqués le signal échantillonné et le premier signal de commande la première porte logique produisant le signal de commande
échantillonné.
L'échantillonneur de l'invention est cadencé par le signal d'échantillonnage et il produit un signal échantillonné toutes les X périodes du signal d'échantillonnages. La capacité du générateur de tension peut être divisée par X par rapport à celle du circuit de
la figure 1.
selon un autre mode de mise en oeuvre, le comparateur comprend une deuxième sortie pour produire un deuxième signal de commande représentatif du résultat de la comparaison, et l'échantillonneur comprend également: une deuxième porte logique comprenant deux entrées pour recevoir les premier et deuxième signaux de commande, et une sortie pour produire le signal de validation, et - une troisième porte logique comprenant deux entrées pour recevoir le signal échantillonné et le deuxième signal de commande, et une sortie pour produire
un deuxième signal échantillonné.
Le signal d'échantillonnage peut être le signal d'horloge. Le signal d'échantillonnage peut également être produit par un oscillateur. Dans ce cas la période du signal d'échantillonnage est choisie inférieure à celle du signal d'horloge, afin d'augmenter la précision
globale du générateur de l'invention.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture
de la description qui va suivre, la description faisant
référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un générateur de signal d'horloge connu, - les figures 2a à 2d sont des diagrammes temporels de signaux en différents points du circuit de la figure 1, - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un générateur selon l'invention, - les figures 4a et 4b sont des schémas électroniques de certains éléments du générateur de la figure 3, et - les figure 5a à 5d sont des diagrammes temporels de signaux en différents points du circuit de la figure 3. Les figures 1 et 2a à 2d ayant été précédemment décrites et constituant l'état de la technique connue,
elles ne seront pas détaillées ci-dessous.
Un générateur 30 de signal d'horloge selon l'invention comprend, conformément à la figure 3, un diviseur de fréquence 32, un comparateur de phase 34, un échantillonneur 35, un générateur de tension 36 et un oscillateur 39 associés en série, une sortie OUT de l'oscillateur 39 étant reliée à une entrée du diviseur de fréquence 32. La boucle 30 fournit, sur la sortie OUT, un signal d'horloge CKHF haute fréquence (f = FHF) en fonction d'un signal d'horloge CKBF basse fréquence
(f = FBF) de référence.
Le diviseur de fréquence 32 est identique à celui du circuit de la figure 1 et il fonctionne de manière similaire; il reçoit le signal d'horloge CKHF haute fréquence et il fournit un signal d'horloge CKHFN basse fréquence image du signal CKHF, de fréquence égale à
f = FHF/N.
Le comparateur de phase 14 est également identique à celui de la figure 1 et il fonctionne de manière similaire; il comprend une entrée positive et une entrée négative, sur lesquelles sont appliqués respectivement les signaux CKHF N et CKBF. Lorsque les signaux CKHF N et CKBF sont égaux à "1", le comparateur de phase 14 détermine la différence de phase entre les signaux CKHFN et CKBF, en comparant la position relative des fronts descendants des signaux d'horloge CKHF N et CKBF. Le comparateur produit ensuite deux signaux de commande logique UP, DOWN en fonction du résultat de la comparaison: - UP est actif (par exemple égal à 1) si le signal CKBF est en avance de phase par rapport au signal CKHFN, c'est-à-dire si la fréquence FHF du signal CKHF est inférieure à la valeur souhaitée FHF0, DONW est actif (par exemple égal à 1) si le signal CKBF est en retard de phase par rapport au signal CKHFN, c'est-à-dire si la fréquence FHF du signal CKHF est supérieure à la valeur souhaitée FHF0, et
- UP, DOWN sont inactifs sinon.
L'échantillonneur 35 comprend deux entrées de données, sur lesquelles sont appliqués les signaux UP, DOWN, et une entrée d'horloge connectée à la sortie OUT de l'oscillateur 39 pour recevoir le signal d'horloge CKHF. L'échantillonneur 39 produit deux signaux de commande UPech, DOWNech ayant les caractéristiques suivantes: - lorsque UP est actif, le signal UPech est produit sous la forme d'une impulsion active toutes les X périodes du signal CKHF, la durée d'une impulsion du signal UPech étant égale à une période PHF du signal CKHF, - lorsque DOWN est actif, le signal DOWNech est produit sous la forme d'une impulsion active toutes les X périodes du signal CKHF, la durée d'une impulsion du signal DOWNech étant égale à une période PHF du signal CKHF, et - lorsque les signaux UP, DOWN sont inactifs, alors
les signaux UPech, DOWNech sont maintenus inactifs.
Un exemple de réalisation de l'échantillonneur 35 est représenté sur la figure 4a; il comprend un compteur
42, et trois portes logiques 44, 46, 48.
Le compteur 42 comprend une entrée d'horloge et une entrée de validation, sur lesquelles sont appliqués
respectivement le signal d'horloge CKHF et un signal VAL.
Le compteur 42 produit un signal ECH sur une borne de sortie. Le compteur fonctionne de la manière suivante: - lorsque le signal de validation VAL est actif, par exemple égal à 1, le compteur 42 compte les fronts montants du signal d'horloge CKHF. Chaque fois qu'il atteint la valeur M, le compteur 42 produit un signal ECH actif. Lorsqu'il atteint la valeur M+ i, le compteur 42 désactive le signal ECH et continue de compter. Enfin, lorsqu'il atteint la valeur X, le compteur 42 est 1! initialisé à 0 et il continue de compter les fronts
montants du signal CKHF.
- lorsque le signal de validation VAL est inactif, par exemple égal à 0, le compteur 42 est arrêté et le signal ECH est maintenu inactif. Le compteur 42 est réalisé selon un schéma électronique connu, qui comprend notamment un ensemble de portes logiques et de bascules. Le compteur 42 comprend également des moyens de décodage pour fournir le signal ECH lorsque la valeur M est atteinte, et des moyens d'initialisation pour initialiser le compteur lorsque la
valeur X est atteinte.
La porte logique 44, de type OU, comprend deux entrées sur lesquelles sont appliqués les signaux UP, DOWN. La porte 44 fournit le signal VAL qui a les caractéristiques suivantes: - VAL est actif (égal à 1) si UP est actif ou si DOWN est actif,
- VAL est inactif (égal à 0) sinon.
La porte 46, de type ET, comprend deux entrées sur lesquelles sont appliqués les signaux UP et ECH; la porte 46 produit le signal UPech lorsque le signal UP est actif. Le signal UPech correspond au signal UP échantillonné. Enfin, la porte 48, de type ET, comprend deux entrées sur lesquelles sont appliqués les signaux DOWN et ECH; la porte 46 produit le signal DOWNech lorsque DOWN est actif. Le signal DOWNech correspond au signal DOWN échantillonné. Le fonctionnement de l'échantillonneur 35 est résumé dans un exemple sur les figures 5a à 5c. Le signal
CKHF oscille à la période PHF.
A l'instant A1, le signal UP devient actif, de même
que le signal VAL. On suppose par ailleurs que M = 1.
A l'instant A2, le compteur 42 compte le premier front montant de CKHF après l'activation du signal VA1, il produit un signal ECH actif (car M = 1) et il continue à compter les fronts montants de CKHF. Les signaux UP,
ECH étant actifs, le signal UPech devient actif.
A l'instant A3, lors du front montant suivant de CKHF, le signal ECH devient inactif, de même que UPech. A l'instant A4, le compteur revient à 1 après avoir atteint le nombre X et produit un signal ECH actif:
UPech devient actif.
A l'instant A5, au front montant suivant du signal
CKHF, ECH et UPech sont désactivés.
Le générateur de tension 36 est similaire à celui de la figure 1. Il reçoit les signaux UPech, DOWNech, et il fournit la tension de commande VCK variable. Le générateur de tension 36 comprend une source de courant commandée par les signaux UPech, DOWNech et produisant un courant de charge ICH ayant les caractéristiques suivantes: ICH = + I0 si UPech est actif, par ex. égal à 1, ICH = - I0 si DOWNech est actif, par ex. égal à 1,
ICH = 0 si UPech, DOWNech sont inactifs.
Le courant ICH est utilisé pour charger ou décharger un condensateur C. Lorsque ICH = + I0 lors d'une impulsion UPech, le condensateur C se charge, et la tension VCK à ses bornes augmente de manière linéaire selon une pente proportionnelle à I0. Inversement, lorsque ICH = - I0 lors d'une impulsion DOWNech, le condensateur C se décharge et la tension de commande VCK à ses bornes diminue en conséquence de manière linéaire, selon une pente proportionnelle à - I0. Bien sûr, si ICH
est nul, la tension VCK est maintenue constante.
Pour chaque impulsion UPech, DOWNech, la variation AVCK de la tension VCK est égale à: AVCK = ICH*ATech/Cl Cl est la capacité du condensateur C et ATech est la durée d'une impulsion de l'un des signaux de commande échantillonnés UPech, DOWNech. Les signaux UPech, DOWNech étant échantillonnés avec le signal CKHF, ATech est égale
à la période PHF du signal CKHF.
Les variations de la tension de commande VCK sont présentées dans un exemple sur la figure 5d. Entre les instants Al et A8, le signal UP est actif. Durant cet intervalle de temps, la tension VCK augmente lorsque
UPech est actif, entre A2 et A3, A4 et A5, A6 et A7.
Inversement, la tension VCK est maintenue constante
lorsque UPech est inactif.
L'oscillateur 39 est identique à celui de la figure 1 et il fonctionne de manière similaire; il fournit le signal d'horloge CKHF dont la fréquence FHF est proportionnelle à la tension de commande VCK. Lorsque la tension de commande VCK augmente, la fréquence du signal
CKHF augmente, et inversement.
Le fonctionnement global du générateur de signaux d'horloge 30 selon l'invention est le suivant. Le comparateur 32 mesure la différence entre la période PHF du signal d'horloge CKHF et la période souhaitée PHF0 et il fournit un signal de commande UP ou DOWN de durée AT0
en fonction du résultat de la comparaison.
L'échantillonneur échantillonne le signal UP ou DOWN qu'il reçoit et fournit le signal UPech ou DOWNech correspondant. Lorsque le signal UP ou DOWN est actif, la durée totale des impulsions UPech ou DOWNech est de l'ordre de AT0/X. En effet, pendant le temps AT0, l'échantillonneur 35 produit environ N/X impulsions UPech ou DOWNech, chacune ayant une durée de l'ordre de
ATech = PHF0/N.
Le générateur de tension 36 augmente (ou diminue) ensuite la tension VCK en fonction des impulsions UPech (ou DOWNech) qu'il reçoit. Enfin, l'oscillateur 39 fournit le signal CKHF dont la fréquence est
proportionnelle à la tension de commande VCK.
En échantillonnant le signal UP par X, et en appliquant sur le générateur de tension 36 uniquement le signal échantillonné UPech (ou DOWNech) au lieu du signal UP (ou DOWN), alors le temps pendant lequel la tension de commande VCK varie est divisé par X environ, comme on
vient de le voir.
En conséquence, il est possible de diviser par X la capacité du condensateur C, par rapport à celle de l'art antérieur, sans augmenter l'amplitude des variations de
la tension de commande VCK.
Ainsi, avec l'invention, et par rapport à l'art antérieur, la capacité Cl du condensateur C est divisée par X, X définissant la période d'échantillonnage des signaux de commande UP, DOWN. Ceci est possible car, avec l'invention, la durée totale maximale ATech*N/X = PHF0/X pendant laquelle la tension VCK varie lors d'une impulsion UP, est divisée par X par rapport à l'art
antérieur.
De préférence, X est choisi de sorte que, lorsque le générateur 30 converge vers sa position d'équilibre et que la période PHF est égale à sa valeur limite PHF0 à l'incertitude P relative près du générateur 30, alors il y a une unique impulsion UPech (ou DOWNech) durant toute
la durée d'une impulsion UP (ou DOWN).
Lorsque PHF est égale à PHF0 à P près, alors la durée d'un signal UP est de l'ordre de N*PHF*P, la période de UPech étant par ailleurs égale à X*PHF. X doit donc être choisi supérieur à N*P pour qu'il y ait une unique impulsion UPech. Par exemple, si N = 200, et P = 0,05 (5%), alors on peut choisir X de l'ordre de 10 à 15. L'incertitude P relative sur la fréquence FHF (ou la période PHF) du signal CKHF est directement proportionnelle à l'incertitude absolue $VCK sur la tension de commande VCK. Comme on l'a vu précédemment, la variation minimale de VCK (qui définit 3VCK) est fonction de la durée d'une impulsion UPech (ou DOWNech), puisqu'une unique impulsion UPech (ou DOWNech) apparaît lorsque UP (ou DOWN) est actif: ÈVCK = 610*6T/Cl 610 est l'incertitude absolue sur le courant I0 fourni par la source de courant 17. 610 dépend notamment de la disparité des caractéristiques des transistors qui constituent la source de courant; cette disparité est due notamment au procédé de fabrication utilisé. 610 dépend également de la température au niveau du circuit et de sa tension d'alimentation. 610 peut difficilement
être réduit.
6T est la durée d'une impulsion UPech (temps minimum
au cours duquel VCK varie lorsque UP (ou DOWN) est actif.
L'incertitude absolue 6VCK (et donc l'incertitude relative P sur la fréquence FHF) est ainsi limitée par la
durée d'une impulsion UPech.
La précision du générateur 30 de l'invention peut être augmenté en ajoutant un oscillateur 40 (figure 3) qui fournit un signal d'échantillonnage CK dont la fréquence est supérieure à la fréquence FHF0. Le signal d'échantillonnage CK est appliqué sur l'entrée d'horloge de l'échantillonneur 35 et il cadence le fonctionnement du compteur. Les signaux UPech, DOWNech ont une période égale à X*PCK. Bien sûr, si le circuit 40 est utilisé, alors la connexion entre la sortie de l'oscillateur 39 et
l'entrée d'horloge de l'échantillonneur 35 est supprimée.
Un exemple de réalisation simplifié de l'oscillateur 40 est représenté sur la figure 4b. Il comprend notamment un nombre NI impair d'inverseurs I identiques associés en série, une sortie de données du premier inverseur étant reliée à une entrée de donnée du dernier inverseur, cette sortie de données produisant le
signal CK.
Chaque inverseur comprend deux entrée d'alimentation. Les premières entrée d'alimentation de tous les inverseurs sont connectées ensemble à une masse du circuit. Les deuxièmes entrées d'alimentation de tous les inverseurs sont connectées ensemble à une borne d'une source de courant 50 dont l'autre borne est alimentée par
une tension VDD.
La source de courant 50 produit un courant ID qui se partage et alimente tous les inverseurs I. Le signal CK obtenu en sortie de l'oscillateur est un signal d'horloge dont la période est fonction du nombre NI d'inverseurs et des temps de basculement vers le haut et vers le bas des inverseurs. Les temps de basculement d'un inverseurs sont eux-mêmes proportionnels au courant ID/NI
qui les alimente.
Il est à noter que l'oscillateur 39 utilisé dans le générateur 30 de l'invention est similaire à l'oscillateur 40. L'oscillateur 39 comprend par contre des moyens supplémentaires pour varier le courant ID en
fonction de la tension de commande VCK.
De préférence, on choisit un signal CK dont la fréquence FCK est égale àA*FHFO, avec A de l'ordre de 10 à 50. Ainsi, la durée d'une impulsion UPech est divisée par A par rapport au cas o l'oscillateur 40 n'est pas utilisé. Lorsque la période PHF est proche de PHF0, l'incertitude absolue ÈVCK sur la tension de commande (et donc l'incertitude sur la fréquence FHF ou la période PHF) est divisée par A par rapport au cas o
l'oscillateur 40 n'est pas utilisé.
La précision du générateur 30 de l'invention est
donc fortement augmentée par l'ajout de l'oscillateur 40.
Il est à noter que la précision de l'oscillateur 40 importe peu. Dans la pratique, si la fréquence FCK est égale à 10*FHFO (A = 10), à 10% près, alors l'incertitude sur la fréquence FHF est diminuée par 9, ce qui reste une
amélioration conséquente.
Des modifications peuvent aisément être apportées au circuit de la figure 3. Par exemple, le comparateur 34 produit deux signaux de commande UP, DOWN. Il est cependant possible d'utiliser un comparateur produisant un unique signal de commande logique, qui prend une première valeur lorsque la fréquence FHF est inférieure à sa valeur limite FHFO, et qui prend une deuxième valeur lorsque FHF est supérieure à FHFO. Un tel comparateur est plus simple à réaliser. Cependant, avec un tel comparateur, l'échantillonneur 35, le générateur de courant 36 et
l'oscillateur 39 sont toujours en fonctionnement.
Claims (6)
1. Générateur (30) produisant un signal d'horloge (CKHF) dont la fréquence (FHF) dépend d'une tension de commande (VCK), le générateur (30) comprenant un comparateur (32, 34), pour comparer la période (PHF) du signal d'horloge avec une période souhaitée (PHF0) et fournir un au moins un premier signal de commande (UP, DOWN) en fonction du résultat de la comparaison, le générateur (30) étant caractérisé en ce qu'il comprend également: - un échantillonneur (35) pour échantillonner le premier signal de commande (UP, DOWN) et produire un premier signal de commande échantillonné (UPech, DOWNech), et - un générateur de tension (36), pour fournir la tension de commande (VCK) variable en fonction du premier
signal de commande échantillonné (UPech, DOWNech).
2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échantillonneur (35) comprend: - un compteur (42) pour compter des impulsions d'un signal d'horloge d'échantillonnage (CKHF, CK) lorsqu'il reçoit un signal de validation (VAL) et pour fournir un signal échantillonné (ECH) lorsque le nombre d'impulsions comptées atteint un premier nombre prédéfini (M), le compteur étant initialisé lorsqu'il atteint un deuxième nombre prédéfini (X), et - une première porte logique (46) comprenant deux entrées sur lesquelles sont appliqués le signal échantillonné (ECH) et le premier signal de commande (UP), la première porte logique (46) produisant le signal
de commande échantillonné (UPech).
3. Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le comparateur comprend une deuxième sortie pour produire un deuxième signal de commande (DOWN) représentatif du résultat de la comparaison, et en ce que l'échantillonneur (35) comprend également: - une deuxième porte logique (44) comprenant deux entrées pour recevoir les premier (UP) et deuxième (DOWN) signaux de commande, et une sortie pour produire le signal de validation (VAL), et - une troisième porte logique (48) comprenant deux entrées pour recevoir le signal échantillonné (ECH) et le deuxième signal de commande (DOWN), et une sortie pour
produire un deuxième signal échantillonné (DOWNech).
4. Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal d'échantillonnage est le signal
d'horloge (CKHF).
5. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un oscillateur (40) pour
produire le signal d'échantillonnage (CK).
6. Générateur selon l'une des revendications 4 ou
, caractérisé en ce la période du signal d'échantillonnage est inférieure ou égale à la période souhaitée.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| EP0416840A2 (fr) * | 1989-09-08 | 1991-03-13 | Delco Electronics Corporation | Circuit boucle à vérrouillage de phase à commande numérique |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0416840A2 (fr) * | 1989-09-08 | 1991-03-13 | Delco Electronics Corporation | Circuit boucle à vérrouillage de phase à commande numérique |
| EP0564377A1 (fr) * | 1992-03-31 | 1993-10-06 | STMicroelectronics S.A. | Boucle à verrouillage de fréquence |
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