FR3052309B1 - Dispositif de traitement de signal a filtre numerique simplifie - Google Patents

Abstract

La présente demande concerne le domaine du filtrage de signaux numériques. Un dispositif de traitement de signal comprenant un filtre numérique (21) est configuré pour recevoir un signal modulé sous forme d'un train d'échantillons cadencés au rythme d'une horloge et pour délivrer un signal fonction des différents échantillons, les échantillons pouvant prendre chacun plusieurs valeurs. Le dispositif (20) comprend en outre un générateur de mots numériques (22) configuré pour fournir au filtre numérique (21) une série de K mots numériques prédéterminés également cadencés au rythme de l'horloge. Le filtre numérique (21) comprend un accumulateur (23) configuré pour réaliser une somme des mots numériques correspondant à une première des valeurs des échantillons.

Description

Dispositif de traitement de signal à filtre numérique simplifié

La présente demande concerne le domaine du filtrage de signauxnumériques. L’invention trouve une utilisation particulière mais non exclusivedans le traitement numérique réalisé dans un convertisseur analogique-numérique, et plus spécifiquement, dans un convertisseur sigma-delta.

Un convertisseur sigma-delta 10 comprend typiquement, commereprésenté sur la figure 1, un modulateur sigma-delta 11 et un filtrenumérique 12. Un signal analogique 13 à numériser est appliqué en entréedu modulateur 11, et est échantillonné par ce dernier à une fréquencerelativement élevée (par rapport à la fréquence maximale du signal d'entrée),appelée fréquence de sur-échantillonnage. Le modulateur 11 produit, à lafréquence de sur-échantillonnage, des échantillons binaires 14 représentatifsdu signal analogique d'entrée. Le train d’échantillons en sortie du modulateursigma-delta est traité par le filtre numérique 12 qui en extrait une valeurnumérique sur N-bits (N étant la résolution de quantification du convertisseursigma-delta), représentative du signal d'entrée. Le nombre d'échantillonsbinaires (c'est-à-dire le—nombre de périodes de sur-échantillonnage)----------------- nécessaires pour produire une valeur numérique de sortie sur N-bits estdésigné par l'acronyme OSR, de l'anglais "Over Sampling Ratio" (taux desur-échantillonnage).

Le modulateur sigma-delta est typiquement constitué d'une bouclecomportant au moins un circuit analogique d'intégration, un convertisseuranalogique-numérique 1-bit, un convertisseur numérique-analogique 1 -bit, etun soustracteur.

En sortie du modulateur, il est courant d’utiliser un intégrateurnumérique pour réaliser le filtrage numérique de la modulation sigma-delta. Ils’agit d’un filtre numérique qui, à chaque cycle, additionne sa valeur de sortieavec sa valeur d’entrée. Cette technique est utilisée pour une sous-classedes convertisseurs sigma-delta dite « Conversion Sigma-DeltaIncrémentale » qui permet d’accélérer le processus de conversion. Dans cecas, le modulateur sigma-delta et le filtre numérique sont remis à zéro entredeux trains d’échantillons et seule la dernière valeur en sortie du filtrenumérique est conservée.

Les convertisseurs sigma-delta sont catégorisés suivant leur ordred’intégration. Plus précisément, le modulateur peut comprendre plusieurscircuits analogiques d'intégrations ou cellule d’intégration. De même le filtrenumérique peut également comprendre plusieurs intégrateurs numériquesélémentaires 15 comme représenté sur la figure 1. Les intégrateursnumériques élémentaires 15 peuvent également être appelés cellulesd’intégration. Le nombre d’intégrateurs, classiquement le même, dans lemodulateur et dans le filtré numérique, est appelé ordre du convertisseursigma-delta. Plus l’ordre est grand, plus le convertisseur est rapide et précis.Néanmoins, la taille et la consommation électrique du convertisseuraugmente avec son ordre. Dans le cas de la conversion sigma-deltaIncrémentale, les cellules d’intégration du modulateur sigma-delta et du filtrenumérique sont remises à zéro entre deux trains d’échantillons.

Dans le domaine de la capture d’image numérique, de nombreuxcircuits de détection ont été développés dans différentes technologies CCD,CMOS... Un circuit de détection comprend un grand nombre de pixelsphotosensibles organisés en matrice. Pour accélérer la lecture de la matrice,il est utile de lire différentes rangées de la matrice photosensible en parallèle. ______________________

On est tenté d’implanter des convertisseurs analogique numériquesur le substrat portant déjà la matrice photosensible. Cela permet d’améliorerla qualité des signaux numérisés en réduisant la longueur de la chaîneanalogique. Cela permet également de réduire le coût des systèmes decapture d’image.

Des essais ont été réalisés pour implanter des convertisseurs detype sigma-delta en parallèle sur le même substrat que celui portant lamatrice de détection analogique. Avec succès, il a été possible de réaliserdes circuits comprenant des convertisseurs d’ordre 1 ou 2. Au-delà de l’ordre2, l’encombrement des convertisseurs sigma delta, notamment du fait de lacomplexité du filtre numérique, ne permet pas leur implantation en parallèlesur le substrat sur lequel est déjà implantée la matrice photosensible. Deplus, la complexité, due notamment au nombre important de portes logiques,tend à augmenter la consommation électrique du circuit à chaque topd’horloge. Outre la consommation elle-même, les pics de consommationtendent à perturber les signaux analogiques issus de la matricephotosensible.

La présente invention vise à réduire la consommation et la surface du filtre numérique d’un convertisseur Sigma-Delta. L’invention n’est pas limitée à un détecteur d’image. L’inventionpeut être mise en œuvre dans tout système électronique où l’on désireréaliser une conversion analogique numérique au moyen d’un convertisseursigma delta.

Plus généralement encore l’invention vise à simplifier un filtrenumérique habituellement réalisé au moyen de filtres numériquesélémentaires cascadés. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de traitement designal comprenant un filtre numérique configuré pour recevoir un signalmodulé sous forme d’un train d’échantillons cadencés au rythme d’unehorloge et pour délivrer un signal fonction des différents échantillons, leséchantillons pouvant prendre chacun plusieurs valeurs, le dispositifcomprenant en outre un générateur de mots numériques configuré pourfournir au filtre numérique une série de K mots numériques prédéterminéségalement cadencés au rythme de l’horloge, le filtre numérique comprenant_________________ un accumulateur configuré pour réaliser une somme des mots numériquescorrespondant à une première des valeurs des échantillons.

Le générateur de mot numérique peut être configuré pourreproduire le comportement d’un filtre numérique d’ordre prédéfini. D’autresconfigurations sont possibles, ce qui apporte plus de souplesse d’utilisationdu filtre numérique. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantagesapparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisationdonné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1, déjà décrite, représente un convertisseur analogiquenumérique connu de type sigma-delta ; les figures 2, 3 et 4 représentent plusieurs modes de réalisation dedispositif de traitement de signal selon l’invention ; la figure 5 représente la mise en œuvre d’un dispositif selonl’invention permettant de filtrer plusieurs signaux en parallèle.

Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmesrepères dans les différentes figures.

La figure 2 représente un premier mode réalisation d’un dispositif20 de traitement de signal, le dispositif comprenant un filtre numérique 21 etun générateur de mots numériques 22. Le filtre numérique 21 comprend unprincipalement accumulateur 23 possédant une première entrée 24configurée pour recevoir un signal modulé sous forme d’un train de K bitscadencés au rythme d’une horloge. Ce signal modulé est par exemple issud’un modulateur sigma-delta. Autrement dit, le dispositif comprend unmodulateur sigma-delta 11 adapté pour fournir le signal modulé sous formed’un train de K échantillons. Le générateur 22 fournit sur une seconde entrée25 de l’accumulateur 23 une série de K mots numériques prédéterminéségalement cadencés au rythme de l’horloge. L’accumulateur 23 est configuré pour réaliser une somme desmots numériques correspondant à un état logique des bits reçus sur lapremière entrée 24. La somme successive est délivrée sur une sortie 26 dufiltre numérique 21.______________________________________________________

Autrement dit la somme des mots numériques issus du générateur i 22 est réalisée par l’accumulateur 23 sous condition de l’état des bits dusignal à filtrer.

Dans un convertisseur sigma-delta classique, et plus précisément,dans son filtre numérique, ce sont les modulations qui sont intégrées. Eni remplaçant la cascade d’intégrateurs numériques 15 par un seulaccumulateur conditionnel 23, ce ne sont plus les modulations qui sontintégrées mais des mots numériques générés par le générateur 22 associé àl’accumulateur 23. L’accumulateur unique 23 fonctionne comme chacun desintégrateurs numériques élémentaires 15 en réalisant des sommesi d’informations présentées successivement sur son entrée.

Tout d’abord, l’accumulateur 23 ne réalise une somme quelorsque la modulation du signal à filtrer est dans un état donné. A partir d’unemodulation à deux états logiques (ou deux valeurs de la modulation),l’accumulateur 23 n’effectue une somme que pour un des deux états de lai modulation. Pour l’autre état de la modulation, l’accumulateur 23 est inactif et conserve sa valeur de sortie. En première approximation, on peut supposerune répartition équilibrée de la modulation entre les deux états.L’accumulateur 23 ne fonctionne donc que la moitié du temps. Ce quiapporte un gain de consommation électrique. Ce gain de consommationapporte un avantage par rapport à l’art antérieur quelque soit l’ordre du filtrenumérique. Déjà pour un filtre d’ordre 1 ne mettant en oeuvre, dans l’artantérieur, qu’un seul intégrateur élémentaire 15 le fait de remplacerl’intégrateur 15 par un accumulateur 23 permet un gain en consommationélectrique.

Ensuite, lorsque l’ordre du filtre est au moins égal à 2, plusieursintégrateurs élémentaires 15 de l’art antérieur sont remplacés par un seulaccumulateur 23. Le gain de consommation électrique est proportionnel aunombre d’intégrateurs économisés. De plus, cette économie de composantapporte un gain de surface occupée par le filtre numérique.

On va tout d’abord démontrer que pour un convertisseur sigma-delta d’ordre quelconque, un seul accumulateur conditionnel peut remplacerautant d’intégrateurs numériques élémentaires 15 que nécessite l’ordre du_____________________________ convertisseur.

Prenons l’exemple d’un signal modulé sous forme d’un train de 11bits et d’un filtre d’ordre 4, c'est-à-dire possédant 4 intégrateurs numériquesélémentaires cascadés. Dans le tableau suivant, la première ligne représenteun exemple de modulation et les trois lignes suivantes la sortie de chaqueintégrateur élémentaire (int) en fonction de la modulation d’entrée :__________

Tableau (1) L’intégration complète du signal à l’issue des 11 bits donne unrésultat de 145.

Pour remplacer le filtre d’ordre 4 réalisé à partir de 4 intégrateurscascadés par un filtre numérique 21 conforme à l’invention, on choisit un

générateur de mots numériques 22 fournissant une série de 11 motsordonnés de la façon suivante :

Tableau (2)

Pour l’exemple de modulation précédemment choisi, le tableausuivant donne les opérations réalisées par l’accumulateur 23 recevant sur sapremière entrée 25 l’exemple de modulation et sur sa seconde entrée 25 lesmots issus du générateur 22. A un instant k, la somme n’est effectuée quelorsque le bit représentant la modulation a une valeur de 1. Pour une valeurde 0 le mot binaire correspondant est ignoré.

Tableau (3)

Comme précédemment, la sortie du filtre numérique 21 à l’issue définis au tableau 2 sont choisit pour que les résultats soient identiques pourtoute modulation appliquée à l’entrée 24 avec 4 intégrateurs élémentaires 15cascadés comme dans l’art antérieur ou en mettant en œuvre l’inventionavec un seul accumulateur 23.

On va maintenant montrer comment déterminer la série de motsfournie par le générateur 22 pour obtenir une équivalence de fonctionnemententre les intégrateurs élémentaires 15 cascadés de l’art antérieur etl’accumulateur 23 unique de l’invention.

Considérons trois modulations distinctes appliquées à un filtrenumérique de l’art antérieur possédant 4 intégrateurs élémentaires 15cascadés. Les deux premières modulations contiennent un unique bit devaleur 1, tous les autres bits étant à zéro. Pour la première modulation, lepremier bit est à 1 tous les autres sont à zéro :

Tableau (4) L’intégration complète du signal à l’issue des 11 bits donne unrésultat de 84.

Pour la deuxième modulation, seul le troisième bit est à 1 et tousles autres sont à zéro :

Tableau (5) L’intégration complète du signal à l’issue des 11 bits donne unrésultat de 35. premier bit et le troisième bit sont à 1, et tous les autres sont à zéro. Cettetroisième modulation représente l’addition des deux premières modulations :

Tableau (6) L’intégration complète du signal à l’issue des 11 bits donne unrésultat de 119.

On constate que: 119 = 35 + 84. Donc, dans cet exemple, lasomme des résultats de l’intégration numérique d’ordre 4 des modulationsparticulières 1 et 2 équivaut à l’intégration numérique d’ordre 4 de lamodulation 3 qui représente la somme des deux modulations particulières 1et 2.

De façon plus générale, l’échantillon k de la modulation contribueavec un poids unique au résultat final de l’intégration de la modulation. Cepoids est indépendant des autres échantillons de la modulation.

Pour déterminer la série de mots utilisable pour remplacer un filtred’ordre 4, il suffit donc de déterminer à chaque instant le résultat del’intégration d’ordre 4 de la modulation particulière qui est nulle partout sauf àl’instant k donné. Ce résultat représente le poids qu’aurait l’échantillon k de lamodulation dans le résultat final si l’échantillon est à 1. Les modulationsparticulières 1 et 2 décrites ci-dessus montrent des poids de 84 et 35 pourdes échantillons k égaux à 1 et 3 respectivement dans ce cas précis.

On peut également montrer que dans le cas particulier ou le filtreest un intégrateur numérique d’ordre 4, la série de mots issue du générateur22 est simplement le résultat de l’intégration d’ordre 4 d’une impulsion uniquepour k = 1 et dont les échantillons de sortie sont renversés temporellement,comme le montre le tableau 7 :

Tableau (7)

On reconnaît dans la dernière ligne du tableau (7) les coefficientsdu générateur 22 définis dans le tableau (2) pour filtrer une modulationarbitraire.

On vérifie expérimentalement que tout intégrateur numériqued’ordre quelconque peut être remplacé par : • Un accumulateur conditionnel d’ordre 1 qui n’accumule à sa sortie le motnumérique en entrée que si la modulation est à 1. • Un générateur de mots numériques réalisé par l’intégration numérique àl’ordre souhaité d’une impulsion unique pour k = 1 et renversétemporellement.

En d’autres termes, pour un ordre quelconque du filtre numérique,il est possible de déterminer la série de mots à mémoriser dans le générateur22 en simulant un filtre cascadé à l’ordre souhaité et en lui appliquant unsignal dont seul le premier bit est à l’état 1.

En observant le tableau (7) on peut retrouver une loi généralepermettant de retrouver la série de mots pour un ordre quelconque sanscette simulation. On constate en effet que : • La sortie de l’intégrateur 1 est constante et représente un échelon. • La sortie de l’intégrateur 2 est une droite. • La sortie de l’intégrateur 3 est une parabole.

On constate que la sortie de l’intégrateur d’ordre quelconque estfacilement prévisible au temps k donné.

Ainsi l’intégration numérique d’ordre M d’une impulsion est donnéepour sa sortie au temps k (k > M) par un polynôme de degré M-1 :__

Tableau (8)

Comme on l’a vu précédemment, il est nécessaire de renversertemporellement la sortie de l’intégrateur au temps k pour obtenir la série demots. Dans les formules du tableau (8) ce reversement consiste donc àremplacer k par K-k, K étant le nombre de bit du train d’échantillonsprésentés sur l’entrée 24 du filtre numérique 21.

De façon générale, avec M supérieur à 1 et k le rang du motnumérique dans la série, k compris entre 1 et K, on peut donc exprimerchacun des mots d’indice k de la série de mots par la formule suivante :

On constate aussi que dans un filtre numérique à intégrateurs 15cascadés, les derniers échantillons du train de bits n’atteignent pas la sortiedu filtre. Par analogie, les derniers mots de la série de mots numériquesprésentée au tableau (2) sont nuis. En mettant en œuvre l’invention, il estdonc possible d’interrompre le calcul de somme à l’issu du dernier mot devaleur non nulle et ainsi obtenir le résultat final plus rapidement que dans unfiltre numérique à intégrateurs 15 cascadés. Typiquement, le gain est de M-1cycles. L’inversion observée à partir du tableau (7) et la loi plus généraledéfinie pour d’autres ordres de filtre numérique peut être utilisée pourremplacer une cascade de filtres numériques élémentaires invariants enfonction de k. Ces filtres sont également appelés filtres statiques. Pourremplacer d’autres types de filtres cascadés plus complexes, on pourrarevenir à la méthode plus générale consistant à déterminer les différentsmots numérique à l’aide d’une simulation des résultats en sortie de lacascade de filtre en fonction de différentes modulations dont un seul bit estégal à 1.

Dans un filtre numérique à intégrateur élémentaires 15 cascadés,il peut être souhaitable d’affecter à chaque intégrateur un gainéventuellement variable au cours du temps, c'est-à-dire en fonction de k. Cetype de filtre peut également être remplacé par un dispositif conforme àl’invention en adaptant la série de mots issue du générateur 22.

Prenons l’exemple d’une atténuation P(k) appliquée à l’entrée dechaque intégrateur élémentaire 15, l’atténuation suivant une progressiongéométrique de raison q et fonction de l’instant k. Autrement dit : P(k) = qk

Pour q = 0,94 le tableau (9) donne l’atténuation en fonction del’instant k. Pour cet exemple on conserve K = 11 comme précédemment.L’invention s’applique bien sûr pour d’autres valeurs de q et de K.

Tableau (9)

L’application d’un gain variable en fonction du temps ne permetpas de calculer la série de mots par reversement temporel du résultatd’intégration d’une impulsion unique pour k = 1, comme cela a été possiblesans gain variable, voir tableau (7). Néanmoins, la contribution au résultatfinal de chaque échantillon k du signal modulé reste indépendante de lacontribution des autres échantillons. On peut donc déterminer la série demots à partir de la simulation d’un filtre d’ordre souhaité, par exemple 4,auquel est appliqué différentes impulsions uniques à chaque instant k.

Le résultat pour une impulsion à k = 1 est donné par le tableausuivant :

yabieau

Le résultat final au temps k = K = 11 est de 26,6778 qui forme lepremier mot de la série.

De même pour k = 2 :

Tableau (11) i Le second mot de la série a donc pour valeur : 15,1277.

Cette simulation est répétée pour chaque temps k, ce qui permetde définir la série complète de mots à charger dans le générateur de mots22 :

Les exemples de séries de mots numériques présentés plus hauti s’appliquent pour remplacer une cascade d’intégrateurs numériques 15d’ordre quelconque. L’invention peut s’appliquer à d’autres types de filtresnumériques à condition que la contribution finale d’un échantillon au résultatau temps K ne dépende que de la modulation de l’échantillon k.

En d’autres termes, l’invention peut être mise en œuvre pour touti filtre numérique dont le résultat final peut s’exprimer comme une sommepondérée de l’ensemble des échantillons de la modulation, les différentespondérations étant formées par les mots issus du générateur.

Exprimé différemment,

avec :

i RK : Résultat du filtre au temps K

Modulationk : Modulation de l’échantillon à l’instant kf(k) : fonction quelconque ne dépendant que de l’instant k

Pour appliquer l’invention à tout type de filtre numérique i remplissant cette condition, il suffit d’analyser indépendamment lescontributions des modulations particulières constituées d’impulsions uniquesdécalées dans le temps et d’émuler ces contributions indépendantes au seind’un générateur de mots numériques adapté.

Le générateur de mots 22 peut comprendre une mémoire > possédant autant d’emplacements que de mots à générer. La sélection dumot peut être simplement réalisée au moyen d’un compteur de cycles. Achaque instant k, le compteur s’incrémente d’une unité. La sortie k ducompteur permet d’accéder à l’emplacement k de la mémoire qui délivre sursa sortie le mot correspondant vers l’accumulateur 23. Le changement dei type de filtre peut se faire aisément en reprogrammant la mémoire.

Alternativement, chacun des mots peut être généré, au moment de sonutilisation, au moyen d’un calcul défini par la fonction f.

Dans l’exemple de mise en œuvre précédemment décrit, une > seule série de mots binaires est délivrée par le générateur 22. La sommepondérée disponible en sortie du filtre numérique dépend d’un seul état desbits du signal modulé, l’état 1 dans l’exemple décrit. Pour les bits à l’état 0, lapondération prévue par les mots binaires correspondants est ignorée et nerentre pas dans la somme. Autrement dit, le filtre numérique 21 est configuré i pour ignorer les mots numériques correspondant à un seconde des valeursdes échantillons, distincte de la première valeur.

Il est possible de tenir compte des deux états binaires des bits dusignal modulé, par exemple en leur affectant des pondérations différentes.Plus précisément, le générateur 22 peut délivrer deux séries de motsi binaires, l’une utilisée pour l’un des états et l’autre pour l’autre état. L’invention peut aussi être mise en œuvre pour un signal modulé à _______plus de deux valeurs à chaque instant k. Le signal modulé peut, à chaque_________________instant k, être présenté au filtre numérique sous forme d’un mot à plusieurs ) bits en parallèle. Avec P bits, le signal modulé peut prendre 2P valeurs. Il estpossible d’utiliser jusqu’à 2P séries de mots binaires, affectée chacune àl’une des valeurs que peut prendre le signal modulé. Il est possible de mettreen œuvre moins de 2P séries de mots binaires, affectées chacune àcertaines valeurs du signal modulé et d’ignorer les autres valeurs. Autrement > dit, à chaque valeur du signal modulé est affectée une pondération pouvantéventuellement être nulle.

La figure 3 représente un deuxième mode réalisation d’undispositif de traitement de signal 30 conforme à l’invention comprenant unfiltre numérique 31 et un générateur de mots numériques 32. Le filtre) numérique 31 comprend principalement un accumulateur 33. Le générateur de mots numérique 32 fournit plusieurs séries de mots numériques. Ledispositif comprend en outre un multiplexeur 38 recevant les différentesséries de mots numériques fournies par le générateur 32 ainsi que le signalmodulé.

Le multiplexeur 38 est configuré pour choisir à chaque cadenced’horloge k un mot parmi les mots reçus en fonction de la valeur du signalmodulé et pour délivrer le mot choisi à l’accumulateur 33 qui effectue lasomme des différents mots qui lui sont présentés aux différents instants k.En d’autres termes, les valeurs du signal modulé constituent despondérations et la sortie du filtre numérique 31 est une somme de motsnumériques pondérés à chaque instant par la valeur du signal modulé à cetinstant

Dans le mode réalisation de la figure 3, l’accumulateur 33 peut,tout comme l’accumulateur 23, réaliser à l’instant k une somme souscondition d’une valeur non nulle du signal modulé. Pour simplifierl’accumulateur 33, il est possible de se passer de condition et par exempleassocier un mot de valeur nulle dans le multiplexeur 38 lorsqu’aucunecontribution de la valeur de la modulation n’est attendue. Néanmoins enmettant en oeuvre cette simplification, on perd l’avantage de l’inactivité del’accumulateur 33 lorsque la contribution de la valeur de la modulation estnulle. On conserve toutefois l’avantage du gain de surface et deconsommation électrique du au nombre d’intégrateur économisés.____

Comme pour le générateur 22, le générateur de mots numérique32 peut comprendre une mémoire stockant tous les mots à générer. L’accèsà la mémoire se fait au moyen d’un compteur de cycles donnant l’instant k.La mémoire délivre au multiplexeur 38 les différents mots relatifs auxdifférentes valeurs de la modulation. La fonction remplie par le multiplexeur38 peut être intégrée à un circuit de pilotage de la mémoire. L’accès à lamémoire se fait au moyen de deux paramètres, le compteur de cycle et lavaleur de la modulation au cycle considéré. La mémoire délivre alors un motdirectement vers l’accumulateur 33. Comme pour le générateur 22, legénérateur 32 peut comprendre un calculateur calculant le ou les motsassociés à l’instant k.

La figure 4 représente un troisième mode de réalisation d’undispositif de traitement de signal 40 conforme à l’invention. Pour simplifier, onreprend le générateur de mots 22, ne délivrant qu’une seule série de mots etl’accumulateur 33 qui peut ne pas être conditionné à la valeur de la modulation. Il est bien entendu possible de mettre en oeuvre dans ledispositif 40 le générateur de mots 32 et/ou l’accumulateur 23. Le dispositif40 comprend en outre un opérateur arithmétique 43 combinant à chaqueinstant k un mot numérique issu du générateur 22 et la valeur du signalmodulé. Différents types d’opérateurs peuvent être mis en oeuvre.L’opérateur 43 peut par exemple multiplier la valeur de la modulation par lemot numérique ou encore élever la valeur de la modulation à une puissancedonnée par le mot numérique. Toute autre fonction arithmétique peut êtremise en oeuvre dans ce mode de réalisation.

La figure 5 représente un dispositif 50 de capture matriciel, parexemple configuré pour réaliser une capture d’image. L’invention peutégalement être mise en œuvre pour tout type de capteur matriciel pouvantmesurer une répartition spatiale d’un phénomène physique, comme parexemple un capteur de répartition de température, de forces, de potentielélectrique ou chimique... Le dispositif 50 comprend une matrice 51d’éléments sensibles au phénomène physique à mesurer, par exemple deséléments photosensibles ou pixels disposés en lignes et en colonne. Par______________ _________ souci de simplification, sur la figure 5 sont représentés 4 lignes et 8 colonnesde pixels. Il est bien entendu que les matrices réelles comprennent souventun plus grand nombre de lignes et de colonnes, jusqu’à plusieurs milliers.Dans l’exemple représenté, la lecture de la matrice se fait au moyen deconducteur de colonne 51.1 à 51.8. La lecture de la matrice se fait ligne parligne. La sélection de chacune de lignes se fait au moyen de conducteurs delignes associés à un registre vertical. Les conducteurs de lignes et le registrene sont pas représentés. La lecture de tous les pixels d’une même ligne sefait en parallèle et les informations issues des pixels d’une même lignecirculent simultanément sur les différents conducteurs de colonne. En piedde colonne, un circuit de lecture est associé à chaque conducteur decolonne. Chaque circuit de lecture délivre une information numériquereprésentative de la capture réalisée par le pixel correspondant. Lesappellations « ligne » et « colonne » sont purement arbitraires et peuventêtre inversées. On peut, de façon plus générale, donner le nom de« rangée » à la colonne.

Chaque circuit de lecture peut comprendre un convertisseuranalogique numérique de type sigma-delta. Le filtre numérique de chacundes convertisseurs peut mettre en œuvre l’invention. Avantageusement, unmême filtre numérique est répliqué dans chacun des circuits de lecture.Chaque filtre numérique peut comprendre l’accumulateur 23 ou 33 enfonction du besoin. Sur la figure 5, seul les accumulateurs 23, notés 23.1 à23.8 sont représentés en pied des colonnes. Les autres composants dechacun des circuits de lecture, par exemple des modulateurs sigma-delta 11ne sont pas représentés pour ne pas surcharger la figure. Autrement dit, ledispositif 50 comprend en outre une matrice 51 de capture possédant autantde rangées de capteurs que de réplique du filtre numérique 23.1 à 23.8 etdans lequel chaque rangée comprend un circuit 11 recevant une informationprovenant de chacun des capteurs de la rangée et fournissant le signalmodulé à la réplique correspondante.

Chacune des répliques, référencées 23.1 à 23.5 pour sonaccumulateur, reçoit un signal modulé propre à sa colonne.Avantageusement, le générateur de mots numériques 22 est commun auxdifférentes répliques du filtre numérique. Les signaux modulés des____ différentes colonnes sont synchronisés pour que chaque rang k des trainsd’échantillons propres à chaque colonne parvienne simultanément au filtrenumérique correspondant. De plus, le générateur de mots 22 est égalementsynchronisé avec les trains d’échantillons. Les différentes répliques du filtrenumérique exécutent leur filtrage en parallèle.

Il est possible de mettre en œuvre un dispositif de traitement designal conforme à l’invention et comprenant plusieurs répliques du mêmefiltre numérique associé à des capteurs non matriciels par exemple formé parune barrette de capteur que l’on peut assimiler à une matrice à une seuleligne. Ce type de capteur linéaire est notamment mis en œuvre pour uncontrôle continu, par exemple pour un contrôle de bagages par rayons X.

Claims (2)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de traitement de signal comprenant un filtrenumérique (21 ; 31) configuré pour recevoir un signal modulé sous formed’un train d’échantillons cadencés au rythme d’une horloge et pour délivrerun signal fonction des différents échantillons, les échantillons pouvantprendre chacun plusieurs valeurs, le dispositif (10 ; 20 ; 30 ; 40) comprenanten outre un générateur de mots numériques (22 ; 32) configuré pour fournirau filtre numérique (21 ; 31) une série de K mots numériques prédéterminéségalement cadencés au rythme de l’horloge, le filtre numérique (21 ; 31)comprenant un accumulateur (23 ; 33) configuré pour réaliser une sommedes mots numériques correspondant à une première des valeurs deséchantillons, dans lequel le générateur de mots numériques (32) estconfiguré pour fournir au filtre numérique plusieurs séries de K motsnumériques prédéterminés cadencés au rythme de l’horloge, et dans lequelle filtre numérique comprend un multiplexeur (38) recevant les séries de Kmots numériques provenant du générateur (32) et le signal modulé, lemultiplexeur (38) étant configuré pour choisir à chaque cadence d’horloge unmot parmi les mots reçus en fonction de la valeur du signal modulé et pourdélivrer le mot choisi à l’accumulateur (33). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le filtrenumérique (21 ; 31) est configuré pour ignorer les mots numériquescorrespondant à un seconde des valeurs des échantillons, distincte de lapremière valeur. 3. Dispositif selon l’une des revendications précédentes,comprenant en outre un modulateur sigma-delta (11) adapté pour fournir lesignal modulé sous forme d’un train de K échantillons. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le modulateur(21 ; 31) est d’ordre Μ, M étant supérieur à 1 et dans lequel, k étant le rangdu mot numérique dans la série, k étant compris entre 1 et K, le motnumérique de rang k est défini par :
2. 5. Dispositif (40) selon l’une des revendications précédentes,comprenant en outre un opérateur arithmétique (43) combinant à chaqueinstant k correspondant à un rang k du mot numérique dans la série, un motnumérique issu du générateur (22) et la valeur du signal modulé. 6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, danslequel le filtre numérique est répliqué plusieurs fois, chacune des répliques(23.1 à 23.8) pouvant recevoir un signal modulé propre et dans lequel legénérateur de mots numériques (22) est commun aux différentes répliquesdu filtre numérique. 7. Dispositif selon la revendication 6 comprenant en outre unematrice (51) de capture possédant autant de rangées de capteurs que deréplique du filtre numérique (23.1 à 23.8) et dans lequel chaque rangéecomprend un circuit (11) recevant une information provenant de chacun descapteurs de la rangée et fournissant le signal modulé à la répliquecorrespondante.