FR2471082A1 - SWITCHABLE GENERATOR DELIVERING FROM - Google Patents

Abstract

GENERATEUR COMMUTABLE DELIVRANT DES IMPULSIONS EN FORME DE DENT DE SCIE ET EN FORME DE TRIANGLE ET COMPORTANT UNE SOURCE DE COURANT CONSTANT 1 A LAQUELLE EST RACCORDE UN CONDENSATEUR 2 AINSI QU'UN TRANSISTOR A DECHARGE 3 QUI EST BRANCHE EN PARALLELE A CE CONDENSATEUR 2.SWITCHABLE GENERATOR DELIVERING PULSES IN THE SHAPE OF A SAW TOOTH AND IN THE SHAPE OF A TRIANGLE AND INCLUDING A CONSTANT CURRENT SOURCE 1 TO WHICH IS CONNECTED A CAPACITOR 2 AS WELL AS A DISCHARGE TRANSISTOR 3 WHICH IS CONNECTED IN PARALLEL TO THIS CAPACITOR 2.

Description

La présente invention se rapporte à un générateur commutable délivrant desThe present invention relates to a switchable generator delivering

impulsions en forme de dent de scie et en forme de triangle et comportant une source de courant constant à laquelle est raccordé un condensateur ainsi qu'un transistor à décharge qui est branché en parallèle à ce condensateur. L'invention concerne la technique des mesures et des  sawtooth and triangle shaped pulses comprising a constant current source to which a capacitor is connected as well as a discharge transistor which is connected in parallel to this capacitor. The invention relates to the technique of measurements and

communications o on crée, par des moyens simples, des im-  communications where we create, by simple means,

pulsions à paramètres variables présentant une forme en dent pulses with variable parameters having a tooth shape

de scie ainsi qu'une forme en triangle.  saw and a triangle shape.

On connaît déjà des générateurs de conception simple qui délivrent des impulsions en forme de dent de scie  Already known generators of simple design which deliver pulses in the shape of a sawtooth

(Rfe 1977 H 19/20 page 671) et dans lesquels des condensa-  (Rfe 1977 H 19/20 page 671) and in which condensates

teurs sont chargés par l'intermédiaire d'une source de cou-  torers are charged through a source of

rant constant. L'inconvénient de ces générateurs simples et connus à ce jour réside premièrement dans le fait que les valeurs caractéristiques des impulsions, dans la mesure o elles peuvent étre commandées de l'extérieur, s'influencent  constant rant. The drawback of these simple generators known to date lies firstly in the fact that the characteristic values of the pulses, insofar as they can be controlled from the outside, influence each other

mutuellement lors de la variation des paramètres et deuxiè- mutually when varying parameters and second-

mement dans le fait que la tension de sortie est, à l'état de repos, fortement tributaire des composants et de leur dérive. Dans le procédé mentionné, la vitesse de montée et en même temps l'amplitude de l'impulsion en forme de dent de scie varient avec la commande. La vitesse de montée et l'amplitude peuvent être réglées en appliquant des tensions This is due to the fact that the output voltage is, at rest, highly dependent on the components and their drift. In the mentioned process, the speed of rise and at the same time the amplitude of the sawtooth pulse vary with the control. Rise speed and amplitude can be adjusted by applying voltages

continues provenant d'une source externe.  from an external source.

Afin de remédier à l'influence mutuelle mentionnée précédemment, il est également connu de rendre stable les différentes valeurs caractéristiques des impulsions (Stabilisation de l'amplitude par exemple dans Rfe 1975/6 page 195). Cependant cette stabilisation ne permet pas une  In order to remedy the mutual influence mentioned previously, it is also known to make the various characteristic values of the pulses stable (Stabilization of the amplitude for example in Rfe 1975/6 page 195). However, this stabilization does not allow a

variation simple. Dans la réalisation décrite dans la publi-  simple variation. In the embodiment described in the publication

cation citée, il n'est, en outre, pas possible de régler la vitesse de la montée ou de l'accroissement et l'amplitude à  cation mentioned, it is also not possible to adjust the speed of the rise or increase and the amplitude at

l'aide d'une tension continue provenant d'une source externe. using DC voltage from an external source.

De plus la tension de sortie n'est pas définie de façon exacte à l'état de repos du fait qu'elle est influencée par les  In addition, the output voltage is not exactly defined in the quiescent state because it is influenced by the

caractéristiques d'un transistor présent dans le circuit.  characteristics of a transistor present in the circuit.

Les générateurs délivrant des impulsions en forme de dent de scie ne peuvent pas être commutés pour fournir des impulsions triangulaires. On connaît néanmoins certains générateurs qui sont réalisés pour fournir des impulsions de formes différentes afin de permettre une utilisation  Generators delivering sawtooth pulses cannot be switched to provide triangular pulses. However, certain generators are known which are made to supply pulses of different shapes in order to allow use

universelle (par exemple des générateurs fonctionnels des-  universal (for example functional generators of

tinés à des contrôles et des mesures), cependant ces géné- for controls and measurements), however these genera

rateurs sont compliqués et nécessitent un nombre de compo-  rators are complicated and require a number of components

sants important ce qui augmente considérablement leur prix de revient. Afin de remédier à cet inconvénient, il a été nécessaire, jusqu'à ce jour, de se contenter de solutions constituant un compromis entre l'utilisation universelle, notamment en ce qui concerne leur facilité d'emploi, et la important health which considerably increases their cost price. To overcome this drawback, it has been necessary, to date, to be content with solutions constituting a compromise between universal use, in particular as regards their ease of use, and the

précision des impulsions produites. precision of the pulses produced.

La présente invention a pour objet l'aug-mentation de la précision et de la facilité d'emploi ainsi que la  The object of the present invention is to increase the precision and the ease of use as well as the

réduction du prix de revient tout en permettant une utili-  reduction of the cost price while allowing use

sation universelle et une commande du générateur par cal-  universal station and generator control by calibration

culatrice. L'invention a également pour objet de créer un  culatrice. The object of the invention is also to create a

générateur qui délivre, au choix, des impulsions triangu- generator which delivers, as desired, triangular pulses

laires ou en forme de dent de scie avec une tension de sor-  slender or sawtooth-shaped with tension

tie très précise à l'état de repos et permettant de choisir librement la position de la dent de scie par rapport à la ligne de zéro et dans lequel l'amplitude, la durée de repos et la vitesse de montée des impulsions peuvent être réglées séparément et sans interaction, -n.iotamment par une commande par calculatrice, et qui fournit une impulsion rectangulaire very precise tie in the resting state and allowing free choice of the position of the sawtooth relative to the zero line and in which the amplitude, the resting time and the speed of rise of the pulses can be adjusted separately and without interaction, - especially by a command by calculator, and which provides a rectangular impulse

qui est synchrone à la dent de scie.  which is synchronous to the sawtooth.

Les problèmes ci-dessus sont résolus conformément à l'invention par un générateur qui est caractérisé en ce que la sortie de la source de courant constant est reliée, d une part, avec chacune des entrées de deux comparateurs et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un amplificateur limiteur, avec la première entrée d'un amplificateur de découplage dont la deuxième entrée reçoit une tension de commande variable (Uv) en tant que tension de décalage, en ce que la sortie du premier comparateur, dont la deuxième entrée est raccordée à une tension de référence (U réf), est reliée The above problems are solved in accordance with the invention by a generator which is characterized in that the output of the constant current source is connected, on the one hand, with each of the inputs of two comparators and, on the other hand, via a limiting amplifier, with the first input of a decoupling amplifier, the second input of which receives a variable control voltage (Uv) as offset voltage, in that the output of the first comparator, of which the second input is connected to a reference voltage (U ref), is connected

au choix grâce à un commutateur, soit à l'entrée d'une bas- optionally thanks to a switch, either at the entrance of a low-

cule monostable, soit à une première entrée d'un étage d'in-  monostable route, ie at the first entrance to a storey

version de phase, en ce que la sortie du deuxième compara-  phase version, in that the output of the second comparison

teur, dont la deuxième entrée se trouve au potentiel zéro, est reliée à la première entrée d'un élément NAND à fonction NON ET, pour découpler une impulsion rectangulaire synchrone, et à la deuxième entrée de l'étage d'inversion de phase, dont  tor, whose second input is at zero potential, is connected to the first input of a NAND element with NAND function, to decouple a synchronous rectangular pulse, and to the second input of the phase inversion stage, whose

la troisième entrée reçoit une tension de charge pour le con-  the third input receives a charging voltage for the con-

densateur et dont la sortie est reliée à l'entrée de la source  densifier and the output of which is connected to the input of the source

de courant constant, et en ce que la sortie de la bascule mo-  constant current, and in that the output of the rocker mo-

nostable est reliée, d'une part, à la deuxième entrée de l'é-  nostable is connected, on the one hand, to the second entry of the

lément NAND et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une porte, pouvant être bloquée, à l'entrée de commande du transistorà décharge qui est polarisé en opposition de la tension de charge element NAND and, on the other hand, via a door, which can be blocked, at the control input of the discharge transistor which is polarized in opposition to the charge voltage

du condensateur.of the capacitor.

Il est avantageux de commander la tension de charge, It is advantageous to control the charging voltage,

la tension de commutation de la porte verrouillable, la ten-  the switching voltage of the lockable door, the voltage

sion de décalage et la tension de référence à l'aide d'une  offset offset and reference voltage using a

calculatrice électronique.electronic calculator.

Les valeurs minimale et maximale de la tension du condensateur et, de ce fait, la pente de montée de la dent de scie sont déterminées par deux comparateurs qui délivrent les impulsions pour créer la forme en dent de scie ou la forme  The minimum and maximum values of the capacitor voltage and therefore the rise slope of the sawtooth are determined by two comparators which deliver the pulses to create the sawtooth shape or the shape

triangulaire exactes ainsi que la fonction rectangulaire syn-  triangular as well as the rectangular function syn-

chrone à la dent de scie. La tension de polarisation du tran- sawtoothed. The polarization voltage of the tran-

sistor à décharge est limitée avec précision pendant le temps de repos. Les valeurs caractéristiques des impulsions peuvent discharge sistor is precisely limited during rest time. The characteristic values of the pulses can

être réglées séparément par suite d'une variation de la ten-  be adjusted separately due to a variation in the voltage

sion externe, ce qui offre la possibilité d'une commande par calculatrice électronique. Ce générateur permet de créer des impulsions variables en forme de dent de scie et de triangle ainsi quedes impulsions de forme rectangulaire et synchrone aux impulsions en dent de scie malgré l'emploi d'un petit  external sion, which offers the possibility of control by electronic calculator. This generator makes it possible to create variable pulses in the shape of a sawtooth and a triangle as well as pulses of rectangular shape and synchronous to the pulses of a sawtooth despite the use of a small

nombre de composants.number of components.

Diverses autres caractéristiques de l'invention Various other features of the invention

ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.  moreover emerge from the detailed description which follows.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La figure unique représente le schéma de principe du  An embodiment of the object of the invention is shown, by way of nonlimiting example, in the accompanying drawing. The single figure represents the block diagram of the

générateur suivant l'invention.generator according to the invention.

La sortie d'une source de courant constant 1 est reliée à un condensateur 2 au potentiel de la masse, au collecteur  The output of a constant current source 1 is connected to a capacitor 2 at ground potential, to the collector

d'un transistor à décharge 3, à l'une des entrées de deux com- of a discharge transistor 3, at one of the inputs of two com-

parateurs 4, 5 et, par l'intermédiaire d'un amplificateur li-  parateurs 4, 5 and, via a li-

miteur 6, à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur de dé-  miter 6, at the non-inverting input of a signal amplifier

couplage 7. La sortie A1 de-l'amplificateur de découplage 7 est couplée en contre-réaction par une résistance 8 à l'entrée coupling 7. The output A1 of the decoupling amplifier 7 is coupled in feedback by a resistor 8 at the input

non inverseuse qui est reliée à une tension de décalage va- non-inverting which is connected to an offset voltage va-

riable Uv par l'intermédiaire d'une résistance 9. La sortie du comparateur 4, dont la deuxième entrée est au potentiel de la masse, est reliée aussi bien à la première entrée d'un étage d'inversion des phases 10 qu'à la première entrée d'un élément NAND 11 à fonction NON ET pour le découplage d'une impulsion  reliable Uv via a resistor 9. The output of comparator 4, the second input of which is at ground potential, is connected both to the first input of a phase inversion stage 10 and to the first input of a NAND element 11 with NAND function for decoupling a pulse

rectangulaire synchrone par la sortie A2. La sortie du compa- rectangular synchronous via output A2. Coming out of the compa-

rateur 5, dont la deuxième entrée reçoit une tension de réfé-  generator 5, the second input of which receives a reference voltage

rence Uréf, est reliée sélectivement par l'intermédiaire d'un commutateur 12, soit à l'entrée d'une bascule monostable 13,  rence Uréf, is selectively connected via a switch 12, or to the input of a monostable rocker 13,

soit à la deuxième entrée de l'étage d'inversion de phase 10.  either at the second input of the phase inversion stage 10.

Une tension de charge UL est appliquée à la troisième entrée de l'étage d'inversion de phase 10 dont la sortie est reliée à la source de courant constant 1. La sortie de la bascule monostable 13 est reliée à la première entrée d'un second A charging voltage UL is applied to the third input of the phase inversion stage 10, the output of which is connected to the constant current source 1. The output of the monostable flip-flop 13 is connected to the first input of a second

élément NAND 14 et à la deuxième entrée de l'élément NAND 11.  NAND element 14 and the second entry of NAND element 11.

La sortie de l'élément INAND 14, dont la deuxième entrée reçoit une tension de commutation Us, est connectée à la base du transistor à décharge 3 dont l'émetteur est relié, d'une part, à la masse par l'intermédiaire d'une diode 15 et, d'autre The output of the INAND element 14, the second input of which receives a switching voltage Us, is connected to the base of the discharge transistor 3, the emitter of which is connected, on the one hand, to ground via d 'a diode 15 and, on the other

part, à une tension de polarisation -U par une résistance 16.  hand, at a bias voltage -U by a resistor 16.

La tension ULy délivrée par la source de courant cons-  The ULy voltage delivered by the current source cons-

tant 1, charge le condensateur 2 de façon linéaire dans le temps. La tension de charge du condensateur 2 est aimplifiée et écrêtée par l'amplificateur limiteur 6 de façon a faire apparaître à la sortie A1, de l'amplificateur de découplage 7,la pente de montée de l'impulsion en forme de dent de scie ou de l'impulsion en forme de triangle. La tension de charge du condensateur 2 est en même temps appliquée au comparateur  while 1, charges capacitor 2 linearly over time. The charging voltage of the capacitor 2 is amplified and clipped by the limiting amplifier 6 so as to show at the output A1, of the decoupling amplifier 7, the rise slope of the sawtooth pulse or of the triangle-shaped pulse. The charging voltage of capacitor 2 is simultaneously applied to the comparator

4,en vue de l'évaluation du passage par zéro, et au compara-  4, for the evaluation of the zero crossing, and for the comparison

teur 5 pour l'évaluation de l'amplitude maximale. Lors de la  5 for the evaluation of the maximum amplitude. When

présence d'une amplitude maximale et dans la position repré-  presence of a maximum amplitude and in the position shown

sentée du commutateur 12, le comparateur 5 ferme le circuit  felt from switch 12, comparator 5 closes the circuit

déterminé sur le transistor à décharge 3, la bascule monosta- determined on the discharge transistor 3, the monostatic flip-flop

ble 13 et l'élément NAND 14 de façon que le condensateur 2 se décharge. Le condensateur 2 est chargé de nouveau dès que  ble 13 and the NAND element 14 so that the capacitor 2 discharges. Capacitor 2 is charged again as soon as

la bascule monostable 13 revient à son état de repos. La ten-  the monostable rocker 13 returns to its rest state. The ten-

sion de référence Uréf détermine l'amplitude de l'impulsion en forme de dent de scie présente à la sortie A1. L'amplitude de la tension de charge UL détermine la vitesse de la montée de l'impulsion en forme de dent de scie. On peut agir sur les intervalles des trains d'impulsions par l'intermédiaire du temps de maintien de la bascule monostable en faisant varier la constante de temps. Le transistor à décharge 3 présente une polarisation légèrement négative en raison de la tension -U de façon que le condensateur 2 soit également chargé par  Reference frequency Uref determines the amplitude of the sawtooth pulse present at output A1. The amplitude of the charge voltage UL determines the speed of the rise of the sawtooth pulse. One can act on the intervals of the pulse trains via the holding time of the monostable rocker by varying the time constant. The discharge transistor 3 has a slightly negative bias due to the voltage -U so that the capacitor 2 is also charged by

une tension négative lorsque le transistor 3 est en circuit. a negative voltage when the transistor 3 is on.

L'amplificateur limiteur 6, présentant des seuils très précis, limite les tensions d'entrée négatives exactement à 0 Volt et crée ainsi toujours un intervalle défini et constant pour les trains d'impulsions. On obtient cette valeur des intervalles également lorsque le générateur est hors circuit en bloquant la tension de commutation US, l'élément NAND 14 et en mettant en circuit le transistor à décharge 3. Le début et la fin des impulsions en forme de dent de scie sont déterminés par les comparateurs 4, 5. Une impulsion rectangulaire-présentant un flanc de commutation au début et à la fin de la dent de scie apparaît de façon synchrone à l'impulsion en forme de dent de scie, à la sortie A2 de l'élément NA1D 11. Cette tension rectangulaire synchrone aux dents de scie est par exemple nécessaire lorsqu'on veut obtenir des impulsions de suppression pour une unité de visualisation raccordée au générateur. La position de l'impulsion en forme de dent de scie peut être décalée par rapport à la ligne zéro grâce à la tension de décalage variable Uv qui représente une tension de référence pour l'amplificateur de découplage. Lorsque Uv est égale à zéro, l'état de début ou l'état de repos coïncide avec la ligne zéro. Lorsque Uv est égale à Uréf l'impulsion  The limiting amplifier 6, having very precise thresholds, limits the negative input voltages exactly to 0 Volt and thus always creates a defined and constant interval for the trains of pulses. This value of the intervals is also obtained when the generator is switched off by blocking the switching voltage US, the NAND element 14 and by switching on the discharge transistor 3. The beginning and the end of the sawtooth pulses are determined by the comparators 4, 5. A rectangular pulse-having a switching flank at the beginning and at the end of the sawtooth appears synchronously with the sawtooth pulse at the output A2 of the element NA1D 11. This rectangular synchronous tension with the saw teeth is for example necessary when one wants to obtain suppression pulses for a display unit connected to the generator. The position of the sawtooth pulse can be offset from the zero line using the variable offset voltage Uv which represents a reference voltage for the decoupling amplifier. When Uv is zero, the start state or the quiescent state coincides with the zero line. When Uv is equal to Uref the impulse

en forme de dent de scie est symétrique par rapport à la li-  in the shape of a sawtooth is symmetrical with respect to the line

gne zéro.gne zero.

Le commutateur 12 permet., par des moyens simples, The switch 12 allows., By simple means,

l'utilisation du générateur pour des fonctions triangulai-  using the generator for triangular functions

res. Dans ce cas le condensateur 2 n'est pas mis en circuit res. In this case the capacitor 2 is not switched on

par le transistor 3 lorsque la courbe atteint son maximum.  by transistor 3 when the curve reaches its maximum.

Le transistor 3 est uniquement mis en circuit par la tension The transistor 3 is only switched on by the voltage

de commutation en vue de l'arrêt du générateur. Lorsque l'im-  switch to stop the generator. When the im-

pulsion atteint l'amplitude maximale, une impulsion est dé-  pulse reaches maximum amplitude, pulse is de-

livrée,par l'intermédiaire du comparateur 5, à l'étage d'in-  delivered, via comparator 5, to the information stage

version de phase 10 agissant en tant qu'inverseur de signe  phase 10 version acting as a sign reverser

de façon que la polarité de la tension de charge UL soit in- so that the polarity of the UL charging voltage is

versée. De cette manière le condensateur 2 est chargé par un courant constant de polarité inverse. Lorsque l'impulsion a atteint son minimum, le comparateur 4 délivre une impulsion à l'étage d'inversion de phase 10, ce qui a pour effet un  paid. In this way the capacitor 2 is charged by a constant current of reverse polarity. When the pulse has reached its minimum, the comparator 4 delivers a pulse to the phase inversion stage 10, which has the effect of

nouveau changement de la polarité de la tension de charge UL.  further change of polarity of UL charging voltage.

Ce processus se répète et à la sortie 1, apparaissent des impulsions triangulaires, dont les valeurs caractéristiques et la position par rapport au point zéro peuvent être réglées,  This process is repeated and at output 1, triangular pulses appear, whose characteristic values and the position relative to the zero point can be adjusted,

comme déjà mentionné, en faisant varier les tensions. Les va- as already mentioned, by varying the tensions. The va-

leurs caractéristiques des impulsions peuvent être réglées  their pulse characteristics can be adjusted

individuellement sans interaction mais elles peuvent égale-  individually without interaction but they can also

ment être modifiées par une calculatrice électronique. be modified by an electronic calculator.

Claims (2)

R E V E N D I C A T I O N SR E V E N D I C A T I O N S 1. Générateur commutable délivrant des impulsions 1. Switchable generator delivering pulses en forme de dent de scie et en forme de triangle et compor-  in the shape of a sawtooth and in the shape of a triangle and tant une source de courant constant à laquelle est raccordé un condensateur ainsi qu'un transistor à décharge qui est branché en parallèle à ce condensateur, caractérisé en ce que la sortie de la source de courant constant (1) est  both a constant current source to which a capacitor is connected and a discharge transistor which is connected in parallel to this capacitor, characterized in that the output of the constant current source (1) is reliée, d'une part, avec chacune des entrées de deux compa- connected, on the one hand, with each of the inputs of two compa- rateurs (4, 5) et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un amplificateur limiteur (6), avec la première entrée d'un amplificateur de découplage (7) dont la deuxième entrée reçoit une tension de commande variable (Uv) en tant que rateurs (4, 5) and, on the other hand, through a limiting amplifier (6), with the first input of a decoupling amplifier (7) whose second input receives a variable control voltage ( Uv) as tension de décalage, en ce-que la sortie du premier compara- offset voltage, in that the output of the first comparison teur (5), dont la deuxième entrée est raccordée à une ten-  tor (5), the second input of which is connected to a voltage sion de référence (U réf), est reliée au choix grâce à un commutateur (12) , soit à l'entrée d'une bascule monostable (13), soit à une première entrée d'un étage d'inversion de phase (10), en ce que la sortie du deuxième comparateur (4), dont la deuxième entrée se trouve au potentiel zéro, est reference sion (U ref), is optionally connected by a switch (12), either to the input of a monostable rocker (13), or to a first input of a phase inversion stage (10 ), in that the output of the second comparator (4), the second input of which is at zero potential, is reliée à la première entrée d'un élément NAND (11) à fonc- connected to the first input of a NAND element (11) to function tion NON ET pour découpler une impulsion rectangulaire syn-  NAND to decouple a rectangular pulse chrone, et à la deuxième entrée de l'étage d'inversion de phase (10), dont la troisième entrée reçoit une tension de charge (UL) pour le condensateur (2) et dont la sortie est reliée à l'entrée de la source de courant constant (1), et en ce que la sortie de la bascule monostable (13) est reliée, d'une part, à la deuxième entrée de l'élément NAND (11) et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une porte, pouvant être bloquée, à l'entrée de commande du transistor à décharge (3) qui est polarisé en opposition de la tension de charge du chrone, and at the second input of the phase inversion stage (10), the third input of which receives a charging voltage (UL) for the capacitor (2) and the output of which is connected to the input of the constant current source (1), and in that the output of the monostable rocker (13) is connected, on the one hand, to the second input of the NAND element (11) and, on the other hand, by l 'through a gate, which can be blocked, at the control input of the discharge transistor (3) which is polarized in opposition to the charge voltage of the condensateur (2).capacitor (2). 2. Générateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de charge, la tension de commutation de la porte verrouillable, la tension de décalage et la tension  2. Generator according to claim 1, characterized in that the charging voltage, the switching voltage of the lockable door, the offset voltage and the voltage de référence sont commandées par une calculatrice électroni-  are controlled by an electronic calculator que.than.