FR2519486A1

FR2519486A1 - Circuit a verrouillage de phase

Info

Publication number: FR2519486A1
Application number: FR8214949A
Authority: FR
Inventors: Eric Jon Dickes; Jon Dickes Thomas Cruikshank Hill Et Robert Timothy Flegal Eric; Thomas Cruikshank Hill; Robert Timothy Flegal
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1983-07-08
Also published as: US4510461A; FR2519486B1; GB2104742B; JPS5843632A; CA1194935A; NL8203364A; DE3232155A1; GB2104742A; DE3232155C2

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT A VERROUILLAGE DE PHASE COMPRENANT AU MOINS UN FILTRE EN BOUCLE ET UN OSCILLATEUR VARIABLE COMMANDE EN TENSION. LE PROBLEME TECHNIQUE POSE EST D'AUGMENTER NOTABLEMENT LA GAMME DE VERROUILLAGE EN FREQUENCES. LE CIRCUIT A VERROUILLAGE DE PHASE SELON L'INVENTION COMPREND UN DETECTEUR DE PHASE ETOU DE FREQUENCE 16, UNE PLURALITE DE FILTRES COMMUTABLES 22, 24, 25, 26, 84 ET UNE PLURALITE D'OSCILLATEURS VARIABLES 30-34 BRANCHES EN BOUCLE. UN DETECTEUR DE SORTIE DE GAMME 36, 38 FACILITE LA SELECTION AUTOMATIQUE D'UNE COMBINAISON DE FILTRE ET DE GENERATEUR A FREQUENCE VARIABLE. L'INVENTION S'APPLIQUE EN PARTICULIER AUX CIRCUITS A VERROUILLAGE DE PHASE FOURNISSANT UN SIGNAL DE SORTIE PRESENTANT UN DEPHASAGE PREDETERMINE.

Description

Circuit à verrouillage de phase.

Les circuits à verrouillage de phase sont bien connus dans la technique et on les utilise dans de nombreuses situations dans lesquelles on désire synchroniser un signal de sortie avec un signal d'entrée en verrouillant la phase du si- gnal de sortie à celle du signal d'entrée De tels circuits à

verrouillage de phase de la technique connue comprennent géné-

ralement un détecteur de phase, un filtre en boucle et un oscil-

lateur commandé en tension L'un des inconvénients des circuits à verrouillage de phase usuels, est que la gamme d'acquisition dans laquelle le verrouillage peut se produire, c'est-à-dire le rapport de la fréquence d'entrée à la fréquence du signal de sortie, est traditionnellement limitée seulement à quelques pour cent (par exemple 5 à 20 %) Une des raisons de ceci est que, en général, on utilise un simple détecteur de phase plutôt qu'un

détecteur de phase et de fréquence De ce fait, la gamme de va-

riation de fréquence de l'oscillateur variable commandé en ten-

sion est limitée Si la fréquence du signal d'entrée est à l'exté-

rieur de la gamme d'acquisition de la fréquence du signal de sor-

tie, il faut alors, d'une manière ou d'une autre, rapprocher les

deux fréquences ( peut-être même en changeant la gamme de l'os-

cillateur variable commandé en tension) pour que le verrouillage

se produise.

Conformément à la présente invention, on prévoit

un circuit à verrouillage de phase dans lequel la gamme de ver-

rouillage est étendue à plusieurs dizaines de rapports de fré-

quence Selon un mode de réalisation préféré, le circuit comprend

un détecteur de phase et de fréquence pouvant effectuer une détec-

tion à la fois de phase et de fréquence, une pluralité de filtres à boucle commutables et des oscillateurs variables commandés en tension, de manière à réaliser une gamme d'acquisition large;

le circuit comprend également des détecteurs de gamme (un par va-

leur supérieure et un par valeur inférieure) destinés à détecter le fait que l'on dépasse le domaine d'un oscillateur variable particulier dans une direction ou une autre, de manière à pouvoir -2- choisir une nouvelle combinaison de filtre et d'oscillateur variable. C'est donc un objet de la présente invention de

fournir un circuit perfectionné à verrouillage de phase qui élar-

git le domaine d'acquisition à plusieurs dizaines de rapports de fréquence.

C'est encore un autre objet de la présente inven-

tion de fournir un circuit perfectionné à verrouillage de phase qui choisit automatiquement une combinaison appropriée de filtres

et d&oscillateurs variables commandés en fonction de la différen-

ce de phase existant entre la fréquence d'un signal d'entrée et la fréquence d'oscillation actuelle de l'oscillateur variable

commandé en tension.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront de la description qui suit, faite à titre

illustratif en se référant aux dessins ci-annexés, sur lesquels la fig 1 est un schéma-bloc d'un circuit à verroui-lage de phase conventionnel;

la fig 2 est un schéma-bloc d'un mode de réali-

sation préféré de la présente invention; la fig 3 est un schéma détaillé d'un circuit de

détection de phase et de fréquence utilisé dans la présente in-

vention; -

la fig 4 est un diagramme de formes d'ondc des-

tiné à expliquer le fonctionnement en comparaison de phase du circuit de la fig 3;

la fig 5 est un diagramme de forme d'onde illus-

trant les cas dans lesquels le signal de sortie est en avance d'une demipériode sur le signal d'entrée:

la fig 6 est un diagramme de forns d'onde il-

lustrant le cas dans lequel la fréquence du signal d'entrée est le double de la fréquence du signal de sortie; la fig 7 est un schéma représentant en détail les circuits des filtres commutables et des détecteurs de sortie de gamme par le haut et par le bas du circuit de la fig 2; et, -3- la fig 8 est un schéma montrant en détail le circuit de l'oscillateur variable commandé en fréquence utilisé

dans le circuit à verrouillage de phase de la fïg 2.

Sur la fig 2 on voit un circuit à verrouillage de phase de type connu de la technique antérieure; il est constitué d'un détecteur de phase 10, d'un filtre 12 et d'un oscillateur

variable commandé en tension 14 Le détecteur de phase 10 compa-

re la phase du signal d'entrée avec celle du signal de sortie de l'oscillateur variable 14 et engendre une tension en impulsion dont la largeur est directement proportionnelle à la différence

de phase entre les deux signaux Le filtre 12 transforme l'im-

pulsion provenant du détecteur de phase 10 en une tension continue destinée à commander la fréquence d'oscillation de l'oscillateur

variable 14 De cette manière, un signal de sortie est synchroni-

sé avec un signal d'entrée de telle manière que la phase du si-

gnal de sortie soit verrouillée à la phase du signal d'entrée.

On va décrire ci-après un mode de réalisation

préféré de la présente invention.

La fig 2 est un schéma-bloc d'un circuit à ver-

rouillage de phase conforme à la présente invention Un détec-

teur de phase et de fréquence 16 compare un signal d'entrée pré-

sent sur la borne 18 avec un signal de sortie présent sur la borne 20 et engendre des impulsions de sortie dont le coefficient d'utilisation et la fréauence sont déterminés de manière constante ou en faisant changer la différence de phase entre les signaux d'entrée et de sortie Le détecteur 16 de phase et de fréquence (que l'on peut opposer à un simple détecteur de phase) a deux modes de fonctionnement: celui de détection de phase et celui de

détection de fréquence Sa sortie est proportionnelle à la diffé-

rence de phase pour deux fréquences rapprochées, et elle est bloquée à une valeur élevée ou faible pour des différences de

fréquence supérieures à 2/1 Les impulsions de sortie du détec-

teur 16 de phase et de fréquence sont appliquées à un filtre en boucle choisi parmi une pluralité de filtres en boucle 22 et 24 à 26 par l'intermédiaire d'un commutateur 28 Les constantes -4- d'intégration des filtres sont différentes pour chacun d'eux et

chaque filtre présente une gamme de fréquence d'impulsion opti-

male propre pour la conversion des impulsions de sortie du dé-

tecteur de phase et de fréquence 16 en une tension continue, afin d'obtenir les meilleures caractéristiques dynamiques de

boucle Les sorties de tension de commande provenant des fil-

tres 22 et 24 à 26 sont reliées à des oscillateurs à fréquence

variable commandée en tension 30 à 34, à un détecteur de dépasse-

ment de gamme par le haut 36 et un détecteur de dépassement de gamme par le bas 38 La fréquence et la phase d'oscillation des oscillateurs à fréquence variable 30 à 34 sont coemandées par la tension continue de sortie des filtres 22 et 24 à 26, et la sortie qui a été sélectionnée de ces oscillateurs à fréquence variable est reliée à un détecteur de phase et de fréquence 16 et à une borne 20 par l'intermédiaire d'un commutateur 40 Les gammes de fréquence d'oscillation des oscillateurs à fréquence

variable 30 à 34 sont telles qu'elles se recouvrent l'une l'au-

tre Les détecteurs de dépassement de gamme par valeur supérieure et par valeur inférieure 36 et 38 comparent la tension continue de commande à là sortie au filtré qui a été sélectionné parmi les filtres en boucle 22 et 24 à 26 avec des tensions de référence

Vref 1 et Vref 2 et une unité de commande de commutateur 42 com-

mande les commutateurs 28 et 40 en fonction des sorties des dé-

tecteurs 36 et 38 Dans le mode de réalisation représenté, le filtre 22 est utilisé avec les oscillateurs variables 30 et 31, le filtre 24 est utilisé avec les oscillateurs variables 31 et 32, le filtre 25 avec les oscillateurs variables 32 et 33 et le

filtre 26 avec les oscillateurs 33 et 34 Les gammes de fréquen-

ce des filtres 22 et 24 à 26 sont déterminées par valeurs crois-

santes à partir de la fréquence la plus faible et les gammes de fréquence des oscillateurs variables 30 à 34 sont fixées par

valeurs croissantes en partant de la fréquence la plus faible.

Les filtres 22 et 24 et les oscillateurs variables 30 et 31 cou-

vrent une gàmme de basses fréquences; les filtres 24 et 25 et les oscillateurs 31, 32 et 33 couvrent une gamme de moyennes

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fréquences et les filtres 25 et 26 et les oscillateurs 33 et 34 couvrent une gamme de hautes'fréquences L'unité de commande de

commutateur 42 peut être un dispositif comprenant un micro-pro-

cesseur, une mémoire vive (RAM) constituant une mémoire inter-

médiaire, et une mémoire morte (ROM) pour la micro-programmation. Lorsque les commutateurs 28 et 40 sélectionnent le filtre 22 et l'oscillateur variable 30 respectivement et que la fréquence d'entrée se trouve dans la gamme basses fréquences, l'oscillateur variable 30 engendre un signal de sortie dont la phase est verrouillée avec le signal d'entrée à basse fréquence de la borne 18 Si la fréquence d'entrée augmente, la différence de phase entre les signaux d'entrée et de sortie augmente et la

tension continue de sortie du filtre 22 augmente de manière cor-

respondante Lorsque cette tention continue de sortie augmente

au point de dépasser la tension de référence Vref 1 cette situa-

tion est détectée par le détecteur de dépassement de gamme par le haut 36 qui délivre un signal de commande à sa sortie et l'applique à l'unité de commande de commutateur 42 En fonction de cette sortie, l'unité de commande de commutateur 42 commande

le fonctionnement du commutateur 40 de telle manière qu'il sélec-

tionne l'oscillateur variable 31 Si la fréquence d'entrée est

dans la gamme de l'oscillateur variable 31, la tension de comman-

de de sortie du filtre 22 est comprise entre les tensions de référence Vref 1 et Vref 2 et l'unité de commande de commutateur

42 n'envoie plus de commande aux commutateurs 28 et 40 L'oscil-

lateur variable 31 va se verrouiller sur la phase et la fréquence du signal d'entrée Si la fréquence d'entrée est plus élevée que la gamme de l'oscillateur variable 31, la tension continue de sortie du filtre 22 sera supérieure à la tension de référence Vrefl et le détecteur 36 de dépassement de gamme par le haut engendre à sa sortie une tension de commande qui est envoyée sur l'unité de commande de commutateur 42 Cette unité de commande de commutateur 42 commande les commutateurs 28 et 40, de telle manière qu'ils choisissent les éléments 24 et 32 Comme décrit plus haut, si la fréquence d'entrée continue a augmenté, on -6- sélectionne les filtres 25 et 26 et les oscillateurs variables

33 et 34 dans cet ordre.

Quand les interrupteurs 28 et 40 sélectionnent le filtre 26 et l'oscillateur variable 34 et que la fréquence d'entrée est plus faible que la gamme de l'oscillateur variable 34, la tension de sortie du filtre 26 diminue Du fait que la sortie du filtre 26 est plus faible que la tension de référence

Vref 2, le détecteur de dépassement de gamme par le bas 38 four-

nit à sa sortie un signal de commande qui est envoyé à l'unité de commande d'interrupteur 42 Conformément au fonctionnement

de l'unité de commande de commutateur 32, le commutateur 28 -

sélectionne l'oscillateur variable 33 Si la fréquence du signal

d'entrée est dans la gamme de l'oscillateur variable 33, la fré-

quence du signal de sortie de l'oscillateur variable 33 vient se verrouiller sur la fréquence du signal d'entrée Si la fréquence du signal d'entrée est plus faible que la gamme de l'oscillateur variable 33, les commutateurs 28 et 40 sélectionnent le filtre en boucle 25 et l'oscillateur variable 32 Si la fréquence du signal d'entrée continue à diminuer, on sélectionne les filtres

24 et 22 et les oscillateurs variables 31 et 30 dans cet ordre.

Ainsi, on peut se rendre compte que la présente inventions'étend à toute la gamme de verrouillage du circuit à verrouillage de phase.

La fig 3 représente le schéma du circuit du dé-

tecteur de phase et de fréquence 16 utilisé dans la fig 1 Une borne 44 reçoit le signal d'entrée provenant de la borne 18 (voir

fig 2) et cette borne 44 est reliée aux entrées d'horloge de bas-

cuies bistables 46 et 48 Une borne 50 reçoit le signal de sor-

tie provenant de la borne 20 et elle est reliée aux entrées

d'horloge de bascules bistables 52 et 54 Les sorties Q des bas-

cules 46 et 48 sont envoyées à une porte OU 56 et l'entrée D de la bascule 46 est reliée à la sortie Q de la bascule 48 Une porte

C Uf 58 reçoit les sorties Q des bascules 48 et 52 afin de les re-

mettre à zéro Une porte OU 60 reçoit les sorties Q des bascules 52 et 54 et l'entrée D de la bascule 54 reçoit la sortie Q de la 7-

bascule 52 Les bornes d'entrée D des bascules 48 et 52 reçoi-

vent, par l'intermédiaire d'une diode, une tension d'alimenta-

tion positive appropriée Les sorties directe et inverse de la

porte OU 56 commandent un premier interrrupteur de courant cons-

titué par deux transistors 62 et 64 couplés par leurs émetteurs,

et par un transistor 66 constituant une source de courant cons-

tant Les sorties directe et inverse de la porte OU 60 comman-

dent un deuxième interrupteur de courant constitué par deux tran-

sistors 68 et 70 couplés par leurs émetteurs et par un transis-

tor 72 constituant une source de courant constant Ces interrup-

teurs de courant constituent une "pompe de charge" destinée à

fournir du courant au filtre en boucle relié à la borne de sor-

tie 80 Les bases des transistors 66 et 72 sont reliées à un diviseur de tension constitué par des résistances et par un

transistor 74 à compensation de température branché en diode -

Les collecteurs des transistors 64 et 68 sont reliés au point

commun de deux résistances 73 et 78 et à la borne de sortie 80.

Les formes d'onde repérées A à F des figures 4 à 6 apparaissent

en des points indiqués par les références t à D sur la fig 3.

Le fonctionnement du circuit de la fig -3 est le suivant Il faut considérer la fig 4 qui représente certaines

des formes d'onde de sortie dans le mode en comparaison de pha-

se Pour cette discussion, on supposera que les deux signaux A et B (les signaux d'entrée et de sortie respectivement) sont égaux en phase et en fréquence comme cela est représenté On suppose également que les quatre bascules bistables 46, 48, 52

et 54 viennent d'être remises à zéro Lorsque la première transi-

tion positive se produit, (du fait que les signaux ne seront ja-

mais très précis en ce qui concerne la phase, on suppose que le signal d'entrée A est légèrement en avant), la bascule 48 est activée Aucune des deux bascules 52 et 54 ne sera activée du fait que le signal de sortie n'est pas encore arrivé et la bascule 46 ne peut pas être activée du fait de la présence d'un niveau bas

à la borne D de la bascule 46, lorsque le front du signal d'en-

trée qui peut être un signal à impulsion, arrive Le niveau

-8 2519486

8-

logique O du signal D permet à la porte 56 de rendre le transis-

tor 54 conducteur, afin de commencer le pilotage de l'étage sui-

vant, la "pompe de charge" du filtre à boucle, de manière à aug-

menter la fréquence de la boucle, le niveau bas provenant de la sortie U de la bascule 48 permet à cette bascule 48 de commander la sortie de la porte 58 qui est encore au niveau bas, (le niveau

haut du signal D est également appliqué à l'entrée D de la bascule-

46 afin d'armer cette bascule pour le prochain cycle de déclen-

chement du signal d'entrée) Avant que les circuits puissent

réellement commencer l'action de "pompe de charge", le front po-

sitif du signal de sortie, qui peut être un signal carré interne

produit par un oscillateur variable, apparait, ce qui remet à zé-

ro la bascule 52 La bascule 54 ne peut être activée, parce que

le signal E est au niveau bas, lorsque le front du signal d'hor-

loge se produit La condition d'activation de la bascule 52 fait passer le signal E au niveau logique haut et la sortie-Q de la bascule 52 au niveau bas Ce dernier niveau bas est appliqué à la porte 58 qui remet à zéro les deux bascules et fait cesser le signal de commande de la "pompe de charge" Le résultat est une

impulsion de sortie qui est bien moins large que le temps de pro-

pagation de la porte 58 et que la différence de temps entre les deux bascules 48 et 52; ce signal de sortie contient juste assez d'énergie pour avoir une influence sur la sortie de la "pompe de charge" et il fait dériver faiblement la fréquence Comme-:cela est représenté sur la fig 4, la sortie résultant à la borne 80 du circuit est constituée par une série d'impulsions très étroites qui commandent la boucle à verrouillage de rhase de manière à ce que, tout d'abord, elle augmente lentement en fréquence puis à ce qu'elle diminue lentement, la valeur moyenne se calant sur la

fréquence du signal d'impulsion appliqué à l'entrée.

La fig 5 illustre le cas qui se produit lorsque le signal impulsionnel d'entrée est en avance d'une demi-période sur le -signal de sortie de la boucle, de telle manière que la phase est différente et la fréquence est également quelque peu différente Le premier front positif du signal A d'entrée active -9- la bascule 48 qui arme la bascule 46, commence à faire passer le signal de "pompage" à la "pompe de charge" par l'intermédiaire de la porte 56, et active la porte 58 Avant que le prochain

front positif du signal A d'entrée ne se produise, ce signal car-

ré B active la bascule 52 et remet les deux bascules 48 et 52 à

zéro par l'intermédiaire de la sortie de la porte 58 Ceci déter-

mine la fin du signal F de la "pompe de charge" Le filtre à boucle à verrouillage de phase peut répondre à une impulsion de cette largeur, si bien que la fréquence de la boucle est modifiée en augmentant légèrement Le front positif suivant du signal A

remet de nouveau la bascule 48 à zéro et le processus se répète.

Il faut noter cependant que la largeur d'impulsion du second

signal F de charge est plus étroite et qu'elle continue à dimi-

nuer lorsque les cycles se succèdent Finalement la boucle à ver-

rouillage de phase ajuste la fréquence à un point pour lequel le front positif du signal B est en avance sur le front positif du signal A, ce qui indique que le processus de correction a dépassé la position centrale Ensuite, le processus est inversé jusqu'à ce que le circuit passe de l'autre côté en dépassant la position

en phase, comme cela vient d'être expliqué.

La fig 6 représente le cas qui se produit lorsque

le signal A est à une fréquence supérieure au double de la fré-

quence du signal B En théorie, les verrous internes 48 et 52 (détecteurs de phase) pourraient traiter cet ordre de grandeur

de disparité en fréquence, mais le processus serait long et s'in-

verserait de manière temporaire, lorsque se produiraient des coïncidences de phase, lorsque, par exemple, la fréquence d'un

signal est égal au double ou au triple de l'autre.

Le premier front positif du signal A active la

bascule 48, qui arme la bascule 46 qui sera activée à la prochai-

ne transition si le signal B n'arrive pas le premier Ceci ne se produit pas du fait que le signal A est plus de trois fois plus rapide que le signal carré B dans ce cas Le deuxième front positif, à l'instant t 1 active la bascule 48 Le niveau haut présent sur la sortie Q de la bascule 46 n'a pas d'effet, pour -10-

l'instant, sur la porte 56, du fait que son autre entrée est dé-

jà au niveau haut provenant de l'état d'activation de la bascule 48 A l'instant t 2, le signal rectangulaire B active la bascule 52 qui remet à zéro la bascule 48 Ceci n'a pas d'effet sur la sortie de la porte 56 qui est encore maintenue par la sortie Q de la bascule 46 A l'instant t 3, la bascule 48 est activée encore une fois, et, en l'absence de signal de niveau haut sur la borne D, elle est remise à zéro De nouveau, ceci n'a pas d'effet sur la sortie de la porte 56, du fait que le signal D

augmente juste au moment o la sortie Q de la bascule 46 chute.

A l'instant t 4, la bascule 46 est activée, ceci ayant été rendu

possible par le niveau haut du signal D Les deux bascules igno-

rent le front positif qui se produit à l'instant t 5, puisqu'elles sont toutes les deux activées A l'instant t 6, le front positif

du signal rectangulaire B active la bascule 52 qui remet de nou-

veau à zéro les deux verrous internes 48 et 52.

Du fait que la sortie de la porte 56 continue à rester au niveau haut, la boucle à verrouillage de phase continue

à augmenter la fréquence du signal de sortie Finalement, à l'ins-

tant t 8, les signaux coïncident et à l'instant tg, les impulsions très courtes qui indiquent la poursuite de la phase commencent

à apparaître et les verrous internes 48 et 52 assurent la fonc-

tion de détection comme décrit plus haut.

Le signal de sortie provenant de la porte 56 est

un signal de pilotage bipolaire qui commande une moitié du cir-

cuit de "pompe de charge" La sortie de la porte 60 est un signal similaire qui commande l'autre moitié du circuit de "pompe de charge" Tant que les bascules internes 48 et 52 commandent le processus de verrouillage de phase, chacune de ces lignes de

sortie reste au niveau haut, et un circuit de commande (non re-

présenté) est informé que les signaux sont verrouillés Si l'une ou l'autre des deux bascules 46 ou 54 est activée, la ligne de

sortie correspondante passe au niveau bas afin d'informer le cir-

cuit de commande que les signaux ne sont plus verrouillés ensem-

ble.

11 - La fig 7 est un schéma du circuit des filtres à boucles et des détecteurs de dépassement de gamme par valeur supérieure 36 et par valeur inférieure 38 de la fig 2 Une borne 82 reçoit la tension de sortie provenant de la borne 80 de la fig 3 et elle est reliée à la sortie d'inversion d'un amplifica- teur opérationnel 84 par l'intermédiaire d'une résistance 86 de

réglage de courant Un multiplexeur 88 des condensateurs de syn-

chronisation 90 à 96 et une résistance 98 sont branchés entre la sortie et l'entrée d'inversion d'un amplificateur opérationnel 84 et forment de ce fait, un premier intégrateur de MILLER Dans le multiplexeur 88, la borne X est reliée de manière sélective à une des bornes X O à X 3 en fonction d'un signal de contrôle à deux éléments binaires présents sur les bornes A et B, afin de

compléter de ce fait la boucle de réaction capacitive de l'inté-

grateur de MILLER La borne d'entrée directe de l'amplificateur opérationnel 84 est mise à la masse par l'intermédiaire d'une

résistance La sortie du premier intégrateur de MILLER, c'est-

à-dire l'amplificateur opérationnel 84, est reliée par l'inter-

médiaire d'une résistance 102 à l'entrée d'inversion d'un ampli-

ficateur opérationnel 100 dont l'entrée directe reçoit une ten-

sion appropriée d'un diviseur de tension Un multiplexeur 104, des condensateurs 106 à 110 et une résistance 112 sont branchés

entre la sortie et l'entrée d'inversion de l'amplificateur opé-

rationnel 100 Le multiplexeur 104 est le même que le multiple-

xeur 88, es ses bornes de commandes A et B reçoivent le signal de commande provenant de l'unité de commande de commutateur 42 par

l'intermédiaire des bornes 114 et 116 et des transistors inter-

médiaires 118 et 120 Lorsque la borne Y du multiplexeur 104 est reliée à la borne Y 3, l'amplificateur opérationnel 100 fonctionne comme un circuit inverseur suiveur de tension dont la résistance 112 constitue le seul élément de réaction Lorsque la

borne Y est reliée à la borne Y 0, Y 1, Y 2, l'amplificateur opé-

rationnel 100 fonctionne comme un second intégrateur de MILLER.

Les premier et second intégrateur de MILLER constituent un filtre actif dont la caractéristique est choisie au moyen du signal de

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commande présent sur les bornes 114 et 116 De ce fait, ce filtre actif produit une tension continue à sa sortie sur la borne 122 en fonction de la tension d'impulsion intégrée présente sur la borne 82 Les multiplexeurs 88 et 104 correspondent au commutateur 28 de la fig 2. Des comparateurs 122 et 126 comparent la tension de sortie sur la borne 122 avec les tensions de référence Vrefl et Vref 2 produites par un diviseur de tension constitué par des

résistances 128, 130 et 132 Les comparateurs 124, 126 correspon-

dent respectivement aux détecteurs 36 de dépassement de gamme par

valeur supérieure et 38 de dépassement de gamme par valeur in-

férieure, et les bornes 134 et 136 sont reliées à l'unité de

commande de commutateur 42.

Dans les conditions normales de fonctionnement, l'oscillateur variable 30, 32 ou 34 engendre le signal de sortie dont la phase est la même que celle du signal d'entrée présent

sur la borne 82 Il est parfois nécessaire de disposer d'un si-

gnal de sortie qui soit déphasé d'une valeur prédéterminée par

rapport au signal d'entrée Dans ce but, la borne d'entrée d'in-

version de l'amplificateur opérationnel 84 reçoit une deuxième

tension d'entrée provenant d'un convertisseur numérique-analogi-

que 138 à travers un amplificateur intermédiaire 140 et une ré-

sistance d'entrée 142 Le convertisseur numérique-analogique 138 reçoit un signal numérique de commande provenant d'un circuit de

commande (r on représenté) tel qu'un dispositif a microprocesseur.

L'utilisateur détermine le degré de déphasage désiré de telle manière que le convertisseur 138 applique la tension continue au premier intégrateur de MILLER Du fait que les filtres 22 à 26

sont des filtres actifs, des intégrateurs de MILLER, il est fa-

cile de faire la somme de deux tensions d'entrée Si l'on ajoute

ou si l'on retire un courant de l'entrée de sommation de l'ampli-

ficateur opérationnel 84, la boucle va verrouiller quels que soient le facteur d'utilisation et la polarité nécessaires pour

annuler le décalage Par ces moyens, on peut programmer la diffé-

rence de phase entre l'entrée 50 et la sortie 44 au moyen du

* 2519486

13 -

convertisseur numérique-analogique 138.

La fig 8 est un schéma du circuit des oscillateurs variables 30 à 34 et du commutateur 40 Une borne 144 reçoit la tension continue provenant de la borne 122 et elle est reliée aux bornes de référence Vref de convertisseurs numériques-analogiques 146 et 148 qui reçoivent des signaux numériques provenant du

circuit de commande (non représenté) Cependant, les signaux nu-

mériques sont fixés à des valeurs prédéterminées dans le mode

de fonctionnement en verrouillage de phase Les sorties analogi-

ques des convertisseurs 146 et 148 commandent un circuit 150 de source decourant et un circuit 152 absorbeur de courant Du fait

* que les sorties analogiques des convertisseurs 146 et 148 va-

rient en fonction de la tension continue présente sur la borne 144,

cette tension continue commande les valeurs des courants de sor-

tie de la source de courant 150 et du circuit absorbeur de cou-

rant 152 La source de courant 150 fournit le courant à un pre-

mier interrupteur de courant constitué par deux transistors 154 et 156 couplés par leurs émetteurs et la source de courant négative 152 absorbe le courant provenant d'un deuxième interrupteur de courant constitué par deux transistors 158 et 160 à émetteurs

couplés Les transistors 154 et 158 sont commandés par le tran-

sistor 162, les transistors 156 et 160 sont commandés par le

transistor 164 et les bases des transistors 162 et 164 reçoi-

vent des impulsions en push-pull provenant d'un détecteur de ni-

veau 166 Les connecteurs des transistors 158 et 160 sont mis à la masse et les connecteurs des transistors 154 et 156 sont reliés à un amplificateur intermédiaire 168 et à un condensateur

Des condensateurs 172 à 178 sont reliés de manière sélect i-

ve en parallèle sur le condensateur 170 au moyen de relais élec-

tro-magnétiques 180 à 186 Ces relais sont commandés à travers des amplificateurs intermédiaires 188 à 194 par un circuit de verrouillage 196 qui reçoit un signal de commande de l'unité de commande de commutateur 42 Un détecteur de niveau 166 détecte dés niveaux prédéterminés supérieur et inférieur de la sortie de l'amplificateur intermédiaire 168 et engendre les impulsions en push-pull qui modifie les niveaux logiques (haut ou bas à chaque détection de niveau haut et bas de l'amplificateur intermédiaire 168).

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14 -

Lorsque les transistors 154 et 158 sont conduc-

teurs et que les transistors 156 et 160 sont bloqués, le courant

provenant de la source de courant 150 charge le ou les condensa-

teurs sélectionnés parmi les condensateurs 170 à 178 Cela pro-

duit une rampe positive de tension aux bornes du ou des conden- sateurs Lorsque le détecteur de niveau 170 détecte le niveau supérieur de la rampe, les niveaux logiques des impulsions en push-pull provenant du détecteur 166 changent de telle manière que les transistors 154 et 158 se bloquent et que les transistors 156 et 160 deviennent conducteurs La source de courant négative 152 absorbe le courant provenant du ou des condensateurs et une

rampe négative de tension est produite aux bornes du ou des con-

densateurs Lorsque le détecteur d'un niveau 166 détecte le ni-

veau inférieur de la rampe négative, les niveaux logiques prove-

nant du détecteur sont modifiés de telle manière que le ou les

condensateurs soient chargés de nouveau par la source de cou-

rant 150 Les opérations ci-dessus se répètent et on obtient une forme d'onde triangulaire à partir de la borne 198 Le signal de sortie rectangulaire présent sur la borne 200 est appliqué à la borne 20 Ainsi, la phase et la fréquence du signal de sortie présents sur la borne 200 sont commandées par la tension continue présente sur la borne 144 et la gamme de fréquences dépend de la valeur da ou des condensateurs sélectionnés par les relais 180 à 186 Les relais 180 à 186 correspondent au commutateur 40 de la fig 2 et les autres composants correspondent aux oscillateurs

variables 30 à 34 Lorsque l'on ne choisit pas le mode de fonc-

tionnement à verrouillage de phase, le circuit décrit à la fig 5 peut engendrer un signal d'une fréquence désirée en appliquant des signaux de commande désirés aux convertisseurs 146 et 148 et au circuit de verrouillage 187 La tension continue présente

sur la borne 144 est fixée à une tension prédéterminée qui pro-

duit la fréquence de sortie désirée.

Comme cela ressort de la description ci-dessus,

la présente invention permet d'étendre la gamme de verrouillage, -

le rapport des fréquences extrêmes étant supérieur à 1 000 000.

La description ci-dessus n'a été fournie qu'à

titre d'exemple nullement limitatif, et il est évident que l'on peut y apporter des modifications ou variantes, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention Par exemple, on peut utiliser d'autres oscillateurs à fréquence variable tels que des oscillateurs comportant une diode à capacité variable Les fil

tres peuvent être des filtres passifs au lieu de filtres actifs.

16 -

Claims

REVENDICATIONS ) Circuit à verrouillage de phase, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 16) pour détecter une différence de phase entre un signal d'entrée et un signal de sortie, et pour engendrer une quantité électrique proportionnelle à ladite différence de phase, des moyens de filtrage ( 22,24,25,26,84,94-96, , 106-110) pouvant être sélectionnés en fonction de ladite quantité électrique en vue de produire une tension de commande, des moyens de génération de signaux à fréquence variable ( 30-34, 146-178) commandés par ladite tension de com- mande en vue de produire ledit signal de sortie, lesdits moyens de génération de signaux à fréquence variable présentant une pluralité de gammes de fréquence pouvant être sélectionnées, et des moyens de sélection ( 28,36 à 42, 124, 126, -186) commandés par ladite tension de commande en vue de sé- lectionner une desdites gammes de fréquence. ) Circuit à verrouillage de phase, selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détec- tion d'une différence de phase ( 16) comprennent des circuits logiques engendrant des impulsions électriques dont la largeur est proportionnelle à la différence de phase entre ledit signal d'entrée et ledit signal de sortie.

30) Circuit à verrouillage de phase selon la

revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de détec-

tion de différence de phase ( 16) comprennent en outre des moyens pour détecter une différence de fréquence entre ledit signal

d'entrée et ledit signal de sortie.
40) Circuit à verrouillage de phase selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de filtrage sélectifs comprennent un filtre électrique ( 84,100) présentant

une pluralité de gammes de fréquence pouvant être sélectionnées.

) Circuit à verrouillage de phase selon la

revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de généra-

tion d'un signal à fréquence variable comprennent une pluralité 17 d'oscillateurs commandés en tension ( 30-34, 146-178) présentant

chacun une gamme de fréquences différente.

6 ) Circuit à verrouillage de phase selon la

revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de sélec-

tion comprennent des moyens ( 36, 38, 124, 126) pour recevoir

ladite tension de commande et en détecter une condition de dépas-

sement de gamme et des moyens ( 42) commandés par ladite condition de sortie de gamme pour sélectionner une combinaison desdits moyens de filtrage et desdits moyens de génération de signal à fréquence variable telle qu'elle entraine un verrouillage en

fréquence et en phase du signal de sortie sur le signal d'entrée.

) Circuit à verrouillage de phase selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de détection d'une condition de sortie de gamme comprennent des moyens ( 36, 38,124, 126) pour comparer ladite tension de commande avec un premier et un second niveaux de tension de référence, une valeur excessive de la tension de commande par rapport audit premier niveau de tension de référence indiquant une sortie de gamme par valeur supérieure et une valeur inférieure de la tension de commande par rapport audit second niveau de tension de référence

indiquant une condition de dépassement de gamme par valeur in-

férieure.