HK187596A - Direct phase digitization - Google Patents

Claims (24)

1. Un circuit électrique pour déterminer à des instants d'échantillonnage spécifiés une valeur numérique qui représente sous la forme d'un code numérique une phase instantanée d'un signal électrique (18) ayant une fréquence centrale, par rapport à un signal de fréquence de référence (10), ce circuit comprenant :

   des moyens à compteur (12) pour générer continuellement une valeur de comptage enregistrée représentant une valeur qui résulte de la division du signal de fréquence de référence (10) par une fréquence de cycles de comptage répétitifs, cette fréquence de répétition de cycles de comptage étant du même ordre que la fréquence centrale du signal électrique ;

   des moyens de déclenchement (14) pour produire une impulsion de déclenchement sous l'effet de la réception d'une impulsion d'échantillonnage (16) et d'une transition du signal électrique ; et

   des premiers moyens à registre (22) pour enregistrer un état instantané des moyens à compteur (12), cet état instantané des moyens à compteur étant transféré vers les premiers moyens à registre (22) sous l'effet de la réception de l'impulsion de déclenchement par les premiers moyens à registre, et l'état instantané précité correspondant à une valeur de phase instantanée du signal électrique,

   caractérisé par

   des moyens de correction (23, 25) pour corriger une valeur numérique résultante dans les premiers moyens à registre (22), en éliminant une valeur de décalage de phase qui s'accumule, cette valeur de décalage de phase étant un produit d'une période prédéterminée entre des impulsions d'échantillonnage et d'une différence de fréquence prédéterminée entre la fréquence de répétition de cycles de comptage et la fréquence centrale du signal électrique.
2. Un circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par des seconds moyens à registre (24) pour enregistrer la valeur numérique résultante corrigée des moyens à compteur (12) qui est transférée à partir des premiers moyens à registre (22), sous l'effet de l'apparition d'une impulsion d'échantillonnage suivante (16), cette apparition de l'impulsion d'échantillonnage suivante effectuant un enregistrement d'un état instantané suivant des moyens à compteur (12) dans les premiers moyens à registre (22).
3. Un circuit électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (14) comprennent :

   un premier dispositif déclenché par une transition (26, figure 2) qui est instauré en réponse à la réception de l'impulsion d'échantillonnage et qui produit un signal à l'état instauré ;

   un second dispositif déclenché par une transition (28) qui est instauré en réponse à la réception de la transition précitée du signal électrique, et en ce que l'impulsion de déclenchement est produite par le second dispositif déclenché par une transition, en réponse au fait que le second dispositif déclenché par une transition reçoit à la fois le signal à l'état instauré provenant du premier dispositif déclenché par une transition et la transition du signal électrique, cette impulsion de déclenchement effectuant une restauration des premier et second dispositifs déclenchés par une transition.
4. Un circuit électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second dispositifs déclenchés par une transition (26, 28) comprennent des bascules.
5. Un circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de correction (23, 25) comprenun accumulateur numérique (23) ayant un contenu qui est incrémenté entre des impulsions d'échantillonnage par une valeur qui est proportionnelle au produit de la période prédéterminée et de la différence de fréquence prédéterminée, le contenu de cet accumulateur étant additionné à la valeur de phase mesurée, ou soustrait de celle-ci, dans le but d'éliminer le décalage de phase qui s'accumule.
6. Un circuit électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (52, figure 5A ; 56, figure 5B) pour produire un code numérique qui représente une fréquence instantanée du signal électrique, ces moyens de production de code pouvant être utilisés pour effectuer une soustraction de deux valeurs de phase instantanées successives, en utilisant l'arithmétique modulo 2Pi.
7. Un circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (14) comprennent :

   un premier circuit de déclenchement (30) pour produire une première impulsion de déclenchement partiel sous l'effet de la réception de l'impulsion d'échantillonnage et d'une transition de sens positif du signal électrique ;

   un second circuit de déclenchement (32) pour produire une seconde impulsion de déclenchement partiel sous l'effet de la réception de l'impulsion d'échantillonnage et d'une transition de sens négatif du signal électrique ;

   un circuit OU (36) pour transmettre, pour l'impulsion de déclenchement, l'une ou l'autre des première ou seconde impulsions de déclenchement partiel ; et

   une bascule (34) qui produit un signal de correction sous l'effet de l'impulsion de déclenchement qui est produite conformément à la réception, par le second circuit de déclenchement, de la transition de sens négatif du signal électrique.
8. Un circuit électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de correction (38) pour corriger de 180° l'état instantané des moyens à compteur (12) qui est enregistré dans les premiers moyens à registre (22), sous l'effet de la réception du signal de correction.
9. Un circuit électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de correction (38) comprennent un circuit OU-EXCLUSIF pour inverser le bit de plus fort poids de l'état instantané.
10. Un circuit électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des seconds moyens de correction (40, figure 4) connectés aux seconds moyens à registre (24), pour corriger la valeur numérique résultante en ce qui concerne une erreur de temps qui est introduite par des variations de l'impulsion de déclenchement par rapport à l'impulsion d'échantillonnage, avec une facteur de correction qui est proportionnel à un produit de l'erreur de temps et d'une estimation d'une valeur de fréquence instantanée associée à la valeur numérique résultante.
11. Un circuit électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens estimateurs de fréquence (46, figure 4) connectés aux seconds moyens de correction (40) pour générer la valeur de fréquence instantanée qui est associée à la valeur numérique résultante.
12. Un circuit électrique selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens estimateurs de fréquence (46) comprennent un circuit de boucle d'asservissement de phase numérique (47, 48, 49).
13. Un circuit électrique selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens estimateurs de fréquence (46) comprennent des moyens soustracteurs (52, figure SA) qui sont destinés à produire une différence entre des valeurs de phase apparaissant avec un écart d'un nombre prédéterminé de périodes d'échantillonnage.
14. Un circuit électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens à compteur (12) produisent une séquence de compteur en code Grey.
15. Un circuit électrique selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un convertisseur de Grey en binaire, connecté entre les premiers moyens à registre (22) et les seconds moyens à registre (24).
16. Un procédé pour produire une valeur numérique qui est représentative d'une phase instantanée d'un signal d'entrée ayant une fréquence centrale, par rapport à une fréquence de référence, comprenant les étapes suivantes :

    on génère continuellement une valeur de comptage enregistrée représentant une valeur qui résulte de la division de la fréquence de référence par une fréquence de cycles de comptage répétitifs ;

    on produit une impulsion de déclenchement en réponse à l'apparition d'une impulsion d'échantillonnage et d'une transition de passage par zéro du signal d'entrée,

    on enregistre la valeur générée, en réponse à la réception de l'impulsion de déclenchement, la valeur enregistrée correspondant à une valeur de phase instantanée du signal d'entrée,

    caractérisé en outre par les étapes suivantes :

    on incrémente, d'une valeur d'erreur de phase prédéterminée, un accumulateur numérique (23), à chaque apparition de l'impulsion d'échantillonnage, cette valeur d'erreur de phase étant un produit d'une période prédéterminée entre des impulsions d'échantillonnage et d'une différence de fréquence prédéterminée entre la fréquence de cycles de comptage répétitifs et la fréquence centrale du signal d'entrée (18), et

    on élimine la valeur d'erreur de phase de la valeur enregistrée, et on produit une valeur de phase corrigée.
17. Un procédé selon la revendication 16, caractérisé par l'enregitrement de la valeur de phase corrigée en réponse à l'apparition d'une impulsion d'échantillonnage suivante.
18. Un procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à enregistrer le fait que la fréquence de référence était dans un demi-cycle négatif ou positif au moment où l'impulsion de déclenchement est produite.
19. Un procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes : on produit une seconde impulsion de déclenchement en réponse à la réception de l'impulsion d'échantillonnage et d'une autre transition de passage par zéro du signal d'entrée, cette autre transition de passage par zéro ayant une polarité opposée à la transition de passage par zéro précitée du signal d'entrée ;

    on enregistre une autre valeur générée en réponse à la réception de la seconde impulsion de déclenchement ; et

    on combine les contenus qui sont enregistrés pour produire une valeur de représentation de phase.
20. Un procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'étape de combinaison des contenus qui sont enregistrés comprend en outre l'étape qui consiste à effectuer le calcul défini par l'équation suivante : $\text{PRV = MOD2n (2A + MODn(B-A))}$ dans laquelle n est un entier, A est la valeur enregistrée en réponse à l'impulsion de déclenchement, B est la valeur enregistrée en réponse à la seconde impulsion de déclenchement, et PRV est la valeur de représentation de phase qui est produite.
21. Un procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape qui consiste à produire un code numérique représentant une fréquence instantanée du signal d'entrée, cette étape de production de code comprenant la soustraction de deux valeurs de phase instantanées successives du signal d'entrée, en utilisant l'arithmétique modulo 2Pi.
22. Un procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape qui consiste à corriger la valeur de phase, avec un facteur de correction, en ce qui concerne une erreur de temps qui est introduite par des variations de l'impulsion de déclenchement par rapport à l'impulsion d'échantillonnage, ce facteur de correction étant proportionnel à un produit de l'erreur de temps et d'une estimation d'une valeur de fréquence instantanée qui est associée à la valeur de phase.
23. Un procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape qui consiste à générer une estimation de la valeur de fréquence instantanée qui est associée à la valeur de phase.
24. Un procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'étape de génération comprend en outre l'étape qui consiste à produire une différence entre des valeurs de phase qui apparaissent avec un écart d'un nombre prédéterminé de périodes d'échantillonnage.