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PERFECTIONNEMENT AUX SYSTEMES DE CONTROLE DU VOLUME.
La présente invention se rapporte, d'une façon générale, aux systèmes de contrôle du niveau des signaux pour appareils de radio et similaires; son objet est de constituer, dans un circuit de transmission, un système de contrôle du volume maintenant l'amplitude à un niveau général uniforme ou au-dessous d'un niveau supérieur prédéterminé, et cela d'une façon automatique et en avance sur le signal, De cette manière, des changements brusques d'amplitude ou des pointes du signal ne pourront atteindre et surcharger les amplificateurs qui suivent le circuit de transmission; en même temps, on pourra amplifier des parties plus faibles des signaux transmis,, de façon à maintenir un niveau général plus uniforme.
Dans un système de contrôle de ce type, il sera, par conséquent,
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possible de limiter la transmission des perturbations d'amplitude élevée à tra- vers un système amplificateur, et d'amplifier les signaux dont le niveau est inférieur à la normale.
Un autre objet de la présente invention est également de fournir un système de contrôle automatique du niveau du volume qui puisse servir de limiteur de parasites dans les systèmes récepteurs de radio et similaires afin d'empêchet la transmission des perturbations à travers l'amplificateur basse fréquence du récepteur lorsque'le niveau est supérieur à celui des signaux requs.
La présente invention se rapporte plus particulièrement à un perfectionnement aux dispositifs de contrôle du volume applicable aux amplifica- teurs de ligne, aux systèmes de modulation radiophonique ou aux autres systèmes de signalisation comportant des dispositifs électriques fonctionnant dans des conditions limitées. Dans de tels systèmes, et particulièrement dans ceux appli- cables à la radiodiffusion, il est désirable, pour des raisons d'économie, de maintenir le niveau du signal ou le pourcentage de modulation à une valeur moyen- ne relativement élevée. Dans ces circonstances, il est très difficile d'éviter que des changements subits du niveau ou que des pointes de signal ne surchargent les amplificateurs ou*'ne causent une distorsion connue sous le nom de surmodula- tion.
Ce type de distorsion se présente, sur une grande échelle, dans de nombreuses stations de broadcasting. L'accroissement de la qualité du son des récepteurs modernes rend cette distorsion très nuisible et assez sérieuse pour diminuer la compréhension et la qualité du programme diffusé.
Par conséquent, un autre objet de la présente invention est de fournir un système perfectionné de contrôle du volume qui puisse servir de "Moniteur" automatique pour les programmes de broadcasting et similaires et qui permette l'emploi d'un niveau moyen du volume ou d'un pourcentage de modulation relativement élevé sans causer de la distorsion ou de la surmodulation lors des signaux de pointe.
A l'heure actuelle, les contrôle du volume ou les "Moniteurs" fonctionnant en liaison avec les dispositifs mentionnés ci-dessus sont actionnés manuellement et nécessitent des opérateurs expérimentés qui utilisent des indi- cateurs visuels. Par suite du facteur humain et de l'inertie des indicateurs, les opérateurs peuvent tout au plus contrôler les niveaux généraux ou les change- ments graduels du niveau moyen. La méthode est absolument inefficace lorsqulap- @
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-paraissent, dans la musique ou dans la parole, des variations subites du niveau ou des pointes transitoires.
Un type habituel du contrôle automatique du volume peut être in- corporé à la fois aux systèmes récepteurs et aux "Moniteurs" de radio pour maintenir le signal entre les limites prescrites mais non sans causer une distorsion qui est comparable à celle causée par la surcharge, la surmodulation, etc.. On comprend immédiatement que ceci résulte de ce que la régulation provenant de l'amplitude excessive du signal est appliquée après 1áccroissement de l'amplitude.
Un système de contrôle du volume employé dans l'invention, tel qu'il est décrit ci-après, constitue un "Moniteur" automatique et permet l'empldi d'un niveau moyen du volume ou d'un pourcentage de modulation relativement.élevé tout en éliminant en même temps la distorsion ou la surmodulaton lors des signaux de pointe. Dans un système récepteur, il peut être disposé de façon à supprimer les signaux statiques ou les autres perturbations captées par les circuitss d'entrée du récepteur ou, si on veut, de faqon à fournir l'expansion du volume, ainsi qu'il sera décrit ci-dessous.
L'invention sera mieux comprise d'après la description ci-dessous à laquelle se rapportent les figures ci-jointes; toutefois, cette description est données à titre illustratif et non limitatif.
La fig.l est le schéma d'un système de contrôle automatique du volume dans lequel on a appliqué l'invention, en liaison avec un amplificateur B.F. pour systèmes récepteurs de radio, modulateurs, etc..;
La fig. 2 donne une série de diagrammes ou de courbes illustrant le fonctionnement du système de la fig.l;
La fig.3 est le schéma d'une partie de la fig.l représentant une modification de celle-ci, conformément à l'invention.
Dans la fig.l, un circuit de transmission du signal, tel qu'un circuit amplificateur basse fréquence, comprenant des connexions d'entrée 5 et de sortie 6 comporte des dispositifs de contrôle du volume du signal situé à l'intérieur du rectangle en trait interrompu 7, les dispositifs de retard du signal indiqués à l'intérieur du rectangle pointillé 8 et des dispositifs redresseurs de signal indiqués dans le rectangle pointillé 9. Le dispositif à délai 8 est inséré entre le circuit d'entrée 5 et le dispositif de contrôle du volume 7.de telle manière qu'ils sont connectés en série entre le circuit d'en
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-trée 5 et le circuit de sortie 6, le dispositif du contrôle du olume étant le plus proche du circuit de sortie.
Le dispositif redresseur du signal 9 comporte un circuit d'entrée 10 connecté au circuit d'entrée du signal précédant le dispositif à délai; le dispositif 9 comporte également un circuit de sortie ou de contrôle comprenant un conducteur de retour au châssis ou à la terre et un conducteur de sortie 11.
Ce dispositif est connecté au système de contrôle du volume 7 afin de lui fournir des tensions de contrôle variant en fonction du niveau du signal; ce contrôle se fera de telle sorte que le niveau du signal ou le gain à travers le dispositif de contrôle du volume est réduit lorsque des signaux d'une amplitude plus grande sont appliqués au circuit d'entrée 5.
Un signal basse fréquence, par exemple, appliqué au circuit d'entrée 5 est retardé, dans le dispositif 7, d'un certain temps avant d'être transmis au système amplificateur et ,de là, au circuit de sottie 6. En même temps, une fraction du signal est appliquée, avant le dispositif à retard, au redres- seur 9, par l'intermédiaire du circuit 10. Ceci a pour but de créer, dans le circuit 11, une tension actionnant le dispositif de contrôle du volume avant le signal; de cette manière, les pointes ou les parasites transmis peuvent être reçus et contrôlés suivant leur amplitude. On fait donc agir le contrôle du volume de manière à maintenir un niveau convenable.
De cette manière, les perturbations atmosphériques importantes transmises par le circuit du signal peuvent être appliquées au dispositif de contrôle du volume avant leur transmission par le circuit principal et peuvent être modifiées en réduisant le gain dans le dispositif de contrôle du volume de sorte que de tels parasites et les pointes du signal soient maintenus dans des limites prédéterminées,
Tout réseau électrique convenable ou dispositif de retard électrique peut être utilisé dans le dispositif à délai 8 ; celui-ci peut avoir une caractéristique semblable à celle d'une ligne téléphonique chargée ordinaire.
Dans l'exemple donné, il est constitué par un simple dispositif électromécanique comprenant un transformateur de couplage dent le circuit primaire ou d'entrée 12 est connecté au circuit d'entrée 5 et dont le circuit secondaire ou de sortie 13 est connecté aux dispositifs de contrôle du volume ou du gain.
Le couplage retardé entre les enroulements primaire et secondaire est obtenu par une bande ou un fil de métal magnétique 14 passant socialement à
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travers les enroulements primaire et secondaire, et sur des poulies d'entrai- nement et de freinage, respectivement 15 et 16, et tournant dans le sens indique dans la figure.
Le système à délai est représenté uniquement à titre d'exemple et est du type dit "télégraphone", afin d'illustrer le fonctionnement de l'appareil. Les variations du signal dans l'enroulement primaire 12 sont appliquées magnétiquement à la bande ou au fil 14 qui peut être d'un métal magnétique approprié tel que le fer ou l'acier; par son intermédiaire, elles sont transmises au secondaire 13 après un intervalle de temps dépendant de la longueur du fil et de son parcours entre le primaire et le secondaire.
Dans l'exemple donné, les signaux basse fréquence sont appliqués au fil magnétique par l'action du primaire sur le fil et la magnétisation fournie par le fil est appliquée au secondaire de façon à y engendrer une tension correspondante. Les impulsions magnétiques ou les signaux appliqués au fil sont supprimés, avant le passage par l'enroulement primaire, au moyen d'un aimants démagnétisant 17 situé près du point d'entrée du fil dans l'enroulement primaire, ainsi qu'il est représenté.
Le dispositif de contrôle du volume 7 de l'exemple donné est du type amplificateur à gain contrôlé et est disposé de façon à amplifier les signaux transmis au secondaire 13. Il comprend une paire de dispositifs amplificateurs à décharge électrique contrôlables 18 montés en push-pull entre le secondaire 13 formant circuit d'entrée et le primaire 19 d'un transformateur de sortie 20 dont le secondaire 21 est relié au circuit de sortie 6.
Les dispositifs amplificateurs peuvent être de tout type approprié Les grilles de contrôle 23 sont connectées aux extrémités du secondaire 13 dont la prise médiane 27 est reliée au conducteur 11 pour la polarisation fournie par le redresseur 9. De même les anodes 24 sont connectées au transforma teur de sortie 20 et sont alimentées par l'enroulement primaire 19 au moyen d'une tension positive provenant de toute source appropriée et représentée par la batterie 28. Les grilles-écran 25 sont connectées à la source de tension par un conducteur 29. Le circuit entre la source 28 et les cathodes 22 est complété par un conducteur 20, une connexion de terre 31 et une résistance d'autopolarisation 32.
La tension de polarisation des grilles 23, par rapport aux cathodes 22, est déterminée par la chute de tension dans la résistance d'auto-
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polarisation 32 et est appliquée aux grilles de contrôle 23 par le secondaire 13 et par la prise 27 du conducteur 11 qui est relié au châssis ou à la terre 33 par l'ensemble redresseur. Le circuit de ce dernier comprend une résistance de filtrage 34, une prise 35 sur une résistance de sortie de diode 36 et l'extrémité positive 37 de cette résistance, qui est reliée à la terre 33 afin de fermer le circuit de polarisation des grilles.
La résistance de filtrage 34 est montée avec un condensateur de dérivation 39 relié à la terre et au conducteur 11. Ce condensateur reçoit une tension de polarisation qui varie selon l'amplitude des signaux dérivés du circuit d'entrée'par le conducteurs 10.
La partie ainsi dérivée du signal est redressée dans un dispositif redresseur à diode 40 qui est couplé au conducteur d'entrée 10 par le tran& formateur de couplage approprié 41. Le circuit secondaire de celui-ci comprend un enroulement 42, l'anode de la diode 43 et la cathode 44, une source variable de tension de polarisation 45 et la résistance de sortie de la diode 36 dont l'extrémité négative 46 est reliée au secondaire 42 du transformateur.
Aux bornes de la résistance 36, les signaux redressés donnent une tension continue de polarisation en série avec le circuit grille des amplificateurs du dispositif 7 de contrôle du volume; ils sont appliqués aux grilles de contrôle 23 pour contribuer à la polarisation fournie par la résistance 32.
La composante B.F, du signal redressé est éliminée par un condensateur 38.
La tension d'autopolarisation ou polarisation initiale a une valeur telle que le gain dans le dispositif 7 de contrôle du volume soit normal en l'absence des signaux ; tension négative provenant du redressement des signaux'reçus dans le dispositif redresseur 7 sert à diminuer l'amplification selon l'amplitude du signal.
Pour une puissance de signal prédéterminée, la tension appliquée aux grilles par le dispositif redresseur peut être réglée au moyen de la prise 35 de la résistance 36, la tension prise sur le redresseur étant celle qui existe entre la prise et l'extrémité positive 37.
La variation de polarisation due à une variation de l'amplitude du signal agit avec un léger retard sur les grilles 23 grâce à la constante de temps du dispositif de filtrage comprenant la résistance série 34 et le condensateur shunt 39; ce dernier est chargé et déchargé par la résistance 34 de façon.à produire une variation relativement lente de la tension de polari-
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-sation dans le circuit grille 11. La constante de temps peut être réglée par une relation convenable entre la valeur de la résistance 34,et la capacité du condensateur 39 afin d'empêcher une variation rapide de la polarisation, qui serait suffisante pour causer de la distorsion et afin d'empêcher que la composante B.F. du signal redressé soit appliquée au dispositif de contrôle du volume.
Cependant, on règlera le dispositif différé 8 de manière que des signaux à niveau particulièrement élevé ou des pointes transitoires ne puissent atteindre les grilles 23 tant que celles-ci ne sont pas polarisées à leur valeur convenable; cette valeur sera déterminée en tenant compte de l'amplification réduite que l'on désire obtenir dès que le niveau des signaux dépasse une valeur donnée.
Le niveau du signal qui peut être amplifié sans réduction du gain est déterminé par la tension de polarisation ou de délai fournie par le dispositif 45 dans le circuit de la diode redresseuse. On notera que, dans l'exemple décrit, il comprend une batterie ayant une polarité telle qu'elle fournit aux électrodes du redresseur une tension en opposition avec le courant du signal ; de cette manière, le redresseur ne fonctionne que pour des signaux dépassant un niveau prédéterminé.
.Au-dessus de ce niveau, le redresseur fournit une tension de contrôle qui varie directement avec l'amplitude du signal d'entrée, et applique une tension de polarisation au dispositif de contrôle du volume 7, tension suf- fisante pour réduire l'amplification et l'amplitude du signal en-dessous d'un niveau prédéterminé. La constante de temps du filtre de sortie du redresseur est réglée de telle sorte que l'action requise de réglage du dispositif de contrôle du volume apparaît progressivement durant la période de retard créée par le dispositif à délai 8.
On peut s'arranger de manière que le système redresseur 9 augmente le gain de l'amplificateur en réponse à un accroissement de l'amplitude du signal; en effet, il suffit d'inverser la polarité du circuit de sortie du dispositif 9 par rapport à l'amplificateur et d'assurer un gain initial infé rieur donné A cette fin, on place dans la connexion de telle 33, un commmutateur 47; de cette manière, on pourra relier à la terre, soit l'extrémité positive 37, soit l'extrémité négative 46, cette dernière par l'intermédiaire du conducteur 48.
Lorsque c'est l'extrémité négative 46 qui est reliée à la terre, la tension du signal redressé apparaissant entre l'extrémité 46 et la prise 35
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est appliquée à l'amplificateur du dispositif de contrôle du volume. On constatera qu'avec cette connexion le conducteur 11 deviendra progressivement plus positif par rapport à la terre lorsque la puissance du signal augmente; il se produit donc un accroissement positif de la tension de polarisation des grilles 23 ; en outre, le réglage du contact 35 sert à ajuster la tension de polarisation pour tout niveau donné de signal.
Si la tension de polarisation initiale créée par la résistance 32 est rendue relativement élevée de telle sorte que le gain de l'amplificateur est assez faible, l'accroissement positif de la polarisation sert à dépasser cette tension initiale, ce qui augmente l'amplification et augmente par conséquent le volume ou l'amplitude des signaux reçus du dispositif à délai 8.
Cette disposition du circuit se recommande dans un système récepteur de radio, par exemple, ou dans les amplificateurs phonographiques pour restituer le volume ou l'amplitude primitive aux signaux qui ont été précédemment diminués.
Dans la fig.2, le graphique tensions-temps illustre l'action du système de contrôle pour un signal d'amplitude variable. En A, on a représenté un signal d'entrée par la courbe 50, d'amplitude variable ; lorsque se produisent les pointes 51 et 52, l'amplitude dépasse les limites représentées par les lignes 53, de chaque côté d'une line de tension nulle 54. Cette variation du signal est appliquée au redresseur par les conducteurs 10 eet crée une tension continue aux bornes de la résistance de sortie 36 (courbe 55); si le retard est réglé de la façon indiquée, la tension de polarisation appliquée au circuit grille par l'intermédiaire du filtre peut être représenté: par la courbe 56, ainsi qu'il est montré dans la partie 3 du graphique.
On notera que cette tension est appliquée aux grilles du dispositif de contrôle du volume à un moment où elle est capable de limiter les pointes 52 et 51 du signal, grâce au déplacement, dans le temps, de l'onde 50 (voir partie 0 du graphique).
La variation de la tension de polarisation (courbe 56 de B) est réglée, au moyen du contact 35, de façon à réduire le gain de l'amplificateur du dispositif de contrôle de volume de telle sorte que les pointes 51 et 52 soient limitées à une amplitude maximum prédéterminée, ainsi qu'il est indiqué en 57 et 58 sur la courbe 59 en D.
En réglant la tension de délai du redresseur, on peut empêcher ce dernier d'établir une modification de l'amplification tant que le niveau
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du signal demeure dans les limites établies,, telles celles qui sont indiquées par les lignes 53.
Le dispositif de contrôle du volume ne contrôle pas seulement le gain du circuit du signal de manière à limiter les pointes de signal, mais sert également à amplifier des signaux transmis par le circuit du signal. Dans la variante de la fig.3. l'amplificateur peut comprendre une paire de dispositifs à décharge électrique symétrique 60 et 61 insérés entre un circuit d'entrée 62 et un circuit de sortie 63. Les signaux à amplifier sont appliqués aux grilles de contrôle 64 les plus proches des cathodes 65 ; la tension de contrôle provenant du conducteur 11 est appliquée aux grilles de contrôle de l'amplification 66, indépendamment des grilles du signal, de façon que l'amplification du signal et le contrôle de l'amplification du système sont contrôlés séparément par des grilles différentes situées dans le même tube.
Le transformateur fournissant un circuit d'entrée 62 peut être couplé au dispositif à délai de n'importe quelle façon appropriée et, à tout autre point de vue, le fonctionnement est identique à celui du système de la fig.l. Le dispositif de la fig.3 offre l'avantage d'un contrôle plus large de l'amplification grâce à une grille de contrôle séparée, et sans introduire une distorsion appréciable du si- gnal aux limites extrêmes de la gamme contrôlée.
La combinaison d'un dispositif amplificateur dans le contrôle du volume offre, de plus, l'avantage que les signaux faibles normalement inférieurs à une amplitude désirée peuvent être portés à un niveau d'amplitude normal tandis que les pointes très élevées de l'amplitude du signal sont supprimées grâce à l'action limitative décrite ci-dessus. Avec cet arrangement, la sortie totale du dispositif de contrôle du volume est à un niveau beaucoup plus uniforme* Par conséquent, il est désirable d'inclure un amplificateur à gain contrôlable dans le dispositif de contrôle du volume*
Dans le système de la fig.3, par exemple, un type de lampe connu commercialement sous le nom de RCA 6L7 peut être employé pour le'contrôle du gain ou de l'amplification.
Grâce à des électrodes séparées pour le contrôle du gain et pour le signal d'entrée, on obtient une gamme de contrôle plus étendue. Un amplificateur équilibré est préférable dans tous les cas afin d'éliminer certaines distorsions harmoniques et de mieux stabiliser l'amplificateur lossqu'il travaille avec un gain élevé.
Par la description ci-dessus on voit que l'invention permet
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d'bbtenir un système de contrôle de l'amplitude du signal maintenant celle-ci à un niveau uniforme ou en-dessous d'un niveau élevé prédéterminer dans un aircuit de transmission du signal; ce contrôle se fait automatiquement et en avance sur le signal de telle sorte que des variations subites de l'amplitude du signal ne peuvent atteindre et surcharger le circuit de sortie.
On constatera égèlement que le système de contrôle peut servir à augmenter le volume ou l'amplitude du signal pour les signaux d'une amplitude inférieure à la normale. Ceci offre une valeur particulière dans les amplificateurs de radio et dans les amplificateurs basse fréquence pour signaux phonographiques.
De plus, en liaison avec un circuit de transmission du signal pour un système de broadcasting où il est désirable de maintenir le niveau du signal ou le pourcentage de modulation à une valeur moyenne relativement élevée, on peut empêcher les pointes du signal de surcharger les amplificateurs de signal ou de causer la distorsion connue sous le nom de surmodulation.