Brevet FR2012082A1 — publié le 19700313

i 2012082 Les installations de phototélégraphie sont actuellement largement utilisées pour transmettre les informations existant sur un document vers un poste situé à distance afin de créer, à cet endroit un fac-similé du document. L'une de ces installations con-5 nues utilise un dispositif de balayage optique pour balayer transversalement un document ou un support d'informations analogue à l'aide d'un faisceau lumineux afin de convertir les informations du document en des faisceaux lumineux modulés par ces informations. Cette lumière est projetée sur une cellule photo-électrique qui 10 sert à convertir le faisceau lumineux modulé par les informations en des signaux électriques qui peuvent être par la suite utilisés dans divers processus de modulation et de codage et être ainsi transmis à une installation de phototélégraphie semblable située à distance. 15 Pour utiliser d'une manière.plus efficace le faisceau lumineux modulé par les informations et réfléchi par le document, les installations de phototélégraphie connues utilisent ce qu'on appelle des "choppers mécaniques."Un chopper mécanique est un disque tournant percé d'ouvertures disposées sélectivement tout 20 autour de la périphérie du disque de manière à couper le faisceau lumineux provenant du document d'une manière ordonnée et prédéterminée. La lumière qui frappe la cellule photo-électrique prend alors la forme d'impulsions lumineuses distinctes qui sont, par conséquent, converties en des impulsions électriques corres-25 pondantes. Les signaux électriques de sortie sont alors proportionnels à la lumière modulée par les informations qui frappent la cellule photo-électrique, mais ils ont maintenant la forme d'impulsions électriques et peuvent être plus facilement utilisés par un codeur ou un modulateur ultérieur habituellement appelé 30 modem. Ces choppers mécaniques connus ont cependant l'inconvénient d'exiger des liaisons d'entraînement mécaniques supplémentaires pour déplacer convenablement le chopper dans le trajet du faisceau lumineux modulé par les informations. Pendant qu'une ou-35 verture passe devant le faisceau lumineux, la quantité de lumière qui la traverse croît jusqu' à ce que l'ouverture entière se trouve dans le trajet du faisceau lumineux et la quantité de lumière commence alors à diminuer à mesure que l'ouverture s'écarte du trajet du faisceau. La cellule photo-électrique ne perçoit, ifO par conséquent,par des interruptions nettes du faisceau lumineux, BAD orignal 2 69 22146 2012082 mais plutôt des degrés d'intensité lumineuse variables qui traversent les ouvertures en mouvement. La sortie de la cellule photo-électrique n'est, par conséquent, pas constituée par un train de signaux électriques bien nets, mais plutôt par des si-5 gnaux électriques variables selon l'intensité variable du faisceau lumineux. ■ Les choppers mécaniques ont, en conséquence, ouvert la voie aux choppers électroniques. Ces choppers électroniques offrent une meilleure, précision dans la production des 10 impulsions d'informations du fait que la lumière modulée par les informations peut frapper continuellement la cellùie"photoélectrique, mais la sortie électrique de ces choppers est modifiée de manière plus exacte par des moyens électroniques. Un chopper à amplificateur est décrit dans le n° 10 de la revue General 1? Engineering Mémo publiée par la Société The National Semiconductor Corporation de Danbury, Connecticut, Etats-Unis d'Amérique. Suivant l'invention, il est prévu vm chopper électronique comprenant un dispositif servant à produire un premier signal électrique d'amplitude variable, un amplificateur couplé au 20 générateur de signaux pour amplifier le premier signal électrique, et un générateur d'impulsions couplé à l'entrée de l'amplificateur pour produire des impulsions d'une durée et d'une fréquence prédéterminées, ces impulsions excitant et désexcitant alternativement l'amplificateur de sorte que la sortie de l'amplifica-25 teur pour les impulsions d'amplitude variable, est en relation directe avec le premier signal électrique d'amplitude variable; L'amplificateur peut être rua amplificateur différentiel dont le gain est réglé par un transistor a effet de champ qui 30 agit sur la partie linéaire de la courbe du courant de drain par rapport à la tension de source. Dans la partie linéaire, le transistor à effet de champ se comporte, par conséquent, comme une résistance variable. Dans une application à une installation de phototélégraphie, le transistor à effet de champ est commandé 35 par une tension de commande déterminée par le niveau du fond détecté sur un document. C'est-à-dire que lorsque le dispositif de balayage de l'installation de phototélégraphie balaye un document blanc imprimé en noir, le gain de l'amplificateur différentiel peut être atténué en vue d'un fonctionnement 'î0 ultérieur du circuit. Cependant, lors du balayage d'un document BAD ORIGINAL 69 22146 3 2012082 en couleurs ou de certaines parties d'un document dont le fond est plus sombre que le reste du document, le gain de l'amplificateur doit être réglé de manière correspondante pour détecter l'information éventuellement imprimée sur cette zone colorée au 5 lieu de détecter la variation du fond comme information réelle. Le signal de sortie de ces circuits est à ce moment le signal électrique interrompu modulé selon les informations détectées sur le document. Ce signal peut alors traverser un étage tampon pour envoyer une impédance de source aux circuits suivants. 10 Pour bien faire comprendre l'invention, on la décrira ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est un schéma synoptique d'une installation de phototélégraphie suivant l'invention; 15 la Fig. 2 représente des formes d'onde utiles pour comprendre l'invention, et la Fig. 3 est un schéma du chopper électronique conforme à l'invention. La Fig. 1 est un schéma synoptique de l'installation 20 représentée à la Fig. 3* Un dispositif de balayage optique 10, de n'importe quelle construction connue, balaye un document ou un support d'informations analogue l*f de l'une quelconque des diverses façons connues. Le faisceau lumineux 12 est réfléchi par le document sur la cellule photo-électrique 16. La cellule photo-25 électrique 16 produit des signaux électriques selon le faisceau lumineux reçu modulé par les informations. La sortie de la cellule photo-électrique 16 est transmise à un amplificateur différentiel 22. Le chopper électronique 18 est connecté aux entrées de l'amplificateur différentiel 22. En réponse à un signal d'hor-30 loge d'entrée, le chopper électronique 18 connecte et déconnecte alternativement les deux entrées de l'amplificateur différentiel '22.„ Lorsque les entrées de l'amplificateur différentiel 22 sont connectées l'une à l'autre, aucun signal n'est amplifié dans l'amplificateur qui est, en effet, désexcité. 35 Cependant, lorsque le chopper électronique est au repos, sous l'action du signal d'horloge, la connexion entre les entrées est supprimée dans l'amplificateur différentiel 22 et la sortie électrique de la cellule photo-élêctrique 16 est amplifiée par l'amplificateur différentiel 22. La sortie est donc un signal ampli-M) fié comprenant des impulsions électriques en relation directe BAD OFUG1NM- 69 22146 k- 2012082 avec le signal de courant continu produit par la cellule photoélectrique 16 qui est à son tour en relation directe avec les informations détectées sur le document l1*. Le détecteur de crête 20 à la Fig. 1 détecte le signal 5 de crête ' sortant de l'amplificateur tampon 24 et amplifié et démodulé par le circuit 26 pendant un intervalle de temps prédéterminé du signal produit par la cellule photo-électrique 16. Si le fond du document lJv est blsnc, le signal produit par la cellule photo-électrique 16 est maximum. Cependant, si le fond détecté 10 est plus foncé, le signal de crête de ce fond détecté par la cellule photo-électrique 16 n'est plus maximum. Dans ce cas, le gain de l'amplificateur différentiel 22 doit, par conséquent, être accru pour faire la distinction entre le fond et l'information réelle détectée sur le document 1^. A titre d'exemple, si l'on 15 suppose qu'une tension de +7 correspond à un signal tout noir tandis qu'une tension zéro correspond à un signal tout blanc, avec diverses nuances de gris intermédiaires, lorsqu'un fond plus foncé est détecté, le signal de crête au lieu d'être égal à zéro volt, peut être compris entre 0 et +7 volts. Comme le signal de crête, 20 par définition dans cet exemple est égal à zéro volt, le détecteur de crête 20 ne détecte que les signaux moyens compris entre 0 et +7 volts comme tension de fond. Par conséquent, si le niveau de la tension de crête de fond est par exemple de 2 volts, le détecteur de crête produit une tension de régulation destinée à.être 25 appliquée à l'amplificateur différentiel 22 pour augmenter son gain en vue de surmonter l'effet de ce fond plus sombre. Par conséquent, dans cette situation, en ce qui concerne l'amplificateur différentiel 22, le fond sombre doit être considéré comme blanc en vue de le distinguer des informations réelles détectées sur le do-30 cument l1»-. Le signal produit par l'amplificateur différentiel 22. est transmis à un amplificateur tampon 2b où son impédance et son gain sont adaptés aux circuits de sortie qui y sont couplés » La Fig. 2 représenta des courbes qui sont intéressantes dans la mise en œroe du cirerait des Fig» 1 et 3» La Fig. 2a 35 montre les signaux d'horloge qui sont les signaux d'entrée appliqués au chopper électronique 18« Les sîgcaux d'horloge sont symétriques par rapport à l'axe zéro, mais ces signaux ne sont doimés qu'à titre d'exemple car des signaux d'horloge variables quelconques peuvent être utilisés pour procurer la cadence désirée des ko impulsions du signal de sortie. La Fig. 2b montre la forme du » % ' BAQ ORIGINAL 69 22146 5 2012082 signal 30 produit par la cellule photo-électrique 16» Selon l'intensité du faisceau de lumière modulé par les informations du document l1*, la sortie de la cellule photo-électrique 16 est une onde variable qui prend la forme 30j par exemple, un"signal de 5 courant continu d'amplitude variable. Les impulsions 32 qui sont produites par le chopper électronique et l'amplificateur différentiel, comme le montre la Fig. 1, sont superposées à ce signal. Les amplitudes des signaux 30 et 32 sont représentées égales mais5 pendant le fonctionnement du circuit de la Fig. 1, les signaux 32 10 sont d'une amplitude supérieure en raison de l'amplification par l'amplificateur différentiel 22 et par l'amplificateur.tampon 24 15 La Fig. 3 montre le circuit suivant l'invention repré senté dans le schéma synoptique de la Fig. 1. Pour la comparaison avec la Fig. 1, il est à noter que la cellule photo-électrique 16 est la cellule VI à la Fig. 3» le chopper électronique 18 est le transistor à deux émetteurs Q7, 1'amplificateur différentiel 22 20 comprend les transistors Q3 et avec les résistances et les condensateurs qui y sont associés et l'amplificateur tampon 2b comprend les transistors Q1 et Q2. . Le.circuit fonctionne lorsque la lumière modulée par les informations est reçue par la cellule photo-électrique VI et que 3e 25 signal d'horloge est reçu à la base du transistor à deux émetteurs 07. L'excitation et la désexcitation alternantes du transistor ferme et ouvre alternativement le trajet passant entre-les émetteurs du transistor. Les émetteurs du transistor Q7 sont couplés aux entrées de l'amplificateur différentiel par l'inter-30 médiaire des condensateurs C8 et C9. Dans un cas où les émetteurs du transistor Q7 court-circuitent directement l'entrée de l'amplificateur différentiel, cette entrée de l'amplificateur différentiel est miseà la terre et est incapable d'amplifier les signaux d'entrée . Cependant, lorsque le transistor Q7 est désexcités 1'ampli-35 ficateur différentiel est susceptible d'amplifier les signaux qui lui sont transmis et la cellule photo-électrique VI transmet donc son signal de sortie à une entrée de l'amplificateur différentiel0 Comme,dans cet état, les signaux de l'amplificateur différentiel ne sont plus les mêmes, l'amplificateur différentiel fonctionne *f0 et amplifie-le signal qui lui est transmis. Comme le signal de la BAD0W6WAL 69 22146 6 20?2062 cellule photo-électrique VI est appliqué à l'amplificateur différentiel sur le fond descendant du signal d'horloge, la sortie de l'amplificateur différentiel est un signal amplifié sous la forme d'impulsions et est en relation directe avec l'intensité de la 5 lumière frappant la cellule photo-électrique VI. Comme le signal d'horloge appliqué à la base du transistor Q7 est un signal montant et descendant brusquement, la ca-paeitance interne du transistor Q7 différencie effectivement les bords du signal d'horloge et forme des signaux transitoires" 10 sur les émetteurs de sortie du transistor Q7. Cependant, les deux signaux de sortie des émetteurs du transistor Q7 sont appliqués aux deux entrées d'un amplificateur différentiel et comme les signaux transitoires sont presque égaux par suite de l'action des condensateurs Cil et C12 et du condensateur réglable C2, les deux 15 entrées de l'amplificateur différentiel voient le même, signal. L'amplificateur différentiel amplifie la différence entre ces signaux de sorte qu' aucun signal n'apparaît à la sortie. RI1* est un rhéostat réglable disposé de manière à équilibrer le gain des transistors Q3 et Q*f dans l'amplificateur différentiel. Comme 20 c'est le cas du condensateur C2, le réglage de la résistance Rl^f n'est normalement effectué qu'une seule fois lorsque les éléments du circuit sont connectés pour la première fois, par exemple, lors de la construction du circuit. La résistance R13 applique la tension de +18 volts à l'amplificateur différentiel tandis que la ré-25 sistance RI applique la tension de -18 volts également à l'amplificateur différentiel et au reste du circuit.Les résistances R6,R7 et R12 sont des résistances internes de l'amplificateur différentiel tandis que les condensateurs Cl, C6, C7 et C10 sont les condensateurs normaux nécessaires au fonctionnement efficace de cet 30 amplificateur différentiel particulier. La cellule photo-électrique 12 n'est branchée dans le circuit que pour compenser la température. Aucune lumière, modulée ou non, ne frappe la cellule photo-électrique V2 à un moment donné» Son introduction dans le circuit permet de compenser la 35 différence des caractéristiques de la cellule photo-électrique VI lors d'une variation de température = Si la cellule photoélectrique V2 n'était pas en circuit, toute variation des caractéristiques de la cellule photo-électrique VI devrait être amplifiée par l'amplificateur différentiel 22 puisque l'amplifi-'W cateur différentiel amplifie la différence entre les valeurs des BAD ORIGINAL, 69 22146 7 2012062 signaux apparaissant sur ses deux entrées» Ainsi3 si les cellules photo-électriques VI et V2 présentent des caractéristiques similaires, toute variation due à une variation de température apparaît aux entrées de l'amplificateur différentiel et n'est, 5 par conséquent, pas affectée par celui-ci. La sortie de l'amplificateur différentiel apparaît dans la résistance R2. La résistance R8 est effectivement en parallèle avec la résistance R2, ce montage parallèle déterminant l'impédan--ce de sortie de l'amplificateur différentiel. Le transistor à eî-10 fet de champ Q5 est connecté à la résistance R8 et comporte trois électrodes, le drain, la source et la porte. Le transistor Q5 fonctionne dans une région linéaire de la courbe courant de drain : tension de drain vers source du transi stor à effet de champ.La tension de régulation qui,comme le montre la Fig. 3, est appliquée à 15 la porte du transistor Q5 par le transistor de couplage Q6 commande le fonctionnement du transistor Q5« Les résistances RIO et Rll ainsi que le condensateur C5 sont les éléments de charge nécessaires pour faire fonctionner le transistor Q6. Lorsque le document en cours de balayage contient des zones localement plus 20 sombres ou présente un fond général coloré plus sombre ou plus foncé, la tension de régulation produite par le détecteur de crête 20 à la Fig. 1 est appliquée à l'émetteur du transistor Q6. Si, par exemple, la tension de régulation varie entre 0 et +6 volts . sur l'émetteur du transistor Q6, la tension apparaissant sur le 25 collecteur de sortie du transistor varie entre 0 et -6 volts. Cette tension appliquée à la porte du transistor Q5 modifie la capacité de transport de courant de la connexion drain-source du transistor Q5 d'une manière linéaire. Sa relation linéaire, aux tensions inférieures, permet au transistor à effet de champ 30 d'être une résistance variable commandée électroniquement. Cette résistance variable, en parallèle avec la résistance R8, permet de régler l'impédance de sortie de l'amplificateur différentiel comprenant les transistors Q3 et Q*f, régissant ainsi le gain de l'amplificateur différentiel. Ainsi, lorsqu'un document à fond 35 foncé ou un document présentant des zones sombres est ba» • layé, le gain de l'amplificateur différentiel est réglé de manière à admettre la détection de toutes les informations des documents . La sortie de l'amplificateur différentiel qui apparaît M) dans la résistance R8 et le transistor Q5 est appliquée au tran- BAD ORIGINAL - 8 69 22146 2012082 sistor à effet de champ Ql. Le transistor Q1 est connecté selon un mode à charge de source, présentant ainsi une impédance élevée à l'amplificateur différentiel qui n'est donc soumis à aucune charge. 5 La sortie du transistor Ql à son électrode source est appliquée à la "base du transistor Q2 qui fonctionne comme un dispositif à charge d'émetteur et présente, par conséquent, une sortie à faible impédance destinée à être utilisée par après dans un circuit. Les résistances R3, et R5 ainsi que la ré-10 sistance R9 sont utilisées en vue d'effectuer un couplage aux alimentations de courant. Le condensateur CV est un condensateur de sortie utilisé pour isoler le courant continu des circuits suivants. La description qui précède a trait à une installation 15 de phototélégraphie et à l'application à cette installation du chopper électronique. L'invention peut être incorporée à une telle installation de phototélégraphie à l'aide de l'un quelconque des dispositifs de balayage optiques ou mécaniques-optiques bien connus ainsi qu'à n'importe quelle installation produisant un 20 signal électrique, qu'il s'agisse d'une installation de phototélégraphie ou non. On peut se référer à nouveau au n° 10 de la revue General Engineering Mémo distribuée par la Société The National Semiconductors Corporation pour obtenir une description d'un transistor à deux émetteurs du type spécifié plus haut. 25 Un spécialiste peut toutefois parfaitement remplacer ce transistor spécial par deux transistors bipolaires classiques. Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limitée aux détails d'exécution décrits auxquels divers changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre. EaD ORIGINAL 69 22146 9 2012082 REVENDICATIONS . 1.- Chopper électronique caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif servant à produire un premier signal'électrique d'amplitude variable, un amplificateur couplé au généra- 5 teur de signaux pour amplifier le premier signal électrique, et un générateur d'impulsions couplé à 1*entrée de l'amplificateur pour produire des impulsions d'une durée et d'une fréquence prédéterminées, ces impulsions excitant et désexcitant alternativement l'amplificateur de sorte que la sortie de l'amplificateur 10 est constituée par des impulsions d'amplitude variable en relation directe avec le premier signal électrique d'amplitude variable. 2.- Chopper suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit sensible au premier signal électrique pour régler.le. gain de 1^amplificateur. 15 3.- Chopper électronique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier générateur de signaux électriques comprend une cellule photo-électrique destinée à recevoir des faisceaux lumineux modulés par des informations qui représentent les informations présentes sur un document ou un support 20 analogue. 1f.- Chopper électronique suivant la revendication 3> caractérisé en ce que l'amplificateur comprend un amplificateur - différentiel avec une première et une seconde entrée, la cellule photo-électrique étant couplée à la première entrée. 25 5.- Chopper électronique suivant la revendication if, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde cellule photoélectrique couplée à la seconde entrée de l'amplificateur pour assurer une compensation de la température, la seconde cellule photo-électrique ne pouvant recevoir de faisceaux de lumière 30 modulés par les informations. 6.- Circuit suivant la revendication caractérisé en ce que le générateur d'impulsions est couplé à la première et à la seconde entrée de l'amplificateur différentiel pour exciter et désexciter alternativement l'amplificateur différentiel. 35 7•- Chopper électronique suivant l'une quelconque des revendications à 6, caractérisé en ce que le circuit est couplé à la cellule photo-électrique pour produire une tension de régu~ lation indiquant le niveau du fond du document ou du support d'informations analogue , la tension de régulation étant appliquée M) à l'amplificateur différentiel pour régler le gain de l'amplifi- BAD ORIGINAL 69 22146 10 2012082 estera* proportionnellement au niveau du fond du document» 8.- Chopper électronique suivant, l'une quelconque des revendications ^ à 7S caractérisé en ce qu'il comprend une seconde cellule photo-électrique couplée à la seconde entrée de 5 l'amplificateur différentiel pour compenser les effets des varia- . tions de température sur la première cellule photo-électrique. 9-- Chopper électronique suivant la revendication 7 ou 83 caractérisé en ce qu'il comprend un transistor à effet de champ couplé à la sortie de l'amplificateur différentiel et sen-10 sible à la tension de régulation produite selon le niveau du fond pour modifier l'impédance de charge de l'amplificateur différentiel afin de régler le gain de cet amplificateur. 10.- Chopper électronique suivant l'une quelconque des revendications 7 à. 9$ caractérisé en ce que le générateur de la 15 tension de régulation comprend un détecteur de crête servant à détecter l'amplitude de crête du premier signal électrique produit par la cellule photo-électrique et à produire me tension de régulation en relation directe avéc la différence entre le signal d'amplitude de crête détecté et le signal d'amplitude maximum 20 pouvant être produit par la cellule photo-électrique, le signal d'amplitude maximum étant produit lorsque le fond du document ou du support d'informations analogue est détecté comme étant blanc. 11*.- Chopper électronique suivant l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions comprend un transistor à deux émetteurs sensible à tan signal d'horloge d'une durée et d'une fréquence prédéterminées. s! ORIGINAL