Brevet FR2115332A1 — publié le 19720707

-1" 2115332 L'invention concerne un dispositif servant à produire de la puissance acoustique sous la commande de signaux d'appel, ce dispositif comportant un convertisseur électro—acoustique muni de deux bornes de connexion électrique, un résonateur 5 acoustique, un amplificateur et un dispositif d'alimentation servant à convertir les signaux d'appel en une tension d'alimen tation pour l'amplificateur. De tels dispositifs sont notamment utilisés dans des appareils téléphoniques pour avertir un abonné en cas d'appel. 10 En général, on utilise des sonneries à courant alternatif. Celles—ci présentent l'inconvénient que la puissance acoustique rayonnée se situe en grande partie dans le domainde des fréquences audibles élevées et que de ce fait, elles ne sont pas bien perceptibles pour des personnes âgées. Pour éliminer cet 15 inconvénient, on utilise des dispositifs d'appel constitués par une combinaison d'un oscillateur électrique et d'un convertisseur électro-acoutique. En général, le convertisseur électro-acoustique est muni dfun résonateur acoustique avec une bande de fréquence relativement étroite. De ce fait, le niveau 20 sonore est augmenté sans que de 1*énergie électrique additionnelle soit fournie. La fréquence de 1 * oscillateur électrique doit alors être adaptée avec précision à celle du convertisseur électro-acoustique. L'invention vise une nouvelle conception du dispositif 25 décrit dans le préambule, permettant d'obtenir, sans reglage ni adaptation, une puissance acoustique optimale. Le dispositif conforme à l'invention est remarquable en ce que les bornes de connexion électrique du convertisseur électro-acoustique sont connectées directement aux portes d'un 30 amplificateur réalisé sous la forme d'un amplificateur à deux portes avec impédance négative et le convertisseur électroacoustique est conçu de telle façon que lorsque le module de l'impédance électrique se présentant entre les bornes de connexion électrique du convertisseur électro—acoustique est 35 maximum, l'argument de cette impédance est nul. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un kO dispositif conforme à l'invention. 71 41787 -2- 2115332 La figure 2 est une coupe d'un convertisseur électroacoustique. La figure 3 représente la caractéristique d'impédance d'un convertisseur électro-acoustique selon la figure 2. 5 La figure 4 représente un deuxième exemple de réalisa tion d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 1 représente un dispositif d'appel servant à produire de la puissance acoustique sous la commande de signaux d'appel, ce dispositif étant par exemple destiné à des appareils 10 téléphoniques. Ce dispositif d'appel comporte un convertisseur électro-acoustique 100, tin amplificateur 101 et ion pont redresseur à diodes 102. Les signaux d'appel qui sont constitués par une tension alternative dont la fréquence, pour l'utilisation dans la téléphonie, peut varier entre 16 2/3 Hz et 60 Hz, 15 sont appliqués par l'intermédiaire de bornes dtentrée 103-103' à la première diagonale du pont redresseur 102, de sorte qu'il apparaît aux bornes du condensateur d'uniformisation 104, branche sur l'autre diagonale, une tension continue qui sert de tension d'alimentation pour l'amplificateur 101. 20 Conformément à l'invention, l'amplificateur 101 est conçu sous la forme d'un amplificateur à deux portes avec impédance négative. Les deux portes de cet amplificateur sont désignées sur la figure 1 par les références 105 et 106. Le convertisseur électro—acoustique 100 comporte deux bornes de 25 connexion électrique 107 et 108. Les bornes 10? et 108 sont connectées directement aux portes 105 et 106 de l'amplificateur 101. L'amplificateur à deux portes 101 comporte un transistor 109 du type pnp et un transistor 110 du type npn. La base du transistor 109 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 30 111» à. la porte 106 et par l'intermédiaire d'une résistance 112, à un point 113 porté à une tension de référence, l'émetteur est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 114, à la porte 105 et le collecteur est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 115, à la base du transistor 110. Cette base 35 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 116, au point de référence 113. L'émetteur du transistor 110 est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 117» au point de référence 113 et le collecteur est relié directement à la porte 106. L'amplificateur 101 ne comporte pas d'éléments réactifs tels 40 que des condensateurs et des bobines et est de ce fait tin ampli 71 41787 -3- 2115332 ficateur non accordé. La tension d1alimentation pour l'amplificateur est appliquée entre la porte 105 et le point de référence 113. La figure 2 représente une coupe simplifiée et la 5 figure 3 une partie de la caractéristique d'impédance, mesurée entre les bornes de connexion électrique, d'un convertisseur électro-acoustique convenant pour être utilisé dans le dispositif selon la figure 1. Le convertisseur électro-acoustique représenté sur la figure 2 comporte un système électro-magnétique 10 qui est désigné par la référence 200 et qui, de façon connue, est constitué par un noyau 201 en matériau magnétique ouvert d'un côté, sur lequel est bobiné un enroulement 202, et une plaque vibrante 203 placée en regard de la partie ouverte du noyau avec un pont de court-circuit magnétique 204 placé contre 15 cette plaque. Les bornes de connexion électrique 107 et 108 sont formées par les extrémités de l'enroulement 202. Le système électro—magnétique 200 est placé dans un cylindre 205 fermé à la partie supérieure par un couvercle 206. A la partie inférieure du cylindre 205 se trouve une ouverture 20 206 par laquelle 1' énergie acoustique peut s'échapper vers l'extérieur. La plaque vibrante 203 est fixée contre la paroi intérieure du cylindre 205 et divise l'enceinte du cylindre en deux parties: une partie supérieure et une partie inférieure. La partie supérieure est divisée par le noyau 201 en deux 25 parties q^i communiquent par l'intermédiaire des ouvertures 207 et 208. La partie inférieure est divisée par une paroi 209 en une cavité de couplage 210 et un résonateur de Helmholtz 211. La cavité de couplage 210 et le résonateur 211 communiquent par l'intermédiaire de l'ouverture 212 pratiquée dans la paroi 30 209. La caractéristique d'impédance qui peut être mesurée entre les bornes 107 et 108 est fonction des dimensions du cylindre, des propriétés de la plaque vibrante et du fait que l'on utilise ou non une cavité de couplage comme la cavité de 35 couplage 210. Par-un choix déterminé par voie expérimentale, des dimensions du cylindre et des propriétés de la plaque vibrante, on peut, en utilisant ou non la cavité de couplage 210, réaliser une caractéristique d'impédance, mesurée entre les bornes 107. et 108, dû genre de celle représentée sur la.figure 3« La 40 caractéristique représentée sur la figure 3 donne la variation 71 41787 —U— 2115332 de l'impédance avec la fréquence pour le domainé de fréquence L'utilisation d'un convertisseur à électro-acoustique 10 suivant les figures 2 et 3 dans le dispositif représenté sur la figure 1 entraîne le fonctionnement suivant de ce dispositif en réaction à des signaux d'appel. Lorsqu'un signal d'appel est reçu sur les bornes 103 et 103', il se produit une impulsion de tension d'alimentation, entre le point de référence 113 et la 15 porte 105, après redressement et uniformisation. Cette impulsion de tension d'alimentation excite le convertisseur électroacoustique 100 de sorte qu'il se produit entre les bornes 107 et 108 une oscillation électrique amortie. Cette oscillation électrique amortie,a, comme c'est le cas lors de l'excitation 20 d'un circuit LC électrique, principalement la fréquence pour laquelle le module de l'impédance est maximal et l'argument est minimal, c'est-à-dire dans le présent cas une fréquence de 1000 Hz. Dans la première demi—période de l'oscillation élec-25 trique amortie entre les bornes 107 et 108, la borne 108 ayant une tension négative par rapport à la borne 107, le transistor 109 est rendu conducteur par l'intermédiaire de la résistance 113. Le transistor 109, lorsqu'il est conducteur, injecte par l'intermédiaire de la résistance 115 un courant dans la base 30 du transistor 110, de sorte que celui-ci est rendu conducteur. De ce fait, le courant qui circule de la borne 107 vers la borne 108 augmente et la tension de la porte 106 devient encore plus négative par rapport à la porte 105. Il en résulte que le transistor 109 est rendu encore plus conducteur par l'intermédiaire de 35 la résistance 111. Par ce rétrocouplage régénératif à partir de la porte 106, par l'intermédiaire du transistor 109, vers la base du transistor 110, Xes transistors 109 et 110 sont très rapidement portés à la saturation. Il apparait alors de ce fait au collecteur du transistor 110 tme impulsion à lancée négative, 40 qui est appliquée au convertisseur électro-acoustique 100. 71 41737 -5- 21 15332 j_>e cette façon, le transistor i iO provoque une puissante amplification de l'oscillation amortis provoquée en première instance par l'impulsion de tension d'alimentation, entre les bornes 107 et 108. A la fin de la demi-période envisagée de 5 l'oscillation entre les bornes 107 et 108, la tension entre ces bornes change de signe et la tension de la porte 106 devient plus positive que celle de la porte 105. Le rétrocouplage régénératif de la porte 106 par l'intermédiaire du transistor 109 vers la base du transistor 11-0 agit alors de telle façon 10 que les transistors 109 et 110 sont rapidement bloqués. Dans la demi-période de 1 * oscillation entre les bornes 107 et 108, pendant laquelle la tension de la borne 108 est plus positive que la tension de la borne 107, les transistors 109 et 110 restent bloqués. A la fin de cette demi-période, la tension 15 entre les bornes 107 et 108 change à nouveau de signe et la tension de la borne 108 devient à nouveau négative par rapport à la tension de la borne 107. De ce fait, les transistors 109 et 110 sont à nouveau rendus conducteurs très rapidement, de sorte qu'une nouvelle impulsion est fournie au convertisseur électro- 20 acoustique. Il s'ensuit une nouvelle oscillation amortie de sorte que le cycle décrit se répète. La figure 4 représente une autre forme de réalisation de l'amplificateur 101. Celui-ci comporte deux transistors 100 et 401 du même type de conduction, en l'occurence du type npn. 25 La base du transistor 400 est reliée9 par l'intermédiaire de la résistance 402, à la porte 106 et par l'intermédiaire de la résistance 403, au point de référence 113, l'émetteur est connecté, par l'intermédiaire de la résistance 404, au point de-référence 113 et le collecteur est relié, par l'intermédiaire de 30 la résistance 405, à la porte 105 et est connecté directement à la base du transistor 401 » Le collecteur du transistor 401 est relié à la porte 106 et l'émetteur est connecté, par l'intermédiaire de la résistance 406, au point de référence 113. Par suite de l'apparition de l'impulsion de tension d'alimen-35 tation entre le point de référence 113 et la porte 105, il se produit entre les bornes 107 et 108 une oscillation électrique amortie. Pendant la première demi-période de cette oscillation entre les bornes 107 et 108, la tension de la borne 108 étant plus négative que celle de la borne 107, le transistor 40 400 est maintenu bloqué par l'intermédiaire du diviseur de 71 41787 -6 21 15332 tension 402-403. Le transistor 501 reçoit alors du courant de base par l'intermédiaire de la résistance 405 et est de ce fait tfendu conducteur. Le rétrocouplage régénératif entre la porte 106, par l'intermédiaire du transistor 400, vers la ba^e 5 du transistor 401 fait en sorte que le transistor 401 est très rapidement porté à la saturation. Pour le reste, le fonctionnement est analogue à celui de l'amplificateur 101 de la forme de réalisation représentée sur la figure 1. L'amplificateur 101 provoque un désamortissement de 10 l'oscillation électrique amortie provoquée par l'impulsion de tension d'alimentation entre les bornes 107 et 108 du convertisseur électro—acoustique 100. De ce fait, ce convertisseur fournit de l'énergie acoustique ayant essentiellement une fréquence qui est égale à la fréquence de l'oscillation élec-15 trique entre les bornes 107 et 108, c'est-à-dire dans le cas envisagé une fréquence de 1000 Hfe;. L'amplificateur 101 et le convertisseur électroacoustique 100 forment ensemble un oscillateur électro-acoustif que dont l'accord est entièrement déterminé par le convertis-20 seur électro—acoustique. Ceci est possible en dimensionnant le convertisseur électro—acoustique de telle façon que selon la figure 3 > à un maximum du module de 1'impédance mesurée entre les bornes 107 et 108, l'argument de 1 'iirpédartce est nul, c'est-à-dire qu'en cet endroit le courant et la tension sont en 25 phase. L'amplificateur 101 ne comporte pas d'éléments d'accord et peut être caractérisé comme étant un amplificateur à deux portes 105 et 106 entre lesquelles se produit une impédance négative, c'est—à—dire une impédance qui dans le domaine de fréquence entrant en considération (dans ce cas, à proximité 30 de 1000 Hz) compprte une partie, réelle négative qui provoque le désamortissement de l'impédance se présentant entre les bornes 107 et 108 du convertisseur électro-acoustique 100. Si l'on ne donne pas une valeur trop élevée à la capacité du condensateur d'uniformisation 104 dans les dis-35 positifs selon la figure 1 et la figure 4 il se produit lors de la réception d'un signal d'appel, une tension ondulatoire dont la fréquence est le double de la fréquence d'appel. Cette tension ondulatoire module l'oscillation électrique de 1000 Hz qui se présente entre les bornes 107 et 108 du convertisseur 40 électro-acoustique. Le convertisseur électro-acoustique pro 71 41787 -7- 2115332 duit alors un signal acoustique de 1000 Hz modulé, ce qui augmente la perceptibilité du signal d'appel acoustique. 71 41787 -8- 2115332 REVENDICATIONS; . 1. Dispositif servant à produire de la puissance acoustique sous la commande de signaux d'appel, ce dispositif comportant un convertisseur électro—acoustique muni de deux bornes 5 de connexion électrique, ûn résonateur acoustique, un amplificateur et un dispositif d'alimentation servant à convertir les signaux d'appel en une tension d'alimentation pour l'amplificateur, ce dispositif étant caractérisé en ce que les bornes de connexion électrique du convertisseur électro— 10 acoustique sont connectées directement aux portes d'un amplificateur réalisé sous la forme d'un amplificateur à deux portes avec impédance négative et le convertisseur électro—acoustique est conçu de telle façon que lorsque le module de l'impédance électrique se présentant entre les bornes de connexion 15 électrique du convertisseur électro—acoustique est maximum, l'argument de cette impédance est nul. 2. Convertisseur électro-acoustique comportant deux bornes de connexion électrique et un résonateur acoustique caractérisé en ce qu'il est constitué de telle façon que lorsque 20 le module de l'impédance électrique se présentant entre les bornes de connexion électrique du convertisseur électro-acoustique est maximum, l'argument de cette impédance est nul, ce convertisseur électro—acoustique convenant pour être utilisé dans le dispositif selon la revendication 1. 25 3• Appareil téléphonique caractérisé en ce qu'il compor te un dispositif selon la revendication 1. h. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur comporte deux transistors, la base et le collecteur du premier transistor étant couplés en croix 30 avec la base et le collecteur de l'autre transistor. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les transistors sont du même type de conduction. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'impédance électrique du convertisseur électro—acousti— 35 que est connectée dans le circuit de collecteur de l'un des transistors.