Brevet FR2132175A1 — publié le 19721117

i 2132175 Pour protéger contre les surtensions des dispositifs raccordés à des lignes d'un réseau de télécommunications, et notamment d'un réseau téléphonique, on connaît déjà le procédé consistant à prévoir des moyens de protection à l'entrée des dis-5 positifs à protéger. Ces moyens de protection sont constitués en général, selon le genre du dispositif à protéger, par des parafou-dres emplis de gaz pour la protection grossière et/ou par des diodes ou des diodes Zener pour la protection fine, ces éléments étant montés entre les conducteurs de la ligne de raccordement. En 10 particulier, on utilise deux diodes montées en série et en opposition pour garantir une protection indépendante de la polarité des surtensions. Mais en dehors des surtensions, une polarité erronée du courant continu d'alimentation peut aussi donner lieu 15 en général à des détériorations. En vue d'une protection à cet égard, il a déjà été proposé, soit de prévoir en double des éléments du dispositif, respectivement affectés a une polarité et à l'autre, soit d'alimenter le dispositif par l'intermédiaire d'un pont redresseur. 20 Une protection simultanée contre les surten sions et l'inversion de polarité peut donc être obtenue de manière simple au moyen d'un pont redresseur, en combinaison avec deux diodes Zener montées en série et en opposition l'une par rapport à l'autre et en parallèle avec l'entrée, ou avec une diode Zener 25 en parallèle avec la sortie du pont. Avec la première de ces deux solutions possibles, il est nécessaire, il est vrai, de prévoir une diode Zener de plus, mais en échange le pont redresseur est protégé lui aussi contre les surtensions et les diodes du pont pourront être dimensionnées à une plus faible puis.ance. 30 Le but de l'invention est de réduire les frais relatifs a une telle protection combinée. Cela serait par exemple possible en adoptant une solution analogue à celle d'un montage connu pour le redressement de courant alternatif avec stabilisation simultanée de la tension continue de sortie, c'est-à-dire en 35 formant le pont redresseur à partir de quatre diodes Zener qui assurent en même temps la protection contre les surtensions. Toutefois, l'invention représente un pas de plus en avant. En partant du montage pour la protection de dispositifs alimentés en courant continu par des lignes de raccor-40 dement dans des installations de télécommunications et notamment 72 11020 2 2132175 des installations téléphoniques, avec utilisation de deux diodes Zener montées en série et en opposition, le problème ainsi posé est résolu par le fait qu'en parallèle avec le montage série des diodes Zener qui est connecté dans le circuit de ligne, deux dio-5 des simples sont montées en opposition l'une par rapport à l'autre et dans le sens inverse de celui des diodes Zener respectivement correspondantes, et que ces diodes constituent, avec les diodes Zener,- un pont redresseur dans lequel le dispositif à protéger est connecté d'une part au point de jonction entre les deux diodes 10 Zener et, d'autre part, au point de jonction entre les deux diodes simples. Le matériel nécessaire pour cette solution est très réduit. Etant donné que chacune des diodes Zener, située en parallèle avec l'appareil d'utilisation et avec la diode cor-15 respondante sollicitée dans le sens passant se trouve montée dans le sens du blocage, il est offert, quelle que soit la polarité, une protection suffisante pour l'appareil d'utilisation contre les surtensions. En cas de perturbation, les diodes n'ont besoin d'absorber qu'une faible puissance, si bien que les frais relatifs 20 à un tel montage sont réduits en comparaison des autres dispositifs. Un autre avantage important résulte du fait que les deux diodes peuvent être incorporées dans des circuits intégrés de manière beaucoup plus simple qu'un pont redresseur 25 complet. Une telle solution est particulièrement économique. En même temps, cela fournit la condition préalable pour une solution particulièrement favorable en ce qui concerne des postes téléphoniques à amplificateurs microphoniques. En effet, en posant par hypothèse que la résis-30 tance en courant continu du poste téléphonique serait élevée de façon inadmissible par des ponts redresseurs en cas d'utilisation d'amplificateurs monolithiques intégrés et qu'en raison de la chute de tension additionnelle, la réponse de l'amplificateur serait réduite, on a en général mis au point et proposé des cir-35 cuits qui se composent, soit de deux amplificateurs complets en montage antiparallèle, soit, dans le cas d'un seul amplificateur d'entrée commun, de deux étages de sortie en montage antiparallèle. Certes, chaque composant individuel ne présente pas une grande importance dans le cadre de la technique des 40 circuits intégrés et pour peu que le nombre des éléments soit 72 11020 3 2132175 suffisamment grand ; mais il y a lieu de tenir compte du fait que le taux de rebut à la fabrication de circuits intégrés augmente avec le nombre des composants et qu'en cas d'amplificateurs doubles, il est au moins deux fois plus élevé que lorsqu'il s'agit 5 d'amplificateurs simples. Un autre inconvénient tient au fait que les valeurs de courant alternatif peuvent varier en cas d'inversion de polarité de la tension d'alimentation. En outre, avec les amplificateurs doubles, la latitude quant à la réalisation technique de l'amplificateur est très fortement limitée. C'est ainsi 10 qu'on ne peut pas utiliser par exemple des amplificateurs push-pull qui offrent de meilleures caractéristiques de transmission. Tous ces problèmes peuvent être désormais évités de manière simple lorsque l'amplificateur microphonique est réalisé sous forme d'amplificateur simple selon la technique monolithique et lorsque 15 deux diodes formées dans le substrat lors de la fabrication du circuit monolithique constituent les deux diodes simples (D1/D2). Selon un développement de l'invention, l'effet de protection pour le dispositif à alimenter peut être encore renforcé si les deux diodes Zener constituent, avec un parafoudre 20 dont la tension de réponse est plus élevée que la tension Zener, un montage en chaîne d'éléments limiteurs avec interposition de résistances de découplage. Le matériel relatif à des chaînes d'éléments limiteurs de ce genre peut être particulièrement réduit s'il est 25 possible de mettre à profit des impédances de ligne déjà existantes en tant que résistance de découplage. S'agissant de postes téléphoniques, on peut parvenir de manière simple à une double utilisation de ce genre si les diodes Zener sont situées dans la branche du microphone et si un élément résistant du montage en 30 pont du poste sert de résistance de découplage entre le parafoudre et les diodes Zener. Une autre solution possible, pour des postes téléphoniques à indicateur d'unités de taxation et amplificateurs intégrés d'émission et de réception dans le circuit de conversation, consiste à utiliser, en tant que résistance de dé-35 couplage entre le parafoudre et les diodes Zener, un élément résistant du filtre servant à séparer les impulsions de commande pour l'indicateur d'unités de taxation. D'autres caractéristiques de l'invention seront expliquées ci-après de façon plus détaillée à propos des 40 formes de réalisation données à titre d'exemple et représentées 72 11020 4 2132175 au dessin annexé. La figure 1 représente le circuit de base selon l'invention. Celui-ci se compose des deux diodes Zener ZI et Z2 ainsi que des deux diodes simples D1 et D2, qui forment ensem-5 ble un pont de Graetz. Dans l'une des branches transversales de ce pont de Graetz est intercalé l'appareil d'utilisation V à protéger, par exemple un amplificateur de conversation avec un microphone M, tandis que l'autre branche transversale du pont est formée par le circuit de branchement d'alimentation AL avec les 10 conducteurs a et b. Quelle que soit la polarité de la tension appliquée par les conducteurs a et b, l'une des diodes Zener et l'une des diodes simples sont sollicitées chaque fois dans le sens passant, par exemple la diode Zener ZI et la diode D2. D'autre part, chacune des diodes Zener, par exemple Z2, est montée dans 15 le sens du blocage par rapport à l'appareil d'utilisation V et à la diode simple qui est sollicitée dans le sens passant - à savoir D2 dans l'exemple choisi. Par conséquent, si la tension qui tombe au niveau de l'appareil d'utilisation en série avec la diode sollicitée dans le sens passant dépasse la tension de Zener de la 20 diode Zener située en parallèle, celle-ci devient conductrice et limite ainsi la tension aux bornes de l'appareil d'utilisation V. Si l'utilisateur est réalisé sous forme de circuit intégré, les diodes simples D1 et D2 peuvent être incorporées sans difficulté dans ce circuit intégré JS, étant donné que l'énergie que ces 25 diodes sont susceptibles de prélever est très faible, même en cas de perturbation. Il en résulte trois bornes de connexion Al à A3 pour le circuit intégré JS, lequel peut être réalisé de façon cçnnue en soi. S'agissant de circuits réalisés selon la 30 technique monolithique, les deux diodes simples D1 et D2 peuvent être formées par des diodes dans le substrat. En combinaison avec des amplificateurs simples en tant qu'amplificateur de microphone dans des postes téléphoniques, on est ainsi assuré qu'en dehors du coût de fabrication global," réduit les valeurs caractéristiques 35 du courant alternatif ne seront pas modifiées en cas d'inversion de polarité. En outre, en comparaison du microphone à charbon et de microphones transistorisés connus, on peut obtenir des caractéristiques de transmission nettement meilleure. La figure 2 est le schéma de principe d'un 40 poste téléphonique ordinaire qui est alimenté, là encore, par la 72 11020 5 2132175 ligne de branchement AL avec les conducteurs a et b. On a en outre représenté le circuit de courant d'appel avec le condensateur C et le dispositif d'appel W, ainsi que les deux contacts de cadran d'appel nsi et nsr et le commutateur du support GU 5 du combiné qui produit la fermeture de boucle. Le reste de la figure est constitué par le circuit de conversation avec le translateur de termineur Ue se composant des enroulements Wl, W2 et W3, la branche d'équilibrage N et la branche de microphone avec les connexions Ml et M2 pour le microphone (non représenté). L'enrou-10 lement W3 est connecté, de façon connue en soi, à l'écouteur téléphonique H. Aux bornes de connexion Ml et M2 dans le circuit du microphone m, il pourrait être connecté un circuit microphonique selon la figure 1, auquel cas les connexions de ligne a et b de la figure 1 seraient raccordées aux connexions Ml et M2 de 15 la figure 2. Une protection additionnelle du circuit du poste est assurée par le parafoudre UA monté à l'entrée du circuit du poste, entre les deux conducteurs a et b„ Afin que ce parafoudre, dont la tension de réponse se situe à un niveau beau-20 coup plus élevé que celle des diodes Zener montées dans le circuit microphonique m, puisse répondre sans que la diode Zener sollicitée dans le sens du blocage soit préalablement rendue conductrice, il est nécessaire de prévoir une résistance de découplage entre les deux éléments limiteurs. Dans le présent exem-25 pie de réalisation selon la figure 2, cette résistance de découplage est constituée par l'enroulement Wl du translateur de termineur Ue du circuit de conversation. La figure 3 représente le circuit d'un autre poste téléphonique. A la différence du circuit de la figure 2, il 30 est prévu additionnellement un indicateur d'unités de taxation GA, se composant des deux filtres passe-bas et passe-haut TP et HP pour la séparation des impulsions de commande pour le compteur Z qui reçoit également sa tension d'alimentation par la ligne de branchement. De plus, le circuit de conversation est réalisé en 35 totalité selon la technique des circuits intégrés et est alimenté, d'après la disposition de la figure 1, par le pont de Graetz constitué par les diodes Zener ZI et Z2 ainsi que par les diodes simples D1 et D2. Le circuit intégré JS qui comprend le circuit de conversation intégré est connecté à la ligne de branchement AL 40 d'alimentation par les bornes de connexion Al à A3, de même que 72 11020 6 2132175 dans le montage de la figure 1. Le circuit de conversation lui-même est constitué par les résistances RI, R2 et l'équilibreur N, ainsi que l'amplificateur de conversation SV et l'amplificateur de réception EV, et il comprend les deux diodes D1 et D2. De façon 5 connue en soi, le microphone M est connecté à l'amplificateur de conversation SV et l'écouteur téléphonique H à l'amplificateur de réception EV. En outre, il est prévu des bornes de connexion T1 et T3 pour l'insertion d'un dispositif électronique de sélection à touches à la place d'un cadran d'appel. En cas d'utilisa-10 tion d'un cadran d'appel, les bornes de connexion T2 et T3 sont directement connectées l'une à l'autre, selon ce qui est indiqué sur la figure. Le découplage entre les diodes Zener ZI et Z2 et le parafoudre UA à l'entrée du poste est assuré, dans le cas présent, par l'impédance L contenue dans le filtre TP de l'indicateur 15 d'unités de taxation GA. En l'absence d'un indicateur d'unités de taxation, une résistance de découplage spéciale serait intercalée sur la ligne. 72 11020 7 2132175 REVENDICATIONS 1. Montage pour la protection de dispositifs alimentés en courant continu par des lignes de branchement dans des installations de télécommunications et notamment des installa- 5 tions téléphoniques, avec utilisation de deux diodes Zener montées en série et en opposition, caractérisé par le fait qu'en parallèle avec le montage série des diodes Zener (Z1/Z2) qui est connecté dans le circuit de ligne, deux diodes simples (D1/D2) sont montées en opposition l'une par rapport à l'autre et en sens in- 10 verse de celui des diodes Zener respectivement correspondantes que ces diodes constituent, avec les diodes Zener, un pont redresseur dans lequel le dispositif a protéger (V ; EV/SV) est connecté d'une part au point de jonction (A3) entre les deux diodes Zener et, d'autre part, au point de jonction entre les deux diodes 15 simples. 2. Montage selon la revendication 1 pour des dispositifs constitués par des circuits intégrés, caractérisé par le fait que les deux diodes simples (D1/D2) font partie d'un circuit intégré (JS). 20 3. Montage pour postes téléphoniques à ampli ficateurs microphoniques selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'amplificateur microphonique est ïéalisé sous forme d'amplificateur simple selon la technique monolithique et que deux diodes formées dans le substrat à la fabrication du circuit 25 monolithique constituent les deux diodes simples (D1/D2). 4. Montage selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que les deux diodes Zener (Z1/Z2) constituent, avec un parafoudre (UA) dont la tension de réponse est plus élevée que la tension de Zener, un montage en chaîne 30 d'éléments limiteurs, avec interposition de résistances de découplage ('Ml ; L). 5. Montage selon la revendication 4 pour postes téléphoniques, caractérisé par le fait que les diodes Zener (ZI/Z2) sont situées dans la branche du microphone (m) et qu'un 35 élément résistant (Wl) du montage en pont du poste sert de résistance de découplage entre le parafoudre (UA) et les diodes Zener (figure 2). 6. Montage selon la revendication 4 pour postes téléphoniques avec indicateur d'unités de taxation et 40 circuit de conversation intégré, caractérisé par le fait qu'un 72 11020 8 2132175 élément résistant (L) du filtre (TP/HP) servant à la séparation des impulsions de commande pour l'indicateur d'unités de taxation (GA) est utilisé en tant que résistance de découplage entre le parafoudre (UA) et les diodes Zener (Z1/Z2), (Figure 3).