Brevet FR2195871A1 — publié le 19740308

La présente invention concerne un atténuateur analogique commandé numériquement qui, dans sa forme préférée, est sDécia- lement utilisable en tant cue commande de volume d'un dispositif acoustique La plupart des atténuateurs, comme par exemple dans une commande de volume d'un dispositif sonore, sont constitués par des moyens résistifs simples tels qu'un potentionaètre ordinaire. De tels atténuateurs présentent un certain nombre d'inconvénient D'une part, il est nécessaire d'amener le signal à atténuer à la commande de telle sorte qu'il est fréquemment nécessaire d'utiliser des longueurs rélativement importantes de câble blindé pour la commande ou d'utiliser un long arbre pour actionner la commande. De telles commandes ont également tendance à devenir bruyantes à llusage. L'utilisation de tels atténuateurs de l'art antérieur est particulièrement gênante si l'on désire commander un ensemble de signaux, comme dans un dispositif stéréophonique ou quadriphonique, étant donné qu'il est difficile d'obtenir une bonne llnéarite de réglage exact à moins d'utiliser des composants de très grande précision. On a tenté de remédier à cette situation par l'emploi de multiplicateurs analogiques tels que des multiplicaturs à deux et quatre quadrants, mais ceux-ci ne se sont pas avérés particulièrement avantageux puisau'ils introduisent une distorsion dans le dispositif qui varie sur la plage d'atténuation et que de telle commandes ont une canmcité de réglage exact médiocre lorsqu'elles sont jumelées. Conformément à la présente invention, on fournit un atténuateur commandé numériquement pour atténuer un signal électrique analogique, comportant des moyens pour engendrer une série d'impulsions dans laquelle les instants de passage et d'interruption des impulsions sont dans un rapport voulu à une fréquence au moins double de la fréquence du signal analogique, un cornroetateur à deux étages commandé par lesdites impulsions, et des moyens pour appliquer le signal analogique audit commutateur et prélever un signal de sortie sur le commutateur qui est une image atténuée du signal analogique d'entrée et qui est le produit du rapport du temps de passage au temps d'interruption des impulsions et du signal analogique d'entrée.Les moyens engendrant les impulsions comportent de préférence un générateur de signal, un comparateur connecté pour recevoir à une entrée un signal de sortie du générateur de signal et des moyens pour délivrer une tension continue de commande à une seconde entrée du comparateur si bien que la tension continue de commande détermine la largeur d'impulsion.Dans sa forme préférée, ainsi qu'il sera décrit plus loin en détail, le générateur de signal est agencé pour délivrer à la fois une onde triangulaire et une onde sinusoldale, un redresseur deux alternances est connecté pour recevoir l'onde sinusoidale, un circuit inverseur est connecte pour recevoir un signal de sortie provenant du redresseur deux alternances, et des moyens de commutation sont prévus pour connecter sélectivement l'onde triangulaire, la sortie du redresseur deux alternances ou la sortie de l'inverseur au comparateur pour donner respectivement, une atténuation analogique linéaire, une atté nuation logarithmique ou une atténuation cologarithmique. Afin que l'atténuateur puisse être utilisé pour commander un certain nombre de circuits, de façon à régler les circuits avec précision sans avoir à utiliser des composants de précision, il peut comporter un ensemble de commutateurs à deux étages pour atténuer simultanément un ensemble de signaux analogiques distincts, les commutateurs étant reliés aux moyens engendrant les impulsions de façon à être simultanément commandés par lesdites impulsions. L'invention concerne également des installations de reproduction des sons, en particulier de telles installations ayant un ensemble de canaux acoustiques comme dans les installations stéréophoniques ou quadriphoniques, utilisant l'atténuateur comme commande de volume. L'inventinn sera décrite à titre d'exemple en se référant à la figure unique du dessin annexé qui représente un schéma de blocs d'un atténuateur analogique commandé numériquement selon la présente invention. La figure représente un dispositif utilisant un générateur de signal engendrant une tension alternative et des moyens pour comparer cette tension à une tension continue de référence, la sortie du comparateur étant utilisée pour ouvrir et fermer un commutateur numérique à deux étages ou porte dans le trajet d'un signal analogique. La fréquence du générateur est choisie pour être au moins le double de celle de tout signal analogique prévu et de préférence elle est un multiple de la fréquence analogique la plus élevée espérée.Le générateur de signal et ses circuits associés peut délivrer des ondes de fors variées à différents plots.Le signal de sortie de la porte analogique passe ordinairement à travers un intégrateur pour éliminer des composantes à fréquence élevée qui pourraient être engendrées par l'action de la porte. En se référant à la figure, un générateur de signal 1 est utilisé qui délivre deux signaux de sortie, une onde triangulaire sur le fil 3 et une onde sinusoidale sur le fil 5. L'onde triangulaire est appliquée directement à la borne 7 d'un commutateur à trois directions 9, tandis que l'onde sinusoedale est appliquée à un redresseur deux alternances 11 et une partie de la sortie du redresseur est appliquée à une borne 13 du commutateur 9 tandis qu'une autre partie du signal traverse un inverseur 15 et que la sortie de l'inverseur est reliée à une borne 17 du commutateur 9. Ainsi le commutateur 9 peut être basculé sur l'une quelconque de trois positions, dont l'une délivre une onde triangulaire, une autre délivre une onde logarithmique et la troisième une onde cologarithmique. La sortie du commutateur 9 est reliée à l'entrée sans inversion d'un amplificateur opérationnel 19 qui est utilisé comme comparateur.Une tension continue variable est développée sur un fil 21 par des moyens appropriés tels qu'un potentiomètre 23 et cette tension continue de commande est appliquée à l'entrée avec inversion de l'amplificateur 19. La sortie de l'amplificateur 19 est appliquée par l'intermédiaire d'un fil 25 à une ou plusieurs portes numériques 27. Un signal analogique, par exemple un signal acoustique ordinaire, est appliqué Dans le mode de réalisation représenté, trois portes additionnelles, à savoir 37, 39 et 41 sont utilisées comme cela peut être utile dans un dispositif acoustique à quatre fanaux D'une manière générale les portes agissent chacune comme un commutateur à deux étages et peuvent être commodément constituées par des dispositifs semi-conducteurs déclenchés de façon à être rendus conducteurs selon la présence ou l'absence d'une impulsion de signal sur le fil 25. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. Le générateur d'ondes triangulaires avec son comparateur associé et la tension continue de référence constituent un générateur dynamique d'impulsions de largeur variable sur une large plage dans lequel le rapport des temps de passage aux temps d'interruption dépend de la tension continue de commande. La sortie de ce comparateur est utilisée pour commander l'ouverture et la fermeture de la ou des portes numériques et la porte constitue un multiplicateur numérique dans lequel la sortie de la porte est le produit du signal de commande et du signal analogique. Ainsi plus l'impulsion est longue, plus le temps d'ouverture de la porte de commutation est long et plus l'atténuation du signal analogique est faible lorsqu'il traverse la porte. A cause de l'impulsion et ainsi du déclenchement, la fréquence est bien supérieure, au moins égale à deux fois la fréquence du signal analogique, la sortie de la porte étant une image atténuée du signal analogique d'entrée et étant le produit du rapport du temps de passage au temps d'interruption des impulsions par le signal analogique d'entrée. Ce produit est ensuite appliqué à l'intégrateur qui supprime toutes composantes à fréquence élevée produites dans la porte et l'amplitude de sortie de l'intégrateur est directement proportionnelle à la largeur d'impulsion (c'est-à-dire au temps d'ouverture de la porte) du signal de commande.Ainsi, si la largeur d'impulsion est grande il y aura une amplitude élevée du signal analogique à la sortie et, inversement si elle est très courte, il y aura une sortie atténuée. Ainsi, lorsque la largeur d'impulsion pendant le temps de passage varie, le niveau du signal analogique à la sortie de l'intégrateur est modifié. Etant donné que le signal de commande est un signal à deux états, c'est-à-dire opératoire ou non-opératoire, le jumelage de nombreuses portes est extrêmement simple du fait que l'appariement des composants n'est ordinairement pas nécessaire. Même avec des composants non appariés, un réglage avec une précision meilleure que 1% peut être facilement obtenu. I1 est évident que dans ce circuit, le fil 21 véhicule seulement un signal de tension de commande de sorte que ceci permet à la commande de volume d'être située à une distance appréciable du fil Véhiculant le signal analogique, évitant ainsi le besoin de grandes longueurs de câble blindé pour véhiculer le signal analogique à une unité de commande de volume. De plus, le fil 25 ne véhicule qu'une série d'impulsions continues de sorte que toute la circuiterie en avant de ce fil peut être évidemment située à toute distance voulue de la ou des portes numériques. Dans de nombreux cas, il n'est pas nécessaire de prévoir différentes atténuations de sorte que, par exemple, si l'on désire seulement une atténuation linéaire, la tension de sortie sinusoldale du générateur 1 et la circuiterie associée ne sont pas nécessaires. Ainsi, le circuit peut être réalisé pour une seule ou un ensemble d'atténuations pouvant être sélectionnées. De plus, les trois atténuations indiquées ne le sont qu'à titre d'exemple et d'autres atténuations peuvent être utilisées. I1 est évident que la seule fonction du générateur de signal, du comparateur et de la source de tension continue sont de fournir un générateur d'impulsions de largeur variable dynamique sur une large plage ; d'autres formes de génération d'impulsions peuvent être utilisées et les procédés de génération de telles impulsions sont bien connus de l'homme de l'art. I1 est clair que lorsqu'on se réfère à des impulsions de commutation du commutateur à deux étages ou de la porte, le circuit peut être organisé pour que les impulsions qui rendent la porte conductrice soient une tension de polarisation, la porte étant non conductrice lorsque la polarisation est appliquée, ou devenant conductrice lorsqu'aucune tension de polarisation est appliquée et non conductrice lorsqu'une tension de polarisation est présente. REVENDICATIONS 1. Atténuateur commandé numériquement en vue d'atténuer un signal électrique analogique, caractérisé en ce que le signal analogique est appliqué à un commutateur à deux étages (27) commandé par des impulsions pour délivrer un signal de sortie (en 31) qui est une image atténuée du signal analogique d'entrée et qui est le produit du rapport du temps de passage au temps d'interruption des impulsions par le signal analogique d'entrée et en ce qu'il est prévu un générateur (1,23,19) pour engendrer une série d'impulsions dans laquelle les temps de passage et d'interruption des impulsions sont dans un rapport voulu à une fréquence au moins double de la fréquence du signal analogique. 2. Atténuateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un intégrateur (33) est relié au commutateur à deux étages (27) pour recevoir le signal analogique de sortie atténué (de 31) et pour atténuer les composantes à fréquence élevée dans le signal engendré par le commutateur. 3. Atténuateur selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que le générateur d'impulsions comporte un générateur de signal (1), un comparateur (19) connecté pour recevoir à une entrée un signal de sortie provenant du générateur de signal, et une commande (23) pour délivrer une tension continue de commande à une seconde entrée du comparateur (19) de sorte que la tension continue de commande détermine la largeur d'impulsion. 4. Atténuateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de signal (1) est agencé pour délivrer à la fois une onde triangulaire (en 3) et une onde sinusodale (en 5), en ce qu'un redresseur deux alternances (11) est connecté pour recevoir l'onde sinusodale, en ce qu'un circuit inverseur (15) est connecté pour recevoir un signal de sortie du redresseur deux alternances (ll),et en ce qu'un commutateur à positions multiples (7,13,17,9) est prévu pour relier sélectivement la sortie d'onde triangulaire, la sortie du redresseur deux alternances ou la sortie de l'inverseur au comparateur (19) pour donner, respectivement, une atténuation analogique linéaire, une atténuation logarithmique ou une atténuation cologarithmique. 5. Atténuateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un ensemble de commutateurs à deux étages (27, 37, 39, 41) pour atténuer simultanément un ensemble de signaux analogiques distincts, les commutateurs étant connectés (en 25) au générateur d'impulsions de façon à être simultanément commandés par lesdites impulsions. 6. Atténuateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par son emploi en tant que commande de volume d'un signal à audio-fréquence, le signal à audio-fréquence étant le signal électrique analogique commandé. 7. Dispositif de reproduction des sons comprenant la commande de volume selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un ensemble de canaux de sons distincts sont connectés en vue d'une commande simultanée par l'atténuateur.