Brevet FR2184555A1 — publié le 19731228

L'invention concerne les techniques de traitement des signaux analogiques à audio-fréquences. Elle permet essentiellement de réaliser des dispositifs réducteurs de bruit. - I - Le circuit (fig.1, pl.1) comprend: 10) une paire différentielle à transistors à jonctions (T1+T2). Leurs collecteurs sont charges par les résistances R3 et R4. 20) un générateur de tension (1) qui maintient les bases de la paire T1+T2 à une différence de potentiel égale à la tension du signal de commande de gin. 30) un amplificateur t2) à transconductance élevée, positive, alimentant en courant les émetteurs de la paire T1 +T2 et soumis à une rétroaction par C1, R1, C2 et R2, rétroaction maintenant la composante à audio-fréquences de la tension collecteur de l'un des transistors (T1) de la paire T1+T2 proportionnelle au signal principal d'entrée. La sortie s'effectue sur le collecteur de llautre transistor (T2). Le gain G du circuit est donné par la relation: G = -3,4.10.uc + Go (à 25 C) où Go est une constante et uc, la tension de commande de gain. G et Go y sont exprimés en décibels et uc en volts. - II - Réalisation du circuit (fig.2, pl.1) La base de T2 est à la masse. Les émetteurs de la paire T1 +T2 sont alimentés en courant par le transistor T4 de la double paire différentielle (T3+T4)+(T5+T6) où T3+T4 et T5+T6 sont des paires darlington. La base de T est polarisée par le pont R10,R11, celle de T3 par le pont R5, R6, R7 où R5 est ajustable. Le courant collecteur continu de T4 (égal à celui de T) est le double de la b somme des courants émetteur de T1 et de l2, le reste étant fourni par R8. Exemple de valeurs pour les élements du circuit: R1 = K2 = 47 k~t R6 = 10 kiL R9 = 375 # C1 = C2 = 0,22 gF R3 = R4 = 3,75 k# R7 = 25 kJi R10 = 1 k11 Alimentation: R = 220 k# lt8 = 6,3 k Q R11 = 2 kL +12 V et -ó V 5 - III - Filtre à caractéristiques commandées par la tension. On peut réaliser un filtre à caracteristiques commandées par la tension en reliant par un circuit réactif les collecteurs de T1 et de T2. Ainsi, le circuit de la figure 3 (pl.2) possède un gain qui s'exprime par: u5 a0 + j.(ao+1).R.(C# -1/L#) Ue 1 j.(a0+1).R.(CW- L% où R = R3 = R4 C = C3 et où a0 est le gain avec C = U et L = - IV - Dispositif réducteur de bruit. Ce dispositif comporte des filtres à caractéristiques commandées par le niveau du signal insérés dans les chaines d'enrégistrement ou émission et de lecture ou réception. La chaine d'enrégistrement ou émission (fig.4, pl.2) comporte un filtre à caractéristiques commandées (3) à une, deux ou quatre voies (mono, stéréo ou quadriphonie) monté selon la figure 3 (C = 680 pF, L = 1,4 H). Le circuit de commande (4, fig.4 et fig.5, pl.2) utilise un amplificateur opérationnel monté en mélangeur détecteur logarithmique. R17 maintient une tension de sortie de -35 mV pour une tension d'entrée nulle et R16 est réglée pour une tension de sortie nulle à niveau d'entrée maximal. Les constantes de temps C4R12 à C7Ra5 sont égales à 0,8 ms. La résistance R17' 7 15 est de faible valeur (30l) et le condensateur C8 de forte valeur (100 F), ce qui autorise la commande du circuit (3) sous très faible impédance. La chaine de lecture ou réception (fig.6, pl.2) comporte un filtre à caractéristiques commandées (7) monté comme précédemment. Le circuit de commande (6, fig.6 et fig.7, pl.2) comporte également un amplificateur opérationnel (8) monté en mélangeur détecteur logarithmique. R23 maintient une tension de sortie de 35 mV pour unr tension d'entrée nulle et R22 est réglée pour une tension de sortie nulle à niveau maximal. Les constantes de temps C9R18 à Ca2R21 sont ici aussi égales à 0,8 ms. - V - Procédé d'amélioration du rapport signal sur bruit d'un canal d'enrégistrement magnétique des signaux à audio-fréquences. Le procédé utilise une compression à l'enrégistrement suivi d'une expansion à la lecture. L'expansion est asservie à un signal pilote enrégistré sur une piste spéciale en même temps que le signal audio par modulation (excursion +2,5 khz) de la fréquence d'un signal à 5 khz. En technique stéréophonique ou quadriphonique la compression effectuée est identique sur chaque canal et un seul signal pilote d'expansion est utilisé. Cette compression est décrite par la figure 8 (pl.3). Les courbes (9), (1Q) et (11) sont des courbes d'égale efficacité: un son pianissimo correspond à la courbe (9) et provoque un gain de +12,) dB, un son mezzo-forte correspond à la courbe t10) et provoque un gain de O dD et un son fortissimo correspond à la courbe (11) et provoque un gain de -12,5 dB. La courbe (12) indique le niveau maximal admissible. La chaine d'enrégistrement (fig.9, pi.4) comporte un circuit linéaire à gain commandé (13). Le circuit (14) élabore la tension de commande de gain transmise au circuit (73) et au générateur (15) du signal pilote d'expansion. Le dispositif potentio métrique R249 R259 R26 permet de régler le taux de compression. R26 est de faible valeur (30i). Les potentiomètres R24 et R26 à variation linéaire sont couplés. Deux condensateurs électrochimiques C13 et C14 de forte valeur (100 xi) autorisent la commande du circuit (73) sous très faible impédance. Le circuit de commande t14, fig.9 et fig. 10, pl.4) comporte un mélangeur (16) suivi d'un dispositif pondérateur t17+18), d'un détecteur d'enveloppe t19) et d'un amplificateur logarithmique (20) de passage à zéro -30 dS. Le dispositif pondérateur (17+18) comporte un filtre passe-haut (17) d'efficacité 6 dB/octave et de 160 s de constante de temps et un filtre (18) selon la figure 3 où L = Oc et RC = 126/us. Ses constantes de temps sont commandées par l'amplificateur logarithmique (21) de pente -u,9 mv/dB et de passage à zéro -6O dB.On peut également utiliser pour ce filtre R (18) un filtre selon la figure 3 où C = O et L = 0,36 ms. Le filtre passe-haut (17) possède alors une constante de temps de 1,14 ms et l'amplificateur logarithmique (21) une pente de 0, mV/dB et un passage à zéro de O dB. Le générateur du signal pilote t15, fig.9) est un convertisseur tension-fréquence réalisé selon des schémas connus. Dans le cas d'un enrégistrement (mono, stéréo ou quadriphonique) sur ruban de 3,8t mm en chargeur compact, ce signal pilote est enrégistré sur une piste située dans l'intervalle médian (22, fig.11, pl.4) Les têtes d'enrégistrement et de lecture (fig.12, pl.5) comportent une disposition particulière visant à réduire la diaphonie entre le circuit du signal pilote et ceux du signal audio. Les circuits magnétiques des canaux principaux (signal audio) sont constitues de deux pièces polaires, l'une pleine (23), l'autre évidée (24), cette dernière comportant les enroulements transducteurs li5). Leurs entrefers t26) sont alignés. La disposition de ces pièces polaires est inversée d'un circuit à l'autre, tandis qu'une pièce à haute perméabilité magnétique (27) canalise les lignes d'induction et réduit l'inductançe mutuelle. Le circuit magnétique t28) du canal auxiliaire (signal pilote) comporte un entrefer (29) décalé par rapport à ceux (26) des circuits principaux. il vient se placer tout entier au-dessus de la pièce polaire pleine (23) du circuit principal voisin. La chaine de lecture (fig.13, pl.4) comprend un dispositif décodant le signal pilote composé d'un amplificateur écreteur (30) suivi d'un dispositif différenciateur Ct5+R27, d'un monostable (31) et d'un filtre passe-bas RLC et un circuit linéaire à gain commandé assurant l'expansion du signal audio. Le potentiomètre R28 permet le réglage du taux d'expansion. - REVENDIGÂjIONS - Revendication 1 - Circuit linéaire dont le gain dépend d'un signal de commande caractérisé par l'association d'une paire différentielle à transistors à jonctions, d'un générateur de tension maintenant les bases de cette paire à une différence de potentiel fonction du signal de commande de gain et d'un amplificateur alimentant en courant les émetteurs de la paire différentielle et soumis à une rétroaction maintenant la composante alternative du courant collecteur de l'un des transistors de la paire différentielle proportionnelle au signal principal d'entrée, la sortie s'effectuant sur le collecteur de l'autre transistor de la paire différentielle. - Revendications 2 - Circuit linéaire à gain commandé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'amplificateur est composé d'une paire différentielle associée a une résistance additionnelle montée entre le collecteur du premier transistor de cette paire (sortie de l'amplificateur) et la ligne d'alimentation positive, résistance fournissant à ce transistor la moitié de son courant de repos. - Revendication 3 - Dispositif de filtrage des courants variables dont les caractéristiques dépendent d'un signal de commande, dispositif composé d'un circuit linéaire selon la revendication 5 dont le gain dépend de ce signal et caractérisé par le fait que les collecteurs de la paire différentielle de celui-ci sont reliés par un circuit réactif. La revendication 4 se réfère à un procédé d'amélioration du rapport signal sur bruit d'un canal d'enrégistrement ou de transmission des signaux à audio-fréquences. Cette amélioration est obtenue par accentuation des fréquences aiguës de faible niveau à l'enrégistrement ou émission et désaccentuation de ces mêmes fréquences à la lecture ou réception, opérations réalisées grâce à des filtres selon la revendication 3 dont les caractéristiques sont commandées par le niveau du signal. - Revendication 4 - Circuit de commande des filtres caractérisé par l'utilisation d'un amplificateur opérationnel remplissant à la fois les fonctions de mélangeur, de détecteur de- crete et d'ampl.ficateur logarithmique. Les revendications 5, b et 7 se réfèrent à un procédé d'amélioration du rapport signal sur bruit d'un canal d'enrégistrement - REVEMi)ICA'I'IOS (suite) magnétique des signaux a audio-fréquences. Cette amélioration est obtenue par compression à l'enrégistrement et expansion à la lecture, opérations réalisees grâce à un circuit linéaire à gain commandé selon la revendication 1. L'efficacité de la compression est pondérée selon les courbes isosoniques. L'expansion est asservie à un signal pilote enrégistré en même temps que le signal audio sur une piste spéciale. - Revendication 3 - Circuit de commande du circuit de compression caractérisé par l'utilisation d'un dispositif pondérateur suivi d'un détecteur d'enveloppe puis d'un amplificateur logarithmique, le dispositif pondérateur étant constitué par la mise en série d'un filtre passe-haut et d'un filtre selon la revendication 3 commandé à travers un amplificateur logarithmique par le détecteur d'enveloppe. * - Revendication 6 - Tête dlenrégistrement et/ou de lecture autorisant une très faible diaphonie entre le circuit du signal pilote et ceux du signal audio caractérisée par le fait que les circuits magnétiques des canaux principaux sont constitués de deux pièces polaires, l'une pleine, l'autre évidee, cette dernière comportant les enroulements transducteurs, tandisque le circuit magnétique du canal auxiliaire comporte un entrefer décalé par rapport à ceux des circuits principaux et vient se placer tout entier au-dessus de la pièce polaire pleine du circuit principal voisin. - Revendication 7 - Tête d'enrégistrement et/ou de lecture selon la revendication ó caractérisée par l'inversion des deux pièces polaires pleines et évidées d'un circuit principal aux circuits principaux voisins.