Brevet FR2268401A1 — publié le 19751114

La présente invention concerne un circuit de compensation des pertes apportées par des commutateurs électroniques ayant une caractéristique couranttension linéaire, ou une résistance ohmique et une impédance différentes, particulièrement les éléments de commutation dtun central téléphonique. Dans les systèmes de commutation téléphonìques conventionnels, les abonnés sont interconnectés, entre autres, par les contacts métalliques d'un réseau de commutation. Cependant, le remplacement de ces contacts métalliques par des commutateurs électroniques, qui est devenu réalisable grace au progrès de la technologie de ces composants et grâce à la réduction des prix, pose des problèmes qui sont principalement associes aux caractéristiques de transmission comparativement compliquées d'un commutateur électronique. En particulier, ces commutateurs ont une impédance résultante supérieure à la résistance des contacts métalliques correspondants, ce qui est désavantageux surtout dans les réseaux de commutation à plusieurs étages. Des commutateurs électroniques convenables sont, par exemple, des transistors MOS fonctionnant dans la partie linéaire de leur caractéris- tique courant-tension. D'autres commutateurs électroniques, par exemple des diodes à quatre couches et des thyristors, bien qu'ayant une caractéristique courant-tension linéaire, présentent une résistance ohmique et une impédance différentes (la caractéristique V/I ne passe pas par l'origine des coordonnées). Donc, ltobuet de la présente invention est de compenser les pertes apportées par de tels commutateurs électroniques. L'invention est caractérisée par le fait que le commutateur électronique, une résistance négative variable, une résistance série, et une source de tension continue sont connectés en série dans cet ordre, pour constituer un circuit, que le signal à transmettre est introduit dans le circuit par des éléments de couplage connectés des deux cotés du commutateur électronique, que la résistance série et la source de tension continue sont shuntées par un condensateur pour le passage du courant alternatif, et qu'un circuit de comparaison évalue la chute de tension dans la source de tension continue et aux bornes de la résistance série, et la communique à un circuit de réglage qui ajuste la résistance négative de façon à annuler cette chute de tension. Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que le commutateur électronique, une résistance négative variable, une résistance série et un générateur de courant alternatif sont connectés, dans cet ordre, pour constituer un circuit, que des éléments de couplage, par exemple des transformateurs, servant a introduire le signal à transmettre, sont prévus des deux côtés du commutateur électronique, que lesdits éléments sont shuntés par des premiers réseaux d1 isolement, qui constituent un circuit ouvert dans la gamme de fréquences du signal à transmettre, et un court-circuit à la fréquence du courant alternatif, que la résistance série et la source de courant alternatif sont shuntées par un second réseau d'isolement qui constitue un court-circuit dans la gamme de fréquences du signal à transmettre et un circuit ouvert à la fréquence du courant alternatif, et qu'un circuit de comparaison et de commande évalue la chute de tension dans la source de courant alternatif et aux bornes de la résistance série, et ajuste la valeur de la résistance de façon à annuler cette'chute de tension. Les avantages de ces montages résident dans le fait qu'aucune valeur nominale n'est nécessaire pour commander la résistance négative et que, si on utilise un certain nombre de commutateurs en série, par exemple pour établir une connexion dans un réseau de commutation d'un central téléphonique, la dispersion des caractéristiques des commutateurs n'agit pas sur la précision de la commande. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, un circuit de compensation des pertes apportées par des éléments de commutation dans un central à réseau de commutation asymétrique ; - la figure 2, un premier exemple de réalisation d'un circuit de compensation des pertes apportées par des éléments de commutation dans un central à réseau de commutation symétrique ; - la figure 3, un second exemple de réalisation d'un circuit de compensation des pertes apportées par des éléments de commutation dans un central à réseau de commutation symétrique ; - les figures 4 et 5, la structure d'une résistance négative représentée dans les figures 1, 2 et 3 ;; - la figure 6, un autre exemple de réalisation du circuit de la figure i - la figure 7, un autre exemple de réalisation du circuit de la figure 2 ; - la figure 8, un circuit de compensation des pertes apportées par des éléments de commutation dans un central téléphonique, ayant deux éléments de commutation pour chaque point de croisement. On trouve,dans le circuit de la figure 1, le réseau de commutation KF dans lequel une connexion est représentée par un seul commutateur électronique RON. Le circuit de parole à établir par la connexion que symbolise ltélément de commutation RON est couple grâce aux transformateurs U1 et U2. Le signal de parole passe dans une résistance RN = RON + (-R) (1) dans cette relation, (-R) est la résistance négative utilisée pour compenser les pertes. Une résistance RM faisant partie du circuit n'est pas une composante de la résistance résultante \ parce qu'elle est court-circuitee par un condensateur C pour le passage du courant alternatif. Une source de tension continue G débite un courant de mesure IM dans le circuit. Ce courant passe dans une résistance : RM = RM + RON + (-R) (2) Pour compenser les pertes apportées par le commutateur électronique RON, il faut que : = RON + (-R) = O (la) En substituant (la) dans la relation (2) RM:RM ctest-à-dire que la condition (la) est satisfaite si la tension UM de la source de tension continue G chute aux bornes de la résistance série RM, ou, en d'autres termes, Si le potentiel au point A est nul. Ce résultat peut être obtenu en utilisant un minimum de circuits.Le potentiel au point A et le potentiel "zéro" sont appliqués au circuit de comparaison K, c'est-à-dire que ce circuit de comparaison évalue la chute de tension dans la source de tension continue G et aux bornes de la résistance série RM. Par un circuit de commande RG, le circuit de comparaison K ajuste la résistance négative -R de façon à annuler cette chute de tension ; ainsi, les pertes apportées par l'élément de commutation RON sont compensées. La figure 4 représente une résistance négative qui peut être utilisée dans un tel circuit. Elle comporte deux amplificateurs opérationnels OP1 et OP2 utilisant une contre-réaction avec les résistances de contreréaction R2, R3, R5 et R6, et interconnectés par une résistance RV, et présente une résistance négative pour ltélément de commutation RON et une résistance positive pour la résistance RN. On trouve une description plus détaillée de cette résistance dans la demande de brevet déposée le même jour au nom de la Société demanderesse, pour : "Circuit de compensation d'une résistance par une résistance négative variable". Le montage de la figure 2 comporte deux circuits semblables S, tous deux étant identiques au circuit de la figure l. Ce montage est surtout @@@@@@@@ dans des systèmes de 4téléphoniques à circuits de paroles symétriques. Une source de tension continue G' alimente les deux circuits et un condensateur commun C' court-circuite les résistances RM1 et RM2. Conne il est expliqué précédemment, les résistances négatives -R1 et -R2 sont réglées indépendamment par les circuits de comparaison K1 et K2 et les circuits de commande RG1 et RG2. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation de l'invention. Contrairement à la figure 2, la source de tension continue G' est introduite dans le circuit de façon qu'il n'y ait qu'un seul circuit S' pour mesurer le courant au lieu de deux circuits semblables S. Il y a en plus une différence due à la méthode de commande utilisée. Pour commander une résistance négative, ici -R1, le circuit de comparaison K1 et le circuit de commande RG1 sont encore utilisés. Ils ajustent la résistance négative -R1 de façon que le potentiel au.point A soit nul. Ce n'est pas réalisé, cependant, indépendamment de la commande de l'autre résistance négative. Pour obtenir la symétrie recherchee, les deux résistances négatives doivent avoir la même valeur.La seconde résistance -R2 est donc commandée par un circuit analogique AS qui est branché en parallèle sur les deux résistances négatives. Les résistances ont exactement la même valeur si, par exemple, le potentiel (positif) au point B est égal en valeur absolue au potentiel (négatif) au point D. Le circuit analogique AS ajoute ces-deux potentiels et ajuste la résistance négative -R2 de façon que les potentiels s'annulent. Par l'interaction de ces deux commandes, outre la compensation des éléments de commutation RON1 et RON2, toutes les exigences de la symétrie sont satisfaites indépendamment de toute dispersion des caractéristiques des composants; ceci présente l'avantage que le circuit est pratiquement sans distorsion, par exemple. La figure 5 représente un circuit à résistance négative,semblable à la figure 4, qui peut être utilisé dans le circuit conforme à l'invention. Les deux résistances -R1 et -R2, conformes à la figure 4, sont interconnectées par leur borne de commande en tension (par le condensateur C). Les propriétés particulières de ce montage, représentées dans la figure 5, sont décrites en détail dans la demande de brevet précédemment citée. On devrait noter que les pertes dans les enroulements secondaires des transformateurs représentés dans les figures 1 et 2 sont automatiquement compensées,et que les pertes dans les enroulements primaires peuvent être compensées en choisissant la valeur de la résistance négative supérieure à une certaine grandeur, indépendamment de la commande. On décrira maintenant, en se reportant aux figures 6 et 7, des montages do rives des circuits des figures 1 et 2 et plus particulièrement adaptés å la compensation d'éléments de commutation électroniques constitués, par exemple, par des diodes à quatre couches ou des thyristors. On trouve dans le circuit de la figure 6, un réseau de commutation KF dont une connexion est représentée par un seul commutateur électronique RON. Le circuit de parole commute par cette connexion qui symbolise l'eleinent de commutation RON est couplé côté abonné T et côté joncteur VS par les transformateurs U2 et U1 respectivement. Les pertes apportées par l' élément de commutation RON sont compensées gracie à une résistance négative variable -R. Les premiers réseaux d'isolement T11 et T12, dont les fonctions seront expliques ultérieurement, sont connectés aux enroulements secondaires des transformateurs U1 et U2. La résistance négative -R, une résistance série RN, et une source de courant alternatif W, débitant un courant alternatif de fréquence fo, sont connectées à l'enroulement secondaire du transformateur U1 associé au j oncteur VS. Le courant de parole a une gamme de fréquences fl-f2. Un second réseau d'isolement est branché en parallèle sur la résistance série RN et la source de courant alternatif W. La fonction des réseaux d'isolement est la suivante. Les premiers réseaux d'isolement T11 et T12 sont conçus pour constituer un court-circuit pour les enroulements secondaires des transformateurs U1 et U2 à la fréquence fo, et un circuit ouvert dans la gamme de fréquences fl-f2. Le second réseau d'isolement constitue un court-circuit dans la gamme de fréquences fl-f2 et un circuit ouvert à la fréquence fo. En tenant compte de ces réseaux, le courant de parole passe dans une résistance RN telle que RN = RON + (-R) (1) Le courant de mesure IM, fourni par la source de courant alternatif W voit une résistance RN telle que RN = RM + RON + (-R) (2) Pour compenser les pertes apportées par le commutateur électronique, il faut que RN = RON + (-R) = O (la) En substituant (la) dans la relation (2), on obtient RN=RM c'est-à-dire que la condition (la) est satisfaite si la tension UM de la source de courant alternatif W chute dans la résistance se RM ou, en d'autres termes, si le potentiel du point A s 'annule. Pour remplir cette condition, on utilise un circuit de comparaison et de commande V qui, en utilisant un courant de référence IR, fourni par la source de courant alternatif W, évalue la chute de tension dans la source de courant alternatif W et aux bornes de la résistance série RN. Conformément à cette évaluation, le circuit de comparaison V, par une sortie de commande, ajuste la résistance négative -R de façon que la chute de tension soit nulle, et ainsi les pertes apportées par l'élément de commutation RON sont compensées. Le principe de cette invention est donc basée sur une comparaison de potentiel. Le montage de la figure 7 comporte deux circuits semblables au circuit décrit dans la figure 6. Ce montage est surtout conçu pour un central téléphonique à circuits de parole symétriques. Une source de courant alternatif commune W' alimente les deux circuits, et un réseau d'isolement T2 shunte les deux résistances RM1 et RM2. Comme il est expliqué ci-dessus, les résistances négatives -R1 et -R2 sont ajustées indépendamment par les circuits de comparaison V1 et V2. On décrira maintenant, en se reportant à la figure 8, un exemple de réalisation du circuit, dérivé du montage de la figure 1, et utilisable pour la compensation des éléments de commutation électroniques dans un central téléphonique pourvu de deux éléments de commutation par point de croisement. On trouve dans le circuit de la figure 8, un réseau de commutation KF dans lequel une connexion à deux fils est représentée par deux commutateurs electroniques RON1 et RON2. Par deux transformateurs Ul et U2, le circuit de parole entre une ligne d'abonné T et un joncteur V est couplé au circuit comportant les deux commutateurs RON1 et RON2 et une résistance négative variable -R. Côté joncteur V, une source de courant continu G est connectée au circuit par une résistance RN. Un courant de mesure fourni par cette source G circule dans la résistance RM (dont la valeur doit correspondre à la résistance interne de la source de courant continu G), dans le transformateur U1, dans l'élément de commutation RON1, dans le transformateur U2, dans ltélément de commutation RON2 et dans la résistance négative -R, puis retourne à la source. Un condensateur C empêche un court-circuit du courant de mesure au point A. Dans ce circuit, le courant de mesure trouve une résistance RDC telle que RDC = RM + RON1 + RON2 + (-R) (3) Le condensateur C constitue un court-circuit pour le courant de parole à transmettre et ainsi ce courant passe dans une résistance RAC telle que RAC = RON1 + RON2 + (-R) (4) Pour compenser les pertes apportées par les éléments de commutation RON1 et RON2, il faut que RAC = RON1 + RON2 + (-R) = O (5) En substituant (5) dans la relation (3), on obtient ROC RU Ainsi, les pertes apportées par les éléments de commutation sont compensées quand la tension de la source de courant continu chute dans la résistance RM ou, en d'autres termes, quand le potentiel VA du point A est nul. La réalisation de cette condition est possible grâce à un circuit de comparaison et de commande KR qui évalue la chute de tension dans la source de courant continu G et aux bornes de la résistance RM ou, en d'autres termes, qui compare le potentiel VA du point h au potentiel Q. Par une sortie de commande, le circuit KR ajuste alors la résistance négative variable -R de façon que la chute de tension soit nulle ou que le potentiel VA soit égal a' O.- Le montage décrit précédemment présente des avantages supplémentaires. La structure en grande partie symétrique aboutit seulement à de faibles distorsions non linéaires. En outre, les pertes dans les enroulements secondaires des transformateurs U1 et U2 peuvent être compensées automatiquement avec une seule résistance négative ; les pertes dans ltenroulement primaire peuvent aussi etre compensées si la valeur de la résistance négative est supérieure à une grandeur donnée. I1 est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qutà titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit de compensation des pertes apportées par des commutateurs électroniques ayant une caractéristique courant-tension linéaire, caractérisé par le fait que ledit commutateur électronique, une résistance négative variable, une résistance série et une source de tension continue sont connectés en série, dans cet ordre, et constituent un circuit, que le signal à transmettre est introduit dans ledit circuit par des éléments de couplage connectés des deux ctés dudit commutateur électronique, que ladite résistance et ladite source de tension continue sont shuntées par un condensateur pour le passage du courant alternatif, et qu'un circuit de comparaison évalue la chute de tension dans ladite source de tension continue et aux bornes de ladite résistance série et la communique à un circuit de commande qui ajuste ladite résistance négative de façon que ladite chute de tension soit nulle. 2. Circuit de compensation conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite résistance négative comporte deux amplificateurs opérationnels qui ont chacun la sortie connectez aux entrées par l'inter médiaire de résistances de contre-réaction, que ledit commutateur électronique est connecté è l'entrée inverseuse dudit premier amplificateur opérationnel, que l'entrée suiveuse dudit premier amplificateur opérationnel est connectée par l'intermédiaire d'une résistance à l'entrée inverseuse dudit second amplificateur opérationnel et que 1 'entre suiveuse dudit second amplificateur opérationnel est connecté à ladite résistance série. 3. Circuit de compensation conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dispose de deux circuits semblables, alimentés par une source de tension continue commune, et que lesdits circuits semblables comportent deux éléments de commutation et deux résistances négatives réglables de manière indépendante par deux circuits de comparaison et deux circuits de commande. 4. Circuit de compensation conforme à la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite source de tension continue commune et ladite résistance série sont situées entre les deux résistances négatives, ce qui entra mue la réalisation d'un seul circuit, et qu'une seule desdites résistances négatives est réglée par ses circuits de comparaison et de commande associés, tandis que l'autre résistance négative est réglée par un circuit analogique qui est branché en parallèle sur lesdites résistances négatives, sur ladite source de tension continue et sur ladite résistance sérine, et qui ajoute les potentiels appliqués et ajuste la seconde résistance négative afin que cette somme de potentiels soit nulle. 5. Circuit de compensation conforme à la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que les deux résistances négatives sont composées de quatre amplificateurs opérationnels, que lesdits amplificateurs opérationnels sont connectés en série par l'intermédiaire de leurs huit entrées, tandis que la sortie de chacun de ces amplificateurs est connectée par une résistance aux deux entrées dudit amplificateur et que lesdites huit entrées de ces quatre amplificateurs sont interconnectées comme suit - f'entrée inverseuse du premier amplificateur opérationnel est connectée à l'un desdits éléments de commutation associes ; - ltentrée suiveuse dudit premier amplificateur opérationnel est connectée par une première résistance à l'entrée inverseuse dudit second amplificateur opérationnel ;; - l'entrez suiveuse dudit second amplificateur opérationnel et l'entrée suiveuse dudit troisième amplificateur opérationnel sont interconnectées par un condensateur et permettent la connexion à la source de tension continue ; - l'entrez inverseuse dudit troisième amplificateur opérationnel est connectée par une seconde résistance a' à 'entrez suiveuse dudit quatrième amplificateur opérationnel, et - l'entrée inverseuse dudit quatrième amplificateur opérationnel est connectée-à l'autre élément de commutation associé. 6. Circuit conforme a' la revendication l ou 3, pour la compensation des pertes dues à lutilisation de commutateurs électroniques dans un réseau de commutation téléphonique, caractérisé par le fait que ladite compensation s'exerce sur la somme des résistances de contact de tous les commutateurs établissant une connexion entre un joncteur donné connecté d'un cote dudit réseau par un premier transformateur et une ligne d'abonné quelconque connectée de l'autre côté dudit réseau par un second transformateur, tous les éléments dudit circuit étant associés audit j oncteur et centralisés sur le coté correspondant dudit réseau de commutation. 7. Circuit de compensation des pertes apportées par des commutateurs électroniques ayant une résistance ohmique et une impédance différentes, caractérisé par le fait que ledit commutateur électronique, une résistance négative variable, une résistance série et une source de courant alternatif sont connectés en série dans cet ordre et constituent un circuit,que des éléments de couplage par exemple des transformateurs, servant à introduire le signal a' transmettre, sont prévus des deux côtés dudit commutateur électronique, que lesdits éléments de couplage sont shuntés par des premiers réseaux dt isolement qui constituent un circuit ouvert dans la gamme de fréquences dudit signal et un court-circuit à la fréquence du courant fourni par ladite source de courant alternatif, que ladite résistance série et ladite source de courant alternatif sont shuntées par un second réseau d'isolement qui constitue un court-circuit dans la gamme de fréquences dudit signal et un circuit ouvert à la fréquence du courant de ladite source, et qu'un circuit de comparaison et de commande évalue la chute de tension dans ladite source de courant alternatif et aux bornes de ladite résistance série, et ajuste la résistance négative afin d'annuler cette chute de tension. 8. Circuit de compensation conforme à la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on dispose de deux circuits semblables alimentés par une source de courant alternatif commune, et que lesdits circuits semblables comportent deux résistances négatives réglables indépendamment par des circuits de comparaison et de commande. 9. Circuit conforme à la revendication 7 ou 8, pour la compensation des pertes dues à l'utilisation de commutateurs électroniques dans un réseau de commutation téléphonique, caractérisé par le fait que ladite compensation s'exerce sur la somme des résistances de contact de tous les commutateurs établissant une connexion entre un joncteur donné connecté d'un coté dudit réseau par un premier transformateur et une ligne d'abonné quelconque connectée de l'autre côté dudit réseau par un second transformateur, tous les éléments dudit circuit, à l'exception du premier réseau d'isolement shuntant le second transformateur, étant associes audit joncteur et centralisés sur le côté correspondant dudit réseau de commutation. 10. Circuit de compensation des pertes apportées par des éléments de commutation électroniques à caractéristique courant-tension linéaire d'un réseau de commutation téléphonique dans lequel chaque connexion entre un joncteur et une ligne d'abonné comporte deux séries d'éléments de commutation tinter connectées par un premier transformateur côté joncteur et par un second transformateur côté abonné, caractérisé par le fait qu'un montage en série, comprenant une résistance négative variable et un condensateur, est situé entre ledit premier transformateur et l'une desdites séries d'éléments de commutation, que ledit condensateur est shunté par une résistance et une source de courant continu en série,et qu'un circuit de comparaison et de commande est branché en parallèle sur ladite résistance et ladite source de courant continu et ajuste la résistance négative de façon à annuler la chute de tension aux bornes de la résistance et dans la source de courant continu.