Brevet FR2263654A1 — publié le 19751003

L'invention a pour objet un détecteur de tonalité permettant la détection de courants de niveaux pouvant varier dans une plage très étendue, et utilisable dans une large gamme de fréquences. Elle est applicable notamnent dans les centraux téléphoniques, pour la détection de tonalités de fréquences vocales. Le but de l'invention est de réaliser un détecteur de tonalité qui, tout en étant très sensible, soit utilisable sans réglage particulier pour la détection de courants de niveaux variables, superposés à un bruit de fond également variable et auquel le détecteur ne doit pas réagir. Le détecteur suivant l'invention effectue une détection en niveau de tonalités dont la fréquence peut aller de quelques Hertz à plusieurs dizaines de kHz. Le détecteur suivant l'invention est caractérisé notassent en ce qu'il comporte un ensemble amplificateur, un circuit détecteur à seuil relié à un comparateur de tension, et un dispositif d'alimentation d'un organe (X) dont la mise au travail indique la présence d'une tonalité en ligne, ledit comparateur de tension fonctionnant en colllmutateur et commandant la mise en marche ou au repos du dispositif d'alimentation. La tonalité est transmise au détecteur par un translateur qui peut etre accordé sur la fréquence moyenne à détecter, ou sur une harmonique si cette fréquence est trop basse pour que le rendement du translateur soit suffisant. Le détecteur comporte des étages d'amplification, et un circuit de détection commandant un comparateur de tension à seuil réglable fonctionnant en commutateur. En sortie du comparateur, le signal indiquant la présence d'une tonalité en ligne subit une temporisation destinée à éliminer les courants parasites puis commande la mise en marche du circuit d'alimentation de l'organe commandé (X). Les caractéristiques de l'invention seront bien comprises en se reportant à la forme de réalisation de l'invention décrite ci-après à titre d'exemple, à l'aide de la figure jointe montrant schématiquement l'ensemble des circuits du détecteur suivant cette forme de l'invention. Les fils L1, L2 de la ligne sur laquelle est émis le signal à détecter sont reliés, par l'intermédiaire de capacités d'isolement C1, C2, au primaire d'un translateur TR accordé sur une certaine fréquence, par exemple ltharmonique 3 du signal à détecter, à l'aide d'une capacité C3 placée aux bornes U1 et U2 de ltenroulement secondaire. Le détecteur peut titre alimenté par la source de courant continu d'un central téléphonique, c'est-à-dire entre une polarité positive reliée à la masse (point M) et une polarité négative -V de - 48 volts (point N). Des potentiels intermédiaires sont également utilisés, qui sont fournis par un circuit de polarisation formé de deux diodes Zener ZI, Z2 et d'une résistance R1 en série, et alimenté entre les points M et N - un potentiel - 2 (- 12 volts), utilisé comme potentiel de référence pour les différents circuits du détecteur, est donne au point A commun aux deux diodes Zener - un potentiel d'alimentation -e (- 24 volts) est donné au point B commun à la diode Zener Z2 et à la résistance R1. La tension aux bornes de chacune des diodes 21, Z2 est stabilisée par une capacité C4, C5. Le signal est prélevé au secondaire du translateur TR, aux bornes Ul et U2 de la capacité C3, le point U2 étant relié au point de référence A. Les étages d'amplification et de détection comportent les éléments suivants - un étage préamplificateur comportant un amplificateur opérationnel Al alimenté entre la masse et le potentiel -e, donc d'une manière symétrique par rapport au potentiel de référence - e L'entrée directe de AI est reliée au point U1 et l'entrée inverseuse au point U2 à travers une résistance R2. La sortie S1 de l'amplificateur Al est reliée au point M à travers une résistance R3, et à l'entrée inverseuse à travers une résistance de contre-réaction R4. - un étage amplificateur, analogue au précédent, comportant un amplificateur opérationnel A2 alimenté entre les points M (masse) et B (-e). L'entrée directe de l'amplificateur A2 est reliée à la sortie S1 du préamplificateur Al. Les autres connexions sont analogues (avec des résistances R5, R6, R7 respectivement à la place des résistances R2, R3, R4). En outre un condensateur C6 est ajouté entre la sortie S2 et le point CF2 de compensation de fréquence pour éviter les risques d'oscillations du circuit. - un circuit de détection de type connu, dit "doubleur" permettant de redresser un signal alternatif et d'en doubler~l'amplitude. Ce circuit comporte deux condensateurs et deux diodes. Le premier condensateur C7, est connecte entre l'entrée (point S2) du circuit et un point D, relié à la cathode d'une diode D1 et à l'anode d'une diode D2. L'anode de la diode D1 est reliée au point de référence A. La cathode de la diode D2 est reliée au point de sortie E du circuit et à un condensateur C8 relié également au point A. La charge est constituée par un potentiomètre P. Si la résistance du potentiomètre est élevée, la tension continue aux bornes du condensateur C8 a une amplitude voisine du double de celle du courant alternatif reçu entre les points S2 et A. Les étages suivants sont commandés en sortie du potentiomètre P qui permet de régler le seuil de détection en fonction du niveau des signaux à détecter et du bruit de fond. Cette première partie du détecteur a deux modes de fonctionnement suivant l'amplitude du signal d'entrée - signaux de niveau faible. les amplificateurs AI et A2 ne sont pas saturés, et la tension aux bornes du potentiomètre est proportionnelle au signal d'entrée entre les points 111 et U2 - signaux de niveau élevé : l'amplificateur A2 est saturé et éventuellement aussi l'amplificateur A1) et fonctionne en commutateur (mode binaire), la sortie prenant alternativement un potentiel voisin de celui de la masse ou voisin de -e. La tension aux bornes du potentiometre est alors indépendante de l'amplitude du signal d'entrée. L'étage comparateur de tension est formé d'un amplificateur opérationnel A3 alimenté entre la masse et la tension -e. L'entrée directe est reliée a un point Q, commun a une résistance R8 reliée au point N (- V) et une diode Zener Z3 reliée a la masse qui fixent le potentiel au point Q. L'entrée inverseuse est reliée a la sortie du potentiometre P. Les deux entres sont protégées par des diodes D3, D4. La sortie S3 est reliée a la masse travers une résistance de polarisation R9, et au point CF3 de compensation en fréquence par un condensateur 09. Le potentiel au point Q est fixé par exemple - v (- 10 volts). En e l'absence de signal, l'entrée inverseuse est a un potentiel de - e (- 12 volts). 2 l'amplificateur A3 est bloqué et le potentiel de la sortie S3 est voisin de 0 volt. En présence d'un signal dont le seuil est fixé par la position du potentiomètre, le potentiel de l'entrée inverseuse franchit la valeur de - v (- IO.volts) et l'amplificateur bascule vers ltétat de saturation, pour lequel le potentiel de la sortie S3 est voisin de celui de l'alimentation, ctest- -dire -e (- 24 volts). L'élimination des courants parasites est réalisée par un circuit de temporisation connecté entre la sortie de l'amplificateur A3 et le dispositif d'alimentation de l'organe X dont la mise au travail indique la détection d'une tonalité. Ce circuit de temporisation comporte une résistance R10 de forte valeur et une diode D5 connectées en série entre la sortie S3 et un point F, et un condensateur C10 connecté entre les points F et N. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant - en l'absence du signal, le point S3 est a un potentiel voisin de 0 volt, et le condensateur 010 est charge entre 0 et -V (- 45 volts). - au moment du déblocage de l'amplificateur A3, provoque par I'apparition d'une tonalité en ligne, le point S3 passe un potentiel voisin de -e (- 24 volts). Le front de tension négatif au point S3 n'est pas transmis par la diode dont l'anode est orientée vers S3. Le condensateur ne se décharge que lentement a travers la résistance inverse de la diode, et il suffira d'une faible capacité (par exemple 33 nF) pour obtenir la temporisation désirée (par exemple 0,4 s). - à la disparition du signal, un certain retard au blocage de I'amplificateur A3 est introduit nar le condensateur C8 du circuit détecteur, mais le front positif de tension au point S3 est cette fois transmis par la diode D5, et la recharge du condensateur C10 est très rapide. Le disnositif d'alimentation de l'organe X comporte un amplificateur opérationnel A4 suivi d'un transistor dtalimentation T. Les entrées de l'amplificateur A4 sont protégées par des diodes (D6, D7). L'entre directe est reliée au point F, et ltentree inverseuse au point Q a potentiel--v fixe a - 10 V dans l'exemple citC. La sortie S4 est reliée n la masse (M) par une résistance R11, et au point de compensation en fréquence (CF4) par un condensateur Cli. Cet amplificateur fonctionne également par tout ou rien.Il est bloque en l'absence de signal (0 volt au point F), et se débloque après ltamplificatexlr A3, a l'instant oè le potentiel au point F devient inférieur celui du point Q. Le transistor T, de type PNP, est commandé a partir du point 54 relié sa base par une résistance R12. L'organe X, par exemple un relais, est alimente entre 0 et -V (- 48 Volts) travers la liaison émetteur-collecteur et une diode D8 protégeant le transistor contre les surtensions. Le détecteur de tonalité selon l'invention a l'avantage d'être très sensible et de pouvoir fonctionner sans réglage dans une large gamme de fréquences. Réalisé avec des amplificateurs intégrées, il est en outre d'un encombrement réduit. Rien entendu on ne sortira pas du domaine de l'invention en remplaçant certains moyens par des elements équivalents capables d'assurer la même fonction. REVENDICATIONS 1/ Détecteur de tonalité, utilisable notamment dans les centraux de télécommuni- cations pour la détection de tonalités de fréquences vocales, et permettant une détection en niveau dans une large gamme de fréquences, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble amplificateur (TR AI A2Y recevant le courant de tonalité, un circuit détecteur (C7, DI, D2, C8) transformant le courant de tonalité amplifié en courant de détection en niveau, ledit circuit détecteur étant relié à un comparateur de tension (A3) à seuil réglable, comparant le courant détecté à une tension de référence, et un dispositif d'alimentation (A4 T) commandé par ledit comparateur (A3) fonctionnant en commutateur, ce dispositif (A4 T) commandant la mise au travail ou au repos, d'un organe (X) indicateur de la détection de courant de tonalité en ligne. 2/ Détecteur de tonalité suivant la revendication I, caractérisé en ce que ledit ensemble amplificateur comporte un translateur (TR) de liaison, entre la ligne sur laquelle est émise la tonalité et le détecteur, accordé sur une harmonique de la fréquence moyenne à détecter, et deux amplificateurs opérationnels (Al, A2) en série fonctionnant en mode linéaire pour des signaux de faible amplitude, l'un au moins de ces amplificateurs (A2) fonctionnant en mode binaire pour des signaux de niveau élevé. 3/ Détecteur de tonalité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit détecteur est un circuit "doubleur" (D1, D2, C7, C8) dont la charge est constituée par un potentiomètre (P), et en ce que ledit comparateur est un amplificateur opérationnel (A3) dont une entrée est à un potentiel fixé, l'autre entrée étant reliée au point variable du potentiomètre (P). 4/ Détecteur de tonalité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du dispositif d'alimentation (A4, T) par le comparateur (A3) s'effectue par l1intermédiaire d'une temporisation formée d'une résistance (RlO), d'un cxondensateur (cil) et d'une diode (D5) orientée de manière a s'opposer au passage du signal de commande, qui ne sera transmis qu'après. une variation de charge du condensateur, à travers la résistance inverse de la diode (D5), suffi sante pour atteindre la tension de mise en marche du dispositif d'alimentation. 5/ Détecteur de tonalité suivant les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation (A4, T) comporte un amplificateur opérationnel (A4) utilisé en comparateur de tension, une entrée étant à un potentiel fixé et l'autre étant reliée au condensateur (C10), et un transistor (T) capable de transmettre le courant d'alimentation de l'organe (X) et commandé en sortie de l'amplificateur (A4).