Brevet FR2343364A1 — publié le 19770930

La présente invention concerne un appareil de filtre tiers d'octave à fréquence centrale variable, à circuits passe- bande dont la valeur de la fréquence centrale est commandée par un dispositif de sélection. On connaît déjà des appareils de filtre a frequence centrale variable, par exemple de filtre tiers d'octave, destinés aux essais notamment dans la gamme des fréquences audibles. Couvrir cette gamme des audio-fréquences à l'aide de filtres tiers d'octace nécessite l'emploi de 20 à 40 filtres. Lorsque la sélection est commandée par un commutateur mecanique rotatif, les filtres tiers d'octave étant des cellules, actives ou passives, dont la commutation permet de couvrir la totalite de la gamme de fréquences dans le cadre de l'analyse d'un phénomène, ces appareils présentent l'inconvénientde ne pas pouvoir être commandés à distance, ni programmés. Ils ne peuvent donc pas être incorpores à des systèmes d'analyse automatisés.De plus, sur chantier, l'utilisateur doit, d'une main, noter les résultats et de l'autre, tourner le commutateur ; il en résulte que toute opération simultanée de contrôle et de réglage est impossible. La presente invention a pour but de remédier a ces inconvénients, et egalement de creer un appareil léger, de faible encombrement, de faible consommation, et pouvant être adjoint à un sonomètre portatif et utilise sur chantier dans sa version la plus simple. Un autre but de l'invention est de pouvoir passer d'un filtre à l'autre, dans le cas de fréquences centrales éloignées, sans avoir à passer par tous les filtres intermédiaires, comne dans le cas notamment des dispositifs de sélection mécanique. A cet effet, l'invention concerne un appareil de filtre-tiers d'octave à fréquence centrale variable, à circuits passebande dont la valeur de la fréquence centrale est commandée par un dispositif de sélection, appareil caractérisé en ce qu'il comporte des filtres en cascade dont les frequences centrales sont décalées, la valeur de la fréquence centrale étant commandée par un dispositif de sélection comportant au moins un décodeur binaire-décimal, des moyens de commutation manuels, des moyens de commutation pas-à-pas et des moyens de commutation programmés Selon une caractéristique de l'invention, chaque filtre est muni de branches comportant chacune un condensateur relie en série avec des transistors à effet de champ. Selon une autre caractéristique de l'invention, les filtres comportent des branches de contre-réaction et un élément actif, notamment des branches de contre-réaction comportant au moins une resistance et des branches de contre-réaction comportant au moins un condensateur. L'invention sera expliquée plus en détail grâce aux dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 représente un schéma synoptique de la cascade de filtres constituant l'appareil selon l'invention, abstraction faite de tout le dispositif de sélection, - la figure 2 représente le schéma de principe de chacun des trois filtres de la fig. 1, - la figure 3 représente le schéma réel d'un filtre dont le schema de principe est représenté sur la fig. 2, - la figure 4 représente le schéma équivalent du montage de la fig. 3, lorsque les dispositifs F E T sont bloqués, - la figure 5 montre schématiquement le dispositif de sélection, lorsque la commutation est effectuée à l'aide de boutonspoussoirs, - la figure 6 montre schématiquement le dispositif de sélection pour une avance pas-à-pas automatique, - la figure 7 montre schématiquement le dispositif de selection, lorsque le changement de fréquence centrale est programmé, - la figure 8 représente une vue extérieure de face de l'appareil, dans une forte de réalisation préférentillo. Inséré, par exemple, dans une chaine de mesure, l'appareil comporte successivement, entre les bornes d'entree et de sortie, trois circuits actifs 1, 2, 3, en cascade réalisés sous la forme de filtres passe-bande (tiers d'octave), ayant leurs fréquences centrales F1, F2, F3 décalées, et de coëfficients-respectifs Q1, Q2' Q3, de telle sorte que la composition des trois donne le gabarit de filtre recherché, selon des principes qui sont déjà bien connus. Le schéma de principe du circuit de base constituant un filtre tiers d'octave est montré sur la figure 2. Un circuit intégré analogique CII, boucle pour provoquer la contre-réaction désirée, constitue la base du circuit. Les caractéristiques du filtre sont determinées par celles des differentes cellules RC. Le montage comporte notamment une résistance d'attaque R1 reliée d'un coté à sa borne d'entree et de l'autre au point commun à une résistance R2 reliée à son autre extrémité à la masse, et à deux condensateurs C1, C2, relies l'un à la borne de sortie du circuit intégré CI1, et l'autre à sa borne d'entrée. Les deux condensateurs C1, C2 ont la même capacité C. Une résistance R3 relie la borne d'entrée (-) du circuit intégre CIl déjà reliée à C2, a la sortie de ce dernier, et une resistance R4 relie l'autre borne d'entrée (+) du circuit intégré à la masse. Les résistances R3 et R4 ont la même valeur R. La sortie d'un circuit integré est reliée, soit à la résistance d'attaque R1 du suivant, soit à la sortie de l'appareil. La pulsation correspondant à la fréquence centrale est donnée par la formule 2 la largeur de la bande est donnée par : - CR L'amplification est : A = R 2R1 Dans un tel circuit, le changement de frequence peut être effectué en commutant les condensateurs,par exemple grâce à des transistors à effet de champ F E T. C'est le cas ici et le nombre désire par circuit de frequences centrales est obtenu grâce à un nombre correspondant de condensateurs C1, C2, reliés au point commun aux résistances R1, R2, par l'intermédiaire de l'espace drain-source de transistors à effet de champ. La figure 3 représente le montage de deux jeux de branches à condensateur et transistor à effet de champ, les autres jeux étant, bien entendu, montés de la même maniere.La resistance equivalente d'un FET étant inférieure à 5L-, lorsqu'il est passant,et supérieure à 10M#, lorsqu'il est bloqué, à une fréquence centrale determinee correspond la conduction des deux FET des branches d'un même jeu, et le blocage de tous les autres FET. Les échelons d'attaque des transistors T1, T2, T11 > T'2 commutant respectivement les condensateurs C1, C2, C'1, C'2 dans le cas de fonctionnement sont également représentés sur la figure 3. Lorsqu'un FET est bloqué, son impédance est équivalente à deux capacités : une capacité grille-source, et uné capacité grille drain. Ces capacites parasites devenant gênantes aux fréquences elevées, il est nécessaire de minimiser leur influence en commandant les grilles des FET avec des impédances appropriées, à savoir T1, T'1, etc.. avec une impédance très faible et T2, T'2, etc.. avec une impédance élevée.Le schema equivalent représente sur la figure 4, lorsque des FET sont bloqués, montre les capacités parasites entre electrodes, respectivement G1-Dl, Gl-S1, G2-D2, G2-S2, et la résistance de commande R5 correspondante entre la source de commande aboutissant à la borne A et la grille G2, la résistance de commande entre la borne A et la grille G1 étant approximativement nulle. Bien entendu, le changement de fréquence peut être effectué également en commutant les resistances, le choix des composants à commuter ayant évidemment peu d'importance sur le plan du principe. Ce choix ne dépend que de la technologie et des éléments de commutation, dont la résistance interne peut avantageusement atteindre une valeur très faible. La commutation des F E T peut être obtenue, soit à l'aide de boutons-poussoirs, soit a l'aide d'une avance pas pas automatique de durée réglable, cette durée pouvant être très courte et n'étant limitée que par des phénomènes transitoires du filtre actif, soit a l'aide d'une commande à distance (programmation). Unepartie du dispositif de selection servant à la commutation par boutons-poussoirs est représentée schématiquement sur la figure 5. La commutation y est obtenue par l'intermédiaire de circuits logiques. Les circuits des touches V1, R, R, et Vp, 0? R? sont reliés respectivement aux bornes C de comptage et D de comptage d'un compteur 4 dont les sorties sont reliées à l'entrée d'un décodeur binaire-décimal 5 dont les sorties attaquent les grilles des F E T d'un même jeu, éventuellement par l'intermédiaire d'une resistance. Un voyant lumineux de contrôle peut être relie à chaque sortie du decodeur afin d'indiquer laquelle est excitée.On peut, par exemple, affecter la couleur rouge aux frequences allant de 31,5 Hz à 250 Hz, la couleur orange aux fréquences allant de 315 Hz à 2500 Hz, et la couleur verte aux fréquences de 3150 Hz à 16000 Hz, la même couleur etant affectée aux boutons-poussoirs correspondants. Il résulte de la constitution du montage que chaque pression sur une touche augmente ou diminue, selon le cas, la fréquence centrale d'un tiers d'octave. Dans le cas d'une commande pas-a-pas, la figure 6 représente la partie correspondante du montage. Le compteur 4 est alors attaqué par un multivibrateur 6 délivrant un signal, par exemple, a fréquence réglable, dont les bornes de sortie sont reliées respectivement aux bornes C et D de comptage et de décomptage du compteur, le réglage de la fréquence du multivibrateur permettant celui de la durée des sequences. Pour obtenir la programmation du changement de fréquence par commande exterieure, comme le montre la figure 7, il suffit d'actionner directement le décodeur binaire-décimal 5 par un dispositif approprie, par l'intermédiaire d'une prise 7. Des bornes correspondent ainsi a la gamme désirée (V, O, R), donc au décodeur et d'autres à la fréquence choisie dans la gamme. Le mode de commutation choisi peut être sélectionné grâce à un commutateur qui, comme les circuits annexes, nues, pas représenté. Cet appareil est donc d'un maniement extrêmement simple dans tous les cas et se prête à un grand nombre d'applications. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation cidessus décrit et represente, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de realisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND I CT I ON S 1"/- Appareil de filtre tiers d'octave à fréquence centrale variable, a circuits passe-bande dont la valeur de la fréquence centrale est commandée par un dispositif de sélection, appareil caractérisé en ce qu il comporte des filtres (1, 2, 3) en cascade dont les fréquences centrales sont décalées, la valeur de la fréquence centrale etant commandée par un dispositif de sélection comportant au moins un décodeur binaire-décimal (5), des moyens de commutation manuels (L1, V1, O, R1, V2, 02, R2), des moyens de commutation pas- -pas (4, 6), et des moyens de commutation programmés (7). 2"/- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque filtre (I, 2, 3) est muni de branches comportant chacune un condensateur (C1, C2, C'1, C'2, etc..) relie en série avec des transistors à effet de champ (T1, T2, T'1, T'2, etc..). 3"/- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les filtres (1, 2, 3) comportent des branches de contreréaction et un élément actif (CI1, CI2, CI3), notamment des branches de contre-reaction comportant au moins une résistance (R3) et des branches de contre-réaction comportant au moins un condensateur (C1, C'1, etc..). 4"/- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les filtres comportent un élément actif (CI1, CI2, CI3) relie à des branches de contre-réaction par des branches d'entrée comportant au moins un condensateur (C2, C'2, etc..). 5"/- Appareil selcr l'une quelconque des revend-c?tions 1 a 4, caractérise en ce que les filtres (1, 2, 3) comportent des branches d'entrée comportant un condensateur (C2, C'2, etc..) relié en serie à un transistor à effet de champ (T2, T'2). 6"/- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les filtres (i, 2, 3) comportent des branches de contre-réaction et des branches d'entrée munies de transistors à effet de champ (T1, T'1, etc..), des branches de contre-réaction ayant un circuit de grille à faible résistance, et les transistors à effet de champ (T2, T'2, etc..), des branches d'entrée ayant un circuit de grille comportant une resistance (R5) de forte valeur. 7"/- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les sorties du décodeur (5) sont reliées aux circuits de grille de transistors à effet de champ (T1, T2, T'1, T'2, etc..) les entrées du décodeur (5) pouvant être reliées aux sorties des moyens de commutation manuels et notamment à un compteur binaire (4) commandé par des boutons-poussoirs. 8 1- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les sorties du décodeur (5) sont reliées aux circuits de grille de transistor à effet de champ (T1, T2, T'1 > T'2 > etc..), les entrées du décodeur (5) pouvant être reliées aux sorties des moyens de commutation pas-à-pas et notamment à un compteur binaire (4) commandé par un multivibrateur (6). 9"/- Appareil selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que les sorties du décodeur (5) sont reliées aux circuits de grille de transistors à effet de champ (T1, T2 > T'1, T'2, etc..) les entrées du décodeur (5) pouvant être reliées à des moyens de commutation programmes, et notamment à une prise (7) raccordable à un appareil de programmation extérieur. 100/ Appareil selon l'une quelconque des revendications i a 9, caractérisé en ce qu'il comporte deux jeux de boutons-poussoirs, l'un pour-augmenter la fréquence et l'autre pour la diminuer, chaque jeu de boutons-poussoirs correspondant à une gamme de fréquence donnée, chaque fréquence de chaque gamme étant signalée par un voyant lumineux (L1, L2, etc..) indiquant l'état d'un signal de commande de transistors à effet de champ (T1, T2, T'1, T'2, etc..).