Brevet FR2476416A1 — publié le 19810821

247641X6 La présente invention concerne une interface de ligne téléphonique d'abonné et, plus particulièrement, l'alimentation de celle-ci en courant de ligne. Le dispositif classique d'alimentation de ligne emploie un transformateur à prise centrale, les deux côtés de l'alimentation en courant continu étant connectés au centre de l'enroulement du transfo- mateur situé du côté de la ligne, cet enroulement comportant lui-même deux parties couplées en courant alternatif mais non en courant continu par l'intermédiaire d'un condensateur. Ceci est incommode, peu économique du point de vue de la consommation d'énergie et présente des inconvénients quand on doit alimenter des lignes de longueurs différentes. Le but de la présente invention est de surmonter les difficultés que soulèvent les dispositifs connus de ce type. Selon la présente invention, il est fourni un dispositif d'alimentation pour une ligne téléphonique d'abonné, qui comprend: une impédance d'équilibrage de valeur élevée connectée entre les deux fils de la ligne, ladite impédance ayant une prise centrale qui est mise à la terre pour les signaux de parole; une source de tension variable alimentée par la batterie du central et dont la sortie délivre la tension d'alimentation de la ligne; un circuit détecteur à impédance élevée, également connecté aux bornes de la ligne de façon à mesurer la tension entre les deux fils de la ligne, et un circuit de commande auquel est connectée la sortie dudit détecteur et qui produit une condition de référence qui est appliquée à la source de tension afin de commander sa tension de sortie, si bien que des variations dans les conditions de ligne entraînent des variations compensatrices de la tension d'alimentation de'la ligne. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, un schéma illustrant les principes d'une première réalisation de l'invention dans laquelle on emploie une source de tension, dite programmable, montée en série avec la ligne téléphonique d'abonné; - la figure 2, un schéma semblable à celui de la figure 1 mais dans lequel la source de tension programmable est montée en parallèle avec la ligne; - la figure 3, un dispositif mettant en application les principes de la figure 1, mais plus en détail; - la figure 4, un dispositif mettant en application les 247641 6 principes de la figure 2, mais plus en détail - les figures 5 et 6, d'autres réalisations de l'invention suivant les principes de la figure 1 ou 2; - les figures 7, 8, 9 et 10, des détails de circuits utilisés dans différentes réalisations de l'invention. Le dispositif de la figure 1, qui évite qu'on ait recours à un transformateur de ligne, emploie des résistances appariées Rl, R2, afin de réaliser l'équilibrage de la ligne. Ces résistances remplissent une double fonction: terminaison de la ligne et fourniture de l'équilibrage nécessaire par rapport à la terre. Ainsi l'impédance de terminaison de la ligne est elle égale à la valeur de ces deux résistances. On peut, si on le désire, rendre complexe l'impédance de terminaison en connectant d'autres composants aux bornes de ces résistances Rl, R2. L'alimentation de la ligne d'abonné est produite par une source de tension programmable PVS1 montée dans l'une des branches de la ligne. Dans le contexte présent, le terme "programmable" signifie que la tension produite est réglable en fonction des conditions de commande appliquées, y compris la condition de ligne réelle. Cette source de tension produit n'importe quelle tension continue requise par la ligne, et elle a une contre-réaction dynamique avec un gain élevé, ce qui maintient constante sa tension de sortie. Par conséquent, la source de tension présente une impédance négligeable au courant alternatif, et donc à la parole, à condition que sa boucle de contre-réaction ait un gain suffisant. Cette source est fondée sur un principe qui sera expliqué plus loin à propos de la figure 8. La source PVS1 est commandée de façon qu'il existe un potentiel continu d'environ 4 volts aux bornes de la combinaison parallèle de Rl-R2 et un circuit à courant constant CC. Ce dernier circuit CC oriente le courant de boucle de manière qu'il ne circule pas dans les résistances d'équilibrage et de terminaison Rl-R2, ce qui évite une dissipation excessive dans ces composants. Cette source de tension programmable (c'est-à-dire réglable) a intrinsèquement une impédance élevée aux fréquences vocales, et est fondée sur des principes qui seront expliqués plus loin à propos de la figure 7. La source PVSI étant commandée de telle sorte qu'il ne chute que 4 volts dans la source de courant constant CC et les résistances Rl-R2, le potentiel absolu sur le fil A par rapport à la terre est de -2 volts. De même, le potentiel absolu sur le fil B par rapport à la terre est égal à (-Vo+2) volts, Vo étant la tension de sortie de la 247641 6 source PVSI. Comme Vo est toujours supérieur à 4 volts, les fils A et B ont toujours tous les deux un potentiel négatif par rapport à la terre. Cela élimine certains problèmes liés à la corrosion galvanique dans l'installation de la ligne d'abonné. Le signal de parole sortant du circuit convertisseur 2 fils-4 fils est transmis à la ligne par l'intermédiaire du circuit à courant constant, par modulation du courant de ligne à l'état stationnaire à l'aide de ce signal. Cela est basé sur un principe qui sera expliqué plus loin à propos de la figure 10, o l'on pourra remarquer qu'un seul transistor de commande réalise une transmission équilibrée du signal de parole à partir d'une impédance de source égale à 2 Pt (Rt étant la valeur de Rl ou R2). En principe on devrait pouvoir transmettre le signal de parole à la ligne par l'intermédiaire de la source PVS1, en modulant efficacement la tension de sortie à l'état stationnaire de celle-ci. Cependant, cela déséquilibrerait la transmission de la parole à la ligne, ce qui est moins avantageux du point de vue de la diaphonie. Le circuit hybride 2 fils-4 fils emploie des composants actifs, basés sur l'utilisation d'amplificateurs opérationnels. La parole entrante venant de la ligne est reçue par un amplificateur d'entrée ayant une impédance élevée, connecté aux bornes des résistances de terminaison Rl-R2. A cause de la configuration de circuit utilisée, les potentiels à ce point précis qui sont de l'ordre de quelques volts par rapport à la terre sont compatibles avec une technologie électronique à faible tension, sans tenir compte des tensions plus élevées (de l'ordre de 80 volts) produites par la source PVS1 pour l'alimentation de la ligne. Dans le dispositif de la figure 2, l'équilibrage de la ligne est réalisé par des résistances appariées R3-R4 dont un point commun est relié à la terre par l'intermédiaire de la batterie du central. La valeur de chacune de ces résistances est d'environ 20 kilohms, afin qu'il n'y ait ni dissipation importante en courant continu ni perte du courant alternatif de parole dans ces résistances. La source programmable PVS2, connectée aux bornes de la ligne, a une contre-réaction dynamique fournissant ainsi une source de courant constant efficace et présentant donc une impédance élevée à la parole. Ses principes de base seront expliqués plus loin à propos de la figure 9. Le point commun de R3-R4 étant connecté au pôle négatif de la batterie du central, les potentiels absolus des fils de la ligne par rapport à la terre sont les suivants fil A: -48 volts + Vs 4 247641-6 fil B: -1,8 volts - VS si bien que les potentiels sur ces fils sont toujours négatifs, pourvu que VS (la tension aux bornes de PVS2) soit inférieure à 96 volts. Cela donne une gamme assez étendue pour commander des lignes très longues, et aucun problème lié à la corrosion galvanique ne se pose dans l'installation de la ligne. Grâce au condensateur d'isolement Cl, le transformateur Tl ne conduit pas de courant continu et peut donc être de petite. taille. Une isolation électrique complète est ainsi fournie, il n'y a donc pas de restriction à la réalisation de l'impédance de terminaison de ligne Z1, connectée aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur T. Le convertisseur 2 fils-4 fils peut être un circuit hybride actif utilisant des amplificateurs opérationnels. Comme dans le cas du dispositif de la figure 1, le signal de parole sortant peut être transmis par l'intermédiaire de la source de tension programmable PVS2, si on l'estime souhaitable. PVS2 étant effectivement montée en parallèle avec l'impédance de terminaison de ligne cela donne une transmission équilibrée de la parole. Les figures 3 et 4 représentent les éléments annexes requis dans les circuits des figures 1 et 2 respectivement pour réaliser toute caractéristique d'alimentation de ligne désirée. Dans chacun des cas un détecteur HIM à impédance élevée est connecté entre les fils de la ligne et il répond aux conditions de ligne pour commander la source de tension PVS1 ou PVS2 via un circuit de commande intermédiaire. Dans le cas de la figure 3, la source de courant constant CC est commandée de la même manière. Cela est semblable à certains égards aux dispositifs de la demande de brevet n'80 25244, déposée le 28 Novembre 1980, au nom de la Société demanderesse, pour: Circuit d'alimentation de ligne téléphonique. Les deux circuits peuvent ainsi fournir une caractéristique d'alimentation de ligne soit à tension constante, soit à courant constant, si bien qu'en condition de repos (ligne libre), la tension de la ligne se situe aux environs de 15 à 20 volts, et que la perte sur la ligne est considérablement plus faible que celle que l'on pourrait prévoir avec une batterie fixe à 48 volts. L'appareil d'abonné étant raccroché la plus grande partie du temps, et le nombre de lignes libres dans un central étant plus grand que celui des lignes occupées, on obtient une réduction utile de la consommation d'énergie. Dans les figures 3 et 4, le circuit détecteur HIM mesure la tension ou l'intensité du courant de ligne ou les deux, et le circuit de commande a une constante de temps telle que sa sortie est insensible aux signaux de parole qui passent sur la ligne et donc qu'il ne commande que les niveaux du courant continu et de la tension continue de ligne. On peut également se référer aux dispositifs décrits dans la demande de brevet n0 80 25828, déposée le 5 Décembre 1980, au nom de la Société demanderesse, pour: Alimentation de ligne téléphonique. On va maintenant parler des figures 5 et 6 qui montrent comment un dispositif mettant en pratique les principes des figures 1 et 3 peut donner un circuit de ligne complet. Dans la figure 5, on utilise un réseau de contacts de relais pour commuter le courant de sonnerie sur la ligne et connecter la ligne au bus d'essai. Ces relais sont commandés à partir d'une interface de commande, elle-même commandée, via les connexions représentées, par le reste du central. Le circuit hybride est représenté de manière assez classique, comportant trois amplificateurs opérationnels OAl, OA2, OA3. Les opérations des relais R, T, I, V et RV commandées par l'interface de commande ne sont pas décrites, la figure étant considérée suffisamment claire pour les faire comprendre au lecteur. Le circuit détecteur à impédance élevée HIM commande le générateur de courant constant et la source de tension PVSl par l'intermédiaire d'un circuit de commande de contre-réaction: cela remplit la fonction du bloc Commande de la figure 3 tout en ayant une action sur l'interface de commande, si bien que cette dernière est influencée par les conditions de ligne. Dans la figure 6, le réseau de contacts de relais de la figure 4 est remplacé par un circuit de commutation intégré comportant un réseau de commutateurs DMOS à tension élevée commandés par un circuit intégré de logique qui joue également le rôle d'interface de commande vis-à-vis du reste du central. La commande d'alimentation (qui dans la figure 5 est constituée de l'ensemble formé par le détecteur HIM, la commande de contre-réaction, la source de courant constant et la source de tension PVSl) ainsi que le circuit hybride 2 fils-4 fils sont réalisés sur un autre circuit intégré qui collabore avec le circuit intégré de commutation. Ainsi, le transistor de commande de la source de tension PV5l est l'un des éléments d'un groupe de transistors à tension élevée, réalisés en circuit intégré DMOS. On peut aussi envisager des circuits semblables à ceux des figures 5 et 6, mais dérivés des figures 2 et 4, non représentés pour éviter de compliquer inutilement les figures. La figure 7 illustre un moyen simple de réaliser un circuit 6 247641 6 à courant constant utilisant un amplificateur opérationnel OA4 et un transistor bipolaire BT. La valeur réelle du courant de sortie Ic est commandée par une tension de référence VREF elle-même commandée par le bloc de commande de la figure 3. La figure 8 est une réalisation de la source de tension PVS1 elle représente une boucle de contre-réaction dynamique dans laquelle la tension de sortie entre les bornes 1 et 2 - issue d'un circuit d'alimentation à découpage comprenant un condensateur C2, une diode Dl, un transformateur T2 et un transistor à effet de champ FET1 - est comparée à la tension de référence V REF La sortie du comparateur OA5 est utilisée pour commander l'énergie pulsée délivrée par le circuit de découpage de telle sorte que la tension de sortie est commandée par VREF. La quantité d'énergie délivrée par le circuit de découpage est commandée par différents moyens, par exemple en modifiant la fréquence ou la largeur des impulsions appliquées à la porte Gl. La figure 9 illustre le principe du circuit de la figure 8 utilisé pour PVS2, la tension de sortie apparaissant entre les bornes 3 et 4. La tension de contre-réaction est ici prélevée aux bornes de R6, et est proportionnelle au courant de sortie venant du circuit de découpage. Donc, comme dans le cas de la figure 8, le circuit de commande contrôle la tension de sortie en fonction du réglage de la valeur de VREF. La figure 10 montre comment on peut modifier le circuit à courant constant de- la figure 7 de façon que le signal de parole puisse moduler le courant de sortie Ic délivré à la boucle de ligne. Dans tous les cas, les circuits décrits permettent à la tension de ligne d'être à la fois maintenue relativement faible et réglée en fonction des conditions de ligne, y compris la longueur de la ligne. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 247641 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation pour une ligne téléphonique d'abonné caractérisé par le fait qu'il comprend une impédance- d'équilibrage de valeur élevée (RI,R2) connectée entre les deux fils de la ligne, ladite impédance ayant une prise centrale qui est mise à la terre pour les signaux de parole; une source de tension variable (PVS1 ou PVS2) alimentée par la batterie du central et dont la sortie fournit la tension d'alimentation de la ligne; un circuit détecteur à impédance élevée (HIM) qui est également connecté aux bernes de la ligne de façon à mesurer la tension entre les deux fils de celle-ci et un circuit de commande auquel est connectée la sortie dudit détecteur et qui produit une condition de référence qui est appliquée à la source de tension afin de commander sa tension de sortie, si bien que des variations dans les conditions de ligne entraînent des variations compensatrices de la tension d'alimentation de la ligne. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de tension (PVS1) est connectée en série dans l'un des fils de la ligne et qu'un circuit à courant constant (CC) est connecté entre les fils de la ligne en parallèle avec ladite impédance d'équilibrage, et que les conditions du circuit à courant constant sont commandées,selon les conditions de ligne, par ledit circuit de commande. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que des signaux de parole sortants transmis à la ligne sont appliqués au circuit à courant constant afin de moduler le courant de ligne de façon équilibrée. 4. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de tension variable (PVS2) est connectée entre les fils de la ligne en parallèle avec l'impédance d'équilibrage et qu'elle fonctionne aussi en tant que circuit à courant constant. 5. Dispositif-conforme à la revendication 4, caractérisé par le fait que les signaux de parole sortants transmis à la ligne sont appliqués à la source de tension variable afin de moduler le courant de la ligne de façon équilibrée. 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que la source de tension variable comprend un condensateur (C2) dont on fait varier la tension, ce qui fait varier la tension de sortie de la source. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé par le fait que la source de tension variable comprend un comparateur (0A5) -8 247641 6 qui compare la tension de ligne à ladite tension de référence (VREF) afin de modifier la fréquence ou la largeur des impulsions appliquées audit condensateur (C2). 8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit de ligne comprend un circuit hybride actif qui couple la ligne à deux fils à une liaison à quatre fils à l'intérieur du central. 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé par le fait que le circuit hybride actif comprend un premier amplificateur opérationnel (OAI) aux entrées duquel les deux fils de la 'ligne sont couplés par l'intermédiaire de deux résistances afin de donner à l'amplificateur une impédance d'entrée élevée, un second amplificateur opérationnel (OA2) à l'une des connexions d'entrée duquel est connectée la sortie du premier amplificateur opérationnel et dont la sortie applique le signal de parole au trajet aller de la liaison à quatre fils, un troisième amplificateur opérationnel (OA3) qui couple le trajet de retour de la liaison à quatre fils à la ligne d'abonné et-une résistance d'équilibrage connectée entre la sortie du troisième amplificateur opérationnel et l'autre entrée-du second amplificateur opérationnel.