Brevet FR2485314A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne un circuit de trans- mission en sortie de microphone et notamment un circuit appli- cable à un microphone capacitif ou à condensateur, du type à électrets ou à polarisation. Un microphone à condensateur à polarisation nécessite l'application d'une tension de polarisation continue entre son diaphragme et une électrode fixe. Le microphone à condensateur à électrets ne nécessite pas une telle tension de polarisation mais utilise un préamplificateur constitué par un transistor à effet de champ FET qui lui nécessite une source d'alimenta- tion. C'est pourquoi dans chaque cas il faut un câble de trans- mission pour le signal desortie d'un microphone à condensateur pour avoir à la fois des lignes de signal et des lignes d'ali- mentation. Il est connu de réunir de telles lignes de signal et lignes d'alimentation pour réduire au minimum le nombre de conducteurs nécessaires. Un montage connu d'un circuit de transmission d'un microphone capacitif utilise en général un préamplificateur à transistor PET couplé sur le microphone capacitif et sur le primaire d'un transformateur audio. Le secondaire du transfor- mateur donne le signal audio comme signal équilibre sur une paire de conducteurs équilibrés. On peut utiliser un système d'alimentation fictif dans lequel l'alimentation continue est superposée aux deux conducteurs équilibrés et est dérivée sur la prise médiane du secondaire du transformateur pour ali- menter le préamplificateur à transistor FETe On prévoit alors un retour à la masse par exemple par l'intermédiaire d'un écran entourant les conducteurs équilibrés. Comme ce montage nécessite des transformateurs pour la transmission des signaux, cela se traduit par une dégradation des signaux. De façon plus particulière, le transformateur a une réponse en fréquence qui est limitée et de plus cette réponse est détériorée par le courant continu du secondaire. Une variante connue évite ôla difficulté d'un cou- rant continu dans les enroulements en utilisant un shunt continu formé de deux résistances de même valeur branchées en série entre les bornes du secondaire et en dérivant l'alimen- tation continue à la jonction des résistances et non sur la prise médiane du secondaire. Toutefois dans ce montage, les résistances shuntent également le signal de même que l'ali- mentation continue, ce qui peut entraîner une atténuation innacceptable de la puissance du signal. La présente invention a pour butdeetréer un circuit de transmission pour la sortie d'un microphone remédiant aux inconvénients des solutions connues, utilisant un chemin de transmission formé d'une paire équilibrée de conducteurs et d'un chemin de mise à la masse pour transmettre les signaux audio du microphone et fournir un courant continu à un ampli- ficateur associé au microphone tout en évitant le besoin d'utiliser un transformateur audio. L'invention a également pour but de créer un circuit applicable à une paire de micro- phones capacitifs de façon que cette paire de microphones puisse présenter en combinaison une réponse bidirectionnelle. A cet effet, l'invention concerne un circuit de transmission de sortie de microphone comportant un microphone capacitif, un chemin de transmission équilibré formé d'une paire équilibrée de conducteurs et d'un chemin de masse, un montage de transmission reliant le microphone à l'entrée du chemin de transmission équilibré et amplifiant le signal de sortie du microphone pour donner le signal ainsi amplifié comme signal équilibré à une paire équilibrée de conducteurs, une source d'alimentation continue superposant une puissance continue pour le montage de transmission entre le chemin de masse et la paire équilibrée, ainsi qu'un montage de récep- tion à l'extrémité de réception du chemin de transmission éloigné de l'extrémité de transmission pour dériver un signal de sortie, reçu et appliquer le même à une borne de sortie. Au moins l'un des montages de transmission et de réception comporte un amplificateur différentiel couplé sans transfor- mateur entre l'extrémité respective du chemin de transmis- sion et le microphone-ou la borne de sortie. Dans chaque cas l'alimentation continue superposée au chemin de transmission est appliquée de façon à alimenter l'amplificateur différen- tiel. De façon avantageuse, l'amplificateur différentiel est prévu dans le montage de transmission et comporte deux entrées auxquelles sont reliés les microphones capacitifs. Les microphones peuvent être montés avec leurs diaphragmes respectifs ou les plans de réception du son dirigés vers l'extérieur de façon à donner globalement aux deux microphones 3 2485314 une réponse bidirectionnelle. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - les figures 1 et 2 sont des schémas de circuitsde transmission de sortie pour microphones, connus. - la figure 3 est un schéma d'un circuit de trans- mission de sortie pour microphone selon un premier mode de réalisation de l'invention. - la figure 4 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention. - la figure 5 est une courbe de réponse donnant la caractéristique bidirectionnelle fournie par le circuit de transmission de sortie de microphone selon la figure 4. - la figure 6 est un schéma d'un troisième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFERENTIELS: Pour mieux illustrer l'invention, on décrira d'abord des circuits de transmission de sortie pour microphones, connus, représentés aux figures 1 et 2. La figure 1 montre un circuit de transmission de sortie de microphone, connu dans lequel le signal de sortie fourni par un microphone à électrets 1 est transmis par un montage en source commune formée par un transistor à effet de champ FET 2 et une résistance R et ainsi à travers un condensateur 4 et le primaire 5a du transformateur 5. Le secondaire 5b donne un signal de sortie audio par deux con- ducteurs équilibrés 7, 8 d'un câble de microphone 10, blindé le signal est appliqué au primaire 6a d'un transformateur 6 à l'extrémité éloignée ou extrémité de réception. Le secon- daire 6b du transformateur 6 donne le signal de sortie audio. Le câble 10 du microphone a un conducteur 9 dont le blindage est à la masse et qui forme ainsi la masse pour la transmis- sion et l'extrémité de réception. L'alimentation du transistor FET 2 est assurée à partir de la prise médiane du primaire 6a du transformateur 6 par l'intermédiaire des lignes 7 et 8 puis la prise médiane du secondaire 5b du transformateur 5 vers le drain du tran- sistor FET 2. Les conducteurs 7, 8 du câble de microphone 10 ont pratiquement la même tension continue par rapport au conducteur blindé. En conséquence, le signal transmis par le 4 2485314 transformateur 5 à travers les conducteurs 7, 8 est un signal de forme équilibrée (c'est-à-dire un signal différentiel). En d'autres termes, l'augmentation de l'amplitude du signal audio du compteur 7 par rapport au potentiel de masse est accompagnée par une diminution correspondante de l'amplitude du signal dans le conducteur 8. En conséquence, le secondaire 6b du transformateur 6 à l'extrémité de réception donne uni- quement la composante du signal transmis et toute composante de bruit du mode commun telle que le bourdonnement sur les deux conducteurs 7, 8 sera éliminée.Ce montage de transmis- sion est appelé circuit d'alimentation fantome. Le système de la figure 1 présente l'inconvénient de nécessiter des transformateurs pour la transmission du signal; de plus la réponse en fréquence des transformateurs peut être détériorée à cause de l'existence d'un courant continu dans les enroulements. La figure 2 montre un autre circuit de transmis- sion de sortie pour microphone, connu, destiné à éviter la difficulté mentionnée ci-dessus du fait que le courant con- tinu de la source d'alimentation ne traverse pas les enrou- lements de transformateur mais par un shunt continu formé des résistances Rl, R2. Dans ce montage, le courant continu ne passe pas par les enroulements du transformateur à condi- tion que les résistances Rl, R2 soient de même valeur et que de même les résistances R3, R4 soient de même valeur. Toutefois les résistances RI-R4 constituent également un shunt pour le signal audio, ce qui fait perdre de la puis- sance et réduit le niveau du signal. La présente invention crée un circuit de transmis- sion de sortie pour microphone qui supprime les inconvénients mentionnés ci-dessus. Les modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après. Dans chacun des modes de réalisation des figures 3, 4, 6, les éléments communs à ceux des modes deréalisation des figures 1, 2, portent les mêmes références et leur des- cription détaillée ne sera pas reprise. Les autres éléments seuls seront décrits en détail seulement pour le mode de réalisation dans lequel ils se trouvent en premier lieu. La figure 3 montre un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel le signal de sortie d'un microphone 24853 1 4 à électrets 1 est appliqué à la porte d'un transistor à effet de champ FET Qi qui, en combinaison avec un autre transistor FET Q2 forment un amplificateur différentiel. Le condensateur Cl est branché entre la porte du transistor Q2 et le conducteur de masse 9, de façon à court-circuiter le courant alternatif de la porte vers la masse. Les drains des transistors QI, Q2 sont reliés aux résistances de charge R5, R6 respectives; les extrémités opposées de ces résistances sont reliées à la tension d'alimentation continue qui leur est appliquée par l'intermédiaire des résistances R3, R4 à l'extrémité de réception du câble 10 du microphone et les conducteurs 7, 8 comme dans le cas des figures 1, 20 Un transistor PET Q3 couplé à un circuit en source commune des transistors Qi, Q2 constitue une source de courant constant pour l'amplificateur différentiel dont le gain se règle en choisissant le réglage de la résistance -ariable VR qui. relie la source du transistor Q3 au conducteur de masse 9, Les signaux de sortie des drains des transistors QI, Q2 sont également fournis par les condensateurs C2, C3 à la base des transistors PNaP Q4, Q5 respectifs. Les émetteurs des transistors Q4, Q5 sont reliés par des résistances R7, R8 de faible valeur aux conducteurs 7, 8 respectifs de façon a constituer une paire d'émetteurs suiveurs formés par les résistances R7, R8 et les transistors Q4L Q5. Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel est appliqué par les émetteurs suiveurs et les conducteurs équilibrés,7, 8 au primaire 6a du transformateur 6 à l'extrémité de réception. Ainsi les signaux d'intensité traversant les conducteurs 7. 8 sont équilibrés de façon que l'augmentation de l'un se traduise par une diminution de l'autre et qu'une composante de bruit en mode commun, externe, appliquée aux lignes 7, 8 n'apparaSt pas à la sortie du transformateur 6e En outre l'impédance de la source de signaux, vue à partir des conducteurs équilibrés 7, 8 peut se réduire à une impédance nominale de 6oo0, par exemple du fait des émetteurs suiveurs à l'extrémité de transmission du câble 10 du microphone, pour assurer ainsi l'immunité au bruit par rapport au bourdonnement ou autre pour le câble 10 du micro- phone. De ce fait, le câble peut avoir une longueur allant 4o jusqu'à 100 métres. De même que pour le montage de la figure 2, il est prévu une alimentation continue par l'intermédiaire des ré- sistances R3, R4 de même valeur, prévues aux bornes du pri- maire 6a du transformateur 6. Les résistances R3, R4 à l'extrémité de réception du câble 10 servent à bloquer le courant continu sur le primaire 6a du transformateur 6 en divisant de façon régulière la ten- sion d'alimentation; ces résistances constituent également des résistances de charge pour les transistors Q4, Q5 en émetteurs suiveurs. Cette caractéristique distingue la fonc- tion des résistances R3, Rh de la fonction des résistances shunt R3, R4 du mode de réalisation connu représenté à la figure 2; il est à rappeler que dans ce mode de réalisation connu, les résistances abaissent le niveau du signal transmis et la tension d'alimentation. Dans le mode de réalisation de la figure 3, il n'est pas nécessaire de prévoir un transformateur à l'extrémité de transmission du câble 10 du microphone, ce qui évite d'autres inconvénients tels que la détérioration de la réponse en fréquence des transformateurs et la perte de puissance ainsi que celle du niveau du signal comme cela a été mentionné. En conséquence, on réduit notablement la détérioration des caractéristiques de transmission et la réduction du rendement de la transmission pour la sortie du microphone. La figure 4 représente un second mode de réalisation de l'invention. Dans ce second mode de réalisation, le trans- formateur 6 à l'extrémité de réception du câble 10 de la figure 3 est également remplacé par un amplificateur diffé- rentiel. Les signaux audio transmis par les conducteurs équi- librès 7, 8 sont appliqués à chaque base des transistors Q6, Q7 par l'intermédiaire des condensateurs de blocage de cou- rant continu C4, C5 et les résistances R9, R1O. Les transis- tors Q6, Q7 forment un amplificateur différentiel; les émetteurs des transistors sont réunis au drain du transistor FET Q8 qui constitue une source de courant constant. Le signal de sortie audio est fourni par le transistor Q6 de l'amplificateur différentiel à la borne 12. L'amplificateur différentiel à l'extrémité de transmission est alimenté en continu par les résistances R3, R4 et ainsi par les conduc- teurs R7, R8. Dans ce mode de réalisation, il n'est prévu 2 4 8 5 3 1 4 aucun transformateur ni à l'extrémité de transmission, ni à l'extrémité de réception du câble 10, si bien que ce mode de réalisation évite toute détérioration des caractéristiques de transmission du signal de sortie du microphone ainsi que la réduction du rendement qui existe dans d'autres cas. Dans le montage de la figure 4, on a branché une paire de microphones à condensateur 1, 11 aux deux entrées respectives de l'amplificateur différentiel c'est-à-dire aux bornes- des transistors Ql, Q2 à l'extrémité de transmission du câble 10. Ces microphones 1, 11 sont formés avantageuse- ment sous forme d'unités de microphone intégrées, dont les plans de réception du son sont tournés vers l'extérieur chaque microphone présente une caractéristique unidirection- nelle comme le montre la courbe en trait plein K1 à la figure 5 et la courbe en traits mixtes K2. Les signaux de sortie des microphones 1, et 11 sont retranchés l'un de l'autre par l'amplificateur différentiel formé par les transistors Ql, Q2 avant que ces signaux ne soient transmis par les conduc- teurs 7, 8 et ainsi le signal audio fourni par l'amplificateur différentiel à l'extrémité de réception du câble 10 présente une caractéristique bidirectionnelle comme le montre la courbe en pointillés Ko à la figure 5. Par exemple lorsque l'unité a microphones reçoit un signal d'entrée acoustique dans la direction a selon la figure 5, le microphone 1 donne un signal de sortie dont l'amplitude correspond à la longueur 0E et le microphone 11 donne un signal de sortie dont l'amplitude correspond à la longueur 0F. Comme la différence de ces signaux de sortie s'obtient à la sortie de l'amplificateur différen- tiel formé par les transistors Ql, Q2, le signal audio de la borne de sortie 12 selon la figure 4 a une amplitude qui correspond à la longueur QG à la figure 5. Le lieu géométri- que de tous les points G correspond à la courbe de réponse bidirectionnelle c'est-à-dire à la courbe Ko à la figure 5. La figure 6 représente un troisième mode de réali- sation de l'invention qui utilise un amplificateur différen- tiel uniquement à l'extrémité de réception du câble 10. A l'extrémité de transmission du câble 10, ce circuit utilise un convertisseur d'impédance formé par un transistor 2 à source suiveuse, un condensateur de couplage 4 et un trans- formateur 5 comme dans le montage connu de la figure 2. 24853 14 Dans les différents modes de réalisation précédents, on utilise un électrophone à condensateur à électrets; toute- toutefois, on peut également utiliser un microphone à conden- sateur à polarisation, ce qui ne nécessite qu'une faible modi- fication du circuit. Comme décrit ci-dessus, le montage de l'invention - comporte un ou plusieurs amplificateurs différentiels à l'une ou aux deux extrémités (extrémité de transmission et extrémité de réception) d'un câble ayant une ligne de masse et deux conducteurs de transmission pour transmettre et/ou recevoir le signal de sortie équilibré en réponse au signal de sortie du microphone et les deux conducteurs de transmission re- çoivent tous deux une tension continue superposée, et qui est au même potentiel par rapport à la ligne de masse pour fournir l'alimentation de l'extrémité de réception et l'extrémité de transmission. En conséquence, on a un circuit sans transforma- teur au moins pour l'une des deux extrémités (extrémité de transmission, extrémité de réception). Etant donné que les transformateurs audio de l'extrémité de transmission et/ou de l'extrémité de réception donnant un signal de sortie équilibré sont remplacés par un amplificateur différentiel, la réponse en fréquence de l'ensemble du système est augmentée et la consommation en puissance est réduite. De plus bien que les transformateurs soient rempla- cés par des amplificateurs différentiels, on peut transmet- tre un signal de sortie équilibré par une paire de conducteurs de transmission équilibrés, si bien que tout bruit extérieur en mode commun superposé aux lignes de transmission ne se mélange pas au signal transmis. En conséquence, lorsqu'on utilise un mode de réalisation selon l'invention, on arrive à une transmission de signal de qualité exceptionnelle. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Circuit de transmission de sortie pour microphone, circuit formé d'un microphone capacitif donnant un signal de sortie, un chemin de transmission, équilibré, formé d'une paire de conducteurs de signal et d'un condensateur de masse, un moyen de transmission reliant le microphone à l'entrée du chemin de transmission équilibré et amplifiant le signal de sortie du microphone pour donner un signal amplifié équilibré pour la paire de conducteurs et un moyen superposant une ali- mentation continue au moyen de transmission entre le chemin de masse et la paire équilibrée de conducteurs du chemin de transmission et un moyen de réception prévu à l'extrémité de réception du chemin de transmission, extrémité éloignée de l'extrémité de transmission pour en dériver un signal de sortie reçu à partir du signal équilibré et fournir ce signal de sortie à la borne de sortie, circuit caractérisé en ce qu'au moins l'un des moyens de transmission et de réception se compose d'un amplificateur différentiel (QI, Q2 etc) couplé sans transformateur entre l'extrémité respective du chemin de transmission et le microphone (1, 11) ou la borne de sortie (12), l'alimentation continue, superposée au che- min de transmission étant appliquée à luamplificateur diffé- rentiel. ) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel est prévu dans le moyen de transmission et comporte une première entrée couplée au microphone (1), une seconde entrée, un moyen (Cl) placé entre la seconde entrée et la masse, un moyen de sortie (Q4, Q5, R7, R8) couplé respectivement aux conducteurs équilibrés (7, 8). ) Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen interposé entre la seconde entrée et la masse est un condensateur de by-pass (Ci). ) Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen interposé entre la seconde entrée et la masse est un autre microphone capacitif (il). ) Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier microphone (1) et l'autre microphone (11) sont réunis et ont des plans de réception de son géné- ralement unidirectionnels, dirigés vers l'extérieur l'un par rapport à l'autre de façon que la réunion des deux micropho- nes donne une caractéristique bidirectionnelle. ) Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel comporte un premier et un second éléments amplificateurs (Ql, Q2) ayant chacun une électrode d'entrée reliée à l'une respective des premières et secondes entrées et une électrode de sortie reliée au moyen de sortie respectif (Q4, Q5) pour le conducteur équili- bré correspondant. 70) Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel comporte une source de courant (Q3) commune aux deux éléments amplificateurs (Ql, Q2) pour régler leur courant et le moyen de sortie comporte un premier et un second élément amplificateur (Q4, Q5) couplés respectivement aux conducteurs équilibrés (7, 8). ) Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de sortie comporte en outre un premier et un second amplificateurs de courants (Q4, Q5) dont les électrodes d'entrée sont reliées respectivement aux électro- des de sortie du premier et du secons éléments amplificateurs (Ql, Q2), les électrodes de sortie de courant respectives et les résistances respectives (R7, R8 reliant les électrodes de sortie de courant aux conducteurs équilibrés. ) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel est prévu au niveau du moyen de réception et comporte une première entrée de signal reliée à l'un des conducteurs équilibrés (7, 8), une seconde entrée de sortie reliée à l'autre des conducteurs équilibrés, une sortie de sortie étant reliée à la borne de sortie (12) et au moyen d'entrée d'alimentation (Vcc, R3, R4)$ reliant une alimentation à l'amplificateur différentiel et aux deux conducteurs équilibrés (7, 8). ) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel (Q, Q2, Q6, Q7) est prévu respectivement au niveau du moyen de transmission et au niveau du moyen de réception.