Brevet FR2493079A1 — publié le 19820430

La présente invention se rapporte à des circuits de désaccentuation audio et, plus particulièrement, à l'utilisation de l'inductance de fuite d'un transformateur de sortie audio et/ou de l'impédance du haut-parleur pour former tout ou partie de la fonction de désaccentuation FM dans un système audio FM. Afin d'améliorer le rapport signal-bruit d'un signal FM ou modulé en fréquence, les diffuseurs pré- accentuent normalement le signal au transmetteur ou émetteur. La préaccentuation indique la surélévation de l'amplitude relative de la tension modulante avec l'augmen- tation de la fréquence pour des fréquences audio supérieu- res, de 2.000 Hz à environ 15 kHz. Dans un récepteur FM ou du son de télévision, il est souhaitable d'atténuer ces fréquences supérieures de la même quantité qu'elles ont été surélevées, afin d'améliorer ainsi le rapport signal-bruit aux fréquences supérieures. Quand à la fois le signal audio et le bruit sont atténués dans le récepteur de la bonne quantité, l'atténuation, ou désaccentuation, a pour résultat de ramener la réponse du signal audio à une réponse amplitude-fréquence relativement plate. Aux Etats Unis d'Amérique, la Federal Communications Commission spécifie que la pré-accentuation du son de télévision doit être prévue selon la caractéristique impédance-fréquence d'un réseau L-R ayant une constante de temps de 75,..s. Cela permet à un fabricant de récepteurs de prévoir un circuit de désaccentuation ayant une constante de temps de 75,,p.s, mais avec une caractéristique opposée, afin que les amplitudes des signaux aux fréquences supé- rieures soient atténuées de façon complémentaire. Le circuit de désaccentuation est habituellement connecté à la sortie du détecteur FM. Le signal compensé et détecté est alors amplifié par un amplificateur de puissance audio et est appliqué a un haut-parleur pour la reproduction de l'information audio. Après désaccentuation, la qualité de la reproduction audio et réglée principale- ment par les caractéristiques de l'amplificateur de puissance audio et du haut-parleur. Des deux, les caracté- ristiques du haut-parleur auront généralement l'impact le plus sensible sur la reproduction audio. Le haut-parleur sera habituellement composé d'une bobine vocale et d'un noyau en fer ou en acier qui est magnétisé. Si l'aimant est suffisamment important, il saturera totalement la bobine vocale de flux. Quand la bobine est attaquée en condition saturée, l'inductance effective de la bobine est sensiblement diminuée, ce qui permet une reproduction précise du signal audio sur bande large. Si le haut-parleur contient un petit aimant, la saturation complète de la bobine au moyen du flux ne peut être obtenue. Le haut-parleur présentera alors une forte charge d'inductance à l'amplificateur de-puissance audio. La forte inductance de la bobine vocale atténuera les signaux à haute fréquence. La largeur de bande des signaux reproduits sera considérablement réduite tandis que le hautes fréquences seront diminuées. De plus, un transformateur de sortie audio peut être interposé entre l'amplificateur de puissance et le haut-parleur pour produire une adaptation d' impédance ou un isolement du haut-parleur par rapport à châssis électriquement chaud. L'inductance de fuite en série du transformateur diminuera également les signaux aux fréquences supérieures, limitant ainsi la largeur de bande du système d'une façon analogue au haut-parleur. Enfin, l'amplificateur de puissance audio peut produire une déformation auxniveauxélevésde volume. A ces niveaux élevés de volume, un amplificateur de puissance à transistor peut être attaqué suffisamment durement pour que les signaux soient écrêtés. Un écrêtage dur des crêtes des signaux peut produire des harmoniques audibles à haute fréquence dans le signal de sortie. Ces fréquences harmoniques peuvent avoir des composantes apparaissant dans la gamme de 3 à 10 kHz, o l'oreille est la plus sensible à une déformation ou distorsion. Selon les principes de l'invention, l'inductance en série à la sortie de l'amplificateur de puissance audio, comprenant les inductances du hautparleur et de fuite du transformateur est avantageusement utilisée pour produire tout ou partie de la fonction de désaccentuation du système audio FM. L'abaissement des hautes fréquences de ces inductances peut produire une désaccentuation FM complète en utilisant un transformateur de sortie audio ayant une inductance de fuite choisie et un haut-parleur ayant une impédance choisie. Si les inductances sont insuffisantes pour produire la pleine quantité de suppression ou diminution de compensation, la partie restante de la désaccentuation peut être obtenue par un circuit de désaccentuation partielle relié entre le détecteur FM et le transformateur ou haut-parleur. La suppression ou diminution des hautes- fréquences des inductances du transformateur et du haut-parleur sont ainsi utilisées pour produire un système sur bande large, De plus, l'empla- cement de ces inductances à la sortie de l'amplificateur de puissance audio produit un filtrage des harmoniques à haute fréquence qui peuvent gêneret qui résultent de l'écrêtage de l'amplificateur de puissance. Enfin, un transformateur qui présente une inductance de fuite suffisante pour toute la fonction de désaccentuation produira une inductance généralement sensiblement accrue en shunt avec le trajet du signal audio. La réponse à basse fréquence du système audio est réglée partiellement par la dimension de cette inductance en shunt, produisant une meilleure réponse des basses. Ainsi, le système sera également caractérisé par une meilleure performance à basse fréquence. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention t493079 et dans lesquels - la figure 1 illustre sous forme schématique et sous forme de bloc, un circuit de désaccentuation typique selon l'art antérieur; - la figure 2 illustre sous forme schématique et sous forme de bloc, un système audio qui produit une désaccentuation FM selon les principes de la présente invention; - la figure 3 montre sous forme schématique et sous forme de bloc, un circuit équivalent de l'agencement de la figure 2; - la figure 4 illustre sous forme schématique et sous forme de bloc un autre mode de réalisation de la présente invention o un transformateur produisent une partie de la fonction de - la figure 5 est une courbe de l'amplitude en fonction de la fréquence dela figure 1; - la figure 6 est une courbe de l'amplitude en fonction de la fréquence de la figure 2; - la figure 7 est une courbe de l'amplitude en fonction de la fréquence de la figure 4; et - la figure 8 montre sous forme et un haut-parleur désaccentuation; réponse de pour l'agencement réponse de pour l'agencement réponse de pour l'agencement schématique et sous forme de bloc, un téléviseur construit selon les principes de l'invention. Un réseau de désaccentuation FM typique selon l'ait antérieur est représenté sur la figure 1. Un détecteur Fn 10 produit un signal audio détecté, qui est appliqué par le réseau de désaccentuation, comprenant une résistance R1 et un condensateur C, à un amplificateur audio 12. Le signal audio amplifié est appliqué à une bobine vocale 16a d'un haut- parleur 16 au moyen d'un transformateur de sortie audio 14. La constante de temps du réseau de désaccentuation est de 75D4es, et le réseau se compose d'un filtre passe-bas à une seule section. La figure 5 montre les courbes typiques de réponse pour le système FM de la figure 1. La figure 5a montre la courbe de réponse d'un signal FM avec pré-accentuation. La partie 20 à plus basse fréquence de la courbe de réponse est plate. Audessus d'une fréquence de point de changement de pente f1 de 2.140 Hz, la pré-accentuation produit une augmentation du niveau du signal à raison de +6 db par octave sur la partie de réponse 22. Dans le récepteur, la partie 24 à plus basse fréquence de la courbe de réponse est de nouveau plate, comme le montre la figure 5b. Le réseau de désaccentuation produit une diminution de compensation de -6 db par octave sur une partie 26 de la courbe de réponse au-dessus de la fréquence f1 du point de changement de pente. Cependant, au-dessus d'une fréquence supérieure f2' les inductances du transformateur et du haut- parleur produisent une plus ample diminution qui, dans cet exemple, est supposée être de -6 db par octave. La diminution résultante au-dessus de la fréquence f2 est la combinaison des effets à la fois du réseau de désaccentuation et des inductances du transformateur et du haut-parleur, ou bien -12 db par octave. Quand la courbe de désaccentuation de la figure 5b est combinée à la courbe de pré-accentuation de la figure 5a, il en résulte la largeur de bande du système telle que représentée sur la figure 5c. La diminution provoquée par les inductances du transformateur et du haut-parleur force la largeur de bande audio à diminuer au-dessus de la fréquence f2 à raison de -6 db par octave, comme le montre la partie 32 de la courbe de réponse de la figure 5c. Sur la figure 2, la désaccentuation-FM est obtenue par l'inductance de fuite du transformateur de sortie audio 14 et l'impédance de la bobine de haut-parleur 16a L'agencement de la figure 2 est ainsi le même que celui de la figure 1 à l'exception que le réseau traditionnel R1 C de désaccentuation est éliminé. Les courbes de réponse de la figure 6 illustrent la performance de l'agencement de la figure 2. La courbe de pré-accentuation de la figure 6a est la même que celle de la figure 5a. L'inductance du transformateur 14 et l'impédance de la bobine du haut- parleur 16a sont choisies pour produire une diminution au-dessus de la fréquence f2, qui est égale à la fréquence du point de changement de pente de pré-accentuation fi comme on peut le voir sur la figure 6b. Le résultat des courbes de pré-accentuation et de désaccentuation est illustré par la courbe de réponse 44 de la figure 6c, qui montre une réponse en fréquence plate pour le système audio. Les caractéristiques du transformateur 14 et du haut-parleur 16 doivent être choisies pour coopérer pour produire la fréquence souhaitée du point de changement de pente f2 = f1. Cela est fait selon le circuit équivalent du transformateur 14 et du haut-parleur 16, qui est représenté sur la figure 3. Le transformateur 14 présente une inductance de fuite en série dans l'enroulement primaire 1p et une inductance de fuite en série dans l'enroulement secondaire ls. L'inductance principale ou à basse fréquence L est en shunt avec les trajets de signaux. Le transforma- teur est couplé au haut-parleur aux bornes T1 et T2. Le haut-parleur présente une inductance de bobine vocale 1v.c et une résistance de bobine vocale Rv.c. Ces valeurs détermineront la fréquence au point de changement de pente f2 (c'est-à-dire la fréquence de diminution à -3 db) selon l'équation: Rv.c. 2 2 ly [îp + îs + lvc] (1) o la résistance de la bobine vocale est en ohms et les inductances sont en henrys. Si les résistances des enroule- ments du transformateur sont importantes en comparaison à la résistance de la bobine vocale, il faut les prendre en considération et les ajouter à la résistance Rv c. de la bobine vocale. L'équation (1) ci-dessus s'applique à toutes les combinaisons transformateur/haut-parleur en général, et peut s'appliquer directement à un système utilisant un transformateur à 1:1. Si l'on utilise un transformateur augmentant là tension ou un transformateur diminuant la tension, l'équation peut être référencée à l'enroulement primaire du transformateur en multipliant les impédances secondaires, comprenant les impédances de la bobine vocale, par le carré du rapport du nombre de spires de l'enroulement primaire au nombre de spires de l'enroulement secondaire. Dans la pratique, on a trouvé que l'impédance des hauts-parleurs largement disponibles était généralement trop élevée, et que l'inductance de fuite des transforma- teurs disponibles était habituellement trop faible, ainsi f2 sera autrement placée à une fréquence supérieure à la fréquence souhaitée f2, comme le montrent les figures 5b et 5c. Afin de ramener la fréquence f2 à son emplacement souhaité, on a trouvé qu'il était très pratique d'utiliser un transformateur 14 ayant une inductance de fuite supé- rérieure à la moyenne. L'inductance de fuite du transforma- teur est accrue en augmentant le nombre de spires dans ses enroulements. Le nombre accru de spires augmente également l'inductance principale L de la figure 3, qui règle la réponse des basses du système. Les systèmes qui ont été construits et essayés avec des transformateurs ayant une forte inductance de fuite se sont révélés présenter une meilleure réponse des basses en comparaison aux circuits selon l'art antérieur. S'il est souhaitable d'utiliser un haut-parleur facilement disponible, ou une combinaison d'un haut-parleur et d'un transformateur présentant une fréquence f2 du point de changement de pente qui est supérieure à f1, on peut utiliser un circuit RC pour produire une partie de la fonction de désaccentuation avec le haut-parleur ou la combinaison transformateur/haut-parleur formant la partie restante de la désaccentuation, comme le montre la figure 4. Une résistance R1 est couplée en série entre le détecteur FM 10 et l'amplificateur audio 12, et la combinaison en série d'un condensateur C et d'une résistance R2 est couplée en shunt aux bornes des trajets de signaux suivant la résistance R1. La sortie de l'amplificateur audio 12 est couplée au transformateur de sortie audio 14, qui est alors couplé au haut-parleur 16, comme précédemment. Le signal audio détecté présente la courbe de réponse représentée sur la figure 7a, qui comprend une partie 22 qui présente l'effet de préaccentuation. Le transformateur 14 présente des inductances de fuite primaire et secondaire 1p et 1set le haut-parleur présente une résistance de bobine vocale R cC. et une inductance de bobine vocale lv c. En appliquant ces valeurs à l'équation (1), on trouve que la combinaison transformateur/haut-parleur présente une courbe de réponse représentée sur la figure 7c o la partie 58 de cette courbe diminue à raison de -6 db par octave au-dessus d'une fréquence f2. Comme f2 est supérieure à la fréquencecIa point de changement de pente f1 de la courbe de pré- accentuation de la figure 7a, il faut une compensation supplémentaire entre les fréquences f1 et f2. La compensation supplémentaire est obtenue par le filtre passe-bas en deux sections R1-C-R2 à la sortie du détecteur FM. Ce filtre passe-bas produira une réponse sensiblement plate aux basses fréquences, comme le montre la partie 50 de la courbe de réponse de la figure 7b. A la fréquence f1, la combinaison de la résistance R1 et du condensateur C produit une fréquence du point de changement de penteau-dessusdelaquelle l'amplitude du signal diminue à raison de -6 db par octave, comme le montre la partie 52 de la courbe de réponse. A une fréquence supérieure f2' cette diminution est arrêtée par l'effet de la résistance R2 sur le filtre passe-bas, et le filtre présente une réponse sensiblement plate sur la partie restante 54 de la courbe de réponse au-dessus de la fréquence f2. La combinaison de la courbe de réponse du filtre passe-bas de la figure 7b et de la courbe de réponse du transformateur/haut-parleur de la figure 7c produit une diminution des signaux au-dessus de la fréquence fi à raison de -6 db par octave, produisant ainsi la bonne quantité de désaccentuation. La combinaison de la courbe de pré-accentuation de la figure 7a et des courbes de désaccentuation partielle des figures 7b et 7c a pour résultat une réponse sensiblement plate du système comme le montre la figure 7d. Les inductances du transformateur et de la bobine vocale de l'agencement de la figure 2 produisent un filtrage des harmoniques à haute fréquence à la sortie de l'amplificateur audio dans des conditions d'écrêtage à volume élevé, ce qui est également vrai à une moindre étendue pour le mode de réalisation de la figure 4. Les inductances ont pour effet de diminuer les harmoniques au-dessus de la fréquence f2' ce qui arrondit les crêtes écrêtées du signal de sortie à un haut niveau. Les harmoniques aux fréquences inférieures sont atténuées selon le mode de réalisation de la figure 2 en comparaison à la figure 4, car la fréquence du point de changement de pente f2 de la figure 6 est à une valeur plus faible que la fréquence f2 du point de changement de pente de la figure 7. La prévision de la désaccentuation selon les principes de l'invention dans la section audio d'un téléviseur est représentée par le mode de réalisation de la figure 8. Des signaux de télévision reçus par une antenne 70 sont appliqués à une section tuner et amplifi- cateur intermédiaire 72. Les signaux à fréquence intermé- diaire sont appliqués de la section tuner et amplificateur 72 à un détecteur 74 qui produit des signaux vidéo sur bande de base et un signal du son à fréquence intermédiaire (porteuse intermédiaire). Les signaux vidéo sont traités par un circuit 76 de traitement vidéo et de déviation, qui applique des formes d'onde d'information vidéo et de déviation au tube-image 80 et au bobinage 82. Le signal du son à fréquence intermédiaire à la sortie du détecteur 74 est appliqué à l'entrée d'un amplificateur et limiteur 100 du son à fréquence intermé- diaire. Le signal amplifié et limité du son à fréquence intermédiaire est appliqué à un détecteur FM 102 et à un réseau discriminateur 104 pour la production de signaux à la fréquence audio. Les signaux audio sont appliqués par un atténuateur électronique 106 à un filtre comprenant une résistance 108 et un condensateur 110 qui est couplé entre une source de tension d'alimentation et la masse. Ce filtre produit un filtrage des hautes fréquences qui diminue les composantes du signal du son à fréquence intermédiaire non-modulé (4,5 MHz dans le système NTSC) à ce point. Les signaux audio filtrés sont alors amortis par un transistor 112 couplé en émetteur-suiveur et sont appliqués par un réseau de couplage 114 à un potentio- mètre 116 de réglage du volume. Le bras du potentiomètre 116 de réglage du volume est couplé par un autre réseau de couplage 118 à un étage d'attaque audio 120, qui produit un signal audio de faible niveau. Le signal audio de faible niveau est appliqué à la base d'un transistor amplificateur 130 par un condensa- teur de couplage 122 et une résistance de polarisation de base 124. Les signaux amplifiés du collecteur du transistor amplificateur 130 sont appliqués à la base d'un transistor de pré-attaque 132, qui applique des signaux à des transistors complémentaires d'attaque 134 et 136. Une contre-réaction en courant alternatif et en courant continu est assurée par une résistance 138 qui est couplée entre les émetteurs joints des transistors 134 et 136 et l'émetteur du transistor 130. Les transistors 130-136 et les composants s'y rapportant forment un amplificateur de puissance audio traditionnel en classe B. Les signaux de sortie audio aux émetteurs joints des transistors 134 et 136 sont appliqués par un condensateur de couplage 140 à un transformateur de sortie audio 142. L'enroulement secondaire du transformateur attaque la bobine vocale 150a du haut-parleur 150. Le mode de réalisation de la figure 8 a été construit et essayé en utilisant un transformateur 142 ayant un rapport des spires de 1:1, avec un haut-parleur ayant une résistance de la bobine vocale de 8 ohms ou un haut-parleur ayant une résistance de la bobine vocale de 16 ohms. On a trouvé que le haut-parleur à 8 ohms produi- sait la fréquence du point de changement de pente souhaitée de-l'ordre de 2.140 Hz pour une bonne désaccen- tuation. Cependant, le haut-parleur à 16 ohms s'est révélé plus efficace, en produisant la plus forte sortie de puissance sonore pour un signal d'entrée donné. Les caractéristiques du transformateur ont été mesurées et le transformateur s'est révélé avoir une inductance de fuite (lp + is) d'environ 1,65 millihenrys. Le transforma- teur présentait également une résistance de l'enroulement primaire de 10 ohms et une résistance de l'enroulement secondaire de 4 ohms, les deux en série avec l'impédance du haut-parleur. Le haut-parleur à 16 ohms utilisé est un haut-parleur Onkyo, modèle S9T4108AA, ayant une inductance de la bobine vocale (l c) d'environ 0,5 millihenry. En insérant ces valeurs dans l'équation (1), on obtient 16 Jt+ 10&r%+ 4A, f2 = -= 2.220 Hz 2 -% (1,65 + 0,5) x 10 henry Des essais d'écoute ont démontré que l'utilisation de la fréquence du point de changement de pente de désaccentuation de 2.220 Hz ci-dessus donnait une réponse audio excellente sur bande large dans le système construit. REVENDICATIONS 1.- Appareil de traitement de signaux audio sensible à une source d'ondes porteuses modulées en fréquence selon des signaux audio occupant une bande donnée de fréquences et soumis à une pré-accentuation augmentant avec la fréquence sur une partie donnée de hautes fréquences de ladite bande, du type comprenant: un détecteur FM sensible auxdites ondes porteuses modulées pouvant restituer les signaux audio pré-accentués, caractérisé par un circuit de charge (14, 16a, 16) comprenant une bobine vocale de haut-parleur (16a),et ayant une caracté- ristique de réponse présentant une réponse qui décline avec l'augmentation de la fréquence sur au moins un segment (42; 58) de ladite partie des hautes fréquences de ladite bande, lequel déclin étant complémentaire de la pré-accentuation des signaux audio sur ledit segment de bande; et un moyen de traitement de signaux audio (12) ayant une entrée couplée audit détecteur pour recevoir lesdits signaux pré- accentués et restitués afin d'appliquer une version amplifiée desdits signaux audio audit circuit de charge sensiblement sans perturbation de ladite pré- accentuation sur ledit segment. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caractéristique de réponse du circuit de charge(14116) précité présente une fréquence de point de changement de pente (f2) au-dessus de laquelle est présenté le déclin complémentaire précité, ladite fréquence (f 2) correspondant sensiblement à la limite de la plus basse fréquence (f1) de la partie de bande donnée (22) précitée. 3.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caractéristique de réponse du circuit de charge(14,16)précité présente une fréquence de point de changement de pente (f2) au-delà de laquelle est présenté le déclin complémentaire précité, ladite fréquence correspondant sensiblement à une fréquence de point de changement au-dessus de laquelle les signaux audio présen- tent la pré-accentuation croissante. 4.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité de traitement de signaux audio (12) comprend un réseau de désaccentuation (R1 - C - R2) présentant un déclin avec l'augmentation de la fréquence, qui est confiné à une région (52) de la partie de bande donnée (22) précitée en dehors du segment (58) précité. 5.- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réseau de désaccentuation (R1-C-R2) précité comprend un filtre présentant un déclin sur la région (52) de la partie de bande donnée (22) précitée, qui est complémentaire de la pré-accentuation des signaux audio sur ladite région (52). 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de traitement de signaux audio (12) précité comprend un trajet de signaux audio et en ce que le filtre précité comprend une première résistance (R1) en série avec ledit trajet et la combinaison en série d'un condensateur (C) et d'une seconde résistance (R2) couplésen shunt avec ledit trajet. 7.- Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le circuit de charge précité comprend un transformateur de sortie audio (14) ayant un enroulement primaire couplé pour recevoir la version amplifiée des signaux audio et un enroulement secondaire couplé aux bornes de la bobine vocale (16a) précitée, ledit transformateur (14) présentant une inductance de fSite d'une grandeur suffisante par rapport à l'impédance présentée par ladite bobine (16a) pour localiser la fréquence du point de changement de pente de la réponse précitée, au-dessus de laquelle est présenté le déclin complémentaire de la réponse, à une fréquence (f qui correspond sensiblement à la limite de la plus basse fréquence (f) du segment (42) précité de la bande. 8.- Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le circuit de charge précité comprend un transformateur de sortie audio (14) ayant un enroulement primaire couplé pour recevoir la version amplifiée des signaux audio et un enroulement secondaire couplé aux bornes de la bobine vocale (16a) précitée, ledit transformateur (14) présentant des résistances d'enroulement et une inductance de fuite ayant des grandeurs suffisantes par rapport à l'impédance présentée par ladite bobine (16a) pour localiser la fréquence du point de changement de pente de la courbe de réponse au-dessus de laquelle est présenté le déclin complémentaire, à une fréquence (f2) qui correspond sensiblement à la limite de la plus basse fréquence (f1) du segment (42) précité de la bande. 9.- Appareil selon la revendications 7, caractérisé en ce que le moyen précité de traitement de signaux audio comprend un filtre passe-bas (108, 110), pour atténuer les signaux ayant des fréquences au-dessus de la bande de fréquences donnée (20, 22) précitée.