Brevet FR2500970A1 — publié le 19820903

La présente invention concerne un égaliseur actif et plus particulièrement un égaliseur actif dans lequel un signal contenu dans une plage de fréquence choisie peut être soit amplifié, soit atténué avec un meilleur rapport signal/ bruit. La figure 1 montre un égaliseur actif connu qui se compose d'un potentiomètre 3 dont la prise médiane est à la masse, l'une des bornes du potentiomètre étant reliée à la borne d'entrée T1 et l'autre à la borne de sortie T2. Un amplificateur- inverseur 4 a une entrée d'inversion reliée à une première résis- tance ou résistance d'entrée 1 elle-même reliée à la borne d'entrée T1; la sortie de l'amplificateur 4 est reliée à la borne de sortie T2. La borne d'entrée non inversée de l1'ampli- ficateur-inverseur 4 est reliée à une source de potentiel de référence ou de masse. Une seconde résistance de réaction 2 est insérée entre la borne d'entrée inversée ou la borne de sortie de l'amplificateur-inverseur 4. Cet égaliseur actif, connu, comporte également un circuit d'impédance de transfert 5 qui est un filtre actif dont la borne d'entrée est reliée au curseur du potentiomètre 3, sa borne de sortie étant reliée à la borne d'entrée inversée de l'amplificateur-inverseur 4 par l'intermé- diaire d'une résistance 6. Dans l'égaliseur actif de la figure, lorsque le curseur de potentiomètre 3 est en contact avec le milieu de la résistance, le filtre actif 5 est en fait coupé du circuit et la réponse de fréquence de l'égaliseur actif est une réponse plate. Lorsque le curseur est déplacé le long de la résistance du potentiomètre 3 en direction de la borne d'entrée T1, la plage des fréquences du signal d'entrée déterminées par le fil- tre 5 est accentuée par l'égaliseur actif; lorsque le curseur se déplace vers la borne de sortie T2, cette plage des fré- quences du signal d'entrée est atténuée. Il est également connu selon l'art antérieur qu'en choisissant la première et la seconde résistances 1, 2 avec les valeurs égales, on a un ampli- ficateur-inverseur 4 dont le gain est égal à l'unité. En pratique, un égaliseur tel que celui de la figure 1 est monté comme l'indique la figure 2 avec un ensemble de sous-circuits formés des potentiomètres 3A, 3B, 3C..., des filtres actifs SA, 5B, 5C... et des résistances 6A, 6B, 6C... respectivement branchés en parallèle par rapport à la première résistance 1, à la seconde résistance 2 et l'amplificateur- inverseur 4 de façon à constituer le circuit égaliseur actif. Dans l'égaliseur actif de l'art antérieur selon la figure 1, le potentiomètre 3 se trouve à l'entrée du filtre actif 5 et le bruit généré par un élément actif dans le filtre tel qu'un transistor ou analogue est appliqué à l'amplifica- teur-inverseur 4 avec un niveau constant quel que soit le niveau du signal d'entrée reçu par le filtre actif 5. C'est pourquoi, le rapport signal/bruit du signal reçu appliqué à la borne d'entrée de l'amplificateur-inverseur 4 se détériore à mesure que le niveau du signal d'entrée appliqué au filtre actif 5 diminue. Dans le cas de l'égaliseur actif selon l'art antérieur représenté à la figure 2, il est possible d'appliquer le signal d'entrée à seulement certains mais non tous les fil- tres actifs SA, 5B, SC... Toutefois, le bruit de tous les fil- tres actifs SA, 5B, SC... est néanmoins appliqué à la borne d'entrée de l'amplificateur-inverseur 4 qui en fait la somme. Il est résulte que le rapport signal/bruit pour le signal d'en- trée appliqué à l'amplificateur-inverseur 4 se détériore en fonction du nombre de filtres a*tifs. La présente invention a pour but de créer un égaliseur actif remédiant aux inconvénients des solutions con- nues, dans lequel le rapport signal/bruit du signal appliqué à l'amplificateur-inverseur reste constant quel que soit le niveau ou la fréquence du signal d'entrée du filtre actif. A cet effet, l'invention concerne un égaliseur actif pour augmenter et diminuer sélectivement et suivant un degré choisi, l'amplitude des fréquences choisies dans un signal d'entrée, ce filtre se composant d'une borne d'entrée recevant le signal d'entrée et d'une borne de sortie fournissant le signal de sortie égalisé de façon active, un inverseur avec une entrée d'inversion reliée par une résistance d'entrée à la borne d'entrée et une sortie reliée à la borne de sortie, une résis- à5 tance de réaction branchée entre la sortie et l'entrée inversée de l'inverseur, un filtre actif répondant aux fréquences choi- sies et ayant au moins une sortie de filtre et au moins une entrée de filtre, un moyen pour brancher sélectivement chaque entrée de filtre à chaque borne d'entrée pour augmenter l'ampli- tude et à la borne de sortie pour diminuer l'amplitude, ainsi 2- 3 2500970 qu'une résistance variable reliant chaque sortie de filtre à l'entrée d'inversion pour modifier le degré d'augmentation ou de diminution sélective de l'amplitude. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - les figures 1 et 2 sont des schémas d'égaliseurs actifs selon l'art antérieur. - la figure 3 est un schéma d'un égaliseur actif selon un mode de réalisation de l'invention. - la figure 4 est un schéma simplifié d'une réali- sation pratique de certains éléments de l'égaliseur actif de la figure 3. - la figure 5 est un schéma d'un égaliseur actif selon un autre mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION DE L'INVENTION Un premier mode de réalisation de l'invention sera décrit à l'aide de la figure 3 dans laquelle les mêmes composants ou éléments que ceux de la figure 1 portent les mêmes références numériques. Dans l'égaliseur actif de la figure 3, une pre- mière résistance ou résistance d'entrée 1 est branchée entre la borne d'entrée de signal T1 et la première partie 3a du potentiomè- tre 3.LJa prs mée.a:ne 3c du potentiomètre 3 est relié à une source de tension de référence par exemple la masse. La seconde partie 3b de résistance du potentiomètre est reliée à la borne de sortie de signal T2 par l'intermédiaire d'une seconde résis- tance ou résistance de réaction 2 dont la valeur est avantageu- sement la même que celle de la première résistance 1. Les deux parties 3a, 3b sont également réunies à l'entrée d'inversion d'un amplificateurinverseur 4 dont l'entrée non inversée est reliée à une source de tension de référence par exemple la masse, et dont la sortie est reliée à la borne de sortie T2. Le potentiomètre 3 est complété par un curseur 3m mobile pour toucher sélectivement les parties 3a, 3b et la prise médiane 3c. Le montage comporte également un commutateur 7 qui se compose d'un contact mobile 7_ ainsi que d'un premier et d'un second contacts fixes 7a, 7b. Le contact mobile 7m est couplé au curseur 3m du'potentiomètre 3. Le premier et le second contacts fixes 7a, 7b sont reliés respectivement à la borne d'entrée T1 et à la borne de sortie T2. Un circuit d'impédance 4 2500970 de transfert 5 qui, dans ce mode de réalisation, est un filtre actif, est rellk par son entrée au contact mobile 7a du commu- tateur 7, la sortie du filtre actif 5 étant reliée au curseur 3m du potentiomètre 3 par l'intermédiaire d'une résistance 6. Des exemples pratiques de réalisation du poten- tiomètre 3 du commutateur 7 seront décrits ci-après à l'aide de la figure 4. Selon cette figure 4, la prise médiane du potentiomètre 3 est constituée par un conducteur courbe 3c. Cette prise médiane sous-tend un angle égal à P par rapport à son centre de courbure. Les parties de résistances 3a, 3b correspondent à des arcs de cercle disposés symétriquement de part et d'autre de la prise médiane 3c. Les parties 3a, 3b sont reliées par une borne à la prise médiane 3c et coopèrent sélec- tivement avec le curseur 3m qui touche suivant un contact glis- sant les éléments 3a, 3b ainsi que la prise médiane 3c. Selon la figure 3, les parties de résistance 3a, 3b sont reliées par leur autre extrémité à une première et à une seconde résistances 1, 2; ces parties de résistance sont également reliées entre elles et le point de jonction est relié à l'entrée d'inversion de l'amplificateur 4. Selon la figure 4, le commutateur 7 comporte des contacts fixes 7a, 7b en forme d'arcs correspondant à un même cercle. Entre les contacts 7a, 7b, il y a un intervalle 7c qui sous-tend un angle au centre égal à cd par rapport au centre de courbure des contacts 7a, 7b; l'angle ci est inférieur à l'angle p. Le contact mobile 7m tourne autour de ce centre de courbure et il glisse sélectivement sur les contacts fixes 7a, 7b. L'angle total sous-tendu par les éléments 3a, 3b et le curseur central 3c du potentiomètre 3 est essentiellement égal à l'angle total sous-tendu par les contacts 7a, 7b et l'intervalle 7c du commutateur 7. Le curseur 3m et le contact mobile 7m sont couplés l'un à l'autre par exemple par l'inter- médiaire d'un axe représenté aux figures par un trait en poin- tillés de façon que ces éléments soient toujours dans la même position angulaire par rapport à une ligne passant par les cen- tres de courbure des éléments du potentiomètre et du commuta- teur. Ainsi chaque fois que le contact mobile 7m se trouve dans l'intervalle 7c, le curseur 3m rencontre la prise médiane 3c pour mettre à la masse la sortie du filtre 5. Par ailleurs lors- que le curseur 3m rencontre la première ou la seconde partie de résistance 3a, 3b, le contact mobile 7m rencontre le premier ou le second contact 7a, 7b respectif. Le fonctionnement de l'égaliseur actif selon ce mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après: (A) Lorsque le contact mobile 7m du commutateur 7 rencontre le contact fixe 7a et que le curseur 3m du potentio- mètre 3 rencontre la première partie de résistance 3a, le signal d'entrée de la borne T1 et le signal de sortie résultant du filtre actif 5 s'ajoutent, la somme étant appliquée comme signal d'entrée à l'entrée inversée de l'amplificateur 4. Il en résulte une amplification de l'amplitude du signal d'entrée pour de telles fréquences déterminées par le filtre 5. Lorsque le curseur 3m vient à l'extrémité de l'élément 3a éloigné de la prise médiane 3ú, cela augmente l'effet d'amplification; lors- que le curseur est déplacé dans la direction de la prise médiane 3c, cela diminue l'amplification. (B) Lorsque le contact mobile 7m du commutateur 7 se trouve dans l'intervalle 7c et que le curseur 3m rencontre la prise médiane 3c, le filtre actif 5 est réellement coupé du circuit et la réponse en fréquence de ce dernier est une réponse plate. (C) Lorsque le contact mobile 7m du commutateur 7 rencontre le contact fixe 7b et que le curseur 3m, rencontre la seconde partie de résistance 3b, le signal de sortie à la borne de sortie T2 est appliqué comme signal d'entrée au filtre actif 5 et en retour à travers celui-ci à l'entrée. d'inversion de l'amplificateur 4; il en résulte une atténuation des fré- quences choisies du signal d'entrée appliqué à la borne T1. Lorsque le curseur 3m se rapproche de l'extrémité de la partie de résistance 3b, et l'extrémité éloignée de la prise médiane 3c, l'effet d'atténuation augmente; lorsque le curseur se rapproche de la prise médiane 3g, l'atténuation diminue. Une analyse fonctionnelle du fonctionnement de l'égaliseur actif selon l'invention sera exposée ci-après. Dans cette analyse, Vin représente la tension du signal d'en- trée appliqué à la borne d'entrée T1; Vout représente la ten- sion du signal de sortie apparaissant sur la borne de sortie T2 Les valeursdes résistances d'entrée et de réaction 1, 2 sont toutes deux égales à R; la valeur de la résistance 6 est 6 2500970 appelée RT. La lettre K concerne le rapport de division de ten- sion dépendant du réglage du potentiomètre 3; la valeur du coefficient K varie de O à 1. La fonction de transfert du fil- tre actif 5 est égale à F(J), W étant la fréquence angu- laire. Vout La fonction de transfert V U-t dans les cas Vin (A), (B) et (C) exposés ci-dessus est in respectivement donnée par les équations (1), (2), (3) ci-après: Vout _ K R F(J... (1) in T V. out =_ 1..(2) V in Vout = (1) in 1 + K R À F(WO) RT Pour l'équation (1), le rapport K est supposé voisin de la valeur 1 lorsque le curseur 3m se rapproche dé l'extrémité de la partie 3a éloignée de la prise médiane 3c; la valeur du coefficient K se rapproche de O lorsque le curseur se rapproche de la prise médiane. De même pour l'équation (3), lorsque le curseur 3m est en contact avec l'extrémité 3b éloi- gnée de la prise médiane 3c, la valeur K est égale à la valeur maximale 1; lorsque le curseur se rapproche de la prise médiane, le coefficient K se rapproche de nouveau de la valeur 0. La figure 5 montre un autre mode de réalisation d'un égaliseur actif selon l'invention; dans cet égaliseur, on a un ensemble de sous-circuits formés des potentiomètres 3A, 3B, 3C..., des filtres actifs 5A, 5B, 5C... et des commuta- teurs 7A, 7B, 7C... respectivement reliés à l'un à l'autre de la même manière que les composants de mêmes références de la figure 3, en combinaison avec une première résistance commune 1, une seconde résistance 2 et un amplificateur-inverseur 4, de façon analogue à celle décrite précédemment en référence à la figure 3. Le potentiomètre et le commutateur de chaque sous- circuit, par exemple le potentiomètre et le commutateur 3A, 7A 7 2500970 sont couplés pour se régler simultanément comme cela a été indiqué cidessus. De plus, la réponse en fréquence de chacun des ensembles de filtres actifs 5A, 5B, 5C... peut être la m&me ou différente de la réponse en fréquence des autres fil- tres actifs. Dans chaque égaliseur actif selon les modes de réalisation ci-dessus, avec un potentiomètre placé entre la sortie d'un filtre actif et l'entrée d'inversion de l'amplifi- cateur, tout bruit généré par un élément actif dans le filtre actif tel qu'un transistor ou analogue, est diminué par le potentiomètre respectif dans la même proportion que le signal choisi. Ainsi, le rapport signal/bruit reste constant et peut être optimisé sans risque de détériorer celui-ci lorsqu'un signal faible est appliqué à l'entrée de l'égaliseur. Lorsqu'il y a un ensemble de filtres actifs comme à la figure 5, la caractéristique souhaitable évoquée ci- dessus est particulièrement avantageuse. En outre si le contact mobile 7, 7A, 7B, 7C se trouve dans l'intervalle du commutateur et que le curseur du potentiomètre respectif 3, 3A, 3B, 3C rencontre la prise médiane, on a la mise à la masse de la sortie du filtre actif respectif 5, 5A, 5B, 5C. Ainsi même lorsqu' aucun signal d'entrée n'est appliqué à un filtre actif déter- miné, aucun bruit n'est introduit par ce filtre à l'entrée de l'amplificateur-inverseur, ce qui supprime tout risque de dété- rioration du rapport signal/bruit du signal d'entrée de l'ampli- ficateur-inverseur en augmentant le nombre de filtres actifs formant l'égaliseur et dont certains peuvent ne pas fournir de signal d'entrée à un moment donné. Dans les modes de réalisation de l'invention, les potentiomètres 3, 3A, 3B, 3C et les commutateurs 7, 7A, 7B, 7C ont été décrits dans le cas de dispositifs mécaniques par exem- ple des dispositifs rotatifs. Toutefois, il est possible d'avoir des dispositifs linéaires ou encore des composants totalement ou partiellement électroniques. R E V E N D I C A T I O N S ) Egaliseur actif pour augmenter ou diminuer sélectivement suivant certains degrés l'amplitude de fréquences choisies contenues dans un signal d'entrée, égaliseur comportant une borne d'entrée (T1) recevant un signal d'entrée, et une borne de sortie (T2) pour donner un signal de sortie égalisé,. une résistance d'entrée (1), un inverseur (4) dont l'entrée est reliée à la borne d'entrée (T1) par l'intermédiaire de la résis- tance d'entrée (1) et une sortie reliée à la borne de sortie (T2), une résistance de réaction (2) branchée entre l'entrée de l'inverseur (4) et la sortie de l'inverseur (4), un filtre actif (5) sensible aux fréquences choisies et ayant au moins une sortie de filtre et au moins une entrée de filtre, égali- seur caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (7) pour bran- cher sélectivement chaque entrée de filtre sur la borne d'en- trée (T1) pour augmenter l'amplitude et sur la borne de sortie (T2) pour diminuer l'amplitude et une résistance variable (3) reliant chaque sortie de filtre (5, 5A, 5B, 5C...) à l'entrée d'inversion pour modifier le degré d'augmentation ou de dimi- nution sélective de l'amplitude. ) Egaliseur actif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre actif (5) se compose d'un en- semble de filtres actifs (SA, SB, 5C) ayant chacun une sortie de filtre et une entrée de filtre, les filtres actifs (5A, 5B, 5C) étant sensibles aux signaux des plages de fréquences res- pectives, et la résistance variable (3) se compose d'un ensem- ble de potentiomètres (3A, 3B, 3C) correspondant respectivement à l'ensemble des filtres actifs (SA, 5B, 5C), chaque potentio- mètre ayant une résistance avec une première et une seconde extrémités et une prise médiane destinée à Atre reliée à une source de tension de référence (masse), un curseur (3m) relié à la sortie de chacun des différents filtres (5, 5A, SB, 5C) et touchant la résistance (3, 3A, 3B, 3C), la première et la seconde extrémités de la résistance étant reliées chacune à l'entrée d'inversion de l'inverseur (4). ) Egaliseur actif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs de la résistance d'entrée (1) et de la résistance de réaction (2) sont pratiquement égales. 4 ) Egaliseur actif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance variable (3) est formée d'un potentiomètre formé d'un élément résistant ayant une pre- mière et une seconde extrémités et une prise médiane (3c) des- tinée à être reliée à une source de tension de référence (masse) ainsi qu'un curseur (3m) relié à la sortie du filtre (5) et touchant l'élément de résistance (3), la première et la seconde extrémités étant toutes deux reliées à l'entrée d'inversion. ) Egaliseur actif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de branchement sélectif de l'en- trée du filtre (5) sur la borne d'entrée (T 1) et sur la borne- de sortie (T2) se compose d'un commutateur (7) ayant un premier et un second contacts fixes (7a, 7b) respectivement reliés à la borne d'entrée (T1) et à la borne de sortie (T2), ainsi qu'un contact mobile (7c) relié à l'entrée du filtre (5) et mobile sélectivement vers une première et une seconde positions pour toucher le premier et le second contacts fixes (7a, 7b), et sur une position intermédiaire. ) Egaliseur actif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le potentiomètre (3) et le commutateur (7) sont couplés de façon que le curseur (3m) du potentiomètre rencontre la prise médiane (3c) au moins lorsque le contact mobile (7m) du commutateur (7) est dans la position intermé- diaire. ) Egaliseur actif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier et le second contacts fixes (7a, 7b) du commutateur (7) sont constitués par des conducteurs en arc de cercle séparés par un intervalle (7c), le contact mobile (7m) étant disposé radialement par rapport au centre de courbure des conducteurs (7a, 7b) et l'élément résistant (3) est également en forme d'arc de cercle concentrique par rapport aux conducteurs, le curseur étant disposé radialement entre l'élément résistant et le centre, la prise médiane (3c) sous- tendant un angle ( y) par rapport au centre, cet angle étant au moins aussi grand que l'angle (cd) sous-tendu par l'inter- valle (7c), le curseur (3m) et le contact mobile (7m) étant couplés dans leur mouvement de façon que l'un fasse par rapport à l'autre un angle déterminé. ) Egaliseur actif pour augmenter ou diminuer sélectivement d'un certain degré l'amplitude des fréquences choisies contenues dans un signal d'entrée, égaliseur comportant une borne d'entrée (T) pour recevoir le signal d'entrée et une borne de sortie (T2) pour fournir un signal de sortie égalisé, une résistance d'entrée (1), un amplificateur-inverseur (4) dont l'entrée d'inversion est reliée par une résistance d'entrée (1) à la borne d'entrée (T1), une seconde borne d'entrée pour relier une source de tension de référence et la sortie d'inver- sion reliée à la borne de sortie, une résistance de réaction (2) branchée entre l'entrée d'inversion et la sortie de l'ampli- ficateur (4), égaliseur caractérisé en ce qu'il comporte au moins un commutateur (7) ayant un premier et un second contacts fixes reliés respectivement à la borne d'entrée et à la borne de sortie, un contact mobile (7m) qui est mobile sélectivement entre une première et une seconde positions pour toucher res- pectivement le premier et le second contacts fixes (7a, 7b) ainsi qu'une position intermédiaire, un filtre actif (5) pour chaque commutateur (7), ce filtre étant sensible à des signaux de fréquences choisies, chaque filtre ayant une entrée de filtre et une sortie de filtre, chaque entrée de filtre étant reliée au contact mobile (7m) du commutateur respectif, le contact mobile rencontrant le contact fixe (7a) du commutateur (7) pour augmenter l'amplitude et le second contact fixe (7b) pour dimi- nuer l'amplitude, ainsi qu'un potentiomètre (3) pour chaque fil- tre actif (5), ce potentiomètre ayant un élément résistant avec une première et une seconde extrémités et une prise médiane pour être relié à une source de tension de référence (masse) ainsi qu'un curseur.(3m) rencontrant l'élément résistant et qui est relié à la sortie du filtre (5) , la première et la seconde extrémités de l'élément résistant (3, 3a, 3b) étant reliées à l'entrée d'inversion, un premier et-un second contacts fixes pour chaque commutateur avec des conducteurs en arc de cercle (7a, 7b) séparés par un intervalle (7c) le contact mobile étant disposé radialement par rapport au centre de courbure des con- ducteurs (7a, 7b), et l'élément résistant du potentiomètre est également courbé en arc de cercle concentriquement aux conduc- teurs, le curseur (3m) étant disposé radialement par rapport au centre pour toucher l'élément résistant et la prise médiane sous-tend un angle au centre qui est au moins aussi grand que l'angle sous-tendu par l'intervalle (7c), et'un moyen reliant le curseur de chaque potentiomètre et le contact mobile du commutateur respectif pour coupler leur mouvement suivant une relation angulaire fixe l'un par rapport à l'autre de façon que il le curseur touche la prise médiane au moins lorsque le contact mobile est dans la position intermédiaire. ) Egaliseur actif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les valeurs de la résistance d'entrée (1) et de la résistance de réaction (2) sont égales.