Brevet FR2529035A1 — publié le 19831223

La présente invention concerne un dispositif d'am- plification d'audiofréquences qui permet d'augmenter la puissance moyenne d'écoute d'un amplificateur normal liné- aire en évitant en même temps les distorsions pendant les pics du signal. Pour éviter les distorsions pendant les pics d'un signal musical (phénomène appelé écrêtage("clipping")) les amplificateurs d'audiofréquences pour récepteurs de radio- diffusion pour véhicules automobiles, récepteurs porta- tifs, téléviseurs, chatnes à haute fidélité, etc doiv-" être dimensionnés pour des puissances maxima très élevé's, comparativement à la puissance moyenne du signal à trai- ter. Par exemple, si l'on considère que la dynamique des signaux musicaux enregistrés prévoit avec une bonne ap- proximation un rapport de 16: 1 ( 12 d B) entre la puissan- ce de pic et la puissance moyenne d'écoute, un amplifica- teur pour postes récepteurs de radio-diffusion de véhicu- les automobiles, d'une puissance maximum de sortie de 20 Watts, avec distorsion de 10 %, peut travailler normale- ment à une puissance moyenne de seulement 1,25 Watts. On connatt déjà des unités capables de réduire ce rapport, appelées "compresseur/limitateur" ou "compresseur/ limitateur à seuil" (en raison du seuil d'intervention ré- glable), et ces unités sont normalement utilisées dans les studios d'émission et d'enregistrement Toutefois, il s'a- git d'unités compliquées et très conteuses, dont le régla- ge exige l'intervention de techniciens qualifiés. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif d'amplification d'audiofréquences qui permet- te, sans complication particulière des circuits et d'une façon simple et automatique, de traiter des puissances moyennes plus élevées sans introduire de distorsions indé- sirables aux pics de puissance. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un dispositif d'amplification d'audiofréquences caracté- risé en ce qu'à un amplificateur de puissance classique, est associée une boucle de réaction comprenant un détec- teur de pic à seuil prédéterminé et un atténuateur régla- ble commandé par ce détecteur de manière à réduire le gain dudit amplificateur lorsque ledit détecteur détecte un pic d'une puissance supérieure audit seuil prédéterminé. En réduisant convenablement et automatiquement le gain de l'amplificateur à l'instant des pics de puissance, on obtient évidemment la possibilité d'utiliser le même am- plificateur pour des puissances moyennes d'écoute supirieu- res sans que l'on n'ait à observer des distorsions aux pics de puissance. En particulier, il est devenu possible de passer à des puissances moyennes d'écoute de 2 à 4 fois plus éle- vées, pour un même amplificateur utilisé Ceci revient en substance à utiliser un amplificateur d'une puissance maxi- mum donnée comme s'il était en mesure de fournir une puis- sance de 2 à 4 fois supérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se réfé- rant aux dessins annexés, sur lesquels, la figure 1 représente le schéma bloc du disposi- tif selon l'invention; la figure 2 montre un schéma de circuit détaillé d'une partie de ce schéma bloc; la figure 3 est un graphique illustratif de la fonction de transfert du dispositif d'amplification. Comme on peut le voir en se reportant à la figure 1, un amplificateur de puissance classique AP, par exem- ple, d'une puissance de sortie maximum de 20 Watts, est in- terposé entre une entrée de signal 1 et une sortie de si- gnal amplifié U, en même temps qu'une boucle de réaction RT qui comprend un comparateur ou détecteur de pic C à seuil prédéterminé, un dispositif d'asservissement du temps d'intervention T et un atténuateur variable AT, ce 2529035 ' dernier étant interposé entre l'entrée de signal I et l'am- plificateur AP. Le mode de fonctionnement du dispositif d'amplifi- cation d'audiofréquences de la figure 1 peut être facile- ment expliqué à l'aide du graphique P/V (puissance de sor- tie/tension d'entrée) de la figure 3. Aussi longtemps que la tension d'entrée P est de nature à engendrer une puissance de sortie P inférieure à la valeur de seuil S du comparateur C, la fonction de transfert FT' du dispositif d'amplification est du type li- néaire et entièrement identique à celle de l'amplificateur AP. Lorsque, au contraire, en présence d'un pic de si- gnal, la valeur de seuil (de préférence fixée entre 3 et 6 d B au-dessous du niveau de saturation de l'amplificateur) est dépassée, la sortie du comparateur C influe sur l'atté- nuateur AT, avec un temps-d'intervention fixé par le dispo- sitif d'asservissement du temps T, de manière à réduire le gain de l'amplificateur AP (par exemple de 50 à 46 d B) La fonction de transfert (FT") reste alors linéaire mais avec une pente réduite, comme on l'a illustré à la figure 3. En conséquence, l'amplificateur AP est mis en me- sure de traiter des puissances moyennes d'écoute supérieu- res à celles qui lui sont normalement attribuées sans que l'on n'ait à observer d'ennuyeuses distorsions aux pics de puissance En substance, il est permis à cet amplificateur d'opérer à des niveaux moyens d'écoute de 2 à 4 fois plus élevés. Il est également à remarquer que, étant donné que le dispositif n'intervient pas aux faibles niveaux de puis- sance, il n'existe pas de problèmes de bruit ni d'effets de pompage. Le dispositif peut en outre être utilisé pour ré- duire les interférences radio-électriques d Ces à l'écrêta- ge ("clipping"). Finalement, il est possible de réaliser le dispo- sitif dans une version monolithique avec des technologies standards. Pour compléter l'illustration, on a représenté sur la figure 2, à titre d'exemple, une forme possible de réalisation pratique des blocs de circuit T et AT de la fi- gure 1 Sur la figure 2 précitée, le dispositif d'asservis- sement du temps d'intervention T est constitué par une ca- pacité Cl et par une résistance Rl en parallèle entre el- les A son tour, l'atténuateur variable AT comprend comme composant fondamental, une résistance variable RV du type C-MOS qui est commandée par la sortie du dispositif d'as- servissement T et est fonctionnellement connectée en paral- lèle avec une résistance R 2 et en série avec une autre ré- sistance R 3 et une capacité C 2 pour former, en aval d'une résistance R 4 et d'une capacité C 3 connectées en série, une dérivation résistive variable capable de faire varier le gain de l'amplificateur AP. Il est évident que, lorsque le seuil du compara- teur C est dépassé, le signal de sortie de ce dernier char- ge très rapidement (en quelques ps) la capacité Cl qui, en- suite, lorsque la sortie du comparateur C disparaît, se dé- charge plus lentement (par exemple en 200 ms) sur la résis- tance Ri Cette succession de chargement et de décharge- ment détermine le temps d'intervention de la boucle de ré- action RT à chaque pic du signal. Pendant ledit temps d'intervention, la valeur de la résistance variable RV est réduite et il en est de même pour le rapport entre l'entrée et la sortie de l'atténua- teur AT et, par conséquent, pour le gain de l'amplifica- teur. on passe alors de la fonction de transfert FT' à la fonction de transfert FT" qui, comme on l'a déjà dit, permet des puissances moyennes d'écoute plus élevées pour le même amplificateur. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limi- tatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D ICATIONS 1 Dispositif d'amplification d'audiofréquences caractérisé en ce qu'à un amplificateur de puissance clas- sique (AP) est associée une boucle de réaction comprenant un détecteur de pic à seuil prédéterminé (C) et un atténua- teur réglable (AT) qui est commandé par ledit détecteur de manière à réduire le gain de l'amplificateur (AP) lorsque ce détecteur détecte un pic d'une puissance supérieure au- dit seuil prédéterminé. 2 Dispositif d'amplification d'audiofréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'asservissement du temps d'intervention (T) intercalé entre ledit détecteur de pic (C) et ledit atténu- ateur réglable (AT). 3 Dispositif d'amplification d'audiofréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit seuil est fixé de manière à être inférieur de 3 à 6 d B au niveau de saturation de l'amplificateur.