Brevet FR2540317A1 — publié le 19840803

Circuit de transmission de terminal téléphonique. L'invention se rapporte à un circuit de transmission de terminal telephonique spécialement conçu pour permettre une extraction d'énergie de la ligne grâce à sa faible consommation propre (de l'ordre de lmA en moyenne) en vue d'utiliser cette énergie pour un automate extérieur, tout en faisant avantageusement appel aux amplificateurs qu'implique un tel circuit comme éléments de filtres actifs permettant d'y intégrer, outre un filtre passe-bas de la bande téléphonique, des moyens de détection à filtre passe-bande des signaux émis en fréquence supraphoniques, tels que les signaux de taxe Essentiellement à cet effet, le circuit de transmission de terminal téléphonique selon l'invention à microphone et écouteur alimentés par la ligne téléphonique est caractérisé en ce qu'il comporte un coupleur bidirectionnel à prise de séparation phonie-courant continu pour alimenter par ce dernier un automate extérieur, un microphone à transducteur non consommateur d'eergie au repos, auquel est associé un amplificateur à très faible consommation, agencé en filtre passe-bas de la bande téléphonique, un écouteur auquel est associé un amplifie cateur à tres faible consommation agencé en filtre passe-bas de la bande téléphonique, et des moyens de détection par filtre passe-bande amplificateur des fréquences supraphoniques de taxation ou autres L'invention concerne également les moyens de commuter alternativement plusieurs sources émettrices de signaux tels que - un microphone - un générateur de signaux multifréquence - un modem - ou aucune source émettrice dans les phases d'appels où les nécessités de sécurité ou d'antifraude le nécessitent Elle étend aussi aux moyens d'obtenir un fonctionnement adaptable à la longueur de ligne ou plus généralement au courant de ligne, c'est-à-dire ne requérant que peu d'énergie pour de bonnes communications, quels que soient les paramètres des tronçons de lignes usités, dont on sait qu'ils sont souvent variables au point d'affecter grandement les communications. Un tel circuit de transmission, et notamment son association avec un automate de commande, seront d'ailleurs également ci-apres décrits, à titre d'exemple non limitatif, et en référence au dessin annexé, dans lequel : la fig. 1 est un schéma synoptique d'ensemble d'un circuit de transm-ssion selon l'inventionD la fig. 2 est un schéma de détail du coupleur bidirection nel; la fig. 3 est un schéma du circuit dradaptation à la longueur de la ligne associé au coupleur bidirectionnel; la fig. 4 est un schéma de détail du circuit d'écouteur à amplificateur; la fig. 5 est un schéma de détail du circuit de détection de fréquence supraphonique;; la fig. 6 est un schéma de circuit de commutation des voies d'émission dans l'utilisation d'un tel circuit de transmission avec un automate de commande: la fig. 7 est un schéma de détail du circuit du microphone avec amplificateur; la fig 8 est un schéma du circuit d comparaison du courant de ligne Le circuit de transmission de terminal téléphonique objet de la fig. 1 est constitué des éléments principaux suivants - un circuit hybride 1 de transformation deux fils/quatre Lilas, dit termineur ou coupleur bidirectionnel dans la terminologie courante; - un circuit 2 d'adaptation à la longueur de la ligne;; n%7 filtre actif d'amplification 3 pour l'écouteur; - un circuit de détection 4 de signaux supraphoniques, doté d'un filtre actif d'amplification; - un circuit de commutation 5 des voies d'émissions - un filtre actif d'amplification 6 du microphone; - un circuit d'interface 7 avec le microprocesseur d'un automate de commande; - et un circuit 8 de comparaison discourant de ligne. Le rôle du circuit termineur ou coupleur bidirectionnel est d'envoyer le signal issu de la voie émission E dans la ligne téléphonique L18 L2 sans l'envoyer dans la voie de réception R et sans empecher toutefois qu'un signal issu de la ligne L1, L2 puisse passer dans cette voie de réception R. Le fonctionnement en émission du coupleur bidirectionnel 2 tel que représenté à la fig. 2 est le suivant. Le signal émis par la voie émission su-r le point E sort sous une impédance pratiquement nulle d'un amplificateur opérationnel à un microconsommation Al. Ce signal se sépare ensuite en deux -parties : une partie dusignal s'écoulant dans la résistance R2 et l'impédance d'équilibrage Ce, Re; l'autre partie du signal s'écoulant dans la résistance R1 et dans la ligne téléphonique par l'intermédiaire du transformateur T1. Si Ri = R2 et si l'inpedance d'équilibrage Re, -Ce est égale à l'impédance de la ligne transformée par T1, ces deux parties du signal sont égales et il en est de même des tensions aux points A et B du circuit. L'amplificateur opérationnel à microconsommation A2, monté en amplificateur différentiel entre les points A et B précités, ne fournit alors aucune tension de sortie. Cela signifie qu'une moitié du signal d'émission a été envoyée dans la ligne L1, L2, l'autre moitie dans l'impédance d'équilibrage Re, Ce, et qu'aucune fraction de ce signal n'a atteint la voie de réception R. Le fonctionnement en réception du coupleur bidirectionnel de la fig. 2 est le suivant. L'impédance de sortie de l'amplificateur opérationnel à microconsommation Al est très faible et, du point de vue des fréquences vocales, le point C peut être considéré comme pratiquement au potentiel de la masse. + Les signaux vocaux issus de la ligne sont présentés par le transformateur Tl entre le point B et la masse. Ils se retrouvent donc aux bornes de la résistance Rl et nappa;ais- sent pas aux bornes de la résistance R2. De même, aucune tension n'apparaît au point A qui reste, vis-à-vis de ce signal, au même potentiel que le point C. L'amplificateur opérationnel à microconsommation A2 étant monté en amplificateur différentiel entre les points B et A, amplifie donc intégralement la tension aux bornes de la résistance Rl, c'est-à--dire le signal présenté par la ligne, qui est ainsi disponible au point R. Ce circuit assure en outre une fonction de filtrage. La bande téléphonique étant fixée de 300 à 3400 Hz, il n'est pas souhaitable d'émettre en ligne de.s signaux hors de cette bande, d'autant plus qu'ils pourraient perturber le récepteur de taxe à fréquence supraphonique lorsque c'est le cas. Pour ces raisons, l'amplificateur d'émission Al est monté de façon à réaliser une section d'ordre 2 de filtre actif à variables multiples passe-bas de fréquence de coupure aux environs de 4000 Hz, grâce à la résistance R9 et aux condensateurs Cl et C2. On a également représenté à titre illustratif à la fig. 2, l'origine d'tin circuit de prélèvement d'énergie possible sur la ligne Ll, L2, pour lequel le primaire du transformateur T1 est scinde en deux enroulements entre lesquels est disposé un condensateur Cp laissent passer la bande phonie, et aux bornes duquel peut être dérivé en P1, P2 le courant continu de la ligne téléphonique dans des conditions-qui ont notamment été décrites dans la demande de brevet en France nO 82 15 446 du présent demandeur, déposée le 13 septembre 1982, pour : "Contrôleur de ligne téléphonique destiné à coopérer avec un automate". Le coupleur bidirectionnel 1 est en outre ici conçu pour permettre l'ajustement indépendant de chaque parametre aux normes de transmission de chaque pays du monde par simple changement de la valeur de quelques composants passifs carac téristiques de chaque parametre, csest-à-dire - l'impédance caractéristique, qui est ici déterminée par les résistances R1 et R2. - L'équivalent de référence antirlocal, qui est ici déterminé par l'Impédance d'équilibrage constituée par la résistance Re et le condensateur Ce. - L'équivalent de référence en émission, qui est ici déterminé par les résistances R7 et R8. - L'équivalent de référence en réception, qui est ici déterminé par les résistances R3, R5 et R4 et R6. Le circuit d'adaptation a la longueur de la ligne objet de la fig. 3 permet de moduler chacun des trois derniers paramètres de transmission précités selon quatre valeurs possibles. A cet effet, le circuit 8 précité faisant en détail l'objet de la fig. 8 sert à comparer le courant I de la ligne à quatre niveaux de courants prédéterminés. A cet effet, il est inséré en série dans le circuit du primaire du transformateur T1 du coupleur bidirectionnel une résistance Rm de faible valeur (de l'ordre de 10 ohms) shuntée par un condensateur Cm de forte valeur, destiné à éliminer les composantes alternatives de la tension de ligne aux bornes de la résistance Rm, de sorte que la tension prise à ses bornes est sensiblement proportionnelle au courant de ligne. Cette tension est appliquée aux deux entrées dsun amplificateur opérationnel A10 à microconsommation, dont le signal de sortie est appliqué par l'intermédiaire de ponts diviseurs étagés à résistances R45, R46; R47, R48, et R49, R50 aux entrées non inverseurses de trois amplificateurs opérationnels All, A12, A13 à microconsommation, aux entrées inverset1ses desquels est appliquée une meme tension de référence Vr. Les trois ponts diviseurs précités et la tension de référence Vr sont choisis de sorte que - pour un courant de ligne faible, reflétant une ligne dite "très longue", les trois sorties sil, S12 et S13 des amplificateurs All, Al2, A13 sont à l'état logique O (predo- minance de Vr), pour un courant de ligne relativement plus élevé, reflétant une ligne dite "longue", la sortie S11 passe à l'état logique 1, les sorties S12, S13 restant à O, - pour un courant de ligne relativement plus élevé que le précédent, reflétant une ligne dite "moyenne", les sorties S11, S12 passent à l'état logique 1, la sortie S13 restant à 0, - pour un courant de ligne relativement plus élevé que le précédent, reflétant une ligne dite courte, les sorties Sll, S12, S13 passent toutes à l'état logique 1. Les sorties S11' S1, S13 sont ici reliées à l'interface 7 en vue d'être scrutes par le microprocesseur de l'automate de commande, qui est utilisé pour convertir les quatre états précités des sorties Sl1, S12, 813 en un code binaire de longueur de ligne à deux bits bi, ho, délivrés en retour par l'interface 7 et selon le coda suivant - ligne très longue" o bl = 0; ho = O - ligne "longue" . bl = O; bo = 1 - ligne "moyenne" v bl = 1; bo = O - ligne "courte" 4 bl = 1; bo = I. Ces deux bits bl, bo sont utilisés par le circuit d'adaptation à la longueur de la ligne objet de la fig 3 pour moduler les paramètres de transmission de la manière suivante. En ce qui concerne l'adaptation de l'équivalent de refe- rence en émission, le signal issu de la voie d'émission en Ex est présenté au point E du coup leur bidirectionnel atténué par le pont diviseur constitué par les résistances R10, R11. Rîl ayant ici une valeur très supérieure à R10, ce diviseur r'atte- nue pratiquement pas Le signal, ce qui correspond au cas d'une ligne extrêmement longue, où il faudrait envoyer le signal 1 plus fort. Plus la ligne devient courte plus il faut atténuer le signal, et l'on obtient ici ce résultat en connectant par un multiplexeur analogique 141 une résistance en parallèle sur R11 pour augmenter l'atténuation du pont diviseur.C'est ainsi que selon la longueur de la ligne codée sur les deux bits bl, bo, comme ci-dessus indiqué, le multiplexeur analogique M1 met en parallèle sur R11 l'une des quatre résistances R12, R13, R14, R15, dent les valeurs sont choisies pour apporter 1 'atté- nuation requise par la longueur de la ligne détectée. En ce qui concerne l'adaptation de l'équivalent de référence en réception, le signal issu de la ligne sort du coupleur bidirectionnel au point R et est présenté en RX à la voie réception par l'intermédiaire du pont diviseur constitué par les résistances R16, R17 qui l'atténuent. L'atténuation de ce pont diviseur est modulée par l'une des quatre résistances R18, R19, R2D, R21 connectées en parallèle sur la résistance R17, par le multiplexeur analogique M2, command-é par les deux bits de longueur de ligne bl, bO. En ce qui concerne l'adaptation de l'équivalent de réference antilocal, lsimpedance d'équilibrage de la ligne étant réalisée par la résistance Re et le condensateur- Ce connectés au point Eq du coupleur bidirectionnel, cette impédance d'équilibrage est modulée par l'une des quatre impédances Rel, Cel; Re2, Ce2; Re3, Ce3; Re4, Ce4, connectée en parallèle sur Re, Ce, par un multiplexeur analogique M3, commandé par les deux bits de longueur de ligne bl, bO. Le circuit amplificateur pour l'écouteur objet de la fig. 4 constitue- la voie réception qui reçoit les signaux de la ligne du point Rx de l'adaptateur de transmission et les amplifie pour actionner un écouteur Ec. Cet amplificateur est monté pour constituer un filtre passe-bas ayant une fréquence de coupure aux environs de 4000 Hz de façon à atténuer le plus possible l'audition éventuelle des signaux en fréquences supraphoniques, notamment les signaux de taxe émis par le central à destination du circuit de réception de taxe. Cet amplificateur possède également ainsi qu'on va le voir une commande d'arrêt de l'audition de façon à annuler toutes auditions pendant certaines phases de la communication (en particulier l'envoi d'une numérotation en signalisation décimale qui se traduirait par des claquements désagréables au niveau de l'écouteur). Le filtre passe-bas précité est un filtre d'ordre 4 constitué par deux sections de filtres actifs à variables multiples d'ordre 2 montées en série, constituées par les amplificateurs opérationnels à microconsommation A3 et A4 ainsi que par les résistances R21 à R27 et les condensateurs C3 à C6. L'amplificateur opérationnel A4 est soumis à une commande Ip. Lorsque cette commande est connectée à V- l'amplificateur n'amplifie pas et donne O volt en sortie, ce qui court-circuite l'écouteur Ec. Lorsque cette commande est connectée à V+ l'amplificateur amplifie et actionne l'écouteur Ec.Un signal extérieur "audition" est émis au niveau V+ lorsque lton veut que l'audition soit active et il bloque alors le transistor T2 qui bloque à son tour le transistor T1, de sorte que Ip est ainsi connecté à V+ par la résistance Rp, et que 11 écouteur C est donc activé; Lorsque le signal extérieur "audition" se trouve à un potentiel inférieur à V*, il débloque le transistor T2 qui rend le transistor TI passant, de sorte que Ip se trouve connecté à V- par--l-e transistor Tl, ce qui a pour effet de bloquer l'audition. Le circuit de détection du signal de taxe supraphonique objet de la fig. 5 est constitué à l'aide d'un amplificateur branché au point Rx de l'adaptateur de transmission, en paral lèle sur l'amplificateur de réception 3 et recevant les signaux de la ligne. I1 est agencé pour constituer un filtre passe-bande à bande étroite d'ordre 4 et optionuellement d'ordre 6, centré sur la fréquence des signaux de taxation supraph-onique, et il est ici suivi comme on va le voir plus loin d'un circuit détecteur destiné à redresser la fréquence reçue lorsqu'elle est présente, pour donner le niveau haut d'un signal dit "taxe" constituant la sortie de ce détecteur.En particulier, le filtre passe-bande précité est constitué par deux ou optionnellement trois sections amplificatrices de filtres actifs à variables multiples d'ordre 2 montées en série, constituées par les amplificateurs opérationnels à microconsommation A5, A6 et optionnellement A7, ainsi que par les résistances R28 à R35 et les condensateurs C7 à C12. Lorsque la fréquence de taxation qui est seule amplifiée par ce filtre passe-bande existe, un signal est présenté au circuit redresseur D1, C13 qui présente alors un niveau positif au transistor T3 qui se débloque en fournissant le signal logique "taxe". Un filtre constitué par l'inverseur lvi, la capacite 18, les résistances R43, R44, et la diode.D2, élimine les signaux de taxe dont la durée serait inférieure à la norme de durée minimale d'un signal de taxe valide. Les signaux de bonne durée produits sont alors mémorisés par la bascule B1 jusqu'au signal de remise à zéro de cette bascule par l'interface 7, désigné par "RAZ taxe", étant entendu que c'est la sortie Q de la bascule qui génère le signal "taxe" pour l'interface 7 du processeur de l'automate de commande. Le circuit de commutation des voies d'émission objet de la fig. 6 est constitué par accueillir trois sources de signaux à émettre sur la ligne et qui sont respectivement désignées comme suit - microphone - générateur MF, - transmission de données. Pour utiliser lVune ou l'autre de ces trois sources de signaux, le circuit reçoit de l'automate ou microprocesseur associé deux bits de commande dénommés source 1, source 0, dont les niveaux hauts ou bas déterminent quatre états selon le tableau ci-dessous. Etat Source Source Connexion Connexion Connexion 1 0 microphone géné. NE trans. données 0 0 0 ligne ampli ré- déconnect. Avert. ception 1 0 1 déconnecte. ligne déconneet. envoi MF 2 B 0 déconnect. déconnect. ligne trans. données 3 1 l ligne déconnect déconnect. convers. L'état 0, ici dénomme "avertissement", est un état dans lequel la voie du générateur à moyenne fréquence MF est connectée à l'amplificateur de réception 3 tandis que la voie microphone est connectée à la lign par Ex. Ainsi, la conversation de l'usager continue à être transmise par le microphone à la ligne, alors qu'une tonalité peut être transmise à l'oreille de l'usager par une commande de l'automate au générateur MF, sans que cette tonalité puisse ëtre entendue sur la ligne. Cet état peut être utilisé par exemple dans un publiphone pour envoyer à l'usager un bip sonore de courte durée lui indiquant qu'il ne reste plus que quelques secondes de crédit pour son appel. BL'état 1, ici dénommé "envoi MF", est un état dans lequel la voie "générateur MF1, est connectée à la ligne téléphonique par Ex et les autres voies sont déconnectées. Dans cet état, une commande de l'automate au générateur MF peut transmettre une tonalité sur la ligne sans que cette tonalité soit souillée par les bruits provenant du microphone. Cet état peut être utilisé par exemple dans un téléphone pour effectuer une numérotation en signalisation multifréquence type CCITT Q23. L'état 2, ici dénommé "transmission de données", est un état dans lequel il y a déconnexion des voies du microphone et du générateur MF. Dans cet état, une commande de l'automate, par exemple à un modem extérieur au circuit, alors connecté par la voie d'un commutateur Td au point Ex du circuit d'adaptation, permet de transmettre des données sur une fréquence porteuse sans que les fréquences de transmission soient souillées par les bruits provenant du microphone. - L'état 3, ici dénommé "conversation", est un état dans lequel il y a connexion de la voie microphone et déconnexion des autres voies. Dans cet état, l'usager peut parler dans le microphone et les autres voies d'émission se trouvent inutilisées. Le circuit de commutation de ces voies est réalisé à l'aide de deux multiplexeurs analogiques M4 et M5, à une entrée et quatre sorties, qui servent à connecter leur entrée à une seule des quatre sorties en fonction du codage binaire des deux signaux précités source 1 et source 0. D'après les connexions du dessin, on voit notamment que le multiplexeur M4 est utilisé pour connecter l'amplificateur du microphone au point d'entrée émission Ex du circuit d'adaptation dans les états O et 3. D'autre part, le multiplexeur M5 est utilisé pour connecter la voie "générateur MF" au point d'entrée émission Ex du circuit d'adaptation dans l'état 1, et au point d'entrée Rx de l'amplificateur de réception dans l'état 0. Le circuit de transmission de la voie microphone objet de la fig. 7 fait appel, pour le microphone, à un transducteur ne nécessitant pas d'énergie au repos. En particulier ce peut être un microphone à très faible niveau, tel qu'un transducteur électrodynamique dont les niveaux de sortie sont de l'ordre de quelques millivolts, alors que le signal émis en ligne doit être de l'ordre de 700 millivolts généralement. Seuls en effet de tels transducteurs électrodynamiques ou analogues ne nécessitent aucun courant continu de polarisation et ils sont à considérer comme obligatoires pour réaliser un circuit de transmission à faible consommation, mais devant bien entendu faire appel à une amplification du signal.Cette amplification est ici assurée à l'aide d'un amplificateur agencé pour constituer un filtre passe-bas ayant une fréquence de coupure aux environs de 4000 Hz de façon à atténuer le plus possible, dans le spectre des fréquences émises par la parole de l'usager et les bruits ambiants captés par le microphone, la fréquence supraphonique utilisée pour les signaux de taxe comme on l'a exposé. Le filtre passe-bas prémentionne est constitué par trois sections de filtres actifs à variables multiples d'ordre 2 montées en série. Les deux premières sections en sont constituées par les amplificateurs opérationnels à microconsommation A8 et A9 de la fig. 7 ainsi que par les résistances R37 å R42 et les condensateurs C14 -C17 qui leur sont associés.La troisième section est ici constituée par l'amplificateur opérationnel Al du coupleur bidirectionnel, et par les résistances R7 à R9 et les condensateurs C1 et C2, comme déjà expliqué. Comme on l'a fait apparattre sur la fig. 1, l'interface du microprocesseur ou automate de commande comporte donc dans cet exemple - en entrée : un signal d'arrivée d'une impulsion de "taxe" mémorisé par la bascule B1 précitée; et les trois signaux Sll, S12, S13 de sortie du circuit de comparaison du courant de ligne; - et en sortie, les six signaux suivants : - le signal "RAZ taxe" précité, - le signal "audition" (blocage de celle-ci), - les.deux bits de longueur de ligne bl, bO, - les deux bits de choix de la voie d'émission : source 1, source 0. Bien entendu de nombreuses variantes pourront etre imaginées tout en restant dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit de tramission de terminal téléphonique à microphone et écouteur alimentés par la ligne téléphonique caractérisé en ce qu'il comporte un coupleur bidirectionnel à prise de séparation phonie-courant continu pour alimenter par ce dernier un automate extérieur, un microphone (NC) à transducteur non consomnateur- d'énergie au repos, auquel est associé un amplificateur (6) à très faible consommation, agencé en filtre passe-bas de la bande téléphonique, un écouteur (EC) auquel est associé un amplificateur (3) à très faible consommation agencé en filtre passe-bas de la bande téléphonique, et des moyens de détection (4) par filtre passe-bande amplificateur des fréquences supraph--oniques de taxation ou autres. 2, Circuit de transmission de terminal téléphonique selon a revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, pour les nécessités de transmission de données ou de sécurité et d'anti- fraude, un circuit de commutation sélective de plusieurs voies d'émission telles que, outre la voie microphone, une voie de transmission de données et une voie de générateur multifréquences de signalisation, ces commutations étant assurées à laide de nultiplexeurs (M4, M5) d'interconnexion sélective desdites voies et ayant des entres de commande à codage binaire (source O - source 1) répondant aux diverses fonctions de commutation souhaitées ou pilotées par l'automate ou un microprocesseur 3, Circuit de transmission de terminal téléphonique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par ce qu 'il comporte un circuit (8) de comparaison du courant de ligne à plusieurs niveaux prédéterminés de courant, et des moyens de commutation sélective (nui, M2, M3) répondant aux états de sorties dudit circuit de comparaison pour mettre en circuit avec le coupleur bidirectionnel. (1), une cellule d'affaiblissement d'équivalent de référence en émission, une cellule d'affaiblissement d'équi- valent de référence en réception et une cellule dVaffaiblisse- ment d'équivalent de référence antilocal, en fonction du niveau de courant de ligne détecté. 4. Circuit de transmission de terminal téléphonique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracterise par le fait que ledit circuit (8) de comparaison du courant de ligne comprend une faible résistance (RM) insérée sur la ligne et shuntee par un condensateur (CM) de forte capacité, les bornes de la résistance étant connectées aux entrées d'un amplificateur opératiennel (AlO) dont la sortie est connectée à des amplificateurs opérationnels (All, A12, A13) montés en comparateurs à niveaux de basculement différents fournissant les données de sortie dudit circuit de comparaison, ces données de sorties permettant d'activer soit directement, soit après traitement par l'automate de commande, les moyens de commutation sélective (M1, M2, M3) des cellules d'affaiblissement des équivalents de référence de transmission, ces moyens de commutation étant constitués pour chaque cellule par un multiplexeur à une entrée connectée au circuit déterminant ledit équivalent et à plusieurs sorties connectées à des cellules constituées par des composants rendant variable ledit équivalent, ces sorties étant commutées sélectivement en réponse à un codage binaire fonction du niveau de courant détecté et appliqué à des entrées de commande correspondantes du multiplexeur.