Brevet FR2567344A1 — publié le 19860110

Poste téléphgniaue à écoute amPlifiée et à asservissement d'amPlification L'invention concerne les postes téléphoniques à écoute amplifiée du type comportant, en plus d'un combiné relié aux bornes de ligne téléphonique par une voie d'émission et une voie de réception, un circuit d'écoute amplifiée ayant un haut-parleur relié aux bornes de ligne par des commutateurs et des moyens d'amplification munis de moyens de suppression de l'effet Larsen. L'invention trouve une application particulièrement importante dans les postes téléphoniques couramment appelés "mains libres", comprenant un microphone additionnel associé à une voie d'émission amplifiée, que l'utilisateur peut relier aux bornes de ligne, en général à la place du microphone du combiné. On connait déjà de nombreux téléphones "mains libres". La plupart d'entre eux fonctionnent en alternat, en ce sens que la voie d'émission est automatiquement mise en service, en coupant la voie de réception, lorsque le niveau sonore à l'entrée du microphone additionnel dépasse une valeur déterminée. Inversement, la voie d'émission est coupée tandis que la voie de réception est en service lorsque le niveau sonore est audessous du seuil. Ces systèmes sont peu adaptés à des dialogues rapides entre deux correspondants, du fait du temps mort qu'on est obligé de ménager pour qu'il y ait basculement d'émission en réception, et réciproquement. Au surplus, cet effet de basculement est désagréable pour les utilisateurs. On a également proposé (FR-A-2 481 550) un dispositif de protection contre l'effet Larsen dans un poste téléphonique à écoute amplifiée, permettant une action pas à pas plutôt que de bascule sur les moyens d'amplification. Mais les solutions mises en oeuvre sont très complexes et maintiennnent la nécessité de constantes de temps importantes, au moins lors du passage d'émission à réception. L'invention vise à fournir un poste téléphonique à écoute amplifiée du type ci-dessus défini, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il évite, à la réception, toute variation brutale et importante de niveau ; elle vise notamment à fournir un téléphone "mains libres N dans lequel la commutation brutale d'amplification sur la voie d'émission est éliminée. L'invention propose notamment dans ce but un poste téléphonique du type ci-dessus défini dont lesdits moyens de suppression de l'effet Larsen comprennent une boucle de commande progressive du gain d'au moins un des moyens d'amplification en fonction décroissante du niveau appliqué au haut-parleur et du niveau appliqué à la ligne par la voie d'émission. Dans son application à un poste téléphonique "mains libres" comportant un microphone additionnel muni d'une voie d'émission amplifiée, cette voie d'émission comporte un amplificateur à gain variable entre une valeur minimale Gm et une valeur maximale GM, la commutation entre les deux gains étant réalisée par un comparateur logique dont une entrée reçoit le signal provenant du microphone additionnel et l'autre entrée un signal de seuil proportionnel au niveau de signal appliqué au haut-parleur. Dans ce cas, le circuit d'écoute amplifiée et la voie d'émission amplifiée constituent une boucle fermée et il est évidemment nécessaire que le gain minimal soit choisi de façon à éviter un phénomène d'accrochage pour le gain maximal de la voie de réception amplifiée et qu'inversement le gain minimal que puisse atteindre la voie de réception soit suffisamment faible pour qu'il n'y ait pas accrochage pour la valeur maximale du gain à l'émission. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel - la Figure 1 est un schéma synoptique simplifié d'un poste téléphonique "mains libres" suivant l'invention, - la Figure 2 est un schéma montrant une variante possible d'une fraction du poste de la Figure i. Le poste téléphonique dont un synoptique de principe est donné en Figure 1 peut être regardé comme ayant trois parties - un ensemble de téléphonie classique, - un circuit d'écoute amplifiée comportant un montage anti-Larsen, circuit pouvant être mis en fonction et hors fonction par l'opérateur à volonté, - un circuit d'émission "mains libres" pouvant également être mis en fonction et hors fonction à la demande par l'utilisateur, la mise en mode "mains libres" entrainant également la mise en fonction du circuit d'écoute amplifiée. L'ensemble de téléphonie classique comporte un combiné muni d'une capsule microphonique 12 et d'un écouteur 14. La capsule microphonique attaque la paire téléphonique L1, L2, par l'intermédiaire d'un préamplificateur 16 et d'un filtre émission 18 classiques. La voie de réception alimentant 11 écouteur 14 comporte un amplificateur différentiel d'entrée 20 et un amplificateur d'écouteur 22 Un compensateur d'effet local, constitué d'un amplificateur 24 de gain -9 et d'un réseau anti-local 26, couple les voies de réception et d'émission. Dans le mode de réalisation illustré, le combiné est rendu inactif lors du fonctionnement en mode "mains libres". Pour cela, deux interrupteurs 28 et 30 sont placés sur les voies d'émission et de réception, Ces interrupteurs, comme ceux dont il sera question par la suite, sont avantageusement des commutateurs analogiques C-MOS, qu'une commande permet de bloquer lors du fonctionnement en "mains libres". Ces commutateurs peuvent être commandés en basse tension (5 V). On désignera par la suite par ML la tension appliquée aux commutateurs 28 et 30, destinée à les bloquer lors du fonctionnement en mains libres. Dans certains cas, il sera possible de se dispenser du commutateur 30 au moins, l'écouteur du combiné restant alors en service en permanence. Le circuit d'écoute amplifiée comporte un hautparleur 32 alimenté depuis la sortie de l!amplificateur différentiel 20 par une voie de réception amplifiée qui comporte successivement un amplificateur 34 à gain variable Gr, un filtre de réception 36 destiné à compenser les défauts des capsules microphoniques des combinés et à atténuer les fréquences de résonnance du boîtier du poste, un potentiomètre 38 de réglage de niveau (à la disposition de l'utilisateur) et un amplificateur de puissance 39 ayant un gain fixe. Pour assurer un bon confort d'écoute, il est nécessaire d'éviter les niveaux sonores trop élevés qui provoquent des distorsions et d'atténuer les tonalités d'appel, toujours de niveau élevé. Cette fonction est remplie par une boucle de limitation de niveau qui comporte un circuit limiteur 40 qui reçoit le signal de sortie du filtre 36 et fournit, sur l'entrée de commande de gain de l'amplificateur 34, un signal analogique tendant à réduire le gain Gr lorsque le niveau en sortie du filtre dépasse un seuil prédéterminé. Le circuit d'écoute amplifiée comporte une boucle de limitation du gain Gr'destinée à éviter l'apparition d'effet Larsen. Elle est donc utile dans tous les cas, mais on verra qu'elle présente un maximum d'avantages lors du fonctionnement en mode "mains libres". Cette boucle de limitation est sensible au signal de phonie en sortie du filtre d'émission 18. Elle comporte un circuit différentiateur 42 constitué par un amplificateur sélectif en fréquence, dont le gain est beaucoup plus élevé au-delà de la bande allant de 800 Hz à 1 kHz qu'au-dessous, de façon à favoriser les fréquences où apparaît l'effet Larsen. Le différentiateur 42 est suivi d'un circuit de mesure de niveau 44 constitué essentiellement par un redresseur, et d'un amplificateur de commande 46 à gain fixe. Les deux boucles de commande de gain exercent une action additive sur l'amplificateur 34. Il est important de remarquer que les boucles d'atténuation sont prévues pour atténuer le signal sonore reçu, mais sans le couper, ce qui représente un élément important de confort d'écoute. Si un effet Larsen s'amorce, il n'en est pas moins immédiatement étouffé : les circuits 42, 44, 46 peuvent être prévus pour fournir un signal de commande sensiblement proportionnel au signal réémis (par le microphone 12 du combiné en mode "écoute amplifiée") et diminuer le gain Gr de l'amplificateur 34, qui peut être du type à commande linéaire. La réduction du gain se poursuit jusqu'à désa morçage du couplage. Des commutateurs 48 et 50 sont placés en amont du filtre 36 et de l'amplificateur 39 pour autoriser à volonté la mise en service et hors service du circuit d'écoute amplifiée. Ces commutateurs seront débloqués par le signal AMP d'écoute amplifiée. Ils doivent également être débloqués par le signal ML : pour cela, ils peuvent être commandés par l'intermédiaire d'une porte OU, dont seule est représentée celle qui est associée au commutateur 48. Le circuit d'émission "mains libres" 51 comporte un microphone 52, avantageusement un microphone à électrets de petites dimensions pouvant être monté dans un alvéole du boîtier du poste. Le microphone 52 attaque un préamplificateur d'émission à gain fixe 54 suivi d'un amplificateur 56 à gain Ge variable entre des valeurs minimale Gm et maximale GM, commandé par la tension appliquée sur une entrée 58. La sortie de l'amplificateur 56 est reliée à l'entrée du filtre 18. Dans la pratique, il devra en général y avoir une différence de 30 dB au moins entre Gm et GM. On peut notamment utiliser un amplificateur à transconductance du type tension/courant, tel que le circuit LM 13600 de National Semiconductors. Le gain Ge est commandé par le niveau de sortie d'un comparateur logique 60 pour basculer entre les valeurs Gm et GM. Le gain Ge doit prendre la valeur Gm lorsque le signal émis par le microphone 52 est inférieur à un seuil S. Ce gain Gm doit être tel qu'il n'y ait pas amorçage d'effet Larsen lorsque le gain à la réception est maximum. En d'autres termes, Gm doit être tel que la somme des gains des voies d'émission, de réception et du bouclage acoustique entre microphone et haut-parleur reste inférieure à 1. Le gain prend la valeur GM lorsque le signal émis par le microphone 52 dépasse le seuil, ce qui correspond à la présence d'un signal de parole. Le circuit d'émission "mains libres" 51 est prévu pour éliminer des défauts fréquemment rencontrés sur des appareils antérieurs et notamment - une compression excessive du gain Gr lorsque le haut-parleur 32 fournit un signal sonore important, réinjecté par le microphone 52 (réception de tonalité par exemple), - un basculement trop rapide et désagréable entre les gains GM et Gm (ce dernier souvent nul dans les systèmes antérieurs). Pour cela, le comparateur logique 60, - d'une part, reçoit un seuil S qui n'est pas fixe, mais asservi au signal reçu et limité par l'amplificateur à gain variable 34, - d'autre part, attaque l'entrée de commande 58 par l'intermédiaire d'un réseau intégrateur 62 qui assure une variation progressive du gain entre GM et Gm, sur un délai qui peut être de l'ordre de 100 ms. Dans la pratique, l'ajustement automatique de S peut être réalisé en reliant l'une des entrées du comparateur logique 60, par l'intermédiaire de résistances respectives - d'une part, à une tension constante, - d'autre part, à un détecteur 64 de niveau du signal reçu et compressé. Du fait que c'est le signal compressé qui commande le seuil S, on évite d'élever ce seuil en réponse à un signal de réception brusquement accru à la suite d'une réinjection de signal émis par le microphone 52, dans le cas d'un déséquilibre de l'effet local. La mise en mode "mains libres" implique la mise en fonction du circuit d'écoute amplifiée et du circuit d'émission amplifiée. Elle peut être assurée par application du signal logique ML à un commutateur 66 placé entre l'amplificateur à gain variable 56 et le filtre d'émission 18. En même temps, ce signal est appliqué aux commutateurs 48 et 50 et le signal complémentaire ML est appliqué aux commutateurs 28 et 30. On constate que le circuit "mains libres", par sa coopération avec la voie de réception, permet d'avoir un temps de basculement sur la voie d'émission relativement lent et, sur la voie de réception amplifiée, une commande linéaire et progressive du gain, ce qui écarte les inconvénients des dispositifs connus. Le circuit d'émission 51 peut aisément être réalisé sur une carte de circuit imprimé de petite taille, constituant, avec le microphone 52 qui lui est relié par un fil souple, un module utilisable pour rééquiper des postes à écoute amplifiée existants. Du fait de cette constitution modulaire, il est également possible de prévoir un poste à écoute amplifiée pouvant soit être commercialisé tel quel, soit comporter, à l'intérieur du boîtier, la carte "mains libres". L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Il est en particulier possible d'écarter le risque de fonctionnement intempestif des boucles de régulation provoqué par des bruits ambiants importants en munissant le comparateur 60 d'un circuit permettant d'effectuer un tri parmi les excitations sonores. La Figure 2 (où les organes correspondant à ceux de la Figure i portent le même numéro de référence) comporte un circuit 68 qui sélectionne les bruits en fonction de leur temps de montée et applique, sur l'entrée de seuil du comparateur 60, un niveau qui s'ajoute à celui créé par le signal reçu compressé. Le seuil sera constant par rapport à la référence constituée par le bruit ambiant. Il ne change pas en fonction du niveau de parole, du fait que le signal correspondant à un temps de montée très rapide ; le circuit 68 ne réagissant que sur un temps de montée lent et donc sur un bruit ambiant. REVENDICATIONS 1. Poste téléphonique à écoute amplifiée comportant, en plus d'un combiné (12, 14) relié aux bornes de ligne téléphonique (L1, L2) par une voie d'émission et une voie de réception, un circuit d'écoute amplifiée ayant un haut-parleur (32) relié aux bornes de ligne par des moyens commutateurs (48, 50) et des moyens d'amplification (20, 34, 39) munis de moyens de suppression de l'effet Larsen, caractérisé en ce que lesdits moyens de suppression comprennent une boucle de commande progressive du gain (Gr) d'au moins un des moyens d'amplification en fonction décroissante du niveau appliqué au haut-parleur (32) et du niveau appliqué à la ligne par la voie d'émission. 2. Poste téléphonique à écoute amplifiée comportant, en plus d'un combiné (12, 14) relié aux bornes de ligne téléphonique (L1, L2) par une voie d'émission et une voie de réception, un circuit d'écoute amplifiée ayant un haut-parleur (32) relié aux bornes de ligne par des moyens commutateurs (48, 50) et des moyens d'amplification (20, 34, 39) munis de moyens de suppression de l'effet Larsen, ainsi qu'un microphone additionnel muni d'une voie d'émission amplifiée, caractérisé en ce que ladite voie d'émission comporte un amplificateur (56) à gain variable entre une valeur minimale Gm et une valeur maximale GM, la commutation entre les deux gains étant réalisée par un comparateur logique (60) dont une entrée reçoit le signal provenant du microphone additionnel et l'autre entrée un signal de seuil proportionnel au niveau de signal appliqué au haut-parleur (32), lesdits moyens de suppression comprenant une boucle de commande progressive du gain (Gr) d'au moins un des moyens d'amplification en fonction décroissante du niveau appliqué au haut-parleur (32) et du niveau appliqué à la ligne par la voie d'émission amplifiée. 3. Poste selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écart entre les gains GM et Gm est d'au moins 30 dB. 4. Poste selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le comparateur logique (60) commande le gain de la voie d'émission amplifiée par l'intermédiaire d'un réseau intégrateur (62) qui assure une variation progressive du gain entre GM et Gm. 5. Poste selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la voie d'émission amplifiée (51) est portée par une carte indépendante pouvant être prévue ou omise dans un poste. 6. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle de commande progressive du gain (Gr) comporte un circuit limiteur (40) recevant le signal appliqué au hautparleur (32) et fournissant, sur une entrée de commande de gain d'un amplificateur (34) qui reçoit le signal de ligne par l'intermédiaire d'un amplificateur différentiel (20), un signal de commande fonction du niveau du signal appliqué au haut-parleur. 7. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil du comparateur (60) est référencé par rapport au bruit ambiant à l'aide d'un circuit (68) qui utilise la différence des temps de montée entre le signal et le bruit ambiant.