Brevet FR2616607A1 — publié le 19881216

CHAtNE D'EMlSSION D'UN SIGNAL A PARTIR D'UN MICROPHONE POUR POSTE TELEPHONIQUE L'invention concerne les chaînes d'émission d'un signal à partir d'un microphone notamment pour postes téléphoniques. La chaîne émission d'un poste téléphonique comporte principalement un microphone qui transforme la parole d'un abonné en un signal électrique, ce signal étant ensuite amplifié dans un préamplificateur puis amplifié par- un ampllficateur de sortie du poste. Le signal ainsi amplifié est émis sur la ligne téléphonique. Les microphones utilisés actuellement sont de plus en plus sensibles ce qui est un avantage pour utiliser le combiné en mains libres. En effet, lorsqu'un microphone a une grande sensibilité il est possible de poser ce combiné et de dialoguer avec un interlocuteur tout en se tenant relativement éloigné de ce microphone. De tels microphones sont également extrêmement sensibles aux bruits - ce qui est particulièrement gênant pour l'interlocuteur. En effet pendant les silences qui ont lieu entre les mots lors d'une conversation les bruits sont captés par le microphone, transmis sur la ligne et entendu par l'abonné à I'autre bout de la ligne. La présente invention permet de remédier à ce problème en proposant une chaîne d'émission d'un signal à partir d'un microphone, qui comporte un comparateur à seuil permettant de diminuer le gain de la chaîne émission lorsque le signal en ligne est en dessous du seuil c'est-à-dire lorsque le signal en ligne est considéré comme du bruit. la présente invention a pour objet une chaîne d'émission d'un signal sur une ligne de transmission à partir d'un microphone, comprenant un préamplificateur recevant le signal issu du microphone et délivrant le signal émis sur la ligne ; caractérisé en ce que le préamplificateur comporte une entrée de commande de réglage du gain et en ce que la chaîne comprend des moyens de réglage du gain du préamplificateur, recevant à une première entrée- le signal issu du micophone et à une deuxième entrée un seuil, comparant le signal à ce seuil et délivrant un signal appliqué à l'entrée de commande de réglage du gain du préamplificateur de manière à diminuer le gain de la chaîne d'émission lorsque le signal est inférieur au seuil. Le présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description faite ci-apres à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins. - la figure 1, représente un schéma de réalisation d'une chaîne d'émission selon l'invention - la figure 2, représente un schéma détaillé de réalisation du préamplificateur selon la figure 1 - la figure 3, représente un schéma détaillé de réalisation du détecteur crête selon la figure 1 - la figure 4, représente un schéma détaillé de réalisation du comparateur selon la figure 1 - la figure 5, représente un schéma détaillé de réalisation du préamplificateur microphone selon la figure 1. la figure 1, représente le schéma général d'une chaîne d'émission d'un signal sur une ligne de transmission 4. La chaîne comporte un microphone 1 soit de type électret soit électrodynamique qui transforme la parole en signal électrique S. Ce signal est transmis à la fois à un préamplificateur à gain variable 2 et à un circuit 11 de réglage du gain de ce préamplificateur 2. Le signal de sortie du préamplificateur est transmis par une ligne 4 après avoir été amplifié par un amplificateur de sortie 3 de la chaîne d'émission du poste téléphonique pour avoir le niveau requis sur la ligne téléphonique. Le circuit 11 de réglage du gain comporte préférentiellement un préamplificateur 6 qui reçoit directement le signal S, un détecteur crête 7, un comparateur à seuil 5 et un circuit 10 à constante de temps.Le signal de sortie du comparateur permet d'effectuer le réglage du gain du préamplificateur 2 de microphone. Un des buts de l'invention consiste à réduire le bruit émis en ligne en dehors des périodes de parole, on choisit pour cela un niveau en ligne en dessous duquel tout signal est considéré comme du bruit. Lorsque le signal en ligne chute en dessous de ce niveau, le gain de la chaîne émission est diminué. la diminution de gain se fait sur le préamplificateur 2 de microphone à partir d'une information sur la dynamique du signal émis, cette information étant fournie par le détecteur crête. Un autre but de l'invention consiste à éviter des variations intempestives du gain émission lorsque le signal émis est - au voisinage du seuil, on Introduit pour cela un hystérésis sur le comparateur. Un autre but de l'invention consiste à éviter des bruits désagréables dus aux variations brutales de gain, pour cela, ces variations sont intégrées par un circuit 10 ayant une constante de temps prédéterminée. Un autre but de l'invention consiste à éliminer les composantes parasites du secteur qui sont importantes. au niveau du signal pris à la sortie du préamplificateur 6, on connecte pour cela une capacité de liaison 8 entre la sortie S6 du préamplificateur 6 et I'entrée D7 du détecteur 7. Selon l'exemple particulier qui va être décrit dans ce qui suit, le niveau de bruit en ligne au dessous duquel le signal est considéré comme du bruit est de -35dBm. Le gain de la chaîne émission ayant été choisi de 50dB, le seuil de bruit au niveau du microphone est donc de -86dBm soit de 40 pV efficace. Comme d'après cet exemple particulier, le seuil est particulièrement faible, on prévoit donc un préamplificateur avant le détecteur crête. Un exemple particulier de réalisation de chacun de ces circuits est décrit dans ce qui suit. Ces exemples particuliers sont conçus de manière à permettre une intégration. Les exemples des valeurs qui sont données, sont donnés à titre indicatif et correspondent au seuil qui a été fixé dans cette application. La figure 2 représente un exemple de réalisation particulier du préamplificateur 6 selon l'invention. Le gain de 48dB est fixé par un réseau de quatre résistances R9, R10, R11, R12 plus facile à intégrer que deux résistances de valeurs plus élevées. Les transistors T12, T13, T14, T31, T32 permettent de limiter la dynamique de sortie pour ne pas saturer l'étage suivant. Le signal issu du micro est appliqué à l'entrée A6 qui est constituée par la base d'un transistor T5 qui forme avec un transistor T6 un amplificateur différentiel dont le courant de polarisation est fourni par une source de courant J1. Le préamplificateur 6 est alimenté par une source de tension Va - Vb. Le potentiel Va est sensiblement égal à 5V, le potentiel Vb est égal à OV. L'amplificateur différentiel T5, T6, J1, fait partie d'un étage d'entrée constitué par les transistors T1 à T9 et les résistances de polarisations R1 à R4, R15 et R16. Deux résistances série R8, R9 sont connectées entre la base du transistor T6 et une tension de référence Vr. Des résistances R10 et R12 sont connectées en série entre le point commun A7 des résistances R8 et R9 et la borne de sortie S6 du circuit 6. Un étage de sortie comporte un montage darlington T10, T11 avec des résistances R13 et R14 et un limiteur de dynamique comportant un miroir de courant T12, T13, J2, la résistance R7 et le transistor T14 et une source de courant J3. Cet étage de sortie permet de limiter la consommation du courant symétriquement pendant une alternance négative et positive du signal d'entrée. Le courant I12 de 5 P A fournit par la source J2 est recopié par le transistor T12. Le transistor T13 qui est de géométrie 4 délivre un courant I13 de 20 p A Pendant une alternance positive, les transistors du montage darlington sont bloqués, le courant 113 passent à travers la diode T24, la moitié de ce courant est absorbé pour la résistance R11, l'autre moitié compense la source de courant J3. Lors d'une alternance négative, les transistors T10 et T11 sont passants, le courant I13 est absorbé par le transistor T11. La diode T24 empêche le courant de la source J3 d'être également absorbé par le transistor TI1, ce courant I13 passe dans le réseau de résistances. Sur la figure 3, on a représenté un exemple de réalisation particulier du détecteur crête 7selon l'invention. Ce détecteur est un redresseur monoalternance qui comprend un étage d'entrée comportant les transistors T25 à T28, les sources de courant J4, J5, avec une borne d'entrée D7 et un étage de sortie comportant les transistors T12 à T23, la source de courant J6 et une borne de sortie S7. Le détecteur est alimenté par les bornes de potentiel Va, Vb Lorsque lors d'une alternance de courant positive, le signal croit, le transistor T29 qui reçoit sur sa base le signal recopié par le transistor T19, le courant I6 de la source J6 passe à travers les diodes T21, T22, T23 et permet de charger le condensateur C du circuit RC 9 à concurence de la tension de seuil de la diode T23.Ce circuit 9 est un circuit externe au circuit intégré et dont une borne est connectée à la borne de sortie S7 et l'autre borne à la borne de potentiel Vb. Le temps de monté est égal au temps de charge de la capacité et la décharge s'effectue à travers la résistance R, le courant ne pouvant pas passer par le transistor T29 à cause des diodes anti-retour T21 et T22. Cette disposition permet grâce à la source de courant J6 d'avoir une consommation constante et grâce au circuit RC d'avoir une vitesse de décharge plus lente que la vitesse de charge. Le détecteur crête n'introduit pas de variation du courant consommé sur la ligne en présence du signal correspondant à de la parole ; la charge de la capacité se faisant à courant constant par la source J6. Les diodes T20 à T22 évitent de saturer le transistor T29 en l'absence de parole, lorsque la capacité C du détecteur est chargée. Le temps de descente de la détection crête est fixé par la résistance R externe. L'inhibition de la fonction seuil se fait par mise à la masse de la sortie S7. Dans le cas du combiné utilisé en mains libres il peut être utile de conserver toute la sensibilité du microphone, et par conséquent de supprimer le seuil introduit par le dispositif selon l'invention. Sur la figure 4, on a représenté un schéma de réalisation du comparateur 5 selon l'invention. Le comparateur 5 comporte une première entrée E2 qui reçoit le signal issu de la borne commune S7, de sortie du détecteur 7 et du circuit 9. L'entrée E2 est constituée par la base d'un transistor T51. Le comparateur 8 comporte une deuxième entrée El qui reçoit la tension de seuil VS égaie à iOmV dans cet exemple. Cette entrée est constituée par la base d'un transistor PNP substrat, T50 qui possède par conséquent un grand gain et un courant de base très faible. Le seuil de iOmV appliqué à l'entrée El correspond à un signal de 40 > 1V d'amplitude appliqué à l'entrée du préamplificateur A6 dont le gain est.250. Le comparateur 5 comporte deux montages darlington, un premier montage constitué par les transistors T46 à T50 pour une entrée, un deuxième montage constitué par les transistors T47 à T51 pour une deuxième entrée E2. Les courants de collecteurs des transistors T46 et T47(monté en diode) sont fixés chacun par une source de courant J7 pour T46 et J8 pour T47. Le comparateur 5 possède donc deux entrées darlington pour diminuer l'effet du courant base des transistors T50 et T51. La sortie de cet étage est réalisée au moyen des transistors T45, T58, T59, un miroir de courant T61, T62, des diodes T53 à T57, T60, des sources de courant J9 et J10. Lorsque le signal à l'entrée E2 est inférieur au seuil appliqué à l'entrée El, les transistors T45, T59, T58 sont passants si bien que le courant issu de la source J9 est absorbé pour le transistor T58. Les transistors T61 (monté en diode) et T62 sont bloqués, le courant I1 de sortie fourni par ce comparateur 8 est slors fixé par la source de courant J10. Lorsque le signal à entrée E2 est supérieur au seuil appliqué à l'entrée El, les transistors T45, T59, T58 sont bloqués. Le courant de la source. J9 passe par les diodes T55, T60 et T61. Le miroir 1/4 formé par les transistors T61 et T62 (de géométrie 4) génère un courant au collecteur de T62 égal à quatre fois J9. Le courant collecteur du transistor T62 s'ajoute au courant de la source J10 au point commun S5 de sortie du comparateur 8. Ainsi lorsque le signal détecté est en dessous du seuil VS qui a été prédéterminé, un courant Il correspondant au courant de la source de courant J10 est appliqué à la commande du préamplificateur 2, ce courant I1 est supérieur (trois fois supérieur dans cette application particulière) lorsque le signal détecté est en dessus du seuil VS. Le courant I1 est égal à 10 uA donné par J10 lorsque le signal en E2 est inférieur à VS. Le courant I1 est égal à 5gA x 4 + 10pA soit 30 > iA lorsque le signal en E2 est supérieur à VS. Le rapport entre ces deux valeurs de courant définit le facteur de gain appliqué au préamplificateur 2. Le passage de 30pA à lOpA correspond à une diminution du gain de lOdb. Le. comparateur 8 une consommation constante en courant quelque soit le signal que ce signal soit supérieur ou inférieur au seuil VS. En effet, le courant consommé dans les deux cas correspond au courant fourni par la source J9, multiplié par le facteur de géométrie quatre de T59 dans un cas ou de T62 dans l'autre cas. D'autre part on introduit un phénomène d'hystérésis au comparateur de manière à ne pas provoquer de basculement intempestif lorsque le signal est au voisinage du seuil. Pour cela, le comparateur comporte un étage qui permet de diminuer le courant fourni par une source de courant fixant le seuil VS au moyen d'une résistance R20. Cet étage comprend une source de courant Jll, les transistors T37 à 40 et T52, la diode T41. Les résistances R20 et R21. Lorsque le signal à l'entrée E2 est au dessus du seuil donné par la tension aux bornes de la résistance R20, le transistor T61 conduit, le transistor T52 devient conducteur (leur base étant rellée) et absorbe le courant fourni par le transistor T38 qui recopie le courant du transistor T37, ce transistor étant polarisé par la source J11. Le courant I38 du transistor T38 est donc absorbé par le transistor T52. Le transistor T39 copie le courant du transistor T37 en augmentant son amplltude dans un rapport trois, sa géométrie étant de trois. Le courant I39 fourni par le transistor T39 passe dans la résistance R20 et définit alors un seuil VS égal à R20 x I39 soit : Jll étant égal à 10JuA, et R20 à 1k A, alors VS = 30mV au lieu de 40mV lorsque le transistor T52 ne conduit pas. Lorsque le signal à l'entrée E2 est en dessous du seuil, le transistor T61 est bloqué, le transistor T52 est bloqué, le seuil est alors fixé par le courant I38 ajouté au courant I39 passant dans la résistance R20. Le comparateur 5 comporte en outre un intégrateur réalisé par le condensateur 10 connecté entre les bases des transistors T61 et T62 et la masse pour intégrer les variations de polarisation de l'entrée A2 du préamplificateur 2. Sur la figure 5, on a représenté un exemple de réalisation de préamplificateur 2 microphone selon l'invention. Le préamplificateur 2 présente une haute impédance d'entrée et permet de ce fait l'utilisation de microphones de type électrets. Le signal issu du microphone 1 est appliqué sur les bases d'un amplificateur différentiel T70, T71. Les bases sont également reliées au potentiel de référence Vr par une résistance R24, R25. Le courant I1 de polarisation d'émetteur est fourni par la sortie S5 du comparateur. Le collecteur du transistor T70 est relié à un miroir de courant T75, T74, R20, R21. Le collecteur du transistor T71 est relié à un miroir de courant T76, T77, R22,R23. Un deuxième amplificateur différentiel T72, T73 avec un courant de polarisation I12 fixe donné par une source de courant J12 est relié au premier différentiel. La base du transistor T72 est reliée au potentiel Vr par une résistance R26, la base du transistor T73 est relié à ce potentiel Vr par la résistance R30. Les collecteurs de ces transistors T72, T73 sont reliés aux collecteurs des transistors T70 et T71 et en conséquence respectivement aux miroirs de courant T74, T75 d'une part, T76, T77 d'autre part. Le courant au point N1 correspond à la somme des courants collecteur est miroité par le transistor T74, recopié par le transistor T79 et recopié inversé par le transistor T80. De la même façon le courant au point N2 résulte de la somme des courants collecteurs, ce courant est miroité par le transistor T77. Au point N3 les courants issus du transistor T80 et T77 se retranchent et le courant correspondant est appliqué sur la base d'un transistor T81.Le préamplificateur comporte un limiteur de dynamique à sa sortie. Ce limiteur comprend les transistors T83 à T85 les sources de courant J13 et J14, la résistance R34 et la diode T86. Le courant en sortie du collecteur du transistor T84 est quatre fois supérieur à la source J13 du fait de la géométrie de T84 et vaut 2qpA. La limitation sur l'alternance positive du signal se fait lorsque les transistors T81 et T82 ne sont pas conducteurs : J14 absorbe 10 A et passent dans la résistance (R30 + R31). La limitation sur l'alternance négative se fait lorsque les transistors T81 et T82 absorbent tout le courant du transistor T84. Les lOjuA de la source J14 sont tirés de la résistance (R30 + R31) limitant donc l'amplitude sur l'alternance négative du signal. Le contrôle de gain se fait par dépolarisation du préamplificateur microphone. Ce gain est fixé à tout instant par la formule. Il R30 + R31 G =- Une variation du courant I1 sur la sortie S5 du comparateur introduit donc une variation du gain du préamplificateur - lorsque l'amplitude du signal est inférieure au seuil : I1 diminue et le gain diminue - lorsque l'amplitude du signal est supérieure au seuil : I1 a sa valeur maximum et donc le gain du préamplificateur a aussi sa valeur maximum. Le contrôle de gain se fait donc par dépolarisation du préamplificateur microphone lorsque le signal émis est inférieur au seuil de bruit, la source de courant I1 polarisant le différentiel (T70, T71X étant diminuée par rapport a la source de courant I2 polarisant le différentiel (T72, T73). REVENDICATIONS 1. Chaîne d'émission d'un signal sur une ligne de transmission à partir d'un microphone (1), comprenant un préamplificateur (2) recevant le signal (S) issu du microphone (1) et délivrant le signal émis sur la ligne ; caractérisée en ce que le préamplificateur (2) comporte une entrée de commande de réglage dù gain et en ce que la chaîne comprend des moyens de réglage du gain (5, 6, 7) du préamplificateur (Z), recevant su-r une première entrée le signal issu du microphone et sur une deuxième entrée un seuil, comparant le signal à ce seuil et délivrant un signal appliqué à l'entrée de commande de réglage du gain du préamplificateur de manière à diminuer le gain de la chaîne d'émission lorsque le signal est inférieur au seuil. 2. Chaîne d'émission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de réglage comportent - un comparateur à seuil ayant une première (El) et une deuxième (E2) entrée, recevant sur la première entrée le seuil (VS) - un détecteur crête (7) comportant une entrée et une sortie, la sortie étant reliée à la deuxième (E2) entrée du comparateur (5) - un préamplificateur (6) comportant une entrée (A6) recevant le signal issu du microphone (1) et délivrant un signal appliqué à l'entrée du détecteur crête 3. Chaine d'émission selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une capacité de couplage (8) entre la sortie (S6) du préamplificateur (6) et l'entrée du détecteur crête (D7) pour supprimer la tension d'offset et les composantes parasites dues à la fréquence secteur. 4. Chaîne d'émission selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte également un intégrateur (9) (RC) dont une borne commune est reliée à la deuxième entrée (E2) du comparateur (5) et dont l'autre borne commune est reliée à une masse électrique. 5. Chaîne d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un intégrateur (10) relié par une borne à la sortie (S5) du comparateur (5) et à l'entrée du réglage du gain (G2) du préamplificateur à gain variable (2) et relié par l'autre borne à une masse électrique, pour Intégrer les variations de polarlsation de l'entrée (A2) du signal préamplificateur à gain variable (2). 6. Chaîne d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le préamplificateur (6) comprend -un étage d'entrée (T1 à T9) comportant un amplificateur différentiel de courant (T5, T6, I1) dont une entrée correspond à l'entrée (A6) du signal dé l'étage ; un réseau de résistances (R9 - R12) entre la sortie de signal (S6) et une entrée (A7) de l'amplificateur différentiel (T5, T6, Il) pour fixer le gain à une valeur prédéterminée; un étage de sortie comportant un montage darlington (T10, T11) et un limiteur de dynamique (T12, T13, -T14, J2, J3) pour limiter la consommation du courant symétriquement pendant une alternance négative et une alternance positive du signal d'entrée. 7. Chaîne d'émission selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérlsée en ce que le détecteur crête (7) est constitué par un redresseur mono-alternance comportant un étage d'entrée (J4, J5, T27, T28, T25, T26) avec une entrée de signal (D7) ; un étage de sortie (T19, T29, T20 - T23, J6) comportant un circuit de commande de charge à courant constant ou de décharge du circuit intégrateur (9) relié à la sortie (S7) de cet étage. 8. Chaîne d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le comparateur à seuil (8) comprend un étage différentiel (T46 à T51) ayant une première entrée (El) pour le signal seuil, une deuxième entrée (E2) pour le signal de sortie du détecteur crête, un circuit de réglage de la polarisation du préamplificateur (T55 à T62 et J9, J10), un circuit d'hystéresis (Jll, T37 à T40 et T52). 9. Chaîne d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le préamplificateur microphone comprend un premier (T70, T71) et un deuxième (T72, T73), amplificateur différentiel dont le courant de polarisation (I1) du premier est donné par la sortie du comparateur (8) le courant de polarisation (I2) du deuxième étant fixé par une source de courant (J12), un circuit à gain -(R30, R31), un limiteur de dynamique en sortie (T38 à T85, J13, J14) .