Brevet FR2677196A1 — publié le 19921204

CDONVERTISSEUR DIFFÉRENTIEL PASSIF DEUX FILS/OUATRE FILS La présente invention concerne des convertisseurs deux fils/quatre fils utilisés en téléphonie, aussi bien pour des communications vocales classiques que pour des modems (modu lateur/démodulateur). La présente invention vise plus particu lièrement le cas où les signaux au primaire et au secondaire du transformateur de ligne sont des signaux différentiels. La figure 1 représente le schéma d'ensemble d'un convertisseur 2 fils/4 fils. Ce convertisseur 1 est relié à un enroulement primaire 2 d'un transformateur de ligne dont le secondaire 3 est relié à une ligne d'impédance R2 associée à une source de signaux E2. Le but du convertisseur 2 fils/4 fils est d'envoyer vers le primaire 2 du transformateur de ligne les signaux en provenance d'une source d'émission E1 et de recueillir sur des bornes A, B des signaux en provenance de la source E2 sans diaphonie, c' est-à-dire sans mélange avec les signaux provenant de la source E1. Les sources E1 et E2 peuvent par exemple être des microphones ou des sources de signaux binaires. Dans la plupart des réalisations actuelles, les lignes téléphoniques transmettent des signaux référencés à la masse. Dans le cadre de ces réalisations, on connaît des convertisseurs 2 fils/4 fils actifs et passifs qui présentent chacun leurs avantages et leurs inconvénients en fonction notamment de 1 'en- vironnement dans lequel ils sont placés. Depuis quelque temps, on a développé la transmission de signaux différentiels sur des lignes téléphoniques. Les convertisseurs existants, tant actif s que passifs, destinés à des lignes reliées à la masse ne conviennent alors plus. Par ailleurs, les convertisseurs différentiels actuellement développés présentent l'inconvénient de nécessiter un nombre relativement élevé de canposants et leur adaptation à des lignes téléphoniques d'impédance variable est souvent complexe. Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un convertisseur passif 2 fils/4 fils pour transmission de signaux différentiels qui soit particulièrement simple, efficace et adaptable. Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un convertisseur différentiel passif deux fils/quatre fils associé à un transformateur qui, vu du côté du convertisseur, présente une impédance équivalente de valeur Z2, comprenant des première et deuxième impédances de valeur Z1 dont chacune est connectée par sa première borne à 1 'une des bornes opposées du transformateur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre la première borne de la première, respectivement deuxième, impèdanoe et la deuxième borne de la deuxième, respectivement première, impédance le montage en série d'une troisième, respectivement cinquième, impédance ayant une valeur Z32 élevée devant les valeurs Z1 et Z2 et d'une quatrième, respectivement sixième, impèdanoe de valeur Z31, la tension de sortie du transformateur étant prise entre les points de connexion des troisième et quatrième impédances d'une part et des cinquième et sixième impédances d'autre part, ces impédances étant choisies de sorte que i 1 221+22 k = ko = = - X ~~~~~ Z3 2 Z1+Z2 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le transformateur, vu du côté du convertisseur présente une résistance équivalente de valeur 2R0, les première et deuxième impédances sont des résistanoes de valeur R0, et les troisième, quatrième, cinquième, et sixième impédances sont des résistances de valeurs respectives R, 2R, R et 2R. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le transformateur, vu du côté du convertisseur, présente une inductance L en parallèle avec ladite résistance 2R0, et un condensateur est en série avec chacune des cinquième et sixième résistances, la valeur de chacun de ces condensateurs étant choisie telle que RC=L/2RO. On notera qu'un avantage du circuit de la présente invention est de comprendre un nombre particulièrement faible de résistances (seulement six) et que, dans le cas où l'impédance ramenée au primaire du transformateur comporte une inductanoe, il suffit pour compenser les effets de cette inductance de prévoir deux condensateurs qui auront généralement des valeurs relativement faibles. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 illustre l'agencement général d'un oenver- tisseur 2 fils/4 fils pour l'émission et la réception de signaux sur une ligne téléphonique; la figure 2 illustre un mode de réalisation d'un convertisseur 2 fils/4 fils selon la présente invention ; et la figure 3 illustre un schéma généralisé de oenver- tisseur 2 fils/4 fils selon la présente invention. En figure 2, le transformateur est représenté sous forme d'un schéma équivalent tel qu'il est vu du côté du convertisseur. Ainsi, l'enroulement 2 est remplacé par une résistance 2Ro en série avec une source de tension e2. Si le rapport de transformation du transformateur est égal à 1, la valeur 2RO est égale à la valeur R2 indiquée en figure 1 et la tension e2 est égale à la tension E2. Pour faciliter l'explication du circuit selon la présente invention, on a représenté la résistance 2Ro comme séparée en deux résistances 11 et 12 ayant chacune une valeur Rg. La borne supérieure J1 de 1'enroulement 2, du côté de la résistance 11, est connectée à une première borne d'une première résistance 13 de valeur Rg. La borne inférieure J2 de l'enroulement 2, du côté de la résistance 12, est connectée à une première borne d'une deuxième résistance 14. La borne J1 est également connectée à la première borne d'une résistance 15 de valeur R dont la deuxième borne est reliée à une résistance 16 de valeur 2R, la deuxième borne de la résistance 16 étant connectée à la deuxième borne de la résistance 14. De même, la borne J2 est reliée à la deuxième borne de la résistance 13 par la connexion en série d'une résistance 17 de valeur R et d'une résistance 18 de valeur 2R.On désigne par A le point de raccordement des résistanoes 15 et 16 et par B le point de raccordement des résistances 17 et 18. Si on appelle J3 le point milieu de la branche comprenant les résistanoes 11 à 14, correspondant à l'emplacement où l'on a placé la source e2, il sera clair pour l'homme de l'art que ce point J3 est un point neutre pour des signaux différentiels en provenance de la source El. Il en est de même pour les signaux aux points A et B. En effet, en ce qui concerne le point A, le rapport entre les résistanoes 17 et 18 est le même que le rapport entre la résistance 12 et la somme des résistanoes 11 et 13. En ce qui concerne le point B, le rapport entre la résistance 15 et la résistance 16 est le même qu'entre la résistance 11 et la somme des résistanoes 12 et 14. Les points A, B et J3 constituent donc tous trois des points neutres pour la tension El. Ce qui précède est particulièrement vrai du fait de la symétrie entre les branches 15, 16 et 17, 18. En outre, il est préférable pour ne pas augmenter la consommation des circuits et perturber le moins possible la branche de base que la valeur R soit élevée devant RO. Ainsi, on retrouve bien aux points A et B une tension qui ne dépend que de la tension e2 et il apparait entre ces bornes une tension différentielle proportionnelle à e2. On verra qu'en fait le signal entre A et B est sensiblement égal à e2/3. Dans ce qui précède, on a décrit un exemple part culier de l'invention dans lequel 1 'impédanoe ramenée au primaire du transformateur de ligne était considérée comme une simple résistance de valeur 2Ro. En relation avec la figure 3, on va considérer plus généralement une façon de calculer les paramètres du circuit selon l'invention. On a désigné les éléments du circuit de la figure 3 par les mêmes références 13 à 18 que dans le cas de la figure 2. Toutefois ces éléments sont maintenant considérés de façon générale comme des impédances et non plus comme de simples résistances. Plus particulièrement, on considère que le transformateur présente une impédance ramenée au primaire de valeur Z2, que les éléments 13 et 14 ont des impédances Z1, les éléments 15 et 17 des impédances Z32, et les éléments 16 et 18 des impédances Z31, avec Z31+Z32=Z3. On aura un même courant dans les impédances 13 et 14 qui sera appelé I1, et un même courant dans les impédances 17 et 18 d'une part et 15 et 16 d'autre part, qui sera appelé 13.Le courant entre les points de raccordement J1 et J2 est appelé 12. La tension e2 est considérée comme positive du côté du point de raccordement J1. On peut alors écrire les courants I1, I2 et I3 de la façon suivante (Z2+Z3)E1 - Z3e2 Il = Z2(Z1+Z3) + 2Z1Z3 (Z3-Zl )El-(Zl+Z3 )e2 I2 = Z2(Z1+Z3) + 2Z1Z3 (Z1+Z2)E1 + Z1e2 I3 = Z2(Z1+Z3)E1 + 2Z1Z3 La tension VA-VB (= 2Z32I3-E2-Z2I2) s'écrit alors - (Z2(Z1+Z3) + 2Z1Z3 - 2Z31(Zl+Z2)]El + 2ZlZ31e2 VA-VB = Z2(Z1+Z3) + 2Z1Z3 On note à partir de la formule donnant VA-VB que le coefficient de la tension E1 comprend une partie négative et une partie positive et qu'il peut donc toujours être annulé. Les formules de I1, I2, 13 et VA-VB se simplifient si l'on considère que Z3 et Z31 sont très grands devant Z1 et Z2, ce qui est toujours souhaitable, ne serait-ce que pour réduire la consommation du convertisseur. On a alors E1 - e2 Il = 2Z1 + Z2 E1 - e2 I2 = 2Z1 + Z2 I3 = 0 [2Z1 + Z2 - 2k(Zl+Z2)JEl + 2kZ1e2 VA-VB = 2Z1 + Z2 avec k = Z31/Z3 On voit que VA-VB est indépendant de E1, ce qui est le but recherché pour un convertisseur 2 fils/4 fils, si Z31 1 2Z1+22 k = kO = - = - x Z3 2 Z1+Z2 On a alors VA-VB = [Z1/(Z1+Z2)]e2. On peut retrower le cas particulier illustré en figure 2 dans lequel Z2 = 2Ro et Z1 = R0. On a alors kO=2/3 ce qui correspond bien comme on l'a indiqué précédemnent à des valeurs de Z31 et Z32 respectivement de 2R et de R. En ce cas, comme on l'a indiqué précédemment, VA-VB est égal à e2/3. L'application des formules précédentes permet également de traiter des cas plus complexes. Par exemple, si 1 'impédanoe ramenée par le transformateur est une impédance complexe comprenant une résistance 2RO en parallèle sur une inductance L, on a alors Z2=2jwROL/(2Rg+jwL) (où j2=-1 et w désigne la pulsation du signal). En choisissant toujours Z1 = RO, on aura k0 = (l+jwL/RO)/(l+jw(3L/2RO). En ce cas, si on choisit pour Z32 une résistance R et pour Z31 une résistance 2R en série avec un condensateur C, on obtient k = (l+jw2RC)/(l+jw3RC) et la condition k=kO donne RC=L/2RO, c'est-à-dire que si C=L/R.2RO, le système sera à nouveau parfaitement compensé. De façon plus générale, l'home de l'art notera que l'on pourra toujours trouver des impédances Z31 et Z32 telles que l'on compense toute valeur d'impédance de ligne ramenée au primaire du transformateur. REVENDICATIONS 1. Convertisseur téléphonique différentiel passif deux fils/quatre fils associé à un transformateur qui, vu du côté du convertisseur, présente une impédance équivalente de valeur Z2, comprenant des première (13) et deuxième (14) impédances de valeur Z1 dont chacune est connectée par sa première borne à 1 'une des bornes opposées du transformateur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre la première borne de la première, respectivement deuxième, impédance et la deuxième borne de la deuxième, respectivement première, impédance, le montage en série d'une troisième (15), respectivement cinquième (17), impédance ayant une valeur Z32 élevée devant les valeurs Z1 et Z2 et d'une quatrième (16), respectivement sixième (18), impédance de valeur Z31, la tension de sortie du transformateur étant prise entre les points de connexion (A, B) des troisième et quatrième impédances d'une part et des cinquième et sixième impédances d'autre part, ces impédances étant choisies de sorte que Z31 1 221+22 k = ko = - = - X Z3 2 Z1+Z2 2.Convertisseur téléphonique différentiel passif 2 fils/4 fils selon la revendication 1, dans lequel le transformateur, vu du côté du convertisseur présente une résistance équivalente de valeur 2R0 et dans lequel les première et deuxième impédances sont des résistances de valeur Rg, caractérisé en ce que les troisième, quatrième cinquième, et sixième impé dances sont des résistances de valeurs respectives R, 2R, R et 2R. 3. Convertisseur différentiel selon la revendication 2, dans lequel le transformateur, vu du côté du convertisseur, présente une inductance L en parallèle avec ladite résistance 2RO, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un condensateur en série avec chacune des cinquième et sixième résistanoes, la valeur de chacun de ces condensateurs étant choisie telle que RC=L/2RO.