Brevet FR2694152A1 — publié le 19940128

DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN DETECTEUR DE TAXATION D'UN PUBLIPHONE CONTRE DES FRÉQUENCES PARASITES La présente invention concerne tout système téléphonique où des signaux de taxation sont renvoyes à l'appelant et plus particulièrement un dispositif de protection d'un détecteur de taxation dans un publiphone contre des fréquences parasites qui pourraient induire des taxations erronées. La figure 1 représente schématiquement des éléments classiques d'un publiphone. Un microphone 10 d'un combiné téléphonique est relié à l'entrée d'un amplificateur différentiel 11 de grand gain (de l'ordre de 1000). Une ligne téléphonique, non représentée, est reliée à une borne de signal A et à une borne de référence B, par exemple la masse. La borne A est reliée à la sortie de l'amplificateur 11 par l'intermédiaire d'une connexion en parallèle d'une inductance L et d'une capacité C. L'inductance L et la capacité C forment, avec l'impédance Z présentée par la ligne téléphonique, un filtre réjecteur dont le rôle sera décrit ultérieurement. La borne A est également reliée à un détecteur de signal de taxation. Un signal de taxation arrive par la ligne téléphonique à chaque fois qu'il faut débiter une taxe. Ce détecteur comprend un filtre passe-bande 13 dont l'entrée est reliée à la borne A. Le filtre passe-bande 13 laisse passer des fréquences d'environ 12 kilohertz vers une première entrée d'un comparateur 14. La deuxième entrée du comparateur 14 reçoit une tension seuil Vt constante. La sortie du comparateur 14 est reliée à un circuit de taxation 15. Lorsqu'un signal de taxation (signal ayant une fréquence d'environ 12 kilohertz et d'une amplitude importante) arrive sur la ligne téléphonique, il est transmis par le filtre 13 pratiquement sans atténuation vers le comparateur 14. Si l'amplitude du signal est supérieure à la tension seuil Vt, le comparateur 14 active le circuit de taxation 15 qui débite une taxe, par exemple sur une carte téléphonique insérée dans une fente du publiphone. Si l'utilisateur du publiphone émet dans le microphone des fréquences s d'environ 12 kilohertz, avec un niveau suffisam- ment fort, le détecteur de taxation 13/14 pourrait, si des précautions particulières ne sont pas prises, entrainer le débit d'une taxe. De même, si l'utilisateur émet un niveau sonore important, l'amplificateur 11 risque de saturer et émettre un signal comprenant des harmoniques de 12 kilohertz d'un niveau suffisant pour activer le détecteur 13/14. Le filtre éjecteur LC est destiné à atténuer les signaux provenant de l'amplificateur 11 et semblables au signal de taxation. Toutefois, 1' efficacité de ce filtre est limitée. D'une part, l'atténuation de ce filtre n'est pas suffisante dans certains cas, par exemple lorsque l'utilisateur tousse ou éternue à proximité du microphone. D'autre part, ce filtre est ajusté en usine à une valeur centrale qui se déplace notablement en fonction de la température, ce qui risque d'entralner dans certaines situations que ce filtre n'atténue que faiblement les signaux gênants. En outre, un tel filtre LC est encombrant et coûteux à la fabrication, notamment à cause du réglage à effectuer en usine. Un objet de la présente invention est de prévoir un dispositif particulièrement efficace d'atténuation des fréquences gênantes émises par l'utilisateur. Pour atteindre cet t objet selon l'invention, on dispose entre le microphone et l'amplificateur différentiel 11 un circuit écréteur à action progressive suivi d'un filtre passe-bas. L'homme du métier pourrait être découragé d'utiliser une telle solution car l'écreteur et le filtre passe-bas doivent traiter des signaux de faible amplitude et être alimentés par une source mono-tension de valeur basse (de l'ordre de 5 volts). Ainsi, l'homme du métier est amené à penser que cette solution qui nécessite des précautions particulières est particulièrement coûteuse. Toutefois, la demanderesse s' est aperçue que l'on pouvait utiliser des composants du commerce pour convenablement réaliser 1 'écrêteur et le filtre passe-bas tout en fournissant une solution moins coûteuse et plus efficace que le filtre LC classique. La présente invention vise plus particulièrement un publiphone comprenant un microphone relié à une ligne téléphonique par l'intermédiaire d'un amplificateur de grand gain, et un détecteur d'une fréquence non normalement transmise par le microphone relié à la ligne téléphonique. Selon l'invention, le publiphone comprend suc successivement entre le microphone et l'amplificateur de grand gain un écrêteur à action progressive et un filtre passe-bas de fréquence de coupure voisine de la fréquence maximale normalement fournie par le microphone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'écrêteur à action progressive comprend un amplificateur et deux diodes à caractéristique tension/courant progressive, disposées en anti-parallèle sur une résistance de contre-réaction de cet amplificateur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les diodes sont des diodes au germanium normalement destinées à des applications de haute fréquence. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le filtre passe-bas est un filtre du deuxième ordre à structure de Roch. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1, précédemment décrite, représente schématiquement des parties de circuit d'un publiphone associées au microphone et à la taxation la figure 2 représente des éléments insérés selon la présente invention dans l'architecture de la figure 1 ; et la figure 3 représente un mode de réalisation selon la présente invention des éléments insérés de la figure 2. A la figure 2 on retrouve des mêmes éléments qu a la figure 1 désignés par des mêmes références. s. Selon l'invention, le filtre LC classique est omis et on a disposé entre le microphone 10 et 1' entrée de l'amplificateur 11 un écrêteur 20 et un filtre passe-bas 22. Il est important que l'écreteur 20 soit disposé avant le filtre passe-bas 22 car ce filtre passe-bas atténue non seulement les fréquences élevées produites par le microphone 10 mais aussi les harmoniques de fréquence élevée produites lorsque 1 'écrêteur 20 entre en action. De préférence, 1' écréteur 20 est à action progressive, c'est-à-dire que le signal de sortie de 1 'écrêteur 20 est atténué d'autant plus fortement que son amplitude est importante, de manière que le signal de sortie ne présente pas un seuil d' écrê- tage marqué. Un signal ainsi écrêté présente des harmoniques d'amplitude beaucoup plus faible qu'un signal présentant un seuil d'écretage marqué. On verra en relation avec la figure 3 un mode de réalisation d'un tel écrêteur. Le filtre passe-bas 22 est un filtre, par exemple du deuxième ordre, dont la fréquence de coupure est choisie légèrement supérieure à la fréquence maximale à transmettre par le microphone 10, c'est à dire environ 4 kilohertz. Avec une telle disposition, on diminue considérablement le risque d'apparition à la sortie de l'amplificateur 11 de signaux de 12 kHz et de forte amplitude susceptibles d'être détectés en tant que signal de taxation par le circuit 13, 14, 15. Bien entendu, si le dispositif selon l'invention équipe des montages existants déjà munis du filtre LC, il ne sera pas nécessaire de supprimer ce filtre LC, car sa présence ne fera qu' améliorer la protection. Il est important de placer 1 'écrêteur à action progressive 20 avant l'amplificateur 11 car l'écretage de 1 'ampli- ficateur 11 se produit de manière abrupte, ce qui génère des harmoniques de forte amplitude. Un écréteur, même à action progressive, disposé après l'amplificateur 11 ne suffirait pas à atténuer ces harmoniques de manière significative. La figure 3 représente un mode de réalisation de l'écrêteur 20 et du filtre passe-bas 22. Le microphone 10 est relié entre les entrées différentielles d'un amplificateur différentiel construit autour d'un amplificateur opérationnel 30. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 30 est reliée à une borne du microphone 10 par l'intermédiaire d'une résistance R1 et à une borne de tension de référence Vref par 1 'intermé- diaire d'une résistance R2. L'entrée inverseuse de 1 'amplifica- teur 30 est reliée à 1' autre borne du microphone 10 par 1 'inter- médiaire d'une résistance R3 et à la sortie de l'amplificateur par 11 intermédiaire d'une résistance R4.Les résistances R2 et R4 ont la même valeur ainsi que les résistances R1 et R3. Dans ces conditions, le gain de cet amplificateur différentiel est défini par le rapport entre les résistances R2 et R1. Deux diodes D1 et D2 sont disposées en anti-parallèle sur la résistance R4. On réalise ainsi un écrêteur qui entre en action dès que la tension d'entrée de l'amplificateur différentiel atteint la tension de seuil des diodes D1 et D2 divisé par le gain de l'amplificateur différentiel. Si I 'on choisit des diodes courantes pour les diodes D1 et D2, on obtient un écrêtage abrupt. Une solution classique pour obtenir un écrêtage progressif est de disposer, en parallèle sur la résistance R4, plusieurs paires de diodes en anti-parallèle reliées en série avec des résistances s de valeurs différentes. On obtient ainsi un écrêtage progressif par paliers. Cette solution est toutefois complexe. Un aspect de la présente invention réside dans le choix des diodes D1 et D2. Il existe des diodes d'utilisation peu courante qui présentent une caractéristique tension/courant très progressive, c 'est-à-dire en fait que ces diodes ne présentent pas un seuil marqué. Certaines diodes au germanium utilisées dans le domaine de la haute fréquence, telles que celles fabriquées par la société Thomson sous l'appellation BAR43, présentent une telle caractéristique tension/courant progressive. La sortie de l'amplificateur 30 est reliée à un filtre passe-bas 22 construit autour d'un amplificateur opérationnel 32. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 32 est reliée à la borne de référence Vref. L'entrée inverseuse de 1 'amplifica- teur 32 est reliée à la sortie de l'amplificateur 30 par l'intermédiaire de deux résistances R5 et R6 disposées en série et à la sortie de l'amplificateur 32 par l'intermédiaire d'une capacité C1. Le point de connexion P entre les résistances R5 et R6 est relié à un potentiel fixe, tel que la masse G, par l'intermédiaire d'une capacité C2, et à la sortie de l'amplificateur 32 par l'intermédiaire d'une résistance R7.Cette disposition constitue un filtre du deuxième ordre à architecture de Roch. L'une des entrées différentielles de l'amplificateur 11 est reliée à la sortie de l'amplificateur 32 et l'autre à la borne de référence Vref. Les amplificateurs 30 et 32 sont alimentés entre une borne de masse G et une borne d'alimentation VCC qui constituent aussi les bornes d'alimentation des autres circuits du publiphone. La tension de référence Vref est obtenue grâce à un pont diviseur R8, R9 relié entre la masse et la tension VOC, éventuellement suivi d'un amplificateur-suiveur 34. La tension d'alimentation VCC est basse, de l'ordre de 5 Volts, ce qui entraine que les amplificateurs 30, 32 doivent fonctionner à basse tension d'alimentation. En outre, ces amplificateurs 30, 32 doivent être des amplificateurs à faible bruit puisqu' ils travaillent avec des niveaux de tension de quelques millivolts. Des amplificateurs répondant à ces exigences sont par exemple ceux fabriqués par la société Texas Instruments sous l'appellation TLC27. Comme le montre la figure 3, la réalisation du circuit selon l'invention est relativement simple malgré les problèmes que pourraient apparemment présenter, d'une part, la né nécessité d'avoir 3 potentiels d'alimentation (VCC, masse, Vref) pour utiliser des amplificateurs opérationnels (30, 32) alors qu'on ne dispose initialement que de 2 potentiels d'alimentation, et d'autre part, la né nécessité de traiter des signaux différentiels de faible amplitude provenant du microphone 10. L'ensemble du circuit selon l'invention est moins coûteux que le montage et le réglage d'un filtre LC classique, tel que celui de la figure 1. La présente invention est susceptible de nombreuses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme du métier, notamment en ce qui concerne la réalisation du filtre 22. REVEND ICAT IONS 1. Publiphone comprenant un microphone (10) relié à une ligne téléphonique (A, B) par l'intermédiaire d'un amplificateur (11) de grand gain, et un détecteur (13, 14) d'une fréquence non normalement transmise par le microphone relié à la ligne téléphonique, caractérisé en ce qu' il comprend successivement entre le microphone et l'amplificateur de grand gain un écrêteur (20) à action progressive et un filtre passe-bas (22) de fréquence de coupure voisine de la fréquence maximale normalement fournie par le microphone. 2. Publiphone à carte selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltécrêteur à action progressive comprend un amplificateur (30) et deux diodes (D1, D2) à caractéristique tension/courant progressive, disposées en anti-parallèle sur une résistance (R4) de contre-réaction de cet amplificateur. 3. Publiphone à carte selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diodes (D1, D2) sont des diodes au germanium normalement destinées à des applications de haute fréquence. 4. Publiphone à carte selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre passe-bas (22) est un filtre du deuxième ordre à structure de Rocs.