Brevet FR2759244A1 — publié le 19980807

DISPOSITIF DE BLINDAGE ET EQUIPEMENTS ELECTROACOUSTIQUES POURVUS DE CE DISPOSITIF" DESCRIPTION La présente invention vise un dispositif de blindage de circuits électroniques utilisés pour traiter ou amplifier des signaux audio. Elle s1 applique dans le domaine de l'électroacoustique et concerne également des équipements électroacoustiques pourvus de ce dispositif de blindage. Les circuits électronique utilisés pour traiter ou amplifier des signaux audio sont sensibles aux signaux parasites extérieurs qui peuvent générer des signaux qui se superposent au signal traité et le déforment. Ces signaux parasites peuvent être soit dans la bande de fréquence audio (20/20 000 Hz), soit dans une bande extérieure à la bande audio; dans ce cas, les perturbations résultent d'interférences générées par les non-linéarités des circuits. Ces signaux parasites peuvent pénétrer dans les circuits par conduction (par les connections d'entrée, de sortie ou d'alimentation) ou par rayonnement ou induction. Dans le cas où une grande qualité de traitement des signaux est requise, on cherche à se protéger de ces signaux parasites en minimisant l'amplitude des signaux pénétrant dans les circuits. Pour cela, on utilise des filtres branchés sur les connections (d'entrée, de sortie ou d'alimentation) et des blindages. La présente invention s'applique ainsi, dans le domaine de la reproduction électroacoustique de grande qualité et plus particulièrement en haute-fidélité, aux blindages placés autour des circuits à protéger, pour minimiser les effets des signaux parasites induits via l'alimentation secteur et par induction sur les connections. Il est habituel en électronique de protéger des équipements 12 comprenant généralement des circuits électroniques 120 et des transformateurs d'alimentation 121, 122, en les plaçant dans une enceinte métallique appelée blindage 10 et en utilisant des filtres secteur 11, en référence à la figure 1 qui montre un exemple de câblage courant d'un tel filtre 11. Une connexion 3 relie le blindage 10 à une masse extérieure généralement fournie par une installation électrique extérieure 109. Les connections de phase secteur 1 et 2 sont filtrées par deux condensateurs 17, 18 reliés au blindage 110 du filtre 11, ce blindage de filtre étant par ailleurs relié à la masse extérieure via le blindage général 10. Les deux phases secteur 1, 2 sont reliées, au sein du filtre secteur 11, aux entrées d'alimentation de l'équipement électroacoustique 12 via respectivement deux inductances 14, 16 et par un condensateur 15 branché en sortie de ces inductances 14, 16. Un tel dispositif permet d'atténuer fortement les signaux de fréquence élevée présents entre les phases secteur et la masse extérieure ou le blindage des circuits. Parfois le blindage est cloisonné en plusieurs compartiments qui permettent d'isoler entre elles les différentes parties des circuits électroniques. Cette disposition, principalement destinée à éviter des interactions parasites entre ces différentes parties des circuits électroniques, peut en outre contribuer à réduire les perturbations induites par des signaux parasites extérieurs. Le but de l'invention est de proposer une solution efficace au problème du blindage dans le domaine de la haute fidélité, cette solution reposant sur l'identification des raisons qui empêchent la stratégie générale de blindage exposée ci-dessus de donner entière satisfaction. En effet, dans le domaine de la haute fidélité: - on utilise en général plusieurs équipements conjointement, - les connexions d'entrée et de sortie ne peuvent pas être fortement filtrées sous peine d'induire des distorsions linéaires préjudiciables aux signaux à traiter, - l'usage des techniques audionumériques conduit à un environnement radioélectrique perturbé. L'objectif précité est atteint avec un dispositif pour blinder un équipement électroacoustique comprenant au moins un transformateur d'alimentation et des circuits électroniques, ce dispositif de blindage comprenant des moyens de blindage général placés à la périphérie dudit équipement électroacoustique et des moyens internes pour isoler électromagnétiquement les circuits électroniques traitant les signaux par rapport au(x) transformateur(s) d'alimentation. Suivant l'invention, les moyens de blindage général et les moyens internes d'isolation électromagnétique sont reliés entre eux par des moyens de filtrage. Par ailleurs, les phases secteur ne sont pas reliées au blindage général par un élément (filtre ou composant) capable de transmettre les signaux parasites. Dans un mode pratique de réalisation dans lequel les moyens internes d'isolation électromagnétique comprennent des moyens de blindage interne particuliers situés autour du ou des transformateurs d'alimentation, les moyens de blindage respectivement général et particulier sont reliés respectivement entre eux par des moyens de filtrage. I1 peut s'agir tout aussi bien de blindages internes entourant intégralement les transformateurs concernés, que de blindages partiels ou de blindages entourant les circuits électroniques traitant les signaux, ou encore de simples écrans séparant les transformateurs des circuits électroniques. Selon une variante, le ou les transformateurs d'alimentation sont munis chacun d'un écran entre le primaire et le ou les secondaires et cet écran est relié au blindage particulier par des moyens de filtrage. Selon une autre variante, au moins un des transformateurs d'alimentation est muni d'un ou plusieurs écrans entre son primaire et son ou ses secondaires, et ces écrans sont reliés entre eux et au blindage particulier par des moyens de filtrage. Selon encore une autre variante, au moins un des transformateurs d'alimentation est muni d'un blindage particulier séparé, et chaque blindage particulier séparé est relié à chaque autre blindage particulier séparé et au blindage général par des moyens de filtrage. Selon un mode de réalisation préféré des dispositifs de blindage selon l'invention, les moyens de filtrage comprennent une inductance. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un équipement électroacoustique comprenant un blindage général disposé autour des circuits électroniques et d'au moins un transformateur d'alimentation, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif de blindage selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 illustre une structure classique de filtre secteur; - la figure 2 illustre par un schéma équivalent un dysfonctionnement des filtres secteurs usuels; - la figure 3 est un schéma d'un exemple de réalisation d'un dispositif de blindage selon l'invention; - la figure 4 illustre un second exemple de réalisation d'un dispositif de blindage selon l'invention, dans lequel deux transformateurs sont inclus dans un même blindage particulier; et - la figure 5 illustre un troisième exemple de réalisation d'un dispositif de blindage selon l'invention, dans lequel deux transformateurs sont munis de blindages séparés. On va tout d'abord expliquer pourquoi la stratégie générale de blindage telle qu'illustrée par la figure 1 donne de mauvais résultats en haute-fidélité. En effet, cette stratégie de blindage conduit le blindage général à être à un potentiel non nul pour les signaux parasites. La figure 2 permet, sous la forme d'un schéma électrique équivalent 20, de comprendre pourquoi. Les signaux parasites présents sur la phase 1 peuvent être considérés comme étant générés par un générateur 4 relié à la masse. Le fil reliant la connexion de masse 3 à la masse présente une inductance série 5 correspondant principalement à sa grande longueur dans les installations habituelles. Cette inductance 5 constitue avec la capacité d'entrée 17 des filtres secteurs traditionnels un filtre pour les signaux parasites conduisant à une grande amplitude de ceux-ci sur le blindage aux fréquences élevées. L'atténuation des signaux parasites constatée entre les phase secteurs et le blindage correspond donc en fait à une augmentation du potentiel des signaux parasites sur le blindage alors qu'elle est généralement considérée comme une atténuation. Ce point serait de peu d'importance pour des systèmes entièrement compris à l'intérieur d'un même blindage et utilisant celui-ci comme référence de masse unique. Dans le cas d'équipements audio, on utilise généralement plusieurs équipements ayant chacun leur blindage et reliés par des fils d'interconnexion, la réalisation d'un blindage global étant difficile à réaliser. Chaque blindage est alors à un potentiel différent pour les signaux parasites et, pour chaque équipement, les connexions d'entrée et de sortie se trouvent ainsi polluées par son blindage qui est une source de rayonnement pour les signaux parasites. Dans l'art antérieur, on a eu parfois recours à un boîtier extérieur avec blindage pour les circuits d'alimentation. Ce dispositif présente en effet une amélioration par rapport à la solution traditionnelle mais le blindage des circuits d'alimentation est souvent relié à la masse électrique et les connexions entre ce boîtier d'alimentation (parfois blindées elles-mêmes) induisent des couplages variables entre le blindage des circuits d'alimentation et le blindage des circuits, en particulier à cause de leurs positions relatives variables et de l'environnement qui lui aussi peut être variable. Il est donc difficile de contrôler ce couplage. La stratégie de protection des circuits selon l'invention consiste donc à éviter toute pollution du blindage par des filtres secteur reliés au blindage ou à la connexion de masse générale et à minimiser le rayonnement interne des connexions de phase secteur et en particulier des bobinages du ou des transformateurs d'alimentation par l'utilisation de blindages internes relié par des filtres au blindage général. En effet les capacités parasites peuvent jouer le même rôle que les condensateurs d'entrée des filtres secteur et conduire le blindage à être porté à un potentiel non nul pour les signaux parasites. Ainsi la figure 3 montre le schéma électrique équivalent d'un dispositif de blindage 30 selon l'invention appliqué à un équipement 31 pourvu d'un blindage général 10 et d'un transformateur d'alimentation 33 pourvu d'un blindage particulier 32. Sur ce schéma, on a représenté, à des fins de démonstration, les capacités parasites: - une capacité 7 entre le primaire du transformateur 33 relié aux phases secteur et le blindage 32 de ce transformateur; - une capacité 8 entre le blindage 32 du transformateur et le blindage général 10; et - une capacité 9 entre le blindage général 10 et la masse. Dans l'art antérieur, il est courant d'utiliser un blindage pour le transformateur, mais ce blindage est relié directement au blindage général. Les signaux parasites présents sur les phases secteur 1 sont alors envoyés au blindage général via la capacité 7 et la connexion directe entre le blindage 32 du transformateur 33 et le blindage général 10. Dans le dispositif de blindage 30 selon l'invention, l'introduction d'un filtre 13 entre les deux blindages permet de minimiser les effets des capacités parasites 7 et 8. En effet, une isolation entre les deux blindages a un effet limité à cause de la capacité 8. Pour minimiser la transmission de signaux parasites entre les deux blindages, il vaut mieux utiliser un filtre entre ces deux blindages. Un tel filtre peut être avantageusement réalisé par une inductance reliant les deux blindages et réalisant avec la capacité parasite 8 un circuit bouchon. A titre d'exemple non limitatif, l'inductance de filtrage 13 peut avoir une valeur de quelques mH avec une résistance série de quelque mn. L'utilisation d'écrans dans le transformateur peut permettre d'améliorer cette stratégie, le ou les écrans et le blindage du transformateur pouvant être reliés entre eux par des filtres de façon à minimiser la transmission des signaux parasites à travers les capacités parasites entre écrans et blindage. On peut également utiliser un écran comme élément du blindage du transformateur. Dans le cas de plusieurs transformateurs d'alimentation, ceux-ci peuvent être soit inclus dans un même blindage comme l'illustre la figure 4, soit être isolés dans plusieurs blindages séparés en référence à la figure 5, ceux-ci étant alors reliés entre eux et avec le blindage général au moyen de filtres. Ainsi, on peut concevoir, en référence à la figure 4, un dispositif de blindage 40 pour un équipement électroacoustique 41 alimenté par une source d'alimentation 49 et comprenant par exemple deux transformateurs d'alimentation 43, 44 pourvus d'un blindage particulier commun 42. Chaque transformateur 43, 44 comprend un écran 430, 440 entre son primaire et ses secondaires. Les écrans sont reliés entre eux par un premier filtre 45 et chacun au blindage particulier commun 42 par un second filtre 48, 46. Le blindage particulier 42 est lui-même relié au blindage général 10 par un filtre 47. Les filtres précités 45-48 peuvent avantageusement être réalisés avec des inductances mais pourraient tout aussi bien présenter une structure de filtre plus complexe déterminée en fonction de besoins spécifiques de filtrage. On peut également prévoir dans le cadre de la présente invention, en référence à la figure 5, une autre forme de réalisation d'un dispositif de blindage 50 selon l'invention, pour le blindage d'un équipement électroacoustique 51 alimenté par une source externe 59 et comprenant deux transformateurs d'alimentation 53, 54 disposant chacun d'un blindage particulier séparé 532, 542. Ces blindages particuliers séparés 53, 54 sont reliés entre eux par une première inductance de filtrage 55 et au blindage général 10 par une seconde inductance de filtrage 57, 56. I1 est à noter, que pour la conception d'un équipement électroacoustique pourvu d'un dispositif de blindage selon l'invention, il est judicieux de disposer les blindages internes particuliers le plus près possible du blindage général afin de minimiser la longueur des chemins de câble d'alimentation. Il est en outre préférable de prévoir que les blindages internes englobent dans la mesure du possible les chemins de câble jusqu'aux sections de passage de ces chemins de câble à travers le blindage général, en veillant notamment à ce qu'il n'y ait aucune possibilité de contact électrique entre le ou les blindages électriques et le blindage général. Les différentes enceintes de blindage général ou particulier peuvent être soit intégrales ou quasi-intégrales, soit partielles et ajourées, en fonction de contraintes physiques, environnementales, réglementaires ou économiques. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, on peut prévoir toutes formes de combinaison des modes de réalisation décrits. On peut également associer l'invention à un filtre secteur traditionnel pourvu que les phases secteurs soient isolées du blindage général. Revendications 1. Dispositif pour blinder un équipement électroacoustique comprenant au moins un transformateur d'alimentation et des circuits électroniques, ce dispositif de blindage comprenant des moyens de blindage général placés à la périphérie dudit équipement électroacoustique et des moyens internes pour isoler électromagnétiquement les circuits électroniques par rapport au(x) transformateur(s) d'alimentation, caractérisé en ce que les moyens de blindage général et les moyens internes d'isolation électromagnétique sont reliés respectivement entre eux par des moyens de filtrage. 2. Dispositif de blindage (30, 40, 50) selon la revendication 1, dont les moyens internes d'isolation électromagnétique comprennent des moyens de blindage interne particulier (32, 42, 532, 542) situés autour du ou des transformateurs d'alimentation (33; 43, 44; 53, 54), caractérisé en ce que les moyens de blindage respectivement général et particulier (10; 32, 42, 532, 542) sont reliés respectivement entre eux par des moyens de filtrage (13, 47, 58, 56) 3. Dispositif de blindage (40) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un desdits transformateurs d'alimentation (43, 44) est muni d'un écran (430, 440) entre son primaire et son ou ses secondaires et en ce que cet écran (430, 440) est relié aux moyens de blindage particulier (42) par des moyens de filtrage (48, 46). 4. Dispositif de blindage (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits transformateurs d'alimentation (43, 44) est muni d'un ou plusieurs écrans (430, 440) entre son primaire et son ou ses secondaires, et en ce que ces écrans (430, 440) sont reliés entre eux et aux moyens de blindage particulier par des moyens de filtrage (45, 48, 46). 5. Dispositif de blindage (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits transformateurs d'alimentation (53, 54) est muni d'un blindage particulier séparé (532, 542), et en ce que chaque blindage particulier séparé (532, 542) est relié à chaque autre blindage particulier séparé (542, 532) et aux moyens de blindage général (10) par des moyens de filtrage (55-57). 6. Dispositif de blindage (30, 40, 50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (13, 45-48, 55-57) comprennent une inductance. 7. Equipement électroacoustique (31, 41, 51) comprenant un blindage général (10) disposé autour de circuits électroniques (100) et d'au moins un transformateur d'alimentation (33; 43, 44; 53, 54), caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif de blindage (30, 40, 50) selon l'une quelconque des revendications précédentes.