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EMI1.1
DISPOSITIF D2 COI{TROL3 D3 VOLUIE POUR RADIO RJCiR . -
La présente invention se rapporte au dispositif de contrôle de volume pour appareils radio-récepteurs et similaires et a pour objet de pré- voir un dispositif nouveau de ce genre.
Il est bien connu que l'oreille humaine est moins sensible aux sons élevés et aux sans très graves qu'elle ne l'est aux sons moyens de la gamme de fréquences audibles lorsque le volume ou l'amplitude de ces sons est faible. On a égaloment remarqué qu'il existait aussi une intensité optima à laquelle certains sons, telle la musique reproduite par un appareil radio ou un phonographe, sont plus agréables à entendre. La musique perd beaucoup de
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ses qualités lorsqu'elle est reproduite sous faible volume et la parole de- vient creuse lorsqu'elle est reproduite avec une trop grande intensité. Ceci peut s'expliquer par la sensibilité variable de l'oreille aux sons d'intensi- tés différentes.
Lorsque le système de contrôle de volume d'un récepteur de radiophonie ou d'un appareil similaire tel qu'un phonographe électrique est construit de façon qu'il ne change pas la caractéristique de reproduction de fréquences de l'appareil, et la plupart des systèmes de contrôle de volume sont construits de la sorte, la reproduction semble la plus naturelle lorsque la musique est reproduite à la marne intensité qu'elle serait entendue par un observateur écoutant à la place où il serait placé normalement pour écouter l'exécution originale.
Suivant la sensibilité d'un chacun ou suivant la sensibilité de l'auditeur lui-même, étant données les conditions spéciales créées dans les quartiers modernes surpeuplés, les appareils de radiophonie et les phonogra- phes électriques sont bien souvent réglés de telle façon que l'intensité de sons reproduits par le haut-parleur est de loin inférieure à celle à laquelle la musique ou la parole est normalement entendue.
Dans ce cas la reproduction de la musique et de la parole est très mauvaise.
Si le système de contrôle de volume est construit de telle façon que les sons de Dasse fréquence sont toujours amplifiés en raison inverse de la sensibilité relative de l'oreille depuis le volume normal jusqu'au volume auquel le son doit être entendu, il en résulte une compensation qui corrige la reproduction sous faible volume pour la sensibilité différente de l'oreille aux diverses fréquences. Un tel système de contrôle de volume peut être appelé "acoustiquement compensé".
La présente invention a, en outre, pour objet de prévoir un système de contrôle de volume pour appareils de réception radio-électriques et similaires, adapté pour compenser les imperfections de l'oreille humaine et pour prévoir des compensations prédéterminées et relativement élevées pour certaines parties de la gamme de fréquences audibles par lesquelles les sons à la sortie de l'appareil, acquièrent , sous les faibles volumes, une qualité apparente meilleure.
L'application d'un système de contrôle de volume de ce type à
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un récepteur radiophonique présente certaines difficultés et in y a lieu de réexaminer les systèmes de contrôle de volume considérés jusqu'à présent comme adéquats. Les dits systèmes de contrôle de 'volume dans la plupart des écep- teurs de radiophonie ne constituent pas à proprement parler des moyens de con- trôle de volume mais des dispositifs de cnntrôle de la sensibilité , puisqu'ils régularisent l'amplification haute fréquence pour compenser la variation d'in- tensité des signaux reçus par l'antenne et il n'existe pas de relation définie entre la position du dispositif de contrôle et le volume de son reproduit.
Il est essentiel d'établir une relation définie entre les sons reproduits et le dispositif de contrôle de volume. De plus, le niveau de l'in- tensité reproduite doit être maintenu quelle que soit la variation d'amplitude de la tension à l'entrée du récepteur. Ce desideratum nécessite un très bon amplificateur haute fréquence pourvu d'un contrôle automatique de sensibilité capable de maintenir la tension à l'entrée du détecteur pratiquement constante quelle que soit la variation de l'intensité du signal dans les limites de sen- sibilité du récepteur. Pour satisfaire à ce desideratum ,il est permis d'uti- liser un dispositif de contrôle de volume dans la partie basse fréquence du récepteur, dispositif dans lequel la rotation du dispositif de réglage est en rapport avec l'intensité des sons reproduits.
Ces conditions étant établies la compensation basse fréquence peut être incorporée dans le récepteur pour donner la compensation acoustique pour différentes intensités de reproduction.
L'invention a en outre pour objet de prévoir un système de con- trôle de volune basse fréquence du type ci-dessus, pour compenser simultané- ment , avec les variations de l'amplitude ou du volume de signal, certaines fractions de la gamme de signaux basse fréquence contrôlées par le dit système pour dese intensités de reproduction faibles et pour maintenir pratiquement constante la tension moyenne de ces signaux.
Conformément à la présente invention, une ou plusieurs impédan- ces de shuntage sont prévues pour être connectées graduellement aux bornes du circuit de transmission du signal basse fréquence à l'aide d'un dispositif potentiométrique de contrôle du volume également connecté en shunt sur le dit circuit de transmission.
La disposition des éléments est telle que les impédances cons- tituent un dispositif de mise en charge variable suivant la fréquence, bran- ché en des points de dérivation détenninés du dispositif potentiométrique,
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de façon que les réglages du volume et du dispositif de raise en charge s'ef- fectuent simultanément suivant une relation déterminée par la commande du dispositif potentiométrique de contrôle du volume. Les dispositifs de mise en charge électriques comprennent des éléments impédants disposés de façon à pré- senter une caractéristique d'absorption déterminée en fonction de la fréquence.
Ils constituent ainsi, pour certaines portions de la résistance potentiométrique des shunts variables suivant la fréquence.
Des moyens appropriés sont également prévus pour établir aux bornes d'entrée du dispositif potentiométrique des tensions moyennes d'entrée prati- quement constantes. Dans un appareil récepteur de radiophonie, on pourra uti- liser à cet effet un dispositif de contrôle automatique de volume. Cependant ce dispositif sera d'un type nouveau adapté pour fournir à la sortie une ten- sion moyenne pratiquement constante.
En fournissant un signal d'amplitude pratiquement constante aux bornes d'entrée du dispositif de contrôle du volume, il est possible de pour- voir les circuits comprenant celui-ci d'une charge variable déterminés produi- sant la compensation de tonalité nécessaire en fonction du volume des sons afin de réaliser la caractéristique de reproduction désirée en toute condition de fonctionnement. Le plus, connue il a été dit ci-dessus, il peut exister une re- lation déterminée entre le réglage du dispositif de contrôle du volume et l'in- tensité des sons reproduits contrôlée par ce dernier, ceci quelle que toit la variation d'intensité du signal appliqué aux bornes d'entrée.
En combinant , dans un système récepteur de radiophonie, un sys- tème de contrôle de volume automatique adequat et un circuit de contrôle du volume basse fréquence compensé, les réglages du volume peuvent dépendre d'une façon déterminée de la compensation, et le réglage du volume vers les niveaux inférieurs d'audibilité peut se faire sans occasionner une variation apparente dans la tonalité des signaux ou des sons ainsi contrôlés.
Les avantages pratiques d'un appareil de réception ayant une compensation automatique de tonalité combinée à un contrôle de volume et un dispositif de contrôle automatique de volume, seront appréciés facilement lorsqu'on les comparera aux autres récepteurs ordinaires pour ce qui concerne la qualité du signal reproduit lorsqu'il est réduit à la limite inférieure de ce qu'on peut appeler "volume confortable d'apparternent" à l'aide d'un dispo- sitif ordinaire de contrôle de volume. On notera que le timbre du signal re-
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produit par le récepteur ordinaire est apparemment réduit , les fréquences élevées et les fréquences inférieures de la gamme de fréquence audible semblant manquer.
Si on réduit davantage le volume , les notes basses et les notes éle- vées de la gamme musicale semblent disparaître et il ne reste que les sons de fréquences intermédiaires. comme on l'a rappelé plus haut, la plupart des systèmes aut de contrôle automatique de volume 'présentent le désavantage de nécessiter un tube thermoïonique additionnel qui fournit les tensions de polarisation de grille variables en concordance avec les fluctuations de l'amplitude de l'onde por- teuse.
De plus, par le fait que les systèmes de contrôle de volume, en général, rendent la sensibilité de l'amplificateur maximum lorsqu'aucune onde porteuse n'est reçue, le bruit de fond reçu lorsqu'an passe d'un accord à. un autre de- vient excessif et désagréable. outre, les systèmes de contrôle automatique de volume qui répondent à la modulation présentent le désavantage que l'effet des décharges statiques paralyse temporairement le récepteur durant l'intervalle pendant le- quel la polarisation résultant de l'effet des décharges statiques est dissipée.
Pour rendre les systèmes indépendants de l'effet des décharges statiques, on utilisera des circuits présentant des constantes de temps comprises dans la gamme audible. Lorsqu'on utilise des circuits dont la constante de temps est trop faiblé, les basses fréquences sont déformées, si la constante de temps est trop grande, le rétablissement du régime après une décharge statique est lent.
Conformément à la présente invention, on prévoit un système de contrôle de volume nouveau qui ne présentera pas les désavantages énumérés ci- dessus. De préférence, comme il sera décrit ci-dessous, la détection sera ef- fectuée par une lampe thermoïonique qui fournira en même temps la tension né- cessaire au contrôla de volume, ce qui élimine le tube contrôle de volume spé- cial ordinairement employé.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins ci- joints et aux revendications.
La Fig.1 représente simplement un schéma de connexion d'une partie d'un circuit de transmission de signâux électriques pourvu d'un système de contrôle du volume conforme à la présente invention.
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La Fig.2 est une courbe représentait une caractéristique de fonctionnement du système de contrôle du volume représenté à la FIg.1.
La Fig.3 représente schématiquement les circuitsd'un appareil récepteur de radiophonie, d'un système de contrôle de volume faisant applica- tion de la présente invention; et
La Fig.4 représente schématiquement une partie d'un système récepteur de radiophonie dans lequel une modification du dispositif de contra- le du volume de la Fig.3 est associée à un dispositif nouveau de contrôle au- tomatique de volume.
A la Fig.l, 5-5 représentent les bornes d'entrée et 6-6 les bor- nes de sortie d'un circuit transmetteur de signaux 7, constituant un circuit ou partie de circuit quelconque de transmission de signaux haute fréquence, aux bornes d'entrée duquel sont appliquées des tensions moyennes de signaux pratiquaient constantes. En shunt sur ce circuit est connecté, pour contrôler l'amplitude des signaux transmis par le dit circuit et appliqués aux bornes de sortie 6, un potentiomètre de contrôle du volume 8 dont les extrémités de la résistance sont connectées aux bornes 5, et dont le point mobile ou curseur 9 est connecté à une des bornes 6 constituant ainsi un système de contrôle de vo- lune pour le circuit de ce type.
La Fig.2 est la courbe de fonctionnement de ce système de con- trôle du volume, courbe représentant l'efficacité'E, en fonction de la fréquen- ce en périodes par seconde. Cette courbe indique qu'un dispositif de ce type aura une courbe de reproduction pratiquement droite et que, par conséquent, pour un réglage quelconque du contrôle de volume 8 correspondant à une posi- tion quelconque du curseur 9 le dispositif ne sera pas affecté par les varia- tions de fréquence des signaux transmis par le circuit de contrôle du volume.
Comme de tels appareils fournissent des signaux dont la fidélité n'est pas affectée, l'effet sur 1'oreille humaine est tel qu'il semble que la fidélité de reproduction est notablement changée.
Comme il a été dit plus haut, pour compenser les défauts de l'oreille humaine aux faibles intensités et pour produire sur cette dernière l'effet requis prédéterminé, sensiblement constant pour toute la gamme de fré- quences audibles, il est nécessaire de prévoir un système de contrôle de volu- me qui, pour des réglages inférieurs, possède une courbe de reproduction de fréquence fidèle de la forme 11 représentée à la Fig.2. En examinant cette
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courbe,
on remarquera qu'un système de contrôle de volume pour la compensation des défauts de l'oreille humaine pour les sons de fréquences très élevées et de fréquences très basses accentue les dits sons et atténue les sons de fré- quences intermédiaires telles que celles comprises entre 500 et 2000 périodes auxquelles l'oreille est plus sensible.
Pour produire une caractéristique de fonctionnement basse fré- quence du type décrit ci-dessus, il est nécessaire d'appliquer une tension de signal pratiquement constante au circuit de contrôle du volume. Ce dernier est du type shunt chargé d'une façon variable pour mettre en circuit graduel- lement les éléments impédants variables, suivant le réglage du contrôle de volume sans lequel le système serait pratiquement inopérant.
A cette fin, le potentiomètre 8 est pourvu d'au moins une prise intermédiaire 12 et de préfé- rence plus rapprochée de l'extrémité 15 connectée à une impédance de charge Z, représentée n 13, présentant une caractéristique d'absorption déterminée en fonction de la fréquence et une certaine impédance relative déterminée dans la zone des fréquences de signaux dans laquelle on désire effectuer une certaine atténuation, Cette impédance doit être inférieure à l'impédance de la portion 12-15 du potentiomètre correspondant aux tensions faibles et elle doit être dans un rapport bien déterminé avec celle-ci.
L'impédance de charge indiquée en 13 peut comprendre un circuit à résistance et capacité et différents élé- ments impédants disposés de telle façon et présentant entre eux une relation telle que l'impédance résultante soit très faible pour la fréquence ou la gam- me de fréquences pour laquelle on désire réaliser une reproduction minimum, soitpar exemple1500 périodes environ ou la gamme compriseentre 500 et 2000 périodes. Cette valeur de l'impédance Z est prise par rapport à l'impédance de la portion du potentiomètre comprise entre la prise intermédiaire et/la borne de faible tension, en désignant par borne de haute tension du dispositif potan- tiornétrique de la borne 14 et par borne faible tension la borne 15.
L'impédance représentée en 13 aura de préférence une caractéris- tique d'accord relativement floue pour la fréquence à laquelle an désire réa- liser une reproduction minimum. Avec un dispositif de ce type, la caractéris- tique de reproduction de la transmission du circuit et du dispositif de con- trôle de volume peut être obtenue pour un volume faible ou d'appartement, en rapprochant du point 12 un contact mobile 9, et présenter alors une caracté- ristique de fonctionnement correspondant à la courbe 11.
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De plus, un système de contrôle de volume compense du type dé- crit ci-dessus présente l'avantage que, pour des réglages de volume faible du dispositif 8, les bornes de sortie 6 sont connectées à une impédance qui de- vient graduellement plus faible suivant que le réglage du contrôle de volume est réduit, ce qui permet, aux dispositifs ou appareils suivants (non repré- senté), de changer de caractéristiques de reproduction. Par exemple, on notera que la fuite Maximum dans un transformateur de couplage basse fréquence, lors- qu'il est connecté aux bornes 6, peut être augmentée d'une façon appréciable- ce qui entraîne une augmentation ou un relèvement de la caractéristique de re- production conjointamant avec le réglage du dispositif de contrôle de volume 8.
On notera que la courbe 11 de la Fig.2 est cella réalisée lors- que le contact mobile 9 est pratiquement au point 12, alors que la courbe 10 représente la caractéristique lorsque le contact 9 est à l'extrémité 14 à po- tentiel élevé du dispositif contrôle de volume. La carctéristique de reproduc- tion du système pour d'autres positions du contact 9 sera comprise entre les courbes 10 et 11 se rapprochant de l'une ou de l'autre des dites courbes sui- vant le réglage.
Le dispositif potentiométrique volume de contrôle sera et est de préférence subdivisé depuis le point 14 à potentiel élevé jusqu'au point 15 à faible potentiel pour produire des variations d'amplitude de signal ou de volu- me d'une façon appropriée. De préférence, le dispositif sera subdivisé suivant une courbe logarithmique de façon à produire des variatinns égales de sons pour dos variations égalas de réglage du dispositif de contrôle de voluma. Une forma préférée pour la courbe de reproduction d'un dispositif contrôle de volume faisant application de l'invention sera décrite ci-dessous.
Un avantage supplémentaire du système de contrôle de volume com- pensé du type décrit ci-dessus consiste en ce que la zona de fonctionnement comprend un réglage 0 qui peut être réalisé -par la fait que las dispositifs de Mise an charge du circuit sont connectés en série entre le circuit contrôlé et les bornes du dispositif de contrôle de volume. Dans le présent exemple, on notera que la point de dérivation 9 du contrôla de volume peut être déplacé en- tre l'extrémité 14 et l'extrémité 15, ce qui change le réglage de volume du maximum au zéro. Dans un récepteur radiophonique par exemple, ceci présentgen outre l'avantage que la reproduction du récepteur peut être rendue nulle pen- daut les intervalles où un tel réglage est désiré.
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On notera que d'autres points de dérivation sont prévus sur l'é- lément résistant 8 en 16 et 17 auxquels des impédances supplémentaires peuvent être connectées de la marne façon que l'impédance 13 au point de dérivation 12 et dans le même but.
La combinaison d'un dispositif potentiométrique avec des dispo- sitifs impédants shunts connectés aux points de dérivation du dispositif po- tentiomètre et aux bornes desquelles on applique une tension de signal moyenne constante, présente l'avantage que non seulement le point ou les points de dé- rivation peut ou peuvent être connecté (s) graduellement au circuit mais que le circuit comprend an série des impédances à travers lesquelles toutes les com- postes du signal doivent passer. On ne prévoit que des impédances shunts laissent passer seulement l'énergie de signal qu'elles doivent compenser ou atténuer. Les signaux compris dans d'autres gammes de fréquence sont moins in- fluencés par l'impédance effective des dispositifs de compensation ou d'atté- nuation.
A la Fig.3, 18 représenteun récepteur de radiophoniepourvu d'un système de contrôle automatique de volume et dont les bornes d'entrée 19 sont connectées à une antenne 20 à une prise de terre 21 et dont les bornes de sortie 22-sont connectées à un circuit de basse fréquence 23 à l'aide d'un tu- be 24 détecteur ou amplificateur basse fréquence.
La tension de signal appliquée au tube 24 et par là au circuit basse fréquence 23 par les bornes 22, est représentée par E2 et est pratique- ment constante pour un potentiel % de signal variable appliqué par le collec- teur aux bornes d'entrée 19.
N'importe quel appareil de réception approprié peut être utilisé et peut être muni de n'importe quel/système de contrôla automatique de volume pour fournir aux bornes d'entrée du circuit basse fréquence une tension de si- gnal moyenne pratiquement constante. Avec un dispositif de ce genre, le tube basse fréquence 24, qui peut être le détecteur basse fréquence, reçoit un po- tentiel de signal constant de façon que le dispositif de contrôle de volume de l'appareil peut être disposé dans le circuit basse fréquence.
Dans le présente exemple le tube 24 peut être considéré comme un tube détecteur et le circuit basse fréquence 23 est inséré dans son circuit de plaque. Ainsi un côté de ce circuit est connecté à une source de potentiel d'anode (non représentée) à travers une impédance de couplage basse fréquence
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ou bobine de choc 25. La circuit est également pourvu du circuit filtre haute fréquence habituel représenté par un dispositif de filtrage 26. lin parallèle avec le circuit de transmission basse fréquence 23 est connecté un dispositif potentiométrique de contrôle du volume 27 dont les bornes d'entrée sont 28 et présentant un contact mobile 29.
Une dérivation pour une impédance shunt de charge est prévue en 30 en un point rapproché de l'extrémité sous faible tension du dispositif potentiométrique et est connec- té à l'extrémité sous faible tension du dit dispositif à l'aide d'une self de choc 31 et d'un condensateur 32 connecté en série constituant un circuit ac- cordé connecté en shunt avec l'extrémité sous faible tension du dispositif po- tentiométrique. Le contact mobile 29 et une borne 28 du dispositif potentio- métrique sont connectés à l'enroulement primaire 33 d'un transformateur de sortie 34 à travers un circuit de contrôle de tonalité 35 comprenant une self de choc 36, un condensateur 37 et un potentiomètre 38 disposé de façon que la self de choc puisse être connectée en série avec le circuit de transmission et le condensateur en shunt avec ce dernier,
ou que les deux puissent être mis pratiquement et graduellement hors circuit pour la manoeuvre du potentiomètre.
Co circuit de contrôle de la tonalité ne fait pas partie de la présente invention et pour cela il ne sera pas décrit davantage On remar- quera également que le circuit sélecteur 44, 45 et 46 est prévu dans le cir- cuit de transmission pour éliminer les bruits provenant de stations rappro- chées, un des condensateurs représentés possède une capacité tellement faible que lorsqu'il est inséré dans le cirsuit il peut 'servir comme éliminateur de bruitsde fond.
On remarquera que le dispositif potentiométrique de contrôle de volume 27 qui est du type shunt à contact variable, est adapté pour fournir une impédance de sortie variable par rapport à l'enroulement primaire 33 du transformateur de sortie 34. Ainsi une variation de l'accord réalisé entre l'impédance de fuite et la capacité répartie du secondaire 39 peut intervenir pour améliorer l'effet de compensation du dispositif de contrôle de volume.
On a trouvé comme satisfaisante la valeur de 30.000 ohms pour le dispositif potentiométrique 27 dans un circuit du type représenté comprenant un circuit de sortie pour un tube basse fréquence connecté à l'enroulement primaire d'un transformateur de sortie basse fréquence. Le point de dériva- tion 30 dans un système de ce genre est de préférence situé à 6.000 ohms, de
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manière à réserver une résistance de 6000 ohms vers le côté de faible tension du potentiomètre et les impédances 31, 32, peuvent avoir des valeurs de 50 à 80 millihenrys et.5 mfd. respectivement pour une résistance ohmique totale de la bobine de choc 31 d'environ-520 ohms.
On remarquera également que lorsque le point mobile 29 du dispo- sitif potentiométrique se trouve au point 30 une impédance ohmique de 520 ohms est alors sonnectée en shunt avec 6.000 ohms. Le condensateur 32 et la bobine de choc 31 sont largement accordés sur les fréquences de la gamme à atténuer (la gamme comprenant 1.50C périodes par exemple), de façon que le fonctionne- ment corresponde à la courbe d'atténuation indiquée en 11 à la Fig.2.
Puisque le condensateur et la bobine de choc sont accordés sur une telle gamme de fré- quence, on remarquera que les signaux de la dite gamme seront fortement atté- nués étant donnée la fabble impédance (520 ohms) du shunt connecté entre le point 30 et l'extrémité sous faible tension du circuit.
Les ordres de grandeur des impédances prévues dans le circuit de contrôle de volume du présent exemple sont tels que la partie médiane de la gamme basse fréquence à laquelle l'oreille est plus sensible, est atténuée approximativement 48 fois par rapport aux parties correspondantes aux fréquen- ces très élevées et aux fréquences infé ri eures. L'ordre de grandeur des impé- dances, lorsque le contact variable 29 se trouve pour une atténuation maximum en face de la connexion fixe 30, est approximativement de 520 à 24.520 ou 1:48.
Dans la limite de la gamme à atténuer, la seule impédance prati- quement en circuit entre le point de dérivation 30 et la partie inférieure du circuit de contrôle de volume est la résistance ohmique de l'inductance 31 et la résistance plus élevée de la section inférieure du dispositif centrale de volume. L'inductance est prévue de telle façon qu'elle présente une résis- tance approximativement de 520 ohms et que son rapport avec l'impédance de la partie shuntée du dispositif potentiométrique prenne la valeur désirée. Dans une inductance prévue pour un circuit tel que représenté à la figure, on uti- lise du fil résistant de façon à réaliser la résistance désirée pour l'induc- tance désirée de 80 millihenrs.
Des signaux non compris dans la zone d'atténuation sont moins atténués par l'impédance étant donné que l'inductance 31 et le condensateur 32 les influencentmoins et les rapports d'impédances sont pratiquement ceux
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constitués par les deux sections du dispositif potentiométrique dans le rap- port de 6.000 à 24.0C0 ou pratiquement de 1 à 5. Pouf cela les signaux se trouvant hors de la gamme des signaux à atténuer sont seulement réduits cinq fois alors que les signaux compris dans la dite gamne sont réduits pratique- ment 48 fois.
Les rapports des impédances constituées par le dispositif po- tentiométrique et le circuit impédance shunt peuvent être considérés dans le circuit dans lequel ils sont utilisés en prévoyant une certaine impédance de sortie pour le tube ou dispositif avec lequel ils sont couplés.
Par exemple en se référant à la Fig.3, l'impédance de sortie du tube 24 peut être considérée comme étant de 20.000 ohms, alors qu'avec une résistance totale de 30.000 ohms pour le dispositif potentiomètre 27 ot une résistance de 6.000 entre le point de dérivation 30 et la borne sous faible tension 28, on a trouvé qu'une impédance de 520 ohms pour lacircuit 31-32 suffit pour réaliser l'atténuation désirée des signaux dans les limites des fréquences auxquelles le circuit est accordé telles que celles comprises entre 500 et 2.000 périodes.
pans certains cas, le dispositif est tel qu'on ne réalise qu'une faible compensation pour les volumes plus grands comme il est désirable pour des raisons données ci-dessus, mais la compensation est relativement grande au point maximum, comme il est également désirable et nécessaire pour produi- re l'effet désiré sur l'oreille pour de faibles volumes de sons à la sortie.
En réalisant un système de contrôle du volume faisant applica- tion de la présente invention, le dispositif de contrôle de volume est con- ditionné de telle façon que les dérivations pour la compensation peuvent être prévues en des points où le dispositif est réglé pour que la compensation soit la plus effective pour les volumes de sons. --Par exemple, si on désire obte- nir à la sortie une puissance maximum de 20W., on réalisera la corapensation maximum des effets acoustiques et des timbres pour unepuissance à la sortie d'environ 1 W. au moins dans un appareil de réception radiophonique, quoique d'autres rapports soient nécessaires pour des appareils récepteurs de radio- phonie et d'autres appareils pour réaliser différentes conditions de fonction- nement.
D'après la description ci-dessus, on verra qu'en variant les constan- tas des éléments du circuit 31-32 et en variant les points de dérivation ou en augmentant le nombre de ces points comme dans le circuit représenté à la
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Fig.1 d'autres caractéristiques de fonctionnement peuvent Être obtenues par l'action du contrôle de volume.
Le fonctionnement du contrôle de volmie est de préférence loga- rithmique ; ainsi l'oreille peut percevoir des augmentations égales de volume pour un déplacement égal de l'élément de contrôle ou du dispositif contrôle de volume. On a trouvé que, dans le système de centrale du volume actuel, l'action du dispositif de contrôle du volume est de préférence logarithmique au-dessus et an-dessous de chaque point de dérivation.
On entend par division logarithmique, une disposition de la ré- sistance telle qu'entre le point mobile 29 et l'extrémité du dispositif po- tentiométrique telle que l'extrémité 88 sous haute tension, la résistance di- minue d'abord rapidement puis graduellement plus lentement lorsque le contact 29 s'éloigne de l'extrémité 28 le long de l'élément résistant du dispositif ve vers l'extrémité opposée. La diminution de la variation de la résistance pour des distances égales varie suivant une courbe logarithmique et dans le but de produiteun effet à la sortie ayant un incrément ou décrément correspondant égal.
Dans le circuit décrit ci-dessus l'atténuation de la tension, lorsque le contact mobile 29 est au point 30,est de-14 DB lorsque le circuit de compensation 31-32 est déconnecté. En connectant la circuit de compensation il se produit une atténuation additionnelle de -34 DB pour les fréquences de la zone de 1000 périodes (500-2000 périodes). La tension à la sortie pour 100 périodes dépasse de 16 DB celle à 1.0C0 périodes pour le point de compensation maximum.
La réduction du contrôle de volume en-dessous du point de com- pensation maximum ne produit qu'un effet minime de la courbe caractéristique tension-fréquence du circuit de contrôle du volume. Il y aura lieu de prendre soin de déterminer avec exactitude la valeur de la section limitée par le point de dérivation pour que les constantes des circuits suivants ne soient pas affectées lorsque le contrôle de volume est réglé en-dessous du point de compensation maximum.
A la Fig.4, on a représenté un système de contrôle automatique de volume nouveau qui comprend un tube 47 dont la cathode est désignée par 48 et possédant plusieurs grilles 49,50 et 51 et une anode 52.
Une des grilles, de préférence la grille 49, utilisée habituelle-
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ment comme grille-écran est connectée à travers une résistance 53 à 'une source 54 do tension positive. La grille 51, qui sert comme élactrode de contrôle ou d'entrée, est connectée à la cathode à travers une inductance 55 qui peut être pourvue ou non d'un condensateur d'accord 56 , et un condensateur fixe 57.
Une tension de polarisation normale pour le dispositif thermo@- onique 47, suffisamment négative pour permettre qu'il fonctionne d'une façon satisfaisante comme un détecteur, est assurée en connectant la grille de con- tr@ôle 51 avec une résistance 58 à un point commun 59 à la borne négative de la source de tension anodique et à une résistance 60 insérée entre la dite bor ne et la cathode de ce dispositif.
Les diviseurs de tension 60 et 61 connectés aux bornes de la source d'alimentation fournissent la tension nécessaire pour rendre la grille négative par rapport à la cathode.
L'anode 52 du dispositif thermoïonique 47 est connectée à tra- vers un circuit accordé 62 et une résistance 63 et la résistance 60 à nouveau à la cathode, la connexion ne comprenant pas de source de tension positive.
Les potentiels d'entrée du dispositif détecteur 47 peuvent être de hautefréquence ou de fréquence moyenne suivant le point d'application dans un amplificateur du système de contrôle de volume perfectionné. A titre d'exemple, on a supposé à la figura que les potentiels d'entrée sont de moyenne fréquence et sont dérivés du circuit de sortie d'un tube amplificateur moyenne fréquence 64 du type tétrode possédant une cathode 65, deux grilles 66 et 67 et une anode 68.
La grille 66 du tube amplificateur moyenne fréquence est connec- tée à la cathode de ce dernier à travers une inductance 69 qui peut être pour- vue ou non d'un condensateur d'accord 70, et qui comprend un condensateur de fuite 71. La cathode 65 du dispositif est connectée au point de raccordement 59 de la cathode du tube détecteur 47 et la résistance susmentionnée 69 à travers une résistance 72 de polarisation automatique.
La grille 66 du tube amplificateur moyenne fréquence est connec- tée au point 59 à travers une résistance 73 et la résistance 63 insérée dans le circuit d'anode du tube détecteur. La tension de polarisation négative normale du tube amplificateur moyenne fréquence est ainsi fournie par la chu- te de tension dans la résistance 72 de polarisation automatique, cette tésis- tance étant choisie de façon qu'elle maintienne la tension de polarisation
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normale correcte par rapport aux tensions de plaque et de grille-écran appli- quées au tube.
Dans le fonctionnement du système de contrôle automatique de volume perfectionné,des signaux appliqués par l'étage amplificateur aux tube détecteur sont détectés et apparaissent comme signaux de basse fréquence dans le circuit de sortie comprenant la grille-écran 49 et la résistance 53. Puis- que le courant à la sortie du tube détecteur comprend une composante de la fréquence porteuse, ladite composante sera réappliquée entre l'anode et la ca- thode du tube par le couplage inductif existant antre l'inductance de sortie 62 et une inductance 74 connectée en parallèle avec la résistance 53 pour ce qui concerne la fréquence porteuse. Un petit condensateur 75, présentant une grande impédance, aux fréquences audibles, est inséré dans le circuit de l'in- ductance 74.
La faible impédance du circuit 74-75 pour la fréquence porteuse, et son impédance élevée aux fréquences audibles font en sorte que la fréquence porteuse induite dans l'inductance 62 ne présente qu'un faible pourcentage relativement faiole de modulation. Ceci constitue un grand avantage pratique, puisque les fréquences statiques ne sont appliquées que dans une faible Mesure au détecteur 47. L'onde porteuse est par après à nouveau redressée par le tube détecteur et produit ainsi un courant unidirectionnel qui s'établit en- tre l'anode et la cathode du dispositif dans le circuit compren@ant l'induc- tance de sortie 62, la résistance 63, et la résistance 60.
Etant donnée l'impédance élevée de la résistance 53 aux fréquen- ces audibles, l'énergie ou signal transmis au circuit 62 ne présente qu'un faible degré de Modulation comparativement à l'onde porteuse originale. Cette particularité fait en sortie qu'un contrôla de volume automatique est plus ou moins indépendant de la fréquence de modulation jusqu'à peu près 10 périodes et n'est pas influencé d'une façon appréciable par les effets statiques.
Le sens du courant dans la résistance 63 est tel que l'extrémité de cette derniè- re connectée à.la grille du tube amplificateur moyenne fréquence est portée à un potentiel négatif par rapport à l'extrémité connectée à la cathode et con- séquemment la tension de polarisation appliquée audit amplificateur moyenne fréquence devient plus négative que la normale, l'augmentation de la polari- sation dans le sens négatif étant proportionnelle à l'amplitude de l'onde por- teuse appliquée au tube détecteur.
On notera que l'anode 52 du tube 47 est à tout moment maintenue
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légèrement négative par rapport à la cathode en raison de la chuta de tension dans la résistance 60. Ceci constitue une particularité désirable puisqu'elle évite que le contrôle de volume automatique fonctionne tant qu'un signal de volume déterminé ne soit pas atteint.
Le rhéostat 72 de polarisation automatique contrôle la sensibili- té Maximum e peut être manipulé avantageusement pendant la recherche d'un accord pour réduire au minimum le bruit de fond lorsqu'on passe d'une station à une autre. De préférence, la résistance du rhéostat est élevée, de l'ordre de 3.000 ohms, et peut être réglée à une valeur minimum pour une sensibilité maximum.
Comme il a été dit plus haut, le système de contrôle automatique de volume nouveau fonctionne de telle façon que l'amplification de l'amplifi- cateur est inversement proportionnelle à l'amplitude de l'onde porteuse pour tous les signaux qui dépassent une certaine valeur minimum prédéterminée.
D'après la description ci-dessus, on remarquera que le système nouveau de contrôle automatique de volume fournit une tension à la sortie pra- tiquement constante aux bornes de la résistance 53 en concordance avec les va- riations de l'amplitude moyenne des signaux appliqués et que le contrôle auto- matique de volume et la détection sont assurés par un seul et même dispositif thermoïonique.
Le système décrit ci-dessus s'adapte donc pour fournir des si- gnaux basse fréquence à un circuit de contrôle de volume compensé inséré dans un système semblable à celui représenté ét décrit à la Fig.3 par lequel le vo- lume à la sortie du système récepteur peut âtre contrôlé entièrement par le circuit ou dispositif de contrôle de volume compensé.
Le système représenté à la Fig.3 peut être modifie en un circuit de contrôle du volume dans lequel on obtient un contrôle de volume compensé automatique par l'insertion du dit cir- cuit entre la résistance 53 du circuit de sortie du tube détecteur 47 et les bornes d'entrée d'un tube amplificateur basse fréquence 76. Le tube amplifi- cateur basse fréquence peut être du type à cathode équipotentielle comprenant une anode 77, une grille 78 et une cathode 79.
Une résistance 80 de polarisa- tion automatique shuntée par un condensateur 81 est interposée entre la catho- de 79 et la terre et la grille 78 est connectée à la terre à travers un con- densateur 82 en vue de permettre de régler à la main le contrôle de tonalité, comme il sera expliqué plus en détail ci-après.
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Le circuit de contrôle de vola-ne comprend l'élément résistant 83 d'un potentiomètre dont une extrémité est connectée à la grille 49 du tube détecteur à l'aide d'un condensateur de blocage 84 et d'une résistance 85 et dont l'autre extrémité est connectée à la terre à travers une résistance de fuite de grille 86. La résistance 85 et un condensateur by-pass 87 servent à atténuer la fréquence portée et à éviter qu'elle n'apparaisse à la grille du tube 76. puisque la résistance 85 présente une forte impédance à la fréquence porteuse, elle est obligée à s'écouler vers la terre à travers un circuit com- prenant l'inductance 74 qui présente une faible impédance à la fréquence por- teuse.
Le point de raccordement entre l'élément résistant du potentiomètre et la résistance de fuite de grille est connecté à la cathode à travers un con- densateur 88 qui sert de filtre de Druit de fond. cour que les tensions aux fréquences élevées produites aux bornes de l'élément résistant 83 soient atténuées progressivement lorsque le contact iùobile est ramené vers le dessus, sens donnant la réduction du volume, des points séparés de l'élément résistant sont reliés à la cathode par des cir- cuits comprenant des condensateurs 89 et 90, des résistances individuelles 91 et 92, et le condensateur 88 dont question ci-dessus.
De ce qui précède on déduira que les potentiels casse fréquence appliqués au tube amplificateur 76, comme le potentiomètre n'est pas relié de façon appréciable à ce dernier; sont moins atténués que les potentiels de fréquence élevée, ce qui produit l'effet désiré. Le degré de compensation dé- pend de la résistance comprise entre les points de dérivation de la résistance 83 reliés aux condensateurs 89 et 90 et aux résistances 91 et 92. Si on désire en outre une atténuation des fréquences élevées, indépendamment de la posi- tion du contact mobile 93 du potentiomètre, une résistance 94, insérée entre le dit contact mobile et la grille du tube 76 peut être modifiée pour contrô- ler la fonction shunt du condensateur 82 connecté antre la grille et la catho- de.
Un condensateur de faible capacité 95 peut être inséré entre la résistance 83 et le contact mobile 93 si on désire pousser la compensation jusqu'aux fréquences très élevées.
A cet effet, on pourra prévoir un circuit de contrôle du volume conforme au circuit représenté ou décrit à la Fig.1, comportant plusieurs points de dérivation, chacun de ces points étant connecté au circuit compor-. tant un dispositif d'atténuation pour une fréquence déterminée. Dans le pré-
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sent exemple ce circuit est constitué par de simples condensateurs et résis- tances connectés en série de dimension très petite et d'un prix peu élevé de façon que la modification représentée à la Fig.4 est toute indiquée pour être utilisée dans un récepteur da prix réduit.
Comme à la Fig.l, les points de dérivation peuvent être disposés le long de l'élément impédant du potantio- mètre à des intervalles appropriés pour obtenir la compensation désirée.
D'après l'examen des modifications du circuit de contrôla de volume compensé représentées aux Fig.- et 4, il rentre dans la cadre de la présente inven- tien de prévoir d'autres dispositifs da compensation combinés aux différents points de dérivation de l'élément impédant de contrôle do volume. Par exemple on notera que dans certains circuits, il peut être désirable de suostituer à l'un des dispositifs shut-impédancetel que représenté à la Fig.4 em 90,92, un dispositif shunt impédance tel que représenté à la Fig.2 an 31-32.
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EMI1.1
DEVICE D2 COI {TROL3 D3 VOLUIE FOR RJCiR RADIO. -
The present invention relates to the volume control device for radio receivers and the like and its object is to provide a novel device of this kind.
It is well known that the human ear is less sensitive to high sounds and very low bass sounds than it is to mid-range sounds in the audible frequency range when the volume or amplitude of these sounds is low. It has also been noticed that there is also an optimum intensity at which certain sounds, such as music reproduced by a radio device or a phonograph, are more pleasant to hear. Music loses a lot of
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its qualities when reproduced at low volume and speech becomes hollow when reproduced with too great an intensity. This can be explained by the variable sensitivity of the ear to sounds of different intensities.
When the volume control system of a radio receiver or similar apparatus such as an electric phonograph is so constructed that it does not change the frequency reproducing characteristic of the apparatus, and most Volume control systems are constructed this way, the reproduction seems most natural when the music is reproduced at the intensity level that it would be heard by a listening observer instead of where he would normally be placed to listen to the original performance.
Depending on the sensitivity of each individual or the sensitivity of the listener himself, given the special conditions created in modern overcrowded neighborhoods, radio sets and electric phonographs are often adjusted in such a way that the The intensity of sounds reproduced by the loudspeaker is far less than that at which music or speech is normally heard.
In this case the reproduction of music and speech is very poor.
If the volume control system is constructed in such a way that low frequency sounds are always amplified in inverse ratio to the relative sensitivity of the ear from normal volume to the volume at which the sound is to be heard, the result is a compensation that corrects reproduction at low volume for the different sensitivity of the ear to various frequencies. Such a volume control system can be called "acoustically compensated".
The present invention further aims to provide a volume control system for radio reception apparatus and the like, adapted to compensate for imperfections in the human ear and to provide predetermined and relatively high compensations for certain parts. of the range of audible frequencies through which the sounds at the output of the device acquire, under low volumes, a better apparent quality.
The application of such a volume control system to
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a radio receiver presents certain difficulties and it is necessary to re-examine the volume control systems considered until now to be adequate. The so-called volume control systems in most radio receivers are not strictly speaking volume control means but sensitivity control devices, since they regulate the high frequency amplification for compensate for the variation in intensity of the signals received by the antenna and there is no definite relationship between the position of the control device and the volume of sound reproduced.
It is essential to establish a definite relationship between the reproduced sounds and the volume control device. In addition, the level of the reproduced current must be maintained regardless of the variation in the amplitude of the voltage at the input of the receiver. This desideratum requires a very good high frequency amplifier equipped with an automatic sensitivity control capable of keeping the voltage at the input of the detector practically constant whatever the variation of the signal intensity within the sensitivity limits of the receiver. . To satisfy this desideratum, it is permissible to use a volume control device in the low frequency part of the receiver, a device in which the rotation of the adjustment device is related to the intensity of the sounds reproduced.
These conditions being established low frequency compensation can be incorporated into the receiver to give acoustic compensation for different reproduction intensities.
A further object of the invention is to provide a low frequency volume control system of the above type, for simultaneously compensating, with variations in the amplitude or volume of the signal, certain fractions of the range. low frequency signals controlled by said system for low reproduction intensities and to maintain substantially constant the average voltage of these signals.
In accordance with the present invention, one or more shunt impedances are provided to be gradually connected to the terminals of the low-frequency signal transmission circuit using a potentiometric volume control device also connected as a shunt to said device. transmission circuit.
The arrangement of the elements is such that the impedances constitute a loading device that varies according to the frequency, connected at determined bypass points of the potentiometric device,
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so that the adjustments of the volume and of the load raising device are carried out simultaneously according to a relation determined by the command of the potentiometric device for controlling the volume. Electrical charging devices include impedant elements arranged to exhibit an absorption characteristic determined as a function of frequency.
They thus constitute, for certain portions of the potentiometric resistance, shunts which vary according to the frequency.
Appropriate means are also provided for establishing substantially constant average input voltages at the input terminals of the potentiometric device. In a radiophonie receiver apparatus, an automatic volume control device can be used for this purpose. However, this device will be of a new type adapted to provide the output with a practically constant mean voltage.
By supplying a signal of nearly constant amplitude to the input terminals of the volume control device, it is possible to provide the circuits comprising the latter with a determined variable load producing the necessary tone compensation depending on the volume. volume of sound to achieve the desired reproduction characteristic under any operating condition. In addition, as has been said above, there may be a determined relationship between the adjustment of the volume control device and the intensity of the reproduced sounds controlled by the latter, regardless of the variation in volume. intensity of the signal applied to the input terminals.
By combining, in a radio receiver system, an adequate automatic volume control system and a compensated low-frequency volume control circuit, the volume settings can be determined in some way dependent on the compensation, and the volume setting. volume to lower levels of audibility can occur without causing an apparent variation in the tone of the signals or sounds so controlled.
The practical advantages of a receiving apparatus having automatic tone compensation combined with a volume control and an automatic volume control device, will be easily appreciated when compared to other ordinary receivers with regard to signal quality. reproduced when reduced to the lower limit of what may be termed "comfortable apparent volume" using an ordinary volume control device. Note that the timbre of the signal re-
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produced by the ordinary receiver is apparently reduced, with the high frequencies and the lower frequencies of the audible frequency range appearing to be missing.
If the volume is reduced further, the low notes and high notes of the musical scale seem to disappear and only the mid-frequency sounds remain. as recalled above, most automatic volume control systems have the disadvantage of requiring an additional thermionic tube which provides the varying gate bias voltages in accordance with fluctuations in the amplitude of the carrier wave.
In addition, by the fact that volume control systems, in general, make the sensitivity of the amplifier maximum when no carrier wave is received, the background noise received when an changes from tuning to. another becomes excessive and disagreeable. Furthermore, automatic volume control systems which respond to modulation have the disadvantage that the effect of the static discharges temporarily paralyzes the receiver during the interval during which the polarization resulting from the effect of the static discharges is dissipated.
To make the systems independent of the effect of static discharges, circuits having time constants included in the audible range will be used. When using circuits whose time constant is too weak, the low frequencies are distorted, if the time constant is too large, the recovery of the regime after a static discharge is slow.
In accordance with the present invention, a novel volume control system is provided which will not have the disadvantages listed above. Preferably, as will be described below, the detection will be effected by a thermionic lamp which will at the same time supply the voltage necessary for the volume control, thus eliminating the special volume control tube ordinarily employed.
The invention will be better understood by reference to the accompanying drawings and the claims.
Fig. 1 simply shows a connection diagram of part of an electrical signal transmission circuit provided with a volume control system according to the present invention.
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Fig.2 is a curve represented an operating characteristic of the volume control system shown in Fig.1.
Fig. 3 shows schematically the circuits of a radio receiver apparatus, of a volume control system applying the present invention; and
Fig.4 shows schematically a part of a radio receiver system in which a modification of the volume control device of Fig.3 is associated with a new automatic volume control device.
In Fig. 1, 5-5 show the input terminals and 6-6 the output terminals of a signal transmitter circuit 7, constituting any circuit or part of a circuit for transmitting high frequency signals, to the input terminals of which are applied average voltages of signals practiced constant. In shunt on this circuit is connected, to control the amplitude of the signals transmitted by the said circuit and applied to the output terminals 6, a volume control potentiometer 8 whose ends of the resistor are connected to the terminals 5, and whose moving point or cursor 9 is connected to one of the terminals 6 thus constituting a flight control system for the circuit of this type.
Fig. 2 is the operating curve of this volume control system, the curve representing the efficiency 'E, as a function of the frequency in periods per second. This curve indicates that a device of this type will have a substantially straight reproduction curve and that, therefore, for any setting of the volume control 8 corresponding to any position of the slider 9 the device will not be affected by them. frequency variations of the signals transmitted by the volume control circuit.
Since such devices provide signals the fidelity of which is not affected, the effect on the human ear is such that it appears that reproduction fidelity is markedly changed.
As stated above, to compensate for the defects of the human ear at low intensities and to produce on the latter the required predetermined effect, substantially constant for the whole range of audible frequencies, it is necessary to provide a volume control system which, at lower settings, has a faithful frequency reproduction curve of the form 11 shown in Fig.2. By examining this
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curve,
it will be noted that a volume control system for the compensation of defects in the human ear for sounds of very high frequencies and very low frequencies accentuates said sounds and attenuates sounds of intermediate frequencies such as those between 500 and 2000 periods when the ear is more sensitive.
To produce a low frequency operating characteristic of the type described above, it is necessary to apply a substantially constant signal voltage to the volume control circuit. The latter is of the shunt type loaded in a variable way to gradually switch on the variable impedant elements, according to the setting of the volume control without which the system would be practically inoperative.
To this end, the potentiometer 8 is provided with at least one intermediate tap 12 and preferably closer to the end 15 connected to a load impedance Z, represented n 13, exhibiting an absorption characteristic determined as a function. of the frequency and a certain relative impedance determined in the zone of the frequencies of signals in which a certain attenuation is desired, This impedance must be less than the impedance of the portion 12-15 of the potentiometer corresponding to the low voltages and it must be in a well-defined relationship with it.
The load impedance indicated at 13 may include a resistance and capacitance circuit and various impedance elements arranged in such a way and having a relation between them such that the resulting impedance is very low for the frequency or the range of. frequencies for which a minimum reproduction is desired, for example about 1500 periods or the range between 500 and 2000 periods. This value of the impedance Z is taken with respect to the impedance of the portion of the potentiometer between the intermediate tap and / the low voltage terminal, denoting by high voltage terminal of the potentiometric device of terminal 14 and by low voltage terminal, terminal 15.
The impedance shown at 13 will preferably have a relatively fuzzy tuning characteristic for the frequency at which it is desired to achieve minimum reproduction. With a device of this type, the transmission reproduction characteristic of the circuit and of the volume control device can be obtained for a low volume or apartment, by bringing a movable contact 9 closer to point 12, and then present an operating characteristic corresponding to curve 11.
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In addition, a compensated volume control system of the type described above has the advantage that, for low volume settings of device 8, the output terminals 6 are connected at an impedance which gradually becomes higher. low as the volume control setting is reduced, allowing subsequent devices or devices (not shown) to change playback characteristics. For example, it will be noted that the Maximum leakage in a low frequency coupling transformer, when connected to terminals 6, can be increased appreciably - resulting in an increase or a rise in the characteristic of re. - joint production with the adjustment of the volume control device 8.
Note that the curve 11 of Fig. 2 is produced when the movable contact 9 is almost at point 12, while the curve 10 represents the characteristic when the contact 9 is at the end 14 at high potential. of the volume control device. The reproduction characteristic of the system for other positions of the contact 9 will be between the curves 10 and 11 approaching one or the other of said curves depending on the setting.
The control volume potentiometric device will and preferably is subdivided from the high potential point 14 to the low potential point 15 to produce changes in signal amplitude or volume in an appropriate manner. Preferably, the device will be subdivided along a logarithmic curve so as to produce equal variations in sound for equal variations in the setting of the volume control device. A preferred form for the reproduction curve of a volume control device applying the invention will be described below.
A further advantage of the compensated volume control system of the type described above is that the operating zone includes a 0 setting which can be achieved by the fact that the load devices of the circuit are connected in line. series between the controlled circuit and the terminals of the volume control device. In the present example, it will be appreciated that the bypass point 9 of the volume control can be moved between end 14 and end 15, which changes the volume setting from maximum to zero. In a radio receiver, for example, this has the additional advantage that receiver reproduction can be nullified during intervals where such adjustment is desired.
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It will be noted that other tap points are provided on the resistive element 8 at 16 and 17 to which additional impedances can be connected in the same way as the impedance 13 at the tap point 12 and for the same purpose.
The combination of a potentiometric device with impedant shunt devices connected to the tap points of the potentiometer device and to the terminals of which a constant mean signal voltage is applied, has the advantage that not only the point or points of The derivative may or may be gradually connected to the circuit, but the circuit includes a series of impedances through which all the components of the signal must pass. It is expected that shunt impedances only allow the signal energy to pass which they must compensate or attenuate. Signals in other frequency ranges are less influenced by the effective impedance of the compensation or attenuation devices.
In Fig. 3, 18 represents a radio receiver provided with an automatic volume control system and whose input terminals 19 are connected to an antenna 20 to an earth terminal 21 and whose output terminals 22 are connected. to a low-frequency circuit 23 using a low-frequency detector or amplifier tube 24.
The signal voltage applied to tube 24 and hence to low frequency circuit 23 through terminals 22 is represented by E2 and is practically constant for a variable signal% potential applied by the collector to input terminals 19. .
Any suitable receiving device can be used and can be fitted with any automatic volume control system to supply the input terminals of the low frequency circuit with a substantially constant average signal voltage. With such a device, the low frequency tube 24, which may be the low frequency detector, receives a constant signal potential so that the volume control device of the apparatus can be arranged in the low frequency circuit. .
In the present example the tube 24 can be considered as a detector tube and the low frequency circuit 23 is inserted into its plate circuit. Thus one side of this circuit is connected to a source of anode potential (not shown) through a low frequency coupling impedance
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or shock coil 25. The circuit is also provided with the usual high-frequency filter circuit represented by a filtering device 26. In parallel with the low-frequency transmission circuit 23 is connected a potentiometric volume control device 27 whose terminals input are 28 and having a movable contact 29.
A bypass for shunt load impedance is provided at 30 at a point close to the low voltage end of the potentiometric device and is connected to the low voltage end of said device by means of a choke. shock 31 and a capacitor 32 connected in series constituting a tuned circuit connected in shunt with the low voltage end of the potentiometric device. The movable contact 29 and a terminal 28 of the potentiometer device are connected to the primary winding 33 of an output transformer 34 through a tone control circuit 35 comprising a shock choke 36, a capacitor 37 and a potentiometer. 38 arranged so that the shock choke can be connected in series with the transmission circuit and the capacitor in shunt with the latter,
or that both can be practically and gradually switched off for the operation of the potentiometer.
The tone control circuit does not form part of the present invention and therefore it will not be described further. It will also be noted that the selector circuit 44, 45 and 46 is provided in the transmission circuit to eliminate interference. noises coming from close stations, one of the capacitors shown has such a low capacitance that when inserted into the cooker it can serve as a background noise eliminator.
It will be noted that the potentiometric volume control device 27, which is of the variable contact shunt type, is adapted to provide a variable output impedance with respect to the primary winding 33 of the output transformer 34. Thus a variation of the tuning realized between the leakage impedance and the distributed capacitance of the secondary 39 can intervene to improve the compensation effect of the volume control device.
The value of 30,000 ohms has been found to be satisfactory for the potentiometric device 27 in a circuit of the type shown comprising an output circuit for a low frequency tube connected to the primary winding of a low frequency output transformer. The branch point 30 in such a system is preferably 6,000 ohms, of
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so as to reserve a resistance of 6000 ohms to the low voltage side of the potentiometer and the impedances 31, 32, can have values of 50 to 80 millihenrys and 5 mfd. respectively for a total ohmic resistance of the shock coil 31 of about -520 ohms.
It will also be noted that when the mobile point 29 of the potentiometric device is at point 30, an ohmic impedance of 520 ohms is then connected in shunt with 6,000 ohms. The capacitor 32 and the shock coil 31 are largely tuned to the frequencies of the range to be attenuated (the range comprising 1.50C periods for example), so that the operation corresponds to the attenuation curve indicated in 11 on the diagram. Fig. 2.
Since the capacitor and the shock coil are tuned over such a frequency range, it will be noted that the signals of the said range will be greatly attenuated given the fabble impedance (520 ohms) of the shunt connected between point 30 and the low voltage end of the circuit.
The orders of magnitude of the impedances provided in the volume control circuit of the present example are such that the middle part of the low frequency range, to which the ear is most sensitive, is attenuated approximately 48 times compared to the parts corresponding to the frequencies. these very high and at lower frequencies. The order of magnitude of the impedances, when the variable contact 29 is at maximum attenuation opposite the fixed connection 30, is approximately 520 to 24,520 or 1:48.
Within the limit of the range to be attenuated, the only practically in-circuit impedance between the tap point 30 and the lower part of the volume control circuit is the ohmic resistance of the inductor 31 and the higher resistance of the section. lower of the central volume device. The inductance is provided in such a way that it has a resistance of approximately 520 ohms and that its relation to the impedance of the shunted part of the potentiometric device assumes the desired value. In an inductor provided for a circuit as shown in the figure, resistive wire is used so as to achieve the desired resistance for the desired inductance of 80 millihenrs.
Signals outside the attenuation zone are attenuated less by the impedance since the inductor 31 and the capacitor 32 influence them less and the impedance ratios are practically those.
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constituted by the two sections of the potentiometric device in the ratio of 6.000 to 24.0C0 or practically from 1 to 5. For this the signals being outside the range of the signals to be attenuated are only reduced five times while the signals included in said gamne are reduced practically 48 times.
The ratios of the impedances formed by the potentiometric device and the shunt impedance circuit can be considered in the circuit in which they are used by providing a certain output impedance for the tube or device with which they are coupled.
For example with reference to Fig. 3, the output impedance of tube 24 can be considered to be 20,000 ohms, whereas with a total resistance of 30,000 ohms for the potentiometer device 27 ot a resistance of 6,000 between the tap point 30 and low voltage terminal 28, it has been found that an impedance of 520 ohms for circuit 31-32 is sufficient to achieve the desired attenuation of the signals within the limits of frequencies to which the circuit is tuned such as those included between 500 and 2,000 periods.
In some cases the arrangement is such that only a small compensation is achieved for larger volumes as is desirable for the reasons given above, but the compensation is relatively large at the maximum point, as is also desirable. and necessary to produce the desired effect on the ear at low output sound volumes.
By realizing a volume control system embodying the present invention, the volume control device is so conditioned that the by-passes for the compensation can be provided at points where the device is set so that the volume control. compensation is the most effective for sound volumes. --For example, if one wishes to obtain at the output a maximum power of 20 W., one will realize the maximum corapensation of the acoustic effects and timbres for an output power of about 1 W. at least in a receiving device. radio, although other ratios are required for radio receivers and other apparatus to achieve different operating conditions.
From the above description, it will be seen that by varying the constants of the elements of circuit 31-32 and varying the bypass points or increasing the number of these points as in the circuit shown in
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Fig.1 Other operating characteristics can be obtained by the action of the volume control.
The operation of the volume control is preferably logarithmic; thus the ear can perceive equal increases in volume for equal displacement of the control element or the volume control device. It has been found that, in the current volume power plant system, the action of the volume control device is preferably logarithmic above and below each tap point.
By logarithmic division is meant an arrangement of the resistance such that between the mobile point 29 and the end of the potentiometric device such as the end 88 under high voltage, the resistance first decreases rapidly then gradually more slowly as the contact 29 moves away from end 28 along the resistance element of the device ve towards the opposite end. The decrease in resistance variation for equal distances varies along a logarithmic curve and with the aim of producing an effect at the output having an equal corresponding increment or decrement.
In the circuit described above the voltage attenuation, when the movable contact 29 is at point 30, is -14 DB when the compensation circuit 31-32 is disconnected. By connecting the compensation circuit there is an additional attenuation of -34 DB for the frequencies of the 1000 period zone (500-2000 periods). The output voltage for 100 periods exceeds by 16 DB that at 1.0C0 periods for the maximum compensation point.
Reducing the volume control below the maximum compensation point has only minimal effect on the voltage-frequency characteristic curve of the volume control circuit. Care should be taken to accurately determine the value of the section limited by the bypass point so that the constants of the following circuits are not affected when the volume control is set below the maximum compensation point.
In FIG. 4, a new automatic volume control system has been shown which comprises a tube 47, the cathode of which is designated by 48 and having several grids 49, 50 and 51 and an anode 52.
One of the grids, preferably grid 49, normally used
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As a screen grid is connected through a resistor 53 to a source 54 of positive voltage. The gate 51, which serves as a control or input electrode, is connected to the cathode through an inductor 55 which may or may not be provided with a tuning capacitor 56, and a fixed capacitor 57.
A normal bias voltage for the thermo - onic device 47, sufficiently negative to allow it to function satisfactorily as a detector, is ensured by connecting the control grid 51 with a resistor 58 to a common point 59 to the negative terminal of the anode voltage source and to a resistor 60 inserted between said terminal and the cathode of this device.
The voltage dividers 60 and 61 connected to the terminals of the power source provide the voltage necessary to make the grid negative with respect to the cathode.
The anode 52 of the thermionic device 47 is connected through a tuned circuit 62 and a resistor 63 and resistor 60 again to the cathode, the connection not including a positive voltage source.
The input potentials of detector device 47 may be high frequency or medium frequency depending on the point of application in an amplifier of the improved volume control system. By way of example, it has been assumed in the figure that the input potentials are of medium frequency and are derived from the output circuit of a medium frequency amplifier tube 64 of the tetrode type having a cathode 65, two gates 66 and 67 and an anode 68.
The grid 66 of the medium frequency amplifier tube is connected to the cathode of the latter through an inductance 69 which may or may not be provided with a tuning capacitor 70, and which comprises a leakage capacitor 71. cathode 65 of the device is connected to the connection point 59 of the cathode of the detector tube 47 and the aforementioned resistor 69 through an automatic bias resistor 72.
The grid 66 of the medium frequency amplifier tube is connected at point 59 through a resistor 73 and resistor 63 inserted into the anode circuit of the detector tube. The normal negative bias voltage of the medium frequency amplifier tube is thus supplied by the voltage drop in the automatic bias resistor 72, this resistor being chosen so that it maintains the bias voltage.
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normal correct in relation to the plate and screen-grid voltages applied to the tube.
In the operation of the improved automatic volume control system, signals applied by the amplifier stage to the detector tubes are detected and appear as low frequency signals in the output circuit comprising screen grid 49 and resistor 53. Then- that the current at the output of the detector tube comprises a component of the carrier frequency, said component will be reapplied between the anode and the cathode of the tube by the inductive coupling existing between the output inductor 62 and an inductor 74 connected in parallel with resistor 53 as regards the carrier frequency. A small capacitor 75, exhibiting a large impedance, at audible frequencies, is inserted into the circuit of inductance 74.
The low impedance of circuit 74-75 for the carrier frequency, and its high impedance at audible frequencies, cause the carrier frequency induced in inductor 62 to exhibit only a relatively low percentage of modulation. This constitutes a great practical advantage, since the static frequencies are only applied to a small extent to the detector 47. The carrier wave is subsequently rectified again by the detector tube and thus produces a unidirectional current which is established between the anode and cathode of the device in the circuit comprising the output inductor 62, the resistor 63, and the resistor 60.
Given the high impedance of resistor 53 at audible frequencies, the energy or signal transmitted to circuit 62 exhibits only a low degree of modulation compared to the original carrier wave. This peculiarity results in an automatic volume control being more or less independent of the modulation frequency up to about 10 periods and not appreciably influenced by the static effects.
The direction of the current in the resistor 63 is such that the end of the latter connected to the grid of the medium frequency amplifier tube is brought to a negative potential with respect to the end connected to the cathode and consequently the end. bias voltage applied to said medium frequency amplifier becomes more negative than normal, the increase in bias in the negative direction being proportional to the amplitude of the carrier wave applied to the detector tube.
It will be noted that the anode 52 of the tube 47 is at all times maintained
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slightly negative with respect to the cathode due to the voltage drop across resistor 60. This is a desirable feature since it prevents the automatic volume control from operating until a determined volume signal is reached.
The auto-bias rheostat 72 controls Maximum sensitivity and can be advantageously manipulated during tuning search to minimize background noise when switching from station to station. Preferably, the resistance of the rheostat is high, of the order of 3,000 ohms, and can be set to a minimum value for maximum sensitivity.
As mentioned above, the new automatic volume control system works in such a way that the amplification of the amplifier is inversely proportional to the amplitude of the carrier wave for all signals which exceed a certain predetermined minimum value.
From the above description, it will be appreciated that the new automatic volume control system provides a nearly constant voltage at the output across resistor 53 in accordance with the changes in the mean amplitude of the signals. applied and that the automatic volume control and detection are ensured by a single thermionic device.
The system described above is therefore adapted to supply low frequency signals to a compensated volume control circuit inserted in a system similar to that shown and described in Fig. 3 by which the volume at the output of the receiving system can be controlled entirely by the volume compensated control circuit or device.
The system shown in Fig. 3 can be modified into a volume control circuit in which an automatic compensated volume control is obtained by inserting said circuit between resistor 53 of the output circuit of detector tube 47 and the input terminals of a low frequency amplifier tube 76. The low frequency amplifier tube may be of the equipotential cathode type comprising an anode 77, a grid 78 and a cathode 79.
An automatic bias resistor 80 shunted by a capacitor 81 is interposed between the cathode 79 and the earth and the grid 78 is connected to the earth through a capacitor 82 in order to allow the setting to be manually adjusted. tone control, as will be explained in more detail below.
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The flight control circuit comprises the resistance element 83 of a potentiometer, one end of which is connected to the grid 49 of the detector tube using a blocking capacitor 84 and a resistor 85 and of which the The other end is connected to earth through a grid leakage resistor 86. Resistor 85 and a bypass capacitor 87 serve to attenuate the boosted frequency and prevent it from appearing at the grid of tube 76. since resistor 85 has a high impedance at the carrier frequency, it is forced to flow to earth through a circuit including inductor 74 which has a low impedance at the carrier frequency.
The connection point between the resistive element of the potentiometer and the gate leakage resistor is connected to the cathode through a capacitor 88 which serves as a bottom line filter. Since the voltages at high frequencies produced at the terminals of the resistive element 83 are progressively attenuated when the movable contact is brought upwards, in the direction giving the reduction in volume, separate points of the resistive element are connected to the cathode by circuits comprising capacitors 89 and 90, individual resistors 91 and 92, and capacitor 88 discussed above.
From the above it will be deduced that the frequency break potentials applied to the amplifier tube 76, as the potentiometer is not appreciably connected to the latter; are less attenuated than high frequency potentials, which produces the desired effect. The degree of compensation depends on the resistance between the tap points of resistor 83 connected to capacitors 89 and 90 and resistors 91 and 92. If further attenuation of high frequencies is desired, regardless of the position of the moving contact 93 of the potentiometer, a resistor 94, inserted between said moving contact and the grid of the tube 76 can be modified to control the shunt function of the capacitor 82 connected between the grid and the cathode.
A low capacitance capacitor 95 can be inserted between resistor 83 and moving contact 93 if it is desired to push the compensation up to very high frequencies.
For this purpose, a volume control circuit can be provided in accordance with the circuit shown or described in FIG. 1, comprising several bypass points, each of these points being connected to the circuit compor-. both an attenuation device for a determined frequency. In the pasture-
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For example, this circuit is made up of simple capacitors and resistors connected in series of very small size and inexpensive so that the modification shown in Fig. 4 is very suitable for use in a receiver of this price. reduced.
As in Fig. 1, the bypass points can be arranged along the impedance element of the potentiometer at appropriate intervals to achieve the desired compensation.
According to the examination of the modifications of the compensated volume control circuit shown in Figs. - and 4, it comes within the scope of the present invention to provide other compensating devices combined at the various bypass points of the impedant element of volume control. For example, it will be noted that in some circuits, it may be desirable to replace one of the shut-impedance devices such as shown in Fig. 4 em 90,92, with a shunt impedance device as shown in Fig. 2 an 31 -32.