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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS UTILISES DANS LA CONVERSION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE
EN ENERGIE ACOUSTIQUE ET RECIPROQUEMENT
La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux dispositifs utilisés dans la conversion de l'énergie électrique en énergie acoustique.
La présente invention se rapporte notamment à des dispositifs
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permettant d'accroître les contrastes dans la reproduction électrique des sons, par exemple de la musique.
Il est connu que, par suite des limitations d'amplitude imposées dans les transmissions électriques ou mécaniques reliant un mi -crophone initial à un haut-parleur final, les variations très impor -tantes dans le niveau des sons musicaux doivent être considérablement réduites à l'émission par exemple au moyen d'un contrôle potentiométrique, habituellement effectué à la main.
Lors de la reproduction des sons transmis soit d'après une émission directe, soit d'après des enregistrements mécaniques ou autres, il est donc désirable de rétablir ces variations de niveau des sons afin d'obtenir., autant qu'il est possible, une reproduction d' une musicalité satisfaisante. C'est-à-dire qu'il importe de rétablir les contrastes des sons à reproduire en augmentant les contrastes des sons réellement transmis. Un objet de l'invention est, en conséquence, de contrôler automatiquement, d'une manière prédéterminée, les différents niveaux des sons musicaux dans une reproduction d'un enregistrement microphonique transmis par une voie de transmission quelconque, telle que la voie radioélectrique ou par fils.
Dans certains cas, il peut être préférable d'exagérer ou de diminuer les contrastes sonores dans une transmission qui a été "aplanie" à l'émission.
L'invention prévoit, suivant certaines de ses caractéristiques, des moyens pour obtenir et contr6ler automatiquement les effets à obtenir.
Une caractéristique de l'invention est de prévoir des circuits à gain variable permettant de contr6ler les différents niveaux d'une transmission.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'utili- sation du changement de phase dans un dispositif en pont associé avec une lampe pour obtenir un contrôle prédéterminé des contrastes sonores
Suivant une des caractéristiques de l'invention,des moyens
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sont prévus pour obtenir des vitesses de fonctionnement différentes des dispositifs d'augmentation des contrastes sonores, suivant que la brusque changement de volume est une augmentation ou une diminution.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention,des variations de résistance de potentiomètres ou résistances chauffées ou résistances non-linéaires, sont également utilisées dans le but envisagé.
Une autre caractéristique encore de l'invention réside dans l'utilisation du champ magnétique,produit par l'enroulement d'excitation, dans l'entrefer d'un haut-parleur électrodynamique.
Enfin, une caractéristique de l'invention réside dans un arrangement d'un potentiomètre à action rapide, entraîné par un moteur et agissant en liaison avec un amplificateur et un détecteur de niveau des signaux envoyés dans une ligne de transmission.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante, basée sur les dessins ci-joints,dans lesquels les différentes figures représentent des circuits amplificateurs de contrastes utilisant des caractéristiques de l'invention.
L'arrangement de la figure 1 utilise les propriétés d'une lam -pe à deux ou plusieurs grilles placée dans un circuit à vitesse de fonctionnement rapide alors que la figure 2 montre un circuit disposé pour obtenir des vitesses de fonctionnement différentes suivant l'augmentation ou la diminution du niveau des signaux reçus;
L'arrangement de la figure 3 utilise les propriétés'd'une lampe à amplification variable;
L'arrangement de là figure 4 utilise la variation de résistance de fils métalliques avec la température;
L'arrangement de la figure 5 utilise le changement de phase dans la diagonale d'un pont de Wheatstone en son point d'équilibre;
Les arrangements des figures 6, 7 et 8 utilisent les varia- tions' de résistances offertes par les dispositifs à oxydes métalli--
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-ques ou analogues;
Les arrangements des figures 9 et 10 utilisent la variation du champ magnétique dans l'entrefer d'un haut-parleur électrodynamique ; et enfin,
L'arrangement de la figure 11 utilise un potentiomètre à action rapide, entrainé par un moteur et agissant en liaison avec un amplificateur et un détecteur de niveau de transmission.
Se référant à la figure 1, qui représente un circuit de lampe à amplification variable, à deux grilles par exemple, le signal à amplifier est appliqué d'une part sur la grille 1 de la lampe à amplifi -cation variable,et, d'autre part, il est également appliqué à un amplificateur auxiliaire non montré, dont les tensions amplifiées sont appliquées sur la plaque d'une lampe diode 2, dont la cathode est reliée à travers une résistance 3 shuntée par un condensateur 4, à un point de potentiel convenable et fixe V1.
Le potentiel de la cathode de la diode suit les variations du niveau du signal, et ce potentiel est appliqué à travers une résistan -ce 5 à la grille 7 de la lampe à amplification variable., cette grille étant d'autre part reliée à la masse par le condensateur 6. La liaison entre la plaque 8 et la lampe suivante se fait de préférence par le moyen bien connu d'un couplage résistance-capacité. La constante de temps du circuit (résistance 5 - capacité 6) doit être suffisante, sans quoi, une brusque augmentation du potentiel de la grille 7 produit une brusque augmentation du courant plaque, donc une chute brusque du potentiel moyen de la plaque 8.
Si cette plaque est reliée directement par un condensateur à la grille de la lampe suivante 17 dont le potentiel moyen est fixé à travers une résistance de grande valeur, la chute de potentiel de la plaque 8 provoque une chute de po -tentiel de la grille 18, qui se trouve portée à des potentiels assez négatifs pour couper complètement le fonctionnement de la lampe 17.La constante de temps du circuit 5-6 ne peut guère être plus petite que 0,2 seconde par exemple.
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Il en résulte que les brusques changements de volume sonore ne sont pas brusquement amplifiés à la valeur où ils devraient l'ê- tre ; d'une façon générale l'amplification des contrastes dépend de leur durée.
Le résultat est une déformation des sons, de la musique par exemple. Afin de réduire considérablement la constante de temps du circuit 5-6, la capacité reliant la plaque 8 à la grille 18 est con- nectée, non pas à la plaque elle-même, mais en un point convenable de la résistance de charge, la dite résistance se trouvant ainsi di- visée en deux parties 9 et 10, la partie 10 étant petite vis à vis de la partie 9. Les variations de potentiel appliquées à la capacité de liaison sont diminuées dans le rapport des valeurs des résistances
18 10, et 9 plus 10. Pour que la grille/ne soit pas soumise à des varia- tions de potentiel moyen sous l'influence des brusques changements de volume, il faut en somme que les fréquences très basses, de l'ordre de 10 périodes par seconde par exemple, ne lui soient pas transmises.
D'autre part, pour que la réponse de l'amplificateur soit bonne,il faut que les fréquences basses, 30 périodes par seconde par exemple lui soient transmisessans un affaiblissement important. La liaison entre la plaque 8 et la grille 18 peut être effectuée par un moyen convenable tel qu'un filtre passe-haut, réalisé économiquement par exemple au moyen des capacités 11,12, 13 et des résistances 14,15 et 16.
Une bonne reproduction des brusqes augmentations de volume, donnant de bonnes attaques, est souvent désirable. Ceci nécessite une faible constante de temps du circuit 5-6, et il en résulte que les di -minutions brusques de volume sont aussi très rapides. Ceci produit m effet analogue à celui produit dans une salle très amortie acoustique- -ment,. et cet effet peut être jugé désagréable.
Suivant certaines caractéristiques de l'invention, il est pré- vu un moyen pour pbtenir des vitesses de fonctionnement différentes selon que le brusque changement de volume est une augmentation ou une diminution.
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Se référant à la figue 2, on voit que la résistance 5 est remplaoée par la diode 19, et les deux résistances 20 et 21.
Quand le volume augmente, le potentiel de la cathode de la diode 2 s'élève, le courant traverse facilement la diode 19 qui ne lui oppose qu'une résistance négligeable, et c'est la résistance 20, relativement faible vis à vis de 21, qui produit le retard faible nécessaire.
Quand le volume diminue, le sens est inversé, la diode 19 s'oppose au passage du courant, qui doit passer à travers la résistan -ce de grande valeur 21, provoquant ainsi un fonctionnement lent du système .
Dans un circuit utilisant les propriétés d'une lampe à amplification variable, le potentielvariable de la grille auxiliaire 7 (figure 3) est obtenu en rectifiant au moyen de la diode 2,le signal appliqué en 22, dosé à volonté par le potentiomètre 23, et amplifié par une lampe 24.
En l'absence de signal, le potentiel V1 de la grille auxiliai -re est obtenu au moyen d'un potentiomètre 25.
Les potentiomètres 23 et 25 sont mécaniquement couplés comme indiqué par la ligne C sur la figure 3.
En manoeuvrant le curseur du potentiomètre 23 de façon à réduire la fraction du signal appliquée à la lampe 24, on diminue l'efficacité du circuit, et on la supprime totalement en mettant le curseur du potentiomètre 23 à la terre,
En manoeuvrant le curseur du potentiomètre 25,de façon à rendre V1 de plus en plus négatif, on règle le seuil de niveau du signal à partir duquel le signal ne passe plus. uand on règle le potentiomètre 23 de façon à obtenir peu ou pas d'augmentation des contrastes, on cherche à ce que tous les signaux, même faibles, soient également amplifiés, on règle donc le potentiel V1 à une valeur relativement faible en valeur absolue, - 10 volts par exemple.
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Quand, au contraire, on règle le potentiomètre 23 de façon à obtenir le plein effet du circuit, il est avantageux de porter V1 à une valeur supérieure en valeur absolue, par exemple - 15 volts,de façon à couper complètement les signaux très faibles tels que les bruits parasites, et à éviter de surcharger l'amplificateur suivant.
Les axes des deux potentiomètres 23 et 25 sont reliés mé'ca- niquement entre eux, de telle façon que les deux variations expli- quées ci-dessus sont obtenues commodément et simultanément par la manoeuvre d'un seul organe de réglage.
Dans le circuit qui est représenté figure 4, le transforma- teur 27 se trouve connecté dans le circuit plaque d'une lampe conve- nable .
L'enroulement secondaire du transformateur est connecté d'une part à un potentiomètre 28, d'autre part à une lampe d'éclairage con- venable 29 et à une résistance fixe 30 Le curseur du potentiomètre est relié à une borne de sortie, le tout comme l'indique la figure 4.
Pour un niveau déterminé du signal, la lampe 29 prend une température et une résistance déterminées, et il est possible d'équi- librer le pont de Wheatstone formé par les résistances 28,29 et 30 et la lampe, de telle façon que le signal transmis aux bornes de sor- tie soit nul.
Pour'des valeurs du niveau du signal différentes de celle qui donne l'équilibre, une tension apparaît entre les bornes du circuit de sortie 31, d'autant plus grande que le niveau du signal s'écarte davantage dù niveau qui donne l'équilibre.
En particulier, si l'on équilibre le pont pour le niveau de signal le plus faible (bruit de fond)', ce bruit de fond sera suppri- mé, et les signaux utiles seront d'autant plus amplifiés qu'ils se- ront plus forts.
On peut également utiliser, pour contrôler les contrastes,le changement de phase qui se produit dans la diagonale d'un pont de Wheatstone au moment ou celui-ci passe par sa condition d'équilibre.
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La figure 5 représente un circuit de ce type.
Le point de jonction des résistances 36 et 37 est relié à une grille 38 d'un amplificateur symétrique, l'autre grille 39 est reliée à l'extrémité de la diagonale 32 non mise à la masse. Quand le pont est en équilibre, ce qui se produit pour un certain niveau de signal qui donne à la lampe 33 une résistance convenable, la grille 39 ne reçoit aucun signal, la grille 38 travaille seule.
Pour des signaux plus faibles, la tension communiquée à la grille 39 est en concordance de phase avec celle qui est communiquée à la grille 38, ce qui fait que les effets dûs aux deux grilles se retranchent dans l'amplificateur final.
Pour des signaux plus forts, la tension appliquée à la grille 39 est en opposition de phase avec cella qui se trouve appliquée à la grille 38, ce qui fait que les effets s'a joutent dans l'amplificateur final.
En ajustant convenablement les valeurs des résistances, on peut obtenir que l'effet total soit nul pour des signaux très faibles et maximum pour des signaux très forts.
Une autre disposition utilisant des caractéristiques de l'in -vention, est représentée figure 6, dans laquelle on utilise les propriés des contacts d'oxydes métalliques pour obtenir une résistance variable. Il est en effet connu que les oxydes métalliques offrent une résistance qui augmente lorsque le courant qui les traverse diminue.
Se référant à la figure 6, 40 et 41 représentent des éléments à oxydes métalliques ou des redresseursecs associés de préférence en série pour diminuer l'effet de capacité, et connectés de telle façon qu'ils présentent entre a et b une résistance dépendant de la valeur du courant mais non pas du sens de celui-ci.
Un potentiomètre 28 et une résistance 30 sont connectés comme il est indiqué sur la figure.
Pour une certaine valeur du niveau du signal, la résistance
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apparente de 40-41 prend une certaine valeur et il est possible d'ajuster le curseur du potentiomètre 28 de telle façon que l'équilibre du pont soit réalisé, ce qui fait qu'aucune tension n'apparaît aux bornes de sortie 31.
Pour des signaux plus faibles ou plus forts,le pont se trouve déséquilibré, et la tension qui apparaît en 31 est d' autant plus grande que le niveau du signal diffère davantage de celui qui donne l'équilibre,
On peut également utiliser des résistances variables à oxydes métalliques ou des redresseurs secs quelconques dans un circuit analogue à celui qui est représenté figure 5, et donnant les mêmes résultats, ²savoir, -fonctionnement des deux lampes d'un amplificateur symé -trique connecté après le circuit, en push-pull pour des signaux forts, en opposition pour des signaux faibles.'Un tel circuit est représenté figure 7, dans lequel 40-41 désigne l'ensemble à oxyde métal -lique, les-autres éléments du circuit portant les mêmes références que sur la figure 5.
Le fonctionnement du circuit de la figure 7 est analogue à celui de la figure 5; la résistance de l'élément 40-41 dépendant alors de l'intensité du courant qui le traverse mais non de sa direction.
Les résistances variables offertes par les oxydes métalliques peuvent aussi être utilisées dans un circuit en pont analogue à celui qui est représenté sur la figure 8.
L'enroulement secondaire du transformateur de sortie d'un amplificateur alimente le haut-parleur 42 à travers des résistances 45 et 46 et des contacts à oxyde métallique 43-44. Ces différents organes sont connectés comme indiqué figure 8.
Les éléments 43 et 44 sont constitués de telle façon que leur résistance soit relativement faible vis-à-vis de l'impédance du hautparleur 42, pour des valeurs de courant correspondant à des volumes sonores élevés.
Au contraire, leur résistance augmente et devient grande vis- à-vis de l'impédance du haut-parleur 42, pour des volumes très faibles
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Les résistances fixes 45 et 46 ont des valeurs relativement grandes, du même ordre de grandeur que les résistances des contacts 43 et 44 pour des signaux très faibles.
Il en résulte que, lorsque les signaux sont faibles, le courant qui traverse le haut-parleur 42 est nul ou très faible. A mesure que les signaux augmentent, les résistances des contacts 43 et 44 diminuent, le pont se trouve de plus en plus déséquilibré, et le haut -parleur 42 est traversé par un courant de plus en plus fort.
Il est clair que, par suite du déséquilibrage du pont,le courant qui traverse le haut-parleur augmente plus vite que la tension fournie par le transformateur, d'ou il résulte une production de l'augmentation des contrastes.
On peut également utiliser, suivant certaines caractéristi -- ques de l'invention, pour augmenter les contrastes sonores, la variation du champ magnétique produit par l'enroulement d'excitation dans l'entrefer du haut-parleur électrodynamique.
Ce résultat est obtenu, soit en alimentant l'enroulement d'ex -citation avec le signal lui-même, convenablement amplifié et redressé, soit en contrôlant le courant d'excitation au moyen des variations dans la niveau du signal.
Le premier dispositif est représenté schématiquement sur la figure 9.Les signaux sont appliqués à la fois à deux amplificateurs différents, un amplificateur à basse fréquence ordinaire, AMP.l,pro- duisant un courant modulé qui est envoyé dans la bobine mobile du haut-parleur H.P., et un amplificateur AMP.2, qui est également un amplificateur à basse fréquence, mais qui se distingue du premier en cè que la distorsion introduite dans le signal n'a, en ce qui le con -cerne, qu'une importance tout à fait secondaire. Le courant modulé produit par l'amplificateur AMP.2, est redressé par un rectificateur R et utilisé dans l'enroulement d'excitation E du haut-parleur H.P.
Le deuxième dispositif est représenté sur la figure 10. Le signal, convenablement amplifié, contrôlé au moyen du potentiomètre
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47, est redressé au moyen d'une diode 48, et le potentiel résultant est appliqué à la grille 50 d'une lampe à trois électrodes 49,dans le circuit plaque de laquelle se trouve intercalée la bobine d'exci- tation 51 du haut-parleur. En l'absence de signal, la grille 50 se trouve portée à un potentiel négatif - B qui réduit le courant à travers 51 et 49 à une valeur très faible. Quand un signal est appliqué à 47, le pôtentiel de 50 s'élève et le courant à travers 51 augmente.
L'invention se rapporte également à un procédé de contrôle automatique du niveau du signal envoyé dans une ligne de transmission le niveau du signal après le contrôle étant lié au niveau du signal avant le contrôle par telle loi que l'on aura arbitrairement choisie.
La figure 11 représente un exemple de réalisation de ce procédé. Un potentiomètre à action rapide P, mû par un moteur, et agissant en liaison avec un amplificateur AMP.2 et un détecteur de niveau DN, coopère aveo les dits organes de telle façon que la position angulaire de l'axe AC du potentiomètre diffère à chaque instant d'une position origine, d'un angle exactement proportionnel au niveau du signal au point A à la sortie du premier amplificateur AMP.l directement connecté au microphone M.
L'orientation de l'axe AC étant une fonction simple du niveau en A, on comprend facilement qu'il suffit d'actionner au moyen de cet axe AC un dispositif de contrôle de volume V.C. connecté entre les deux amplificateurs AMP.l et AMP.3 et établi suivant telle loi que l' on désire, pour que le niveau du signal envoyé dans la ligne de trans -mission, soit telle fonction arbitrairement choisie du niveau du signal en A.
Ce procédé peut servir évidemment à augmenter les contrastes, il peut également fournir un contrôle automatique de la diminution des contrastes, diminution nécessitée par les conditions de transmission des signaux.
Il est évident que, si les contrastes sont comprimés d'une part, à la transmission, selon une loi bien déterminée,par un procédé
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automatique, puis développée d'autre part, à la réception, selon une loi complémentaire de la précédente, par un procédé également automa -tique, les contrastes originaux se trouveront/restitués dans le haut-parleur terminal ou établis de manière à produire les effets sonores désirés.
Il est clair que les dispositifs décrits ne l'ont été qu'à titre d'exemples et que diverses modifications peuvent être faites sans sortir des limites de l'invention.
Il est clair que les arrangements décrits peuvent également être utilisés dans des transmissions de paroles afin de séparer plus nettement les paroles des bruits parasites (bruit de fond,diaphonie, etc...) plutôt que pour rétablir les contrastes mêmes dans la suite de paroles transmises.
Il est égalèment clair que les dispositifs qui ont été décrits comme se rapportant à l'augmentation automatique des contrastes dans des dispositifs de reproduction, peuvent trouver leur application dais la contraction du volume des sons pour l'enregistrement mierophoniqte afin de Remettre le choix de la loi de contraction ou diminution des contrastes qui peuvent ensuite être rétablis à la réception.
REVENDICATIONS.
1 - Dispositif pour la transmission d'ondes électriques servant à comprimer ou à amplifier le volume des signaux, comprenant: un amplificateur renfermant une valve thermoionique; un moyen pour appli -quer les dits signaux reçus sur la dite valve ; un moyen pour rectifier une partie des dits signaux reçus; et un moyen pour utiliser la composante rectifiée de manière à faire varier l'amplification de la dite valve thermoionique.