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PERFECTIONNEMENT AUX SYSTEMES DE CONTROLE DU VOLUME.
La présente invention se rapporte, d'une façon générale, aux systèmes de contrôle du niveau des signaux pour appareils de radio et similaires; son objet est de constituer, dans un circuit de transmission, un système de contrôle du volume maintenant l'amplitude à un niveau général uniforme ou au-dessous d'un niveau supérieur prédéterminé, et cela d'une façon automatique et en avance sur le signal, De cette manière, des changements brusques d'amplitude ou des pointes du signal ne pourront atteindre et surcharger les amplificateurs qui suivent le circuit de transmission; en même temps, on pourra amplifier des parties plus faibles des signaux transmis,, de façon à maintenir un niveau général plus uniforme.
Dans un système de contrôle de ce type, il sera, par conséquent,
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possible de limiter la transmission des perturbations d'amplitude élevée à tra- vers un système amplificateur, et d'amplifier les signaux dont le niveau est inférieur à la normale.
Un autre objet de la présente invention est également de fournir un système de contrôle automatique du niveau du volume qui puisse servir de limiteur de parasites dans les systèmes récepteurs de radio et similaires afin d'empêchet la transmission des perturbations à travers l'amplificateur basse fréquence du récepteur lorsque'le niveau est supérieur à celui des signaux requs.
La présente invention se rapporte plus particulièrement à un perfectionnement aux dispositifs de contrôle du volume applicable aux amplifica- teurs de ligne, aux systèmes de modulation radiophonique ou aux autres systèmes de signalisation comportant des dispositifs électriques fonctionnant dans des conditions limitées. Dans de tels systèmes, et particulièrement dans ceux appli- cables à la radiodiffusion, il est désirable, pour des raisons d'économie, de maintenir le niveau du signal ou le pourcentage de modulation à une valeur moyen- ne relativement élevée. Dans ces circonstances, il est très difficile d'éviter que des changements subits du niveau ou que des pointes de signal ne surchargent les amplificateurs ou*'ne causent une distorsion connue sous le nom de surmodula- tion.
Ce type de distorsion se présente, sur une grande échelle, dans de nombreuses stations de broadcasting. L'accroissement de la qualité du son des récepteurs modernes rend cette distorsion très nuisible et assez sérieuse pour diminuer la compréhension et la qualité du programme diffusé.
Par conséquent, un autre objet de la présente invention est de fournir un système perfectionné de contrôle du volume qui puisse servir de "Moniteur" automatique pour les programmes de broadcasting et similaires et qui permette l'emploi d'un niveau moyen du volume ou d'un pourcentage de modulation relativement élevé sans causer de la distorsion ou de la surmodulation lors des signaux de pointe.
A l'heure actuelle, les contrôle du volume ou les "Moniteurs" fonctionnant en liaison avec les dispositifs mentionnés ci-dessus sont actionnés manuellement et nécessitent des opérateurs expérimentés qui utilisent des indi- cateurs visuels. Par suite du facteur humain et de l'inertie des indicateurs, les opérateurs peuvent tout au plus contrôler les niveaux généraux ou les change- ments graduels du niveau moyen. La méthode est absolument inefficace lorsqulap- @
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-paraissent, dans la musique ou dans la parole, des variations subites du niveau ou des pointes transitoires.
Un type habituel du contrôle automatique du volume peut être in- corporé à la fois aux systèmes récepteurs et aux "Moniteurs" de radio pour maintenir le signal entre les limites prescrites mais non sans causer une distorsion qui est comparable à celle causée par la surcharge, la surmodulation, etc.. On comprend immédiatement que ceci résulte de ce que la régulation provenant de l'amplitude excessive du signal est appliquée après 1áccroissement de l'amplitude.
Un système de contrôle du volume employé dans l'invention, tel qu'il est décrit ci-après, constitue un "Moniteur" automatique et permet l'empldi d'un niveau moyen du volume ou d'un pourcentage de modulation relativement.élevé tout en éliminant en même temps la distorsion ou la surmodulaton lors des signaux de pointe. Dans un système récepteur, il peut être disposé de façon à supprimer les signaux statiques ou les autres perturbations captées par les circuitss d'entrée du récepteur ou, si on veut, de faqon à fournir l'expansion du volume, ainsi qu'il sera décrit ci-dessous.
L'invention sera mieux comprise d'après la description ci-dessous à laquelle se rapportent les figures ci-jointes; toutefois, cette description est données à titre illustratif et non limitatif.
La fig.l est le schéma d'un système de contrôle automatique du volume dans lequel on a appliqué l'invention, en liaison avec un amplificateur B.F. pour systèmes récepteurs de radio, modulateurs, etc..;
La fig. 2 donne une série de diagrammes ou de courbes illustrant le fonctionnement du système de la fig.l;
La fig.3 est le schéma d'une partie de la fig.l représentant une modification de celle-ci, conformément à l'invention.
Dans la fig.l, un circuit de transmission du signal, tel qu'un circuit amplificateur basse fréquence, comprenant des connexions d'entrée 5 et de sortie 6 comporte des dispositifs de contrôle du volume du signal situé à l'intérieur du rectangle en trait interrompu 7, les dispositifs de retard du signal indiqués à l'intérieur du rectangle pointillé 8 et des dispositifs redresseurs de signal indiqués dans le rectangle pointillé 9. Le dispositif à délai 8 est inséré entre le circuit d'entrée 5 et le dispositif de contrôle du volume 7.de telle manière qu'ils sont connectés en série entre le circuit d'en
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-trée 5 et le circuit de sortie 6, le dispositif du contrôle du olume étant le plus proche du circuit de sortie.
Le dispositif redresseur du signal 9 comporte un circuit d'entrée 10 connecté au circuit d'entrée du signal précédant le dispositif à délai; le dispositif 9 comporte également un circuit de sortie ou de contrôle comprenant un conducteur de retour au châssis ou à la terre et un conducteur de sortie 11.
Ce dispositif est connecté au système de contrôle du volume 7 afin de lui fournir des tensions de contrôle variant en fonction du niveau du signal; ce contrôle se fera de telle sorte que le niveau du signal ou le gain à travers le dispositif de contrôle du volume est réduit lorsque des signaux d'une amplitude plus grande sont appliqués au circuit d'entrée 5.
Un signal basse fréquence, par exemple, appliqué au circuit d'entrée 5 est retardé, dans le dispositif 7, d'un certain temps avant d'être transmis au système amplificateur et ,de là, au circuit de sottie 6. En même temps, une fraction du signal est appliquée, avant le dispositif à retard, au redres- seur 9, par l'intermédiaire du circuit 10. Ceci a pour but de créer, dans le circuit 11, une tension actionnant le dispositif de contrôle du volume avant le signal; de cette manière, les pointes ou les parasites transmis peuvent être reçus et contrôlés suivant leur amplitude. On fait donc agir le contrôle du volume de manière à maintenir un niveau convenable.
De cette manière, les perturbations atmosphériques importantes transmises par le circuit du signal peuvent être appliquées au dispositif de contrôle du volume avant leur transmission par le circuit principal et peuvent être modifiées en réduisant le gain dans le dispositif de contrôle du volume de sorte que de tels parasites et les pointes du signal soient maintenus dans des limites prédéterminées,
Tout réseau électrique convenable ou dispositif de retard électrique peut être utilisé dans le dispositif à délai 8 ; celui-ci peut avoir une caractéristique semblable à celle d'une ligne téléphonique chargée ordinaire.
Dans l'exemple donné, il est constitué par un simple dispositif électromécanique comprenant un transformateur de couplage dent le circuit primaire ou d'entrée 12 est connecté au circuit d'entrée 5 et dont le circuit secondaire ou de sortie 13 est connecté aux dispositifs de contrôle du volume ou du gain.
Le couplage retardé entre les enroulements primaire et secondaire est obtenu par une bande ou un fil de métal magnétique 14 passant socialement à
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travers les enroulements primaire et secondaire, et sur des poulies d'entrai- nement et de freinage, respectivement 15 et 16, et tournant dans le sens indique dans la figure.
Le système à délai est représenté uniquement à titre d'exemple et est du type dit "télégraphone", afin d'illustrer le fonctionnement de l'appareil. Les variations du signal dans l'enroulement primaire 12 sont appliquées magnétiquement à la bande ou au fil 14 qui peut être d'un métal magnétique approprié tel que le fer ou l'acier; par son intermédiaire, elles sont transmises au secondaire 13 après un intervalle de temps dépendant de la longueur du fil et de son parcours entre le primaire et le secondaire.
Dans l'exemple donné, les signaux basse fréquence sont appliqués au fil magnétique par l'action du primaire sur le fil et la magnétisation fournie par le fil est appliquée au secondaire de façon à y engendrer une tension correspondante. Les impulsions magnétiques ou les signaux appliqués au fil sont supprimés, avant le passage par l'enroulement primaire, au moyen d'un aimants démagnétisant 17 situé près du point d'entrée du fil dans l'enroulement primaire, ainsi qu'il est représenté.
Le dispositif de contrôle du volume 7 de l'exemple donné est du type amplificateur à gain contrôlé et est disposé de façon à amplifier les signaux transmis au secondaire 13. Il comprend une paire de dispositifs amplificateurs à décharge électrique contrôlables 18 montés en push-pull entre le secondaire 13 formant circuit d'entrée et le primaire 19 d'un transformateur de sortie 20 dont le secondaire 21 est relié au circuit de sortie 6.
Les dispositifs amplificateurs peuvent être de tout type approprié Les grilles de contrôle 23 sont connectées aux extrémités du secondaire 13 dont la prise médiane 27 est reliée au conducteur 11 pour la polarisation fournie par le redresseur 9. De même les anodes 24 sont connectées au transforma teur de sortie 20 et sont alimentées par l'enroulement primaire 19 au moyen d'une tension positive provenant de toute source appropriée et représentée par la batterie 28. Les grilles-écran 25 sont connectées à la source de tension par un conducteur 29. Le circuit entre la source 28 et les cathodes 22 est complété par un conducteur 20, une connexion de terre 31 et une résistance d'autopolarisation 32.
La tension de polarisation des grilles 23, par rapport aux cathodes 22, est déterminée par la chute de tension dans la résistance d'auto-
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polarisation 32 et est appliquée aux grilles de contrôle 23 par le secondaire 13 et par la prise 27 du conducteur 11 qui est relié au châssis ou à la terre 33 par l'ensemble redresseur. Le circuit de ce dernier comprend une résistance de filtrage 34, une prise 35 sur une résistance de sortie de diode 36 et l'extrémité positive 37 de cette résistance, qui est reliée à la terre 33 afin de fermer le circuit de polarisation des grilles.
La résistance de filtrage 34 est montée avec un condensateur de dérivation 39 relié à la terre et au conducteur 11. Ce condensateur reçoit une tension de polarisation qui varie selon l'amplitude des signaux dérivés du circuit d'entrée'par le conducteurs 10.
La partie ainsi dérivée du signal est redressée dans un dispositif redresseur à diode 40 qui est couplé au conducteur d'entrée 10 par le tran& formateur de couplage approprié 41. Le circuit secondaire de celui-ci comprend un enroulement 42, l'anode de la diode 43 et la cathode 44, une source variable de tension de polarisation 45 et la résistance de sortie de la diode 36 dont l'extrémité négative 46 est reliée au secondaire 42 du transformateur.
Aux bornes de la résistance 36, les signaux redressés donnent une tension continue de polarisation en série avec le circuit grille des amplificateurs du dispositif 7 de contrôle du volume; ils sont appliqués aux grilles de contrôle 23 pour contribuer à la polarisation fournie par la résistance 32.
La composante B.F, du signal redressé est éliminée par un condensateur 38.
La tension d'autopolarisation ou polarisation initiale a une valeur telle que le gain dans le dispositif 7 de contrôle du volume soit normal en l'absence des signaux ; tension négative provenant du redressement des signaux'reçus dans le dispositif redresseur 7 sert à diminuer l'amplification selon l'amplitude du signal.
Pour une puissance de signal prédéterminée, la tension appliquée aux grilles par le dispositif redresseur peut être réglée au moyen de la prise 35 de la résistance 36, la tension prise sur le redresseur étant celle qui existe entre la prise et l'extrémité positive 37.
La variation de polarisation due à une variation de l'amplitude du signal agit avec un léger retard sur les grilles 23 grâce à la constante de temps du dispositif de filtrage comprenant la résistance série 34 et le condensateur shunt 39; ce dernier est chargé et déchargé par la résistance 34 de façon.à produire une variation relativement lente de la tension de polari-
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-sation dans le circuit grille 11. La constante de temps peut être réglée par une relation convenable entre la valeur de la résistance 34,et la capacité du condensateur 39 afin d'empêcher une variation rapide de la polarisation, qui serait suffisante pour causer de la distorsion et afin d'empêcher que la composante B.F. du signal redressé soit appliquée au dispositif de contrôle du volume.
Cependant, on règlera le dispositif différé 8 de manière que des signaux à niveau particulièrement élevé ou des pointes transitoires ne puissent atteindre les grilles 23 tant que celles-ci ne sont pas polarisées à leur valeur convenable; cette valeur sera déterminée en tenant compte de l'amplification réduite que l'on désire obtenir dès que le niveau des signaux dépasse une valeur donnée.
Le niveau du signal qui peut être amplifié sans réduction du gain est déterminé par la tension de polarisation ou de délai fournie par le dispositif 45 dans le circuit de la diode redresseuse. On notera que, dans l'exemple décrit, il comprend une batterie ayant une polarité telle qu'elle fournit aux électrodes du redresseur une tension en opposition avec le courant du signal ; de cette manière, le redresseur ne fonctionne que pour des signaux dépassant un niveau prédéterminé.
.Au-dessus de ce niveau, le redresseur fournit une tension de contrôle qui varie directement avec l'amplitude du signal d'entrée, et applique une tension de polarisation au dispositif de contrôle du volume 7, tension suf- fisante pour réduire l'amplification et l'amplitude du signal en-dessous d'un niveau prédéterminé. La constante de temps du filtre de sortie du redresseur est réglée de telle sorte que l'action requise de réglage du dispositif de contrôle du volume apparaît progressivement durant la période de retard créée par le dispositif à délai 8.
On peut s'arranger de manière que le système redresseur 9 augmente le gain de l'amplificateur en réponse à un accroissement de l'amplitude du signal; en effet, il suffit d'inverser la polarité du circuit de sortie du dispositif 9 par rapport à l'amplificateur et d'assurer un gain initial infé rieur donné A cette fin, on place dans la connexion de telle 33, un commmutateur 47; de cette manière, on pourra relier à la terre, soit l'extrémité positive 37, soit l'extrémité négative 46, cette dernière par l'intermédiaire du conducteur 48.
Lorsque c'est l'extrémité négative 46 qui est reliée à la terre, la tension du signal redressé apparaissant entre l'extrémité 46 et la prise 35
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est appliquée à l'amplificateur du dispositif de contrôle du volume. On constatera qu'avec cette connexion le conducteur 11 deviendra progressivement plus positif par rapport à la terre lorsque la puissance du signal augmente; il se produit donc un accroissement positif de la tension de polarisation des grilles 23 ; en outre, le réglage du contact 35 sert à ajuster la tension de polarisation pour tout niveau donné de signal.
Si la tension de polarisation initiale créée par la résistance 32 est rendue relativement élevée de telle sorte que le gain de l'amplificateur est assez faible, l'accroissement positif de la polarisation sert à dépasser cette tension initiale, ce qui augmente l'amplification et augmente par conséquent le volume ou l'amplitude des signaux reçus du dispositif à délai 8.
Cette disposition du circuit se recommande dans un système récepteur de radio, par exemple, ou dans les amplificateurs phonographiques pour restituer le volume ou l'amplitude primitive aux signaux qui ont été précédemment diminués.
Dans la fig.2, le graphique tensions-temps illustre l'action du système de contrôle pour un signal d'amplitude variable. En A, on a représenté un signal d'entrée par la courbe 50, d'amplitude variable ; lorsque se produisent les pointes 51 et 52, l'amplitude dépasse les limites représentées par les lignes 53, de chaque côté d'une line de tension nulle 54. Cette variation du signal est appliquée au redresseur par les conducteurs 10 eet crée une tension continue aux bornes de la résistance de sortie 36 (courbe 55); si le retard est réglé de la façon indiquée, la tension de polarisation appliquée au circuit grille par l'intermédiaire du filtre peut être représenté: par la courbe 56, ainsi qu'il est montré dans la partie 3 du graphique.
On notera que cette tension est appliquée aux grilles du dispositif de contrôle du volume à un moment où elle est capable de limiter les pointes 52 et 51 du signal, grâce au déplacement, dans le temps, de l'onde 50 (voir partie 0 du graphique).
La variation de la tension de polarisation (courbe 56 de B) est réglée, au moyen du contact 35, de façon à réduire le gain de l'amplificateur du dispositif de contrôle de volume de telle sorte que les pointes 51 et 52 soient limitées à une amplitude maximum prédéterminée, ainsi qu'il est indiqué en 57 et 58 sur la courbe 59 en D.
En réglant la tension de délai du redresseur, on peut empêcher ce dernier d'établir une modification de l'amplification tant que le niveau
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du signal demeure dans les limites établies,, telles celles qui sont indiquées par les lignes 53.
Le dispositif de contrôle du volume ne contrôle pas seulement le gain du circuit du signal de manière à limiter les pointes de signal, mais sert également à amplifier des signaux transmis par le circuit du signal. Dans la variante de la fig.3. l'amplificateur peut comprendre une paire de dispositifs à décharge électrique symétrique 60 et 61 insérés entre un circuit d'entrée 62 et un circuit de sortie 63. Les signaux à amplifier sont appliqués aux grilles de contrôle 64 les plus proches des cathodes 65 ; la tension de contrôle provenant du conducteur 11 est appliquée aux grilles de contrôle de l'amplification 66, indépendamment des grilles du signal, de façon que l'amplification du signal et le contrôle de l'amplification du système sont contrôlés séparément par des grilles différentes situées dans le même tube.
Le transformateur fournissant un circuit d'entrée 62 peut être couplé au dispositif à délai de n'importe quelle façon appropriée et, à tout autre point de vue, le fonctionnement est identique à celui du système de la fig.l. Le dispositif de la fig.3 offre l'avantage d'un contrôle plus large de l'amplification grâce à une grille de contrôle séparée, et sans introduire une distorsion appréciable du si- gnal aux limites extrêmes de la gamme contrôlée.
La combinaison d'un dispositif amplificateur dans le contrôle du volume offre, de plus, l'avantage que les signaux faibles normalement inférieurs à une amplitude désirée peuvent être portés à un niveau d'amplitude normal tandis que les pointes très élevées de l'amplitude du signal sont supprimées grâce à l'action limitative décrite ci-dessus. Avec cet arrangement, la sortie totale du dispositif de contrôle du volume est à un niveau beaucoup plus uniforme* Par conséquent, il est désirable d'inclure un amplificateur à gain contrôlable dans le dispositif de contrôle du volume*
Dans le système de la fig.3, par exemple, un type de lampe connu commercialement sous le nom de RCA 6L7 peut être employé pour le'contrôle du gain ou de l'amplification.
Grâce à des électrodes séparées pour le contrôle du gain et pour le signal d'entrée, on obtient une gamme de contrôle plus étendue. Un amplificateur équilibré est préférable dans tous les cas afin d'éliminer certaines distorsions harmoniques et de mieux stabiliser l'amplificateur lossqu'il travaille avec un gain élevé.
Par la description ci-dessus on voit que l'invention permet
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d'bbtenir un système de contrôle de l'amplitude du signal maintenant celle-ci à un niveau uniforme ou en-dessous d'un niveau élevé prédéterminer dans un aircuit de transmission du signal; ce contrôle se fait automatiquement et en avance sur le signal de telle sorte que des variations subites de l'amplitude du signal ne peuvent atteindre et surcharger le circuit de sortie.
On constatera égèlement que le système de contrôle peut servir à augmenter le volume ou l'amplitude du signal pour les signaux d'une amplitude inférieure à la normale. Ceci offre une valeur particulière dans les amplificateurs de radio et dans les amplificateurs basse fréquence pour signaux phonographiques.
De plus, en liaison avec un circuit de transmission du signal pour un système de broadcasting où il est désirable de maintenir le niveau du signal ou le pourcentage de modulation à une valeur moyenne relativement élevée, on peut empêcher les pointes du signal de surcharger les amplificateurs de signal ou de causer la distorsion connue sous le nom de surmodulation.
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IMPROVEMENT IN VOLUME CONTROL SYSTEMS.
The present invention relates generally to signal level monitoring systems for radio apparatus and the like; its object is to constitute, in a transmission circuit, a volume control system maintaining the amplitude at a general uniform level or below a predetermined higher level, and this in an automatic manner and in advance of the signal, In this way, abrupt changes in amplitude or peaks of the signal will not be able to reach and overload the amplifiers which follow the transmission circuit; at the same time, weaker parts of the transmitted signals can be amplified so as to maintain a more uniform overall level.
In a control system of this type, it will therefore be
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it is possible to limit the transmission of high amplitude disturbances through an amplifier system, and to amplify signals whose level is lower than normal.
It is also another object of the present invention to provide an automatic volume level control system which can serve as a noise limiter in radio receiver systems and the like to prevent transmission of disturbances through the low frequency amplifier. of the receiver when the level is higher than that of the signals required.
The present invention relates more particularly to an improvement in the volume control devices applicable to line amplifiers, to radiophonic modulation systems or to other signaling systems comprising electrical devices operating under limited conditions. In such systems, and particularly those applicable to broadcasting, it is desirable, for reasons of economy, to keep the signal level or the percentage of modulation at a relatively high average value. Under these circumstances, it is very difficult to prevent sudden changes in level or signal spikes from overloading the amplifiers or causing a distortion known as over modulation.
This type of distortion occurs on a large scale in many broadcasting stations. The increase in the sound quality of modern receivers makes this distortion very harmful and serious enough to reduce the comprehension and the quality of the broadcast program.
It is therefore another object of the present invention to provide an improved volume control system which can serve as an automatic "Monitor" for broadcasting programs and the like and which allows the use of an average volume level or high level. 'A relatively high percentage of modulation without causing distortion or over-modulation during peak signals.
At present, volume controls or "Monitors" operating in conjunction with the aforementioned devices are manually operated and require experienced operators who use visual indicators. Due to the human factor and the inertia of the indicators, the operators can at most control the general levels or the gradual changes of the average level. The method is absolutely ineffective whenlap- @
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-appear, in music or in speech, sudden variations in level or transient peaks.
A usual type of automatic volume control can be incorporated into both receiving systems and radio "monitors" to keep the signal within prescribed limits but not without causing distortion which is comparable to that caused by overloading. over-modulation, etc. It is immediately understood that this results from the fact that the regulation from the excessive amplitude of the signal is applied after the increase in amplitude.
A volume control system employed in the invention, as described hereinafter, constitutes an automatic "Monitor" and permits the employment of an average volume level or relatively high percentage modulation. while at the same time eliminating distortion or overmodulation during peak signals. In a receiver system, it can be arranged to suppress static signals or other disturbances picked up by the receiver input circuits or, if desired, to provide volume expansion, as will be. described below.
The invention will be better understood from the description below to which the attached figures relate; however, this description is given by way of illustration and not by way of limitation.
Fig.l is the diagram of an automatic volume control system in which the invention has been applied, in connection with a LF amplifier for radio receiver systems, modulators, etc .;
Fig. 2 gives a series of diagrams or curves illustrating the operation of the system of fig.l;
Fig.3 is the diagram of part of Fig.l showing a modification thereof, according to the invention.
In fig.l, a signal transmission circuit, such as a low frequency amplifier circuit, comprising input 5 and output 6 connections comprises devices for controlling the volume of the signal located inside the rectangle in dashed line 7, the signal delay devices indicated inside the dotted rectangle 8 and the signal rectifier devices indicated in the dotted rectangle 9. The delay device 8 is inserted between the input circuit 5 and the 7. volume control in such a way that they are connected in series between the circuit in
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-trée 5 and the output circuit 6, the olume control device being the closest to the output circuit.
The signal rectifier device 9 comprises an input circuit 10 connected to the input circuit of the signal preceding the delay device; the device 9 also comprises an output or control circuit comprising a return conductor to the chassis or to the earth and an output conductor 11.
This device is connected to the volume control system 7 in order to provide it with control voltages varying according to the level of the signal; this control will be done so that the signal level or gain through the volume control device is reduced when signals of a larger amplitude are applied to the input circuit 5.
A low frequency signal, for example, applied to the input circuit 5 is delayed, in the device 7, by a certain time before being transmitted to the amplifier system and, from there, to the sottie circuit 6. At the same time , a fraction of the signal is applied, before the delay device, to the rectifier 9, via the circuit 10. The purpose of this is to create, in the circuit 11, a voltage actuating the front volume control device. the signal; in this way, the spikes or the transmitted parasites can be received and controlled according to their amplitude. The volume control is therefore made to act in such a way as to maintain a suitable level.
In this way, the large atmospheric disturbances transmitted by the signal circuit can be applied to the volume control device before they are transmitted by the main circuit and can be modified by reducing the gain in the volume control device so that such interference and signal peaks are kept within predetermined limits,
Any suitable electrical network or electrical delay device can be used in the delay device 8; this may have a characteristic similar to that of an ordinary charged telephone line.
In the example given, it consists of a simple electromechanical device comprising a coupling transformer tooth the primary or input circuit 12 is connected to the input circuit 5 and whose secondary or output circuit 13 is connected to the control devices. volume or gain control.
The delayed coupling between the primary and secondary windings is obtained by a magnetic metal strip or wire 14 passing socially to
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through the primary and secondary windings, and on driving and braking pulleys, respectively 15 and 16, and rotating in the direction shown in the figure.
The delay system is shown only by way of example and is of the so-called "telegraphone" type, in order to illustrate the operation of the apparatus. The variations in the signal in the primary winding 12 are magnetically applied to the tape or wire 14 which may be of a suitable magnetic metal such as iron or steel; through it, they are transmitted to the secondary 13 after a time interval depending on the length of the wire and its path between the primary and the secondary.
In the example given, the low frequency signals are applied to the magnetic wire by the action of the primary on the wire and the magnetization supplied by the wire is applied to the secondary so as to generate a corresponding voltage there. Magnetic pulses or signals applied to the wire are removed, before passing through the primary winding, by means of a demagnetizing magnets 17 located near the point of entry of the wire into the primary winding, as shown. .
The volume control device 7 of the example given is of the controlled gain amplifier type and is arranged so as to amplify the signals transmitted to the secondary 13. It comprises a pair of controllable electric discharge amplifier devices 18 mounted in push-pull. between the secondary 13 forming an input circuit and the primary 19 of an output transformer 20, the secondary 21 of which is connected to the output circuit 6.
The amplifying devices can be of any suitable type. The control gates 23 are connected to the ends of the secondary 13, the center tap 27 of which is connected to the conductor 11 for the polarization supplied by the rectifier 9. Similarly, the anodes 24 are connected to the transformer. output 20 and are supplied by the primary winding 19 by means of a positive voltage coming from any suitable source and represented by the battery 28. The screen grids 25 are connected to the voltage source by a conductor 29. The circuit between the source 28 and the cathodes 22 is completed by a conductor 20, an earth connection 31 and a self-biasing resistor 32.
The bias voltage of the gates 23, relative to the cathodes 22, is determined by the voltage drop across the self-resistor.
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polarization 32 and is applied to the control gates 23 by the secondary 13 and by the socket 27 of the conductor 11 which is connected to the frame or to the earth 33 by the rectifier assembly. The circuit of the latter comprises a filter resistor 34, a tap 35 on a diode output resistor 36 and the positive end 37 of this resistor, which is connected to earth 33 in order to close the gate bias circuit.
The filter resistor 34 is mounted with a bypass capacitor 39 connected to ground and to the conductor 11. This capacitor receives a bias voltage which varies according to the amplitude of the signals derived from the input circuit by the conductors 10.
The thus derived part of the signal is rectified in a diode rectifier device 40 which is coupled to the input conductor 10 by the appropriate coupling transformer 41. The secondary circuit thereof comprises a winding 42, the anode of the signal. diode 43 and cathode 44, a variable bias voltage source 45 and the output resistor of diode 36 whose negative end 46 is connected to the secondary 42 of the transformer.
At the terminals of resistor 36, the rectified signals give a DC bias voltage in series with the gate circuit of the amplifiers of the volume control device 7; they are applied to the control gates 23 to contribute to the bias provided by the resistor 32.
The B.F component of the rectified signal is eliminated by a capacitor 38.
The self-bias or initial bias voltage has a value such that the gain in the volume control device 7 is normal in the absence of the signals; negative voltage coming from the rectification of the signals received in the rectifier device 7 serves to decrease the amplification according to the amplitude of the signal.
For a predetermined signal power, the voltage applied to the gates by the rectifier device can be adjusted by means of the tap 35 of the resistor 36, the voltage taken on the rectifier being that which exists between the tap and the positive end 37.
The variation in polarization due to a variation in the amplitude of the signal acts with a slight delay on the gates 23 thanks to the time constant of the filtering device comprising the series resistor 34 and the shunt capacitor 39; the latter is charged and discharged by resistor 34 so as to produce a relatively slow variation in the voltage of polar-
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-sation in the gate circuit 11. The time constant can be regulated by a suitable relation between the value of the resistor 34, and the capacitance of the capacitor 39 in order to prevent a rapid variation of the polarization, which would be sufficient to cause distortion and to prevent the AF component of the rectified signal from being applied to the volume control device.
However, the delayed device 8 will be adjusted so that signals at a particularly high level or transient peaks cannot reach the gates 23 as long as the latter are not biased to their suitable value; this value will be determined taking into account the reduced amplification which it is desired to obtain as soon as the level of the signals exceeds a given value.
The level of the signal which can be amplified without reduction in gain is determined by the bias or delay voltage supplied by device 45 in the rectifier diode circuit. It will be noted that, in the example described, it comprises a battery having a polarity such that it supplies the electrodes of the rectifier with a voltage in opposition to the current of the signal; in this way, the rectifier only works for signals exceeding a predetermined level.
Above this level, the rectifier supplies a control voltage which varies directly with the amplitude of the input signal, and applies a bias voltage to the volume control device 7, voltage sufficient to reduce the input signal. amplification and amplitude of the signal below a predetermined level. The time constant of the output filter of the rectifier is set such that the required action of adjusting the volume control device gradually appears during the delay period created by the delay device 8.
It can be arranged so that the rectifier system 9 increases the gain of the amplifier in response to an increase in the amplitude of the signal; in fact, it suffices to reverse the polarity of the output circuit of the device 9 with respect to the amplifier and to ensure a lower initial gain given. For this purpose, a switch 47 is placed in the connection of such 33; in this way, either the positive end 37 or the negative end 46 can be connected to earth, the latter via the conductor 48.
When the negative end 46 is connected to earth, the voltage of the rectified signal appearing between the end 46 and the socket 35
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is applied to the amplifier of the volume control device. It will be noted that with this connection the conductor 11 will become progressively more positive with respect to the earth when the power of the signal increases; there is therefore a positive increase in the bias voltage of the gates 23; furthermore, the adjustment of contact 35 serves to adjust the bias voltage for any given signal level.
If the initial bias voltage created by resistor 32 is made relatively high such that the amplifier gain is low enough, the positive increase in bias serves to exceed this initial voltage, which increases the amplification and therefore increases the volume or amplitude of the signals received from the delay device 8.
This circuit arrangement is recommended in a radio receiver system, for example, or in phonographic amplifiers to restore the original volume or amplitude to signals which have been previously reduced.
In fig. 2, the voltage-time graph illustrates the action of the control system for a signal of varying amplitude. At A, an input signal is represented by the curve 50, of variable amplitude; when peaks 51 and 52 occur, the amplitude exceeds the limits represented by lines 53, on either side of a zero voltage line 54. This signal variation is applied to the rectifier by conductors 10 and creates a DC voltage. across the output resistor 36 (curve 55); if the delay is set as shown, the bias voltage applied to the gate circuit through the filter can be represented: by curve 56, as shown in part 3 of the graph.
It will be noted that this voltage is applied to the gates of the volume control device at a time when it is capable of limiting the peaks 52 and 51 of the signal, thanks to the displacement, in time, of the wave 50 (see part 0 of the graphic).
The variation of the bias voltage (curve 56 of B) is adjusted, by means of the contact 35, so as to reduce the gain of the amplifier of the volume control device so that the points 51 and 52 are limited to a predetermined maximum amplitude, as indicated at 57 and 58 on curve 59 at D.
By adjusting the rectifier delay voltage, the rectifier can be prevented from establishing a change in amplification as long as the level
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signal remains within established limits, such as those indicated by lines 53.
The volume control device not only controls the gain of the signal circuit so as to limit signal peaks, but also serves to amplify signals transmitted by the signal circuit. In the variant of fig.3. the amplifier can comprise a pair of symmetrical electric discharge devices 60 and 61 inserted between an input circuit 62 and an output circuit 63. The signals to be amplified are applied to the control gates 64 closest to the cathodes 65; the control voltage from conductor 11 is applied to the amplification control gates 66, independent of the signal gates, so that the signal amplification and the system amplification control are separately controlled by different gates located in the same tube.
The transformer providing an input circuit 62 can be coupled to the delay device in any suitable way and in all other respects the operation is identical to that of the system of fig.l. The device of fig. 3 offers the advantage of a wider control of the amplification thanks to a separate control grid, and without introducing appreciable distortion of the signal at the extreme limits of the controlled range.
The combination of an amplifying device in the volume control further offers the advantage that weak signals normally less than a desired amplitude can be brought to a normal amplitude level while very high amplitude peaks. of the signal are suppressed by the limiting action described above. With this arrangement, the total output of the volume control device is at a much more uniform level * Therefore, it is desirable to include a controllable gain amplifier in the volume control device *
In the system of Fig. 3, for example, a type of lamp known commercially as RCA 6L7 can be employed for gain or amplification control.
With separate electrodes for gain control and for the input signal, a wider control range is obtained. A balanced amplifier is preferable in all cases in order to eliminate certain harmonic distortions and to better stabilize the amplifier when working with a high gain.
From the above description it can be seen that the invention allows
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to obtain a system for controlling the amplitude of the signal maintaining it at a uniform level or below a predetermined high level in a signal transmission circuit; this control is done automatically and in advance of the signal so that sudden variations in the amplitude of the signal cannot reach and overload the output circuit.
It will also be appreciated that the control system can be used to increase the volume or amplitude of the signal for signals of a lower amplitude than normal. This offers particular value in radio amplifiers and in low frequency amplifiers for phonographic signals.
In addition, in conjunction with a signal transmission circuit for a broadcasting system where it is desirable to keep the signal level or percentage of modulation at a relatively high average value, signal peaks can be prevented from overloading the amplifiers. signal or cause distortion known as overmodulation.