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PERFEOTIO:NNEMEm' AUX APPAREILS ELEMBIQUES.
La présente invention est relative aux appareils électriques, tels que les récepteurs radiophoniques, qui comprennent des dispositifsde com- mande automatique de la fréquence (C.A.F.) et de commande automatique du volume (C.A.V.); elle a pour objet principal de fournir un appareil et une méthode de fonctionnement perfectionnés grâce auxquels la commande automatique de la fréquen ce et du volume peut être effectuée sans la dépense et les désavantages qui étaient inhérents jusqu'à présent à la construction et au fonctionnement de ces
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dispositifabg
Les circuits de O.A.F, utilisés jusqu'à présent comportaient d'habitude un enroulement à prise médiane.
des enroulements primaire et seoon- daire séparés, un condensateur de blocage et une self de choc, un circuit déteo-
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-teur séparé ainsi qu'une lampe pouvant remplir plusieurs fonctions, ou encore des combinaisons de certains de ces organes. De tels circuits sont coûteux parce qu'ils exigent une prise médiane exacte et une self de choc; ilsne sont pas entiè- rement satisfaisants, Aar les tensions appliquées à la diode servant à fournir les tensions B.F. proviennent à la fois du primaire et du secondaire du transfor- mateur de couplage. De ce fait, non seulement toute la sélectivité du transforma- teur n'est pas utilisée, mais de plus la tension appliquée à la diode varie dans la bande de fréquences désirée au lieu de rester sensiblement constante.
Conformément à l'invention, ces difficultés sont réduites ou éli- minées grâce à des dispositifs comprenant une paire de diodes oonnectées entre elles de façon à : 1 ) détecter la modulation ou composante audible du signal, 2 ) à fournir des tensions de C.A.V. convenables et 3 ) à fournir des tensions de C.A.F, convenables, Plus particulièrement, le signal modulé ou les impulsions M.F. sont appliquées par un transformateur de couplage à une diode qui détecte la composante de la modulation et fournit une des composantes d'une tension ré- sultante unidirectionnelle qui sert à commander automatiquement l'amplitude de la fréquence porteuse.
Une autre diode est soumise à la résultante des tenions primaire et secondaire du transformateur de couplage de manière à produire une autre tension unidirectionnelle qui varie avec la relation de phase entre ces tensions primaire et secondaire et qui est combinée avec la composante unidirec- tionnelle pratiquement constante de la tension détectée afin de régulariser au- tomatiquement la fréquence porteuse, Des filtres convenables servent à éliminer les impulsions aux fréquences de la porteuse et de la modulation, des circuits de C.A.V. On se rendra compte que cette invention peut être appliquée dans divers types de circuits dont certains vont être décrits de façon détaillée.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- bagnes de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent. donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans les- quels
La Fig.l est le schéma de câblage d'une réalisation préférée de l'invention, dans laquelle la tension de C.A.F, est dérivée à partir de résis- tances connectées en série,
Les Fig.2, 3 et 4 sont des diagrammes auxquels on se référera,- au cours de la description;
La Fig.5 représente l'application de l'invention à un récepteur radiophonique accordé comprenant des condensateurs dont les rotors sont mis à @
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la masse;
dans ce cas, la tension de C.A.F. est prise sur un pont au lieu d'être prise à des résistances mises en série;
La Fig.6 montre une variante qui diffère des Fig. 1 et 5 en ce que la composante pratiquement constante de la tension de C.A.F, est prise sur le primaire du transformateur au lieu de l'être sur le secondaire, ce qui permet à la lampe suivante de servir soit d'amplificatrice, soit de détectrice,
La Fig.7 montre une variante qui diffère des précédentes en ce que la tension de C.A.F. prise au dispositif a une polarité opposée à celle de la tension prise au dispositif de la fig.l, à n'importe quelle fréquence, ce qui est avantageux pour certains types de commande de la fréquence;
La Fig.8 montre une variante dans laquelle on n'emploie qu'une partie de la tension primaire ;
La Fig.9 représente une variante comprenant un détecteur doubleur de tension monté de manière à produire la tension de C.A.F, par l'intermédiaire d'un pont.
Le circuit de la Fig.l comprend un transformateur d'entrée 10, une lampe amplificatrice M.F.11, un transformateur de couplage 12, un détecteur 13, une résistance de couplage 14 et une lampe amplificatrice B.F.15. Entre le primaire 16 et le secondaire 17 du transformateur de couplage 12 est connecté un circuit comprenant les condensateurs 18 et 19 ainsi qu'une diode 20 qui est shuntée par une paire de résistances 21 et 22.
La tension de C.A.F., qui dépend des chutes de tension unidirectionnelles dans les résistances 14 et 22, est ap- pliquée à un conducteur 23; des dispositifs de filtrage, tels que le condensateur 19 et une résistance 24 insérés entre les résistances 14 et 22, éliminent de ce conducteur les impulsions B.F.. Les impulsions B.F. et H.F. cent en outre exclues de ce conducteur par le filtre à résistance-capacité 25,26. Les conden- 'sateurs 18 et 19 servent à isoler la diode 20 au point de vue courant continu, ce qui permet de connecter en série les résistances 14 et 22.
La tension de C.A.V. est appliquée de la sortie du détecteur 13 à un conducteur 27 par l'intermédiaire d'une résistance 28 qui forme avec un con- densateur 29 un filtre éliminant les impulsions B.F. et H.F. du conducteur 27.
La résistance 24 empêche également l'Introduction des Impulsions H.F. dans le circuit de C.A.V..
Le fonctionnement du circuit de la Fig.1 est facile à comprendre, Lorsque l'accord exact se trouve au milieu de la bande de fréquences, les ten- sions primaire '}!et secondaire du transformateur 12 sont déphasées de 90 approxi-
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-mativement. Les résistances 21 et 22 auxquelles est appliquée la résultante des tensions primaire et secondaire sont proportionnées de façon que, à l'accord exacte la chute de tension dans la résistance 22 est égale et opposée à celle de la résistance 14. Dans ces conditions., la tension de C.A.F. est nulle à l'accord exact.
La chute de tension unidirectionnelle dans la résistance 14 est pratique- ment indépendante de la variation de fréquence dans la zone de l'accord exact par suite de la caractéristique du filtre de bande du transformateur 12; en outre, la chute de tension dans la résistance 22 varie rapidement avec la fréquence ; leconducteur 23 de C.A.F, reçoit donc une tension qui a une polarité donnée lorsque la fréquence est trop élevée et qui a la polarité opposée lorsque la fréquence est trop basse. La tension de C.A.F. peut ainsi être positive lorsque la fréquence est trop basse et négative lorsque la fréquence est trop élevée, ou vice et versa, d'après l'élément de réglage de la fréquence et d'après la direction du couplage entre le primaire 16 et le secondaire 17 du transformateur de couplage.
Ainsi que l'indique la courbe de la Fig.4, cette tension de C.A.F. varie d'une faqon pratiquement linéaire dans la région de l'accord exact qui, dans ce cas particulier, avoisine 460 Kc/s. Cette tension de commande peut naturelle- ment servir à accorder l'oscillateur local électriquement, mécaniquement ou de toute autre manière convenable, ou encore à modifier simultanément l'accord de plusieurs circuits accordés sur la fréquence du signal.
Ces différentes relations entre les tensions primaire et secon- daire apparaissent sur la Fig. 2 qui indique les valeurs relatives de ses tensions à différentes fréquences, et sur la Fig.3, qui indique leur relation de phase aux différentes fréquences; on sappose que dans chaque cas, l'accord exact se produit à 460 Kc/s.
La Fig.5 montre Inapplication de l'invention à un récepteur à circuit H.F. accordé, qui comporte un condensateur d'accord 30 à sections multi- ples dont les rotors , commandés simultanément, sont mis à la masse. Lorsque ces circuits sont accordés sur la fréquence du signal reçu, un dispositif mécanique de commande de la fréquence,ou une réactance électronique,est généralement né- cessaire aux bornes de chaque circuit accordé. Lorsque les circuits à fréquence réglable constituent l'amplificateur M.F., l'invention peut servir à régulariser la fréquence de l'oscillateur local.
A cette fin, les résistances 14 et 22 pro- duisent , de la façon indiquée plus haut, des tensions pratiquement indépendantes de la fréquence et des tensions dépendant de la fréquence; la résultante de ces tensions est appliquée au conducteur 23 de C.A.F. par les résistances 32 et 33
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qui constituent, avec les résistances 14 et 22, un pont qui est équilibré à l'accord exact de façon à annuler la tension de commande de la fréquence.
Ainsi que l'indique la Fig.5, la résistance du conducteur 23 de la Fig,l peut être supprimée lorsque les constantes du circuit sont bien choisies; le filtrage est alors effectué par les résistances 21 et 22 (fig.1) %
La réalisation de la Fig.6 diffère des précédentes en ce qu'un détecteur ou amplificateur distinct 34 est alimenté par le secondaire du trans- formateur 12 et en ce qu'une autre diode 35 connectée au primaire du transfor- mateur sert à créer aux bornes d'une résistance 36 la tension de C.A.V. ainsi que la composante, indépendante de la fréquence, de la tension de C.A.F. Cette disposition offre 1'avantage d'une commande automatique quelque peu; meilleure.
La Fig.6 montre également une réalisation qui diffère de celle de la Fig.1 en ce que la composante Indépendante de la fréquence de la tension de C.A.F. est prise au conducteur 27 de la C.A.V. au lieu d'être prise à l'extrémité anode de la résistance de filtrage 28. On est assuré ainsi qu'aucune tension B.F, n'est appliquée à la diode 20.
Dans le circuit de la Fig.7, la tension de C.A.V. appliquée au conducteur 27 est accrue par un amplificateur 37 inséré entre la double diode 38 et les grilles de commande. Il est nécessaire pour cela que la tension de grille de l'amplificateur prise à la résistance 14 soit polarisée positivement, afin que les grilles puissent être soumises à une tension de polarisation néga- tive. Dans ce cas, la tension de C.A.F. prise aux résistances 14: et 22 va du + au - lorsque là fréquence augmente. Cela permet remploi d'un amplificateur analogue à 37 pour augmenter la tension de C.A.F. lorsqu'on le désire, ou permet encore l'emploi d'un dispositif de oommande de la fréquence nécessitant des tensions de commande opposées.
La Fig.8 représente un système qui est semblable à celui de la Fig.l dont il ne diffère que par l'application à la oathode de la diode 20 d'une fraction seulement de la tension primaire. Celle-ci peut valoir plusieurs fois la tension du secondaire, lorsque le couplage entre le primaire et le secondaire est extrêmement lâche. Aussi, dans ces conditions, la oapacitanoe de la diode et les résistances qui y sont associées peuvent affecter le degré de couplage entre primaire et secondaire, ainsi que la relation de phase entre les tensions pri- maire et secondaire.
Grâce au système de prise représenté, l'influence de la diode sur le transformateur est réduite à un minimum et la fraction de la ten- sion primaire employée est à peu près égale à la tension secondaire, ce tiui est
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généralement souhaitable pour obtenir une sensibilité maximum vis-à-vis des variations de fréquence, notamment lorsque le déphasage à l'accord exact peut être légèrement inférieur à 90 . Bien que le diviseur de tension représenté se trouve dans la partie capacitive du circuit accordé primaire, il est évident que la division de tension peut s'effectuer dans la partie inductive du primaire lorsqu'on le désire.
Le circuit de la Fig.8 diffère également de celui de la Fig.1 en ce que la composante indépendante de la fréquence de la tension de C.A.F. est prise sur le conducteur 27 de C.A.V. au lieu d'être prise sur la ré- sistance de sortie 14 du détecteur 13.
Le circuit de la Fig.9 diffère de celui de la Fig.1 en ce que les diodes simples 13 et 20 (Fig.l) sont remplacées respectivement par les paires de diodes 39-40 et 41-42 afin de doubler la tension. Une autre différence est la dérivation de la tension de C.A.V. à partir d'un pont formé par les résistances 14 et 22 et par une paire de résistances 43-44 dont l'extrémité commune est reliée au conducteur 23.
Les résistances 43 et 44 sont choisies non seulement de façon âtténuer les tensions alternatives appliquées au conducteur 23 mais également de façon que, à l'accord exact, les chutes de tension dans tes résistances 14 et 22 soient exactement équilibrées, Comme dans les systèmes précédente un désaccord produit une tension de commande qui est appliquée par le conducteur 23 à un dis- positif convenable de commande de l'accord, tel qu'un oscillateur local ou un organe similaire.
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PERFEOTIO: NNEMEm 'TO ELEMBIC APPARATUS.
The present invention relates to electrical devices, such as radio receivers, which include automatic frequency control (C.A.F.) and automatic volume control (C.A.V.) devices; its main object is to provide an improved apparatus and method of operation whereby the automatic control of frequency and volume can be effected without the expense and disadvantages which heretofore have been inherent in the construction and operation of these
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deviceabg
O.A.F circuits, used heretofore, usually had a mid-tap winding.
separate primary and secondary windings, a blocking capacitor and a shock choke, a deteo-
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a separate driver as well as a lamp that can fulfill several functions, or even combinations of some of these organs. Such circuits are expensive because they require an exact midpoint and a shock choke; they are not entirely satisfactory, Aare the voltages applied to the diode serving to supply the LF voltages come from both the primary and the secondary of the coupling transformer. As a result, not only is all the selectivity of the transformer not used, but also the voltage applied to the diode varies in the desired frequency band instead of remaining substantially constant.
In accordance with the invention, these difficulties are reduced or eliminated by means of devices comprising a pair of diodes connected to one another so as to: 1) detect the modulation or audible component of the signal, 2) provide C.A.V. suitable and 3) to provide suitable CAF voltages, More particularly, the modulated signal or the FM pulses are applied by a coupling transformer to a diode which senses the component of the modulation and provides one of the components of a voltage d - unidirectional sultante which serves to automatically control the amplitude of the carrier frequency.
Another diode is subjected to the resultant of the primary and secondary voltages of the coupling transformer so as to produce another unidirectional voltage which varies with the phase relation between these primary and secondary voltages and which is combined with the almost constant unidirectional component. of the detected voltage in order to automatically regulate the carrier frequency, Suitable filters are used to eliminate the pulses at the carrier and modulation frequencies, from the CAV circuits It will be appreciated that this invention can be applied in various types of circuits some of which will be described in detail.
The novel features and advancements of the invention will be better understood by reference to the following description and the accompanying drawings. given simply by way of non-limiting example and in which
Fig. 1 is the wiring diagram of a preferred embodiment of the invention, in which the AC voltage is derived from resistors connected in series,
Figs. 2, 3 and 4 are diagrams to which reference will be made, - during the description;
FIG. 5 represents the application of the invention to a tuned radio receiver comprising capacitors whose rotors are set to @
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the mass;
in this case, the AC voltage is taken from a bridge instead of being taken from resistors placed in series;
Fig. 6 shows a variant which differs from Figs. 1 and 5 in that the practically constant component of the ACF voltage is taken from the primary of the transformer instead of from the secondary, which allows the next lamp to serve as either an amplifier or a detector ,
Fig. 7 shows a variant which differs from the previous ones in that the ACF voltage taken at the device has an opposite polarity to that of the voltage taken at the device of fig.l, at any frequency, which is advantageous for certain types of frequency control;
Fig.8 shows a variant in which only part of the primary voltage is used;
Fig. 9 shows a variant comprising a voltage doubling detector mounted so as to produce the AC voltage, via a bridge.
The circuit of Fig. 1 comprises an input transformer 10, an amplifier lamp M.F.11, a coupling transformer 12, a detector 13, a coupling resistor 14 and an amplifier lamp B.F.15. Between the primary 16 and the secondary 17 of the coupling transformer 12 is connected a circuit comprising the capacitors 18 and 19 as well as a diode 20 which is shunted by a pair of resistors 21 and 22.
The AC voltage, which depends on the unidirectional voltage drops across resistors 14 and 22, is applied to a conductor 23; filtering devices, such as the capacitor 19 and a resistor 24 inserted between the resistors 14 and 22, remove the LF pulses from this conductor. The LF and HF pulses are further excluded from this conductor by the resistance-capacitor filter 25 , 26. Capacitors 18 and 19 serve to isolate diode 20 from a dc point of view, allowing resistors 14 and 22 to be connected in series.
The C.A.V. is applied from the output of the detector 13 to a conductor 27 via a resistor 28 which forms with a capacitor 29 a filter eliminating the LF and HF pulses of the conductor 27.
Resistor 24 also prevents the introduction of H.F. pulses into the C.A.V. circuit.
The operation of the circuit of Fig. 1 is easy to understand. When the exact tuning is in the middle of the frequency band, the primary and secondary voltages of transformer 12 are approximately 90 out of phase.
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-matively. The resistances 21 and 22 to which the resultant of the primary and secondary voltages is applied are proportioned so that, with exact agreement, the voltage drop in resistor 22 is equal and opposite to that of resistor 14. Under these conditions. CAF voltage is zero at exact agreement.
The unidirectional voltage drop across resistor 14 is substantially independent of the frequency variation in the area of exact tuning as a result of the characteristic of the band filter of transformer 12; furthermore, the voltage drop across resistor 22 varies rapidly with frequency; The ACF conductor 23 therefore receives a voltage which has a given polarity when the frequency is too high and which has the opposite polarity when the frequency is too low. CAF voltage can thus be positive when the frequency is too low and negative when the frequency is too high, or vice versa, depending on the frequency setting element and depending on the direction of the coupling between the primary 16 and the secondary 17 of the coupling transformer.
As shown by the curve in Fig. 4, this ACF voltage varies in an almost linear fashion in the region of exact tuning which, in this particular case, is around 460 Kc / s. This control voltage can naturally be used to tune the local oscillator electrically, mechanically or in any other suitable way, or to simultaneously modify the tuning of several circuits tuned to the frequency of the signal.
These different relationships between the primary and secondary voltages appear in FIG. 2 which indicates the relative values of its voltages at different frequencies, and in Fig. 3, which indicates their phase relationship at different frequencies; we apply that in each case, exact tuning occurs at 460 Kc / s.
Fig. 5 shows the application of the invention to a tuned HF circuit receiver which comprises a multi-section tuning capacitor 30 whose rotors, driven simultaneously, are grounded. When these circuits are tuned to the frequency of the received signal, a mechanical frequency control device, or electronic reactance, is usually required across each tuned circuit. When the adjustable frequency circuits constitute the M.F. amplifier, the invention can be used to regulate the frequency of the local oscillator.
To this end, the resistors 14 and 22 produce, as indicated above, voltages substantially independent of the frequency and of the voltages dependent on the frequency; the result of these voltages is applied to the ACF conductor 23 by resistors 32 and 33
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which constitute, with the resistors 14 and 22, a bridge which is balanced to the exact tuning so as to cancel the control voltage of the frequency.
As shown in Fig.5, the resistance of the conductor 23 of Fig, 1 can be removed when the circuit constants are well chosen; filtering is then performed by resistors 21 and 22 (fig. 1)%
The embodiment of Fig. 6 differs from the previous ones in that a separate detector or amplifier 34 is supplied by the secondary of transformer 12 and in that another diode 35 connected to the primary of the transformer is used to create the transformer. terminals of a resistor 36 the voltage of CAV as well as the frequency independent component of the AC voltage. This arrangement offers the advantage of somewhat automatic control; better.
Fig. 6 also shows an embodiment which differs from that of Fig. 1 in that the Frequency Independent component of the ACV voltage is taken from the conductor 27 of the ACV. instead of being taken at the anode end of filter resistor 28. This ensures that no LF voltage is applied to diode 20.
In the circuit of Fig. 7, the C.A.V. applied to the conductor 27 is increased by an amplifier 37 inserted between the double diode 38 and the control gates. For this it is necessary that the gate voltage of the amplifier taken at resistor 14 is positively biased, so that the gates can be subjected to a negative bias voltage. In this case, the AC voltage taken from resistors 14: and 22 goes from + to - as the frequency increases. This allows the use of a 37-like amplifier to increase the AC voltage when desired, or allows the use of a frequency control device requiring opposite control voltages.
Fig. 8 shows a system which is similar to that of Fig. 1 from which it differs only in the application to the cathode of diode 20 of only a fraction of the primary voltage. This can be several times the voltage of the secondary, when the coupling between the primary and the secondary is extremely loose. Also, under these conditions, the oapacitanoe of the diode and the resistances associated with it can affect the degree of coupling between primary and secondary, as well as the phase relation between the primary and secondary voltages.
Thanks to the tap system shown, the influence of the diode on the transformer is reduced to a minimum and the fraction of the primary voltage used is approximately equal to the secondary voltage, this tiui is
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generally desirable for obtaining maximum sensitivity to frequency variations, especially when the exact-tuned phase shift may be slightly less than 90. Although the voltage divider shown is in the capacitive part of the tuned primary circuit, it is evident that voltage division can be done in the inductive part of the primary when desired.
The circuit of Fig. 8 also differs from that of Fig. 1 in that the frequency independent component of the ACV voltage is taken from the AC lead 27. instead of being taken from the output resistor 14 of detector 13.
The circuit of Fig.9 differs from that of Fig.1 in that the single diodes 13 and 20 (Fig.l) are replaced respectively by the pairs of diodes 39-40 and 41-42 in order to double the voltage. Another difference is the bypass of the C.A.V. from a bridge formed by resistors 14 and 22 and by a pair of resistors 43-44 whose common end is connected to conductor 23.
The resistors 43 and 44 are chosen not only so as to attenuate the alternating voltages applied to the conductor 23 but also so that, with the exact agreement, the voltage drops in the resistors 14 and 22 are exactly balanced, As in the previous systems a detuning produces a control voltage which is applied through lead 23 to a suitable tuning control device, such as a local oscillator or the like.