BE877167A - Systeme d'amplification et d'egalisation de frequences audibles - Google Patents

Description

  "Système d'amplification et d'égalisation de fréquences audibles"

  
La présente invention est relative en général à un sys-

  
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concerne de nouveaux appareils et techniques pour réaliser une amplification de puissance en stéréophonie trouvant une utilité particulière pour une automobile ,à des niveaux de puissance élevés ë:
à relativement bas prix de revient, grâce à de nouveaux circuits comportant un nouveau système d'égalisation dynamique qui modifie la caractéristique d'égalisation dans les plages de fréquences ou  <EMI ID=2.1> 

  
la présence d'une composante spectrale du signal peut provoquer une surcharge, tout en maintenant l'égalisation dans d'autres plages de fréquences.

  
Il est de pratique courante d'alimenter des amplificateurs de puissance stéréophoniques dans une automobile directement à par-

  
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cher ce courant continu de décentrer les membranes de haut-parleur, ces amplificateurs exigent d'une façon typique un condensateur de forte valeur et onéreux connecté entre chaque canal de l'amplificateur de puissance et le haut-parleur respectif. En outre, si l'on fait -appel à une égalisation, l'amplificateur peut être surchargé lorsqu'il reçoit une composante spectrale qui est fortement suramplifiée par le circuit d'égalisation, en entraînant par conséquent une distorsion audible indésirable ou en limitant la puissance de sortie sonore du système.

  
Par conséquent, un but important de l'invention est d'offrir un système d'amplification et/ou d'égalisation perfectionné.

  
Un autre but est de parvenir à un ou plusieurs des buts de l'invention tout en augmentant le rapport entre la puissance de sortie sans distorsion audible et le prix de revient.

  
Toujours un autre but est de parvenir à un ou plusieurs des buts précités tout en offrant une égalisatio n.

  
Un but de l'invention est également de parvenir à un ou plusieurs des buts précédents tout en réduisant la masse et le .prix de revient du condensateur de liaison.

  
Toujours un autre but de l'invention est de parvenir à un ou plusieurs des buts précités avec une égalisation dynamique qui maintient un contour d'égalisation désiré sauf dans les parties de la plage des fréquences où des composantes spectrales amplifiées produiraient une surcharge audible.

  
Suivant un aspect de l'invention, dans un système possédant un premier et un second haut-parleur alimentés par des  <EMI ID=4.1> 

  
moyens amplificateurs de puissance gauche et droit, on connecte les premier et second haut-parleurs en série entre les premiers et seconds moyens amplificateurs de puissance et on prévoit des moyens capacitifs connectés entre une borne de référence ou de masse et la jonction des premier et second haut-parleurs afin d'isoler le courant continu de ces deux haut-parleurs. De préférence, les premiers et seconds moyens amplificateurs de puissance coopèrent avec les haut-parleurs de manière à former un pont aux basses fréquences avec les haut-parleurs excités par la somme des signaux offerts par les premiers et seconds moyens amplificateurs

  
de puissance, tout en étant excités par des signaux respectifs provenant de ces premiers et seconds moyens amplificateurs de puissance au-dessus d'une fréquence de coupure prédéterminée en rapport avec la capacité du condensateur et l'impédance des haut-parleurs.

  
Suivant une autre caractéristique de l'invention, dans des moyens d'égalisation actifs, il existe un organe répondant à un signal offert par les moyens amplificateurs de puissance et représentant le signal de sortie de ceux-ci afin de modifier le gain des moyens d'égalisation actifs dans des parties sélectionnées de la plage des fréquences où le gain est maximum lorsqu'on amplifie

  
à de relativement faibles niveaux de manière à offrir pratiquement la même égalisation dans d'autres plages de fréquences, tout en évitant une distorsion audible provoquée par un écrêtage de l'amplificateur lors de l'amplification pour parvenir à des niveaux sonores relativement élevés. Suivant un aspect particulier de ce système, des moyens résistifs photosensibles sont couplés à un réseau sensible à la fréquence et ils sont illuminés par une source de lumière, telle qu'une diode électroluminescente, qui fournit une lumière avec une intensité en rapport avec celle d'un signal de réaction provenant de l'amplificateur de puissance. 

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est un schéma synoptique illustrant l'agencement logique d'un système amplificateur de puissance suivant l'invention. La figure 2 est une combinaison de schéma synoptique et de principe illustrant l'agencement logique de l'égalisation dynamique suivant l'inventicn. La figure 3 est une représentation graphique des réponses d'égalisation pour différentes compressions. La figure 4 est une combinaison de schéma synoptique et de schéma de principe d'une forme de réalisation préférée de l'invention.

  
En se référant à présent aux dessins et plus particulièrement à la figure 1, on a représenté un schéma synoptique illustrant l'agencement logique d'un système suivant l'invention destiné à éliminer un condensateur de couplage de sortie tandis que le condensateur de couplage restant assure la fonction d'isolement pour le courant continu et a une bien plus petite valeur et donc une plus faible dimension et un prix de revient inférieur par rapport à l'un ou l'autre des deux condensateurs d'isolement ou de blocage utilisés normalement dans un système classique. Le système suivant l'invention comprend des amplificateurs de canal gauche et de canal droit 10 et 11, respectivement, connectés à des haut-parleurs

  
de gauche et de droite 12 et 13 en série avec les sorties positive et négative des amplificateurs de canal gauche et de canal droit 10 et 11, respectivement, l'autre borne de sortie de chaque amplificateur étant mise à la masse de la manière indiquée. Un condensateur d'isolement 14 est connecté entre la jonction du haut-parleur de gauche 12 et du haut-parleur de droite 13 et la masse. Les haut-parleurs de gauche et de droite 12 et 13 ont prati- <EMI ID=5.1> 

  
quement la même impédance et les amplificateurs de canaux gauche

  
et droit 10 et 11 sont pratiquement identiques, de telle sorte qu'en l'absence d'un signal d'entrée, aucun courant continu ne circule à travers l'un ou l'autre des haut-parleurs, et la bobine mobile reste centrée dans l'entrefer. Lors de l'apparition d'un signal à basse fréquence, inférieur à la fréquence de coupure,

  
le condensateur 14 est en fait un circuit ouvert, de telle sorte que quand l'amplitude du potentiel aux bornes de sortie non mises à la masse des amplificateurs de canaux gauche et droit 10 et 11 augmente, un courant circule dans la connexion série des hautparleurs gauche et droit 12 et 13, afin de déplacer leurs diaphragmes en phase et d'offrir en fait de façon monophonique

  
les signaux à basse fréquence. Etant donné que les signaux à basse fréquence sont essentiellement non directionnels et ne contribuent pas de façon appréciable à l'effet de stéréophonie, cet agencement de circuit n'entraîne aucune altération audible de l'image stéréophonique perçue par un auditeur.

  
A des fréquences supérieures, le condensateur 14 met en fait à la masse la jonction du haut-parleur gauche 12 et du hautparleur droit 13, de telle sorte que ceux-ci sont en fait excités indépendamment aux fréquences supérieures de manière à offrir les signaux gauche et droit utilisés par l'auditeur pour une perception de l'image stéréophonique. La fréquence de coupure, à laquelle la réponse est inférieure de 3 décibels par rapport à la plage au-dessus de la fréquence de coupure où la réponse est pratique-

  
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actance capacitive de la moitié de la valeur du condensateur 14 est égale à l'impédance d'un haut-parleur 12 ou 13. Pour une fréquence de coupure de 600 Hz et des haut-parleurs avec une impédance de 0,5 ohm ( qui est obtenue d'une façon typique en connectant en parallèle des haut-parleurs avant et arrière d'impédance de 1 ohm pour chaque canal), la valeur du condensateur 14 &#65533;&#65533; &#65533; &#65533; &#65533; &#65533;&#65533; &#65533;&#65533;  est de 1000 MFD, c'est-à-dire 1/10 de la valeur des deux condensateurs d'isolement ou de blocage utilisés normalement dans un système classique.

  
En se référant à la figure 2, on a représenté un schéma synoptique illustrant l'agencement logique d'un système de hautparleurs à égalisation dynamique suivant l'invention. Un système

  
de haut-parleurs 21 reproduit le signal d'entrée à la borne d'entrée 22 à des niveaux sonores relativement élevés sans distension audible provenant d'une surcharge de l'amplificateur de puissance 

  
23. La borne d'entrée 22 est associée à un amplificateur opérationnel avec un réseau d'égalisation à paramètres fixes 24 shunté  par un élément à paramètre variable 25 dans le parcours de réaction  depuis la sortie de l'amplificateur 26 vers une jonction de totalisation 27. L'amplificateur de puissance 23 fournit un signal de  réaction par l'intermédiaire d'une voie de réaction 34 vers une

  
diode électroluminescente 32, afin d'illuminer un.transducteur photo-électrique 25 avec une lumière offrant une intensité proportionnelle à l'amplitude de signal de réaction fournie par l'amplificateur de puissance 23.

  
Après avoir brièvement décrit l'agencement physique

  
d'un système suivant l'invention, on définira à présent le principe de fonctionnement. Dans un système de haut-parleurs égalisé, l'amplificateur de puissance est habituellement surchargé en présen-  ce de composantes spectrales du signal dans une plage de fréquences

  
où le gain d'égalisation est maximum, c'est-à-dire habituellement dans les régions des très basses fréquences et des très hautes fréquences. Une solution typique de la technique antérieure consiste à incorporer un égaliseur statique en cascade avec un compresseur qui réduit uniformément le gain dans le canal de transmission, indépendamment de la fréquence, alors que le niveau du signal augmente et quelles que soient les composantes spectrales responsables de la production de la surcharge. On considérera par exemple le cas où un chanteur est accompagné par une grosse caisse. Les signaux de cette dernière peuvent en fait surcharger le système en l'absence de compression. Pour éviter la surcharge, le compresseur de la technique antérieure réduit le gain du canal, en réduisant non seulement l'intensité sonore de la grosse caisse, mais aussi celle du chanteur.

   Le système suivant la présente invention réduit le niveau de la grosse caisse afin d'empêcher une surcharge de l'amplificateur, tandis que le niveau sonore perçu pour le chanteur reste essentiellement le même.

  
Le système suivant l'invention parvient à ce résultat grâce à l'agencement de la figure 2. Un gain d'égalisation maximum survient aux fréquences où la conductance du réseau de réaction autour de l'amplificateur 26 est au minimum. Le transducteur photo-électrique 25 possède une conductance négligeable dans l'obscurité et l'égalisation est alors déterminée par le réseau d'égalisation fixe 24. Lorsque la diode électroluminescente 32 est excitée en réponse à une surcharge de l'amplificateur de puissance 23,

  
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samment pour réduire le gain d'égalisation jusqu'à ce que la surcharge cesse. A la limite d'une tentative de forte surcharge du système, la conductance des moyens phototransducteurs 25 devient tellement élevée par comparaison à celle du réseau d'égalisation fixe 24, que la réponse en fréquence du canal devient essentiellement uniforme et le système agit comme un amplificateur à réponse uniforme et un compresseur.

  
En se référant à la figure 3, on a donné une représentation graphique des réponses de l'égaliseur pour des compressions de 0, 5 et 20 décibels, représentées par les courbes A, B et C, respectivement. On remarquera que la courbe B pour une compression de 5 décibels avec la résistance des moyens transducteurs photo-électriques 25 atteignant 100.000 ohms n'est que d'environ 1 décibel inférieure à la réponse non comprimée de la courbe A de 200 Hz à 8000 Hz, tout en étant inférieure de 6 décibels à

  
50 Hz et de 8 décibels à 15 kHz. Avec une compression de 20 décibels pour la courbe C, la résistance du transducteur photo-électrique 24 étant alors de 10.000 ohms, la réponse en fréquence est pratiquement uniforme de 50 à 15.000 Hz.

  
En se référant à la figure 4, on a représenté une combinaison de schéma synoptique et de schéma de principe pour une forme de réalisation préférée de l'invention, avec des valeurs de paramètre particulières indiquées. Etant donné que les techniciens

  
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tion en réalisant le circuit dépeint, la description qui suit sera limitée à certaines caractéristiques utiles pour la compréhension des principes de fonctionnement.

  
Des éléments correspondants sont identifiés par des références correspondantes dans toutes les figures.

  
Un transistor Ql et les circuits associés constituent

  
des moyens pour offrir des potentiels appropriés en courant continu aux circuits. Une borne P16 est normalement connectée à une source de programme, comme par exemple un bloc d'accord radiophonique

  
 <EMI ID=9.1> 

  
te de la source de programme, un courant est prélevé par l'interméd&#65533;aire du transistor Ql normalement non conducteur, de manière à fournir des potentiels d'alimentation appropriés aux divers circuits, tout en contribuant à maintenir le potentiel au collecteur du transistor Ql inférieur aux 16 volts établis par une diode de Zener D4. Les canaux gauche et droit sont identiques, de telle sorte que seul le canal droit a été représenté en détail.

  
Un transistor Q203 est normalement non conducteur, sauf lorsque l'amplificateur de puissance est surchargé. Il devient alors conducteur pour faire circuler un courant dans une diode électroluminescente 32 et illuminer le transducteur photo-électrique 25, de façon proportionnelle au degré de surcharge. 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
Les connexions de circuit de sortie parti-culières illus-  trées sont destinées à permettre l'agencement d'un haut-parleur

  
avant ou A et d'un haut-parleur arrière ou B, ces paires de gauche 

  
et de droite de haut-parleurs étant connectées en parallèle. Les 

  
 <EMI ID=11.1>  .1 connectées aux connecteurs reliés entre eux des transistors de sor-  tie, tandis que les bornes négatives des haut-parleurs de droite  sont connectées aux connecteurs reliés entre eux des transistors de  sortie Q206 et Q207. Les bornes négatives des haut-parleurs de gau-  che et les bornes positives des haut-parleurs de droite sont con-  nectées ensemble et à un condensateur 14, ayant d'une façon typi- <EMI ID=12.1> 

  
une fréquence de coupure à demi-puissance de 600 Hz pour des paires de haut-parleurs de 1 ohm connectées en parallèle, ce qui présente une impédance pratiquement de 0,5 ohm. Une forme de réalisation préférée de moteur de haut-parleur est pratiquement du type utilisé dans le système de haut-parleurs BOSE 901 séries III, décrit

  
dans un brevet aux Etats- 'Unis d'Amérique n[deg.] 4.061.890 accordé le 

  
6 décembre 1977 à la firme "Bose Corporation". Il existe des en-  trées hautes pour des sources à haut niveau, telles qu'un bloc 

  
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bas niveau, telles qu'une tête de lecture de bande magnétique. 

  
On a donc décrit des appareils et techniques nouveaux destinés à offrir des puissances de sortie acoustiques élevées

  
avec des circuits compacts relativement peu onéreux. Ces circuits éliminent les condensateurs de couplage de sortie multiples et permettent à l'amplificateur de fonctionner au voisinage de son maximum lorsque c'est nécessaire pour une large variété de genres de programme, avec une distorsion presque qu'inaudible et en maintenant un bon équilibre parmi les différents sons reproduits. 

  
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du  présent brevet. 

REVENDICATIONS 

  
1. Système amplificateur de puissance, comportant des 

  
moyens amplificateurs de puissance excitant des haut-parleurs et 

  
des moyens d'égalisation actifs répondant à un signal audible  d'entrée pour offrir un signal audible égalisé aux moyens amplifi-  cateurs de puissance précités, afin de rendre plus uniforme la  réponse en puissance sonore rayonnée du système, caractérisé en 

  
ce qu'il comprend des moyens à gain variable, répondant à un si-  gnal de réaction provenant des moyens amplificateurs de puissance 

  
afin de modifier le gain du système dans au moins une plage de fré-  quences prédéterminées par rapport à celui d'une autre, et des  moyens pour coupler ce signal de réaction provenant des moyens am-  plificateurs de puissance aux moyens de gain variable afin de mo-  difier le gain relatif pour empêcher une surcharge audible des 

  
moyens amplificateurs en réponse à des composantes spectrales du signal audible d'entrée dans la gamme de fréquences prédéterminées précitée..

Claims (1)

1. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce

   que les moyens à gain variable comprennent les moyens d'égalisation actifs.

   3. Système suivant la revendication 2, caractérisé en ce

   que les moyens à gain variable comprennent une résistance variable.

   4. Système suivant la revendication 3, caractérisé en ce

   que la résistance est photosensible et les moyens de couplage com- <EMI ID=14.1>

   5. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce

   que la source de lumière comprend une diode électroluminescente.

   6. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce

   que la source de lumière est éteinte jusqu'à ce que les moyens amplificateurs de puissance commencent à se surcharger. 7. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'égalisation actifs comprennent un amplificateur opérationnel avec un réseau sensible à la fréquence dans son parcours de réaction, shunté par la résistance variable précitée.

   8. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'égalisation actifs comprennent un amplificateur opérationnel avec un réseau sensible à la fréquence dans sa voie

   de réaction, ce réseau étant shunté par la résistance photosensible.

   9. Système suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la source de lumière est éteinte jusqu'à ce que les moyens amplificateurs de puissance commencent à être surchargés.

   10. Système suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la source de lumière comprend une diode électroluminescente couplée directement aux moyens amplificateurs de puissance.

   11. Système suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la diode électroluminescente est connectée au collecteur d'un transistor qui devient conducteur uniquement lorsque les moyens amplificateurs de puissance commencent à devenir conducteur.

   12. Système amplificateur de puissance stéréophonique, comportant une borne commune, des premier et second agencements

   de haut-parleurs destinés à fournir des premier et second signaux sonores représentant des premier et second signaux audibles d'entrée, et des premiers et seconds moyens amplificateurs de puissance destinés à amplifier, respectivement, les premier et second signaux audibles d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens assurant un couplage mutuel des premier et second agencements de haut-parleurs en série entre les premiers et seconds moyens amplificateurs de puissance, et des moyens capacitifs connectés entre la borne de connexion commune et la jonction dès premier et second agencements de haut-parleurs afin de bloquer le passage du courant continu tout en permettant aux composantes spectrales re-IV

   présentant les premier et second signaux audibles d'entrée de passer par ces moyens capacitifs vers la borne commune précitée par l'intermédiaire des premier et second agencements de haut-parleurs, respectivement, au-dessus d'une fréquence de coupure prédéterminée fixée par la valeur des moyens capacitifs et l'impédance des premier et second agencements de haut-parleur, tout en empêchant le courant continu de circuler dans ces premier et second agencements de haut-parleurs, les premier et second agencements de haut-parleurs étant couplés mutuellement de manière à rayonner l'énergie acoustique en phase pour les composantes spectrales présentes dans les premier et second signaux audibles d'entrée dans une plage de fréquences inférieures à la fréquence de coupure précitée.

   13. Système suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les premier et second agencements de haut-parleuis sont couplés directement entre les premiers et seconds moyens amplificateurs de puissance, et en ce que la source d'alimentation électrique pour le système comprend des bornes pour une connexion directe à l'alimentation en courant continu d'un véhicule et des moyens pour coupler directement cette alimentation en courant continu au système.

   14. Système suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'impédance offerte par chacun des agencements de haut-parleurs est de l'ordre de 1 ohm ou moins et les moyens capacitifs coopèrent avec ces premier et second agencements de haut-parleurs pour établir une fréquence de coupure d'une valeur pratiquement de 600 Hz.

   15. Système suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la valeur de la capacité est pratiquement de 1000 microfarads.

   16. Système d'amplification et d'égalisation de fréquences audibles, tel que décrit ci-avant ou conforme aux dessins annexés.