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Circuit régulateur La présente invention a pour objet un circuit réglant le gain d'un amplificateur en fonction du signal à amplifier, les caractéristiques d'au moins un élément du circuit étant variables selon l'amplitude dudit signal.
En technique électroacoustique et particulièrement dans l'enregistrement sonore , il arrive souvent que le domaine d'intensité des sons à maîtriser dépasse de beaucoup le domaine accessible techniquement. C'est ainsi que l'intensité sonore d'un orchestre s'étale facilement sur 80 dB et plus alors que la dynamique d'un magnétophone de studio est de 60 dB. L'enregistrement nécessite donc une compression, réalisée le plus souvent manuellement par potentiomètre ; c'est aussi la méthode en général la plus efficace du fait que le potentiomètre n'introduit aucune distorsion et que l'opérateur agit intelligemment.
Il est cependant certains cas où l'on souhaite une compression automatique, par exemple lors de reportages pris sur le vif, où une seule personne effectue l'interview et dessert le magnétophone - l'enregistrement se fait alors à un niveau correct, nivelé, quelle que soit l'intensité du son capté.
Les compresseurs actuellement employés sont basés généralement sur le principe suivant: le signal de sortie redressé est introduit, comme signal de ,correctibn, dans. l'amplificateur et en modifie le gain au moyen d'éléments non linéaires, par exemple des tubes à pente variable ou des diodes pour les appareils transistorisés. Ce système présente de nombreux inconvénients, entre autres 1. Difficulté d'obtenir un domaine de compression étendu (plus de 20 dB).
2. Courbe de compression peu précise (seuil croissant avec le signal).
3. Distorsion amenée par les éléments non linéaires. 4. Les phénomènes transitoires se remarquent aisément, de façon désagréable, du fait qu'une seule pointe de son rabaisse brutalement le niveau d'amplification, qui remonte ensuite selon la constante de temps du système.
L'objet de ce brevet est un circuit régulateur, très précis et efficace, simple, et ne présentant pas les inconvénients décrits, si bien qu'il se prête même à l'enregistrement de musique.
Le circuit selon la présente invention est caractérisé par un circuit bistable commandé par ledit signal à amplifier, ce circuit bistable se trouvant dans l'un de deux états selon que ledit signal est au-dessus ou au-dessous d'une amplitude déterminée, et l'élément variable étant commandé par le signal de sortie dudit circuit bistable. Cet élément variable peut être un élément passif, par exemple une résistance ou une capacité.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du circuit selon l'invention. La fig. 1 est un schéma bloc de ladite forme d'exécution, et la fig. 2 en est un schéma complet.
La fig. 1 montre un amplificateur 1 destiné à amplifier un signal quelconque, par exemple le signal d'un microphone qui doit être amplifié pour l'enregistrement dans un magnétophone. La sortie de l'amplificateur 1 est branchée d'une manière non représentée, par exemple à une tête d'enregistrement du magnétophone.
Le signal de sortie de l'amplificateur 1 est en outre démodulé par un redresseur 2 schématiquement représenté à la fig. 1, le signal démodulé étant appliqué à un circuit bistable 3, par exemple une bascule de Schmitt. Le circuit bistable 3 se trouve dans l'un ou l'autre de deux états selon que le niveau du signal démodulé est au-dessus ou au-dessous d'une valeur de seuil déterminée, et une lampe à incandescence 4 est allumée ou éteinte
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selon que le niveau du signal démodulé se trouve au-dessus ou au-dessous de ladite valeur de seuil. Une cellule photoconductrice ou photorésistante 5 est située vis-à-vis de la lampe 4.
La valeur de sa résistance est variable en fonction de l'intensité de la lumière émise par la lampe 4. La résistance 5 est branchée de façon convenable, par exemple comme partie d'un potentiomètre ou comme élément d'un circuit à contre-réaction, dans l'amplificateur 1 de façon à diminuer le gain de cet amplificateur lorsque la lampe 4 est allumée.
Le fonctionnement de ce circuit est très simple. Si le niveau du signal à amplifier dépasse un certain niveau pour lequel le signal démodulé appliqué au circuit 3 dépasse ladite valeur de seuil, le circuit 3 bascule et la lampe 4 s'allume. La résistance 5 est ainsi modifiée et le gain de l'amplificateur 1 diminue. Par ces moyens, le niveau du signal de sortie de l'amplificateur 1 est maintenu à un niveau pratiquement constant à partir d'une certaine valeur déterminée.
Puisque la résistance 5 est un élément de circuit passif et pratiquement linéaire, il n'y aura pas de distorsions, quel que soit le niveau des signaux appliqués à l'amplificateur 1.
Dans le circuit représenté à la fig. 2, l'amplificateur 1 présente deux transistors 6 et 7. Il com- porte un circuit de contre-réaction comprenant un condensateur 8, une résistance fixe 9 et la résistance variable 5, ce circuit étant branché entre le circuit collecteur du transistor 7 et le circuit émetteur du transistor 6. Le signal de sortie de l'amplificateur est aussi appliqué par un condensateur 10 à un redresseur 11 branché dans le circuit de base du premier transistor 12 d'une bascule de Schmitt comprenant un deuxième transitor 13.
La sortie de cette bascule de Schmitt agit directement sur la base d'un transistor 14 qui est monté en série avec la lampe 4.
Le fonctionnement du circuit selon la fig. 2 est le même que celui décrit plus haut pour le circuit de la fig. 1. Pour des signaux assez faibles, les transistors 12 et 14 sont bloqués tandis que le transistor 13 est conducteur. Si le signal augmente, la tension négative produite par le redresseur 11 sur la base du transistor 12 augmente, de sorte que pour un niveau déterminé de la tension redressée, le transistor 12 devient conducteur, ce qui bloque le transistor 13 et rend le transistor 14 conducteur. La lampe 4 s'allume, ce qui diminue 1a valeur de la résistance 5.
La contre-réaction dans l'amplificateur comprenant les transistors 6 et 7 est ainsi augmentée et le gain de l'amplificateur est abaissé à une valeur pour laquelle le signal est amplifié à un niveau qui peut être enregistré sans distorsion par le magnétophone.
Ce système présente entre autres les avantages suivants 1. Domaine de compression extrêmement étendu (40 dB et plus).
2. La compression débute à un niveau très précis, et ne croit ensuite qu'extrêmement peu (5 % dans une réalisation pratique). 3. La distorsion du système est diminuée lorsque la compression croît, du fait de la contre-réaction plus forte ; la compression ne dépend pas de la fréquence, dans le domaine maîtrisé par l'amplificateur.
4. Les phénomènes transitoires sont réglés de façon harmonieuse. En effet, la bascule de Schmitt réagit non seulement aux valeurs de pointe du signal, mais encore à la fréquence des pointes. C'est ainsi qu'une seule pointe dans un niveau moyen ne perturbera guère le gain moyen, alors qu'une série de pointes successives contribueront à diminuer l'amplification pour la ramener à un niveau correct.
5. Ce système se prête aisément à la transistorisa- tion, ce qui est particulièrement intéressant pour les magnétophones de reportage, ainsi que pour d'autres applications.
Il est évident que le circuit de réglage comprenant les éléments 4, 5 et 11 à 14 présente une certaine inertie ; autrement dit, l'effet de réglage ne commence qu'avec un certain retard, mais surtout, l'effet de réglage une fois déclenché par la bascule de Schmitt persiste à cause de l'inertie de la lampe 4. On a trouvé que cette inertie est très avantageuse, notamment parce qu'elle assure la stabilité du système de réglage.
Cette inertie peut être augmentée soit par des moyens électriques, par exemple par une capacité 15 indiquée dans un circuit en lignes pointillées à la fig. 2, soit en plaçant une substance phosphorescente à grande persistance entre la lampe 4 et la cellule 5, ce qui crée une constante de temps spéciale du genre mémoire. Une substance 16 de ce genre est représentée schématiquement dans la fig. 2 en traits pointillés.
Naturellement, d'autres modifications peuvent être apportées au circuit représenté. Ce circuit ou tout circuit modifié peut être utilisé pour d'autres buts. Un circuit analogue peut par exemple être utilisé pour obtenir une expansion au lieu d'une compression du niveau d'amplification, en mettant la résistance 5 dans un circuit de réaction au lieu de la mettre dans un circuit de contre-réaction. Tout autre élément de circuit peut être utilisé au lieu de la photorésistance 5. On peut employer un thermistor qui est chauffé par un élément de chauffage mis à la place de la lampe 4. On connaît aussi des condensateurs variables par application de potentiels continus variables, condensateurs qui pourraient être utilisés à la place de la résistance 5.
Cependant, les variations relatives de la résistance des thermistors ou des capacités variables sont assez faibles, de sorte qu'il serait difficile d'obtenir des variations de gain suffisantes en utilisant ces éléments. Ces éléments variables peuvent aussi être introduits dans un circuit potentiométrique ou dans un pont électrique.
L'élément linéaire variable peut aussi être utilisé pour la commande d'un élément de circuit variable secondaire, tel qu'un tube à pente variable.
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Au lieu d'employer un seul élément variable, on pourrait en utiliser deux ou plusieurs, soit dans plusieurs étages de l'amplificateur, soit dans plusieurs canaux d'amplification. Par exemple, deux canaux d'amplification à gains différents peuvent être mis en parallèle, l'un ou l'autre de ces canaux étant ouvert selon que le niveau du signal à amplifier ou du signal démodulé est au-dessus ou au-dessous d'un certain niveau ou d'une certaine valeur de seuil.
Un pareil système peut être commandé de façon absolument électronique sans utilisation d'une autre forme d'énergie que de la lumière ou de la chaleur. Les éléments actifs qui se trouvent dans les canaux d'amplification peuvent toujours travailler dans leur domaine d'amplification linéaire.
Au lieu d'alimenter le redresseur 2, respectivement 11 à partir de la sortie de l'amplificateur réglé 1, on pourrait le brancher à la sortie d'un amplificateur séparé non réglé.