FR2577731A1 - Attenuateur du type integrable, a faible niveau de bruit et a stabilite thermique elevee - Google Patents

Abstract

UN ATTENUATEUR DU TYPE INTEGRABLE A FAIBLE NIVEAU DE BRUIT ET A STABILITE THERMIQUE ELEVEE COMPORTE UN CIRCUIT FIXE D'ELEMENTS RESISTANTS 15, 22 AYANT UNE MULTIPLICITE DE SORTIES, DONT CHACUNE FOURNIT UN NIVEAU D'ATTENUATION DIFFERENT, ET UN AMPLIFICATEUR DE COMMUTATION 30, 34 RECEVANT A SON ENTREE 32, 36 CES SORTIES D'ATTENUATION DIFFERENTE AINSI QU'UN SIGNAL DE COMMANDE QUI SPECIFIE LAQUELLE DES ENTREES DES AMPLIFICATEURS 32, 36 DOIT ETRE RACCORDEE A LA SORTIE. DE FACON AVANTAGEUSE, CET ATTENUATEUR PEUT ETRE REALISE EN PLUSIEURS STADES AYANT CHACUN DES PLAGES D'ATTENUATION DIFFERENTES.

Description

Atténuateur du type intégrable, à faible niveau de bruit

et à stabilité thermique élevée.

La présente invention concerne un atténuateur du type intégrable, à faible niveau de bruit et à stabilité thermique élevée, notamment pour permettre un réglage du volume des signaux acoustiques par l'intermédiaire d'atténuateurs variables. Pour obtenir un réglage du volume des signaux acoustiques, on utilisait jusqu'ici deux techniques différentes; Pour des applications de télévision, on utilise des dispositifs de commande de traitement acoustique, qui fonctionnent sur la base de techniques purement analogiques, par exemple des amplificateurs à gain variable. Toutefois, ces dispositifs soulèvent dès problèmes en ce qui concerne leur stabilité thermique. Une autre catégorie de dispositifs de réglage de volume est constituée par des atténuateurs variant pas à pas,

avec des éléments d'atténuateur montés dans des struc-

tures du type échelle par l'intermédiaire de systèmes de commutation qui, en fonction d'un signal de commande, connectent et déconnectent électriquement ces éléments d'atténuateur. Physiquement, ces atténuateurs sont formés, soit par des résistances de commutation, soit par des condensateurs de commutation, en technologie CMOS. En pratique, ces circuits forment des convertisseurs bipolaires numériques/analogiques, acceptant à leurs entrées à la fois des signaux positifs et des signaux négatifs. Dans

ces dispositifs, le mot numérique qui commande le disposi-

tif est raccordé à l'entrée, et l'entrée analogique est envcyée à la partie non commutée du circuit. Ces circuits

donnent des résultats excellents et sont extrêmement avanta-

geux en ce qui concerne leur stabilité thermique et leur jonction à des systèmes de traitement acoustique. Cependant, du fait de leur réalisation en technique CMOS, ils présentent

un niveau de bruit élevé, notamment pour les basses fré-

quences, et la constitution de circuits résistants compatibles

CMOS exige des opérations relativement complexes.

Compte tenu de ce qui précède, le but de cette invention est de procurer un atténuateur pour régler le volume de signaux acoustiques de façon à conserver les avantages apportés par les circuits d'atténuation variant pas à pas en utilisant un mot pondéré et un signal analogique

à l'entrée, éliminant ainsi les inconvénients habituels.

C'est un but particulier-de l'invention de procurer un atténuateur du type variant pas à pas, qui présente un faible niveau de bruit, avec une commande numérique de

l'atténuateur lui-même.

Un autre but de cette invention est de procurer un atténuateur qui peut être réalisé par les techniques de fabrication classiques à des coûts de fabrication compatibles avec

ceux des atténuateurs du commerce.

Un autre but non moins important de cette invention est de procurer un atténuateur de fonctionnement extrêmement fiable, et ayant en outre des valeurs d'atténuation stables

dans le temps et précises.

Les buts précités, ainsi que d'autres également qui apparaî-

tront ci-après, sont obtenus par un atténuateur du type

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intégrable à faible niveau de bruit et à stabilité thermique élevée, comportant selon l'invention un circuit d'éléments atténuateur adaptés pour produire des niveaux d'atténuation prédéterminés pouvant varier de manière discrète, caractérisé en ce que ce réseau d'éléments atténuateurs est fixe et a une multiplicité de sorties ayant chacune un niveau d'atténuation différent et en ce qu'il comporte un élément de commutation commandé recevant à son-entrée la multiplicité des sorties du réseau, ainsi qu'un signal de commande, et raccordant électriquement à la sortie

celle des entrées qui est spécifiée par le signal de commande.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus

clairement dans la description suivante d'une réalisation

préférée, mais non exclusive, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, en liaison avec le dessin joint, sur lequel:

- la figure 1 est un schéma général de câblage de l'atténua-

teur selon l'invention;

- la figure 2 est un schéma équivalent simplifié du disposi-

tif de commutation incorporé dans l'invention, et correspon-

dant au cas de deux entrées; et - la figure 3 est un schéma-bloc équivalent du circuit

de la figure 2.

En se reportant à la figure 1, l'atténuateur qui y est représenté est constitué de deux étages, un étage initial repéré dans son ensemble en 10 et un étage final repéré dans son ensemble en 20, ces deux étages étant montés en cascade. Chaque étage 10 est constitué par un circuit d'atténuation formé de résistances disposées en échelle, 15, 22, et par un élément de commutation ou multiplexeur analogique commandé 30, 34. Des points de jonction 16' à 16V et des points 24' à 24iv.partent des lignes 18'

à 18v et 26' à 26iv pouvant être raccordées à l'amplifica-

teur ou multiplexeur analogique commuté 30 par l'intermé-

diaire d'un commutateur représenté ici pour la clarté de l'illustration sous forme de commutateur rotatif 31 ou 35. Les amplificateurs de commutation 30 et 34 ont en outre une entrée 32, 36, à laquelle est amené un mot logique qui spécifie laquelle des lignes 18 ou 26 doit être sortie et en conséquence quelle doit être la position du commutateur 31 ou 35. La sortie de l'amplificateur de commutation 30, repérée 33, est ensuite raccordée à la première résistance 22 du deuxième étage, de telle sorte que le signal, déjà atténué par le premier étage, subit une deuxième atténuation dans l'étage 20, d'o il résulte que la tension de sortie sera atténuée par rapport à celle d'entrée d'un facteur égal au produit de l'atténuation résultant du premier étage par celle résultant du deuxième étage. De façon appropriée, la plage d'atténuation entre les sorties 16 et entre les sorties 24 du premier ou du deuxième étage est constante, et le premier étage procure des plages d'atténuation supérieures au deuxième étage; par exemple, pour le premier étage, on obtient des atténuations de 10 dB pour chaque sortie 16, tandis que,pour le deuxième étage,les atténuations

des sorties sont de 2 dB.

Un exemple d'amplificateur ou de multiplexeur analogique commuté, du type représenté sur la figure 1, est montré sur le schéma de câblage simplifié de la figure 2 et sur le schéma équivalent de la figure 3. A des fins de

simplicité, sur ces deux figures, on a représenté un amplifi-

cateur à deux entrées; toutefois, il est possible de former

un amplificateur avec un nombre quelconque d'entrées.

En particulier, en se reportant à la figure 2, ce circuit a deux étages d'entrée d'amplification, à savoir 1 et 2. Chacun de ces étages comporte un amplificateur différentiel 5, 6 dont l'entrée positive est raccordée à la source de tension V1 ou V2 correspondant à la tension de sortie sur l'une ou l'autre des lignes 18 ou 26. D'autre part, les entrées repérées "-" sont raccordées ensemble à un point commun repéré 40. Chacun des deux amplificateurs différentiels 5, 6 est commandé par une source respective 8, 9, qui est à son tour mise en service ou hors service par un signal extérieur, représentant le signal de commande (amené à l'entrée 32 de la figure 1). Bien entendu, dans le cas du premier étage d'atténuation selon la figure 1, il est prévu cinq étages similaires à 1 et 2, tandis que, pour l'étage 20 de la figure 1, quatre étages seront suffisants. Les étages d'entrée 1 et 2 sont tous deux raccordés au reste du circuit comportant la diode 41 et le transistor de polarisation 42, ainsi que les autres éléments de l'étage de sortie comportant le transistor 43, le transistor 44 et les sources 45 et 46. Cette solution semble appropriée en ce sens que, dans le cas de plusieurs entrées à l'amplificateur 30, 34, il suffit de prévoir davantage d'étages 1 et 2, tout en partageant le reste du circuit. En pratique, le circuit de la figure 2 est l'équivalent de celui représenté sur la figure 3, o on peut voir les étages 1 et 2, les signaux d'entrée V1 et V2 et les entrées de commande 53 et 54 agissant sur les sources 8 et 9 de la figure 2. Les amplificateurs 1 et 2 se raccordent à un point d'addition 50, ce schéma étant complété par l'amplificateur de sortie 51. L'amplificateur de commutation fonctionne comme suit: le signal de commande fourni aux entrées 53 et 54 met en service ou hors service les sources de courant 8 et 9, lesquelles mettent à leur

tour en service ou hors service les amplificateurs diffé-

rentiels 5 et 6 et permettent au signal V1 ou V2 d'être ou non présent à l'entrée. Bien entendu, un seul de ces deux signaux V1 ou V2 sera présent à la sortie, d'o il résulte qu'il apparaît au point d'addition 50 un seul signal d'entrée, qui est ensuite amplifié et amené

à la sortie.

En pratique, avec l'atténuateur selon l'invention, on obtient un atténuateur du type variant pas à pas, dans lequel le circuit d'atténuation est toutefois fixe et ne contient pas d'élément de commutation 'Latténuation recherchée étant sélectionnée par l'intermédiaire d'un élément extérieur du circuit qui, en fonction d'un signal de commande, effectue la connexion du point du circuit o l'atténuation recherchée apparaît à la sortie. Cette solution rend inutile l'utilisation de commutateurs de technologie CMOS et élimine les problèmes connexes de

niveau de bruit élevé à l'intérieur du circuit d'atténua-

tion. Au contraire, dans la solution représentée, il est possible d'utiliser une technologie bipolaire pour obtenir un système d'atténuation très précis et à faible niveau de bruit, du fait que, outre celui dû au circuit d'atténuation, son bruit de sortie est seulement celui d'un amplificateur à faible niveau de bruit qui, dans les technologies courantes,

est de l'ordre de 10 nV/VIz dans la bande considérée.

En conséquence, il devient possible d'obtenir un rapport signal/bruit très amélioré par rapport aux dispositifs antérieurs. Un avantage procuré par la solution représentée réside en ce qu'il est possible d'obtenir le réglage du gain en plusieurs étages, chacun avec des plages ou des pas d'atténuation différents. Il en résulte que la connexion du dispositif est plus simple et qu'en même temps on obtient

une grande plage globale de réglage des signaux acoustiques.

Avec l'atténuateur selon l'invention, il est également possible d'obtenir une précision supérieure à celle des dispositifs antérieurs. En fait, avec les atténuateurs antérieurs ayant un circuit d'atténuation formé d'éléments résistants dont chacun est raccordé à un commutateur respectif

intégré dans le circuit lui-même, la résistance des commuta-

teurs peut ne plus être négligeable et peut affecter l'atté-

nuation, de façon différente pour chacune des branches de l'atténuateur. Au contraire, dans la solution représentée, ayant des résistances fixes non commutables, il n'y a pas d'autres résistances que celles des éléments d'atténuation, la seule erreur pouvant survenir étant une erreur de décalage due à l'amplificateur de commutation. Toutefois, outre qu'elle est très faible, cette erreur ne peut qu'introduire

un décalage dans le courant continu.

Ce décalage peut être éliminé par filtrage d'une manière connue, et de ce fait le système et son ensemble ont une

précision très supérieure à celle des systèmes connus.

En outre, l'atténuateur de cette invention peut être réalisé en fonction des technologies connues et peut être aisément

intégré.

La présente invention est susceptible de nombreuses modifica-

tions et de nombreux changements, tous à l'intérieur de la portée du concept inventif. On doit en particulier

noter que, bien qu'on ait représenté une réalisation particu-

lière pour l'amplificateur de commutation, l'invention n'y est pas limitée, et on peut utiliser pour celui-ci tout élément connu qui fonctionne comme un multiplexeur analogique capable de commuter aà la sortie l'une choisie de n entrées, en fonction du signal numérique de commande. En outre, tous les détails techniques peuvent être remplacés par

des équivalents techniques de ceux-ci.

Claims (4)

Revendications.

1. Atténuateur du type intégrable, à faible niveau de bruit et à stabilité thermique élevée, comportant un circuit d'éléments atténuateurs (15, 22) adaptés pour fournir - des niveaux d'atténuation prédéterminés, variant de manière discrète, caractérisé en ce que le circuit d'éléments atténuateurs (15, 22) est fixe et comporte une multiplicité de sorties ayant chacune un niveau d'atténuation différent, et en ce qu'il comporte un élément de commutation commandé (30, 34) recevant à son entrée la multiplicité des sorties du circuit ainsi qu'un signal de commande, et raccordant électriquement à la sortie celle des entrées qui est spécifiée

par le signal de commande.

2. Atténuateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de commutation commandé (30, 34) comporte

un multiplexeur analogique réalisé en technologie bipolaire.

3. Atténuateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'éléments atténuateurs comporte une multiplicité d'éléments résistants (15, 22) disposés en échelle de manière à fournir des niveaux d'atténuation

variables dans des plages constantes.

4. Atténuateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux étages (10, 20) comprenant chacun un circuit d'éléments atténuateurs (15, 22) et un élément de commutation commandé (30, 34), les éléments atténuateurs (15) du premier étage (10) procurant des niveaux d'atténuation variables dans des plages différentes par rapport aux éléments atténuateurs (22) du deuxième

étage (20).