CN102971963A - 用于驱动传声器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于在传声器前置放大器(120)的第一(A)和第二(B)输出端子处提供放大的差分信号的差分传声器前置放大器电路(120)，其包括第一压控电流生成器(101)，第二压控电流生成器(102)以及第三压控电流生成器(103)，它们全部被配置用于将由相关联的传声器(110)产生的电压信号接收、放大和转换为电流信号输出。

Description

用于驱动传声器的方法和装置
技术领域
本发明涉及前置放大器。本发明尤其涉及用于传声器的高阻抗输出前置放大器电路。
背景技术
在传声器的早期历史中只有基于真空管的放大器可使用。真空管的高输出阻抗，连同所需的约有100伏DC的高电压来驱动真空管，工程师被迫使用基于变压器的耦合来驱动典型混合器台的低阻抗输入。
按惯例，传声器组件包括在共同机壳内的固定配置中的传声器元件和前置放大器电路。传声器组件通常也包括输出端子，在其中输出由传声器元件生成并且由传声器前置放大器电路放大的信号。由于驱动真空管传声器前置放大器电路所需的功率如此之高，所以必须使用独立的电源单元来驱动真空管传声器前置放大器电路。真空管传声器前置放大器电路通常内置于传声器机壳中。为了在漫长的电线上发送由传声器生成的对噪声相当敏感的信号，使用一种公共传输技术。这个被熟知的传输技术使用两个信号线和一个公共地线。原则上这两个信号线包括至少在振幅方面上相同的信号。第一信号线包括相移180度的信号并且第二信号线包括非偏移信号，两个信号具有相同的振幅。因此这两个信号的差值可以计算为S-(-S)＝2S。任何通过电线输入的噪音将保持“非偏移”并且理论上噪音将在减法阶段消失。这已被N-N＝0的计算证明。
下一步发展是晶体管的引进。基于晶体管的传声器前置放大器与基于真空管的传声器前置放大器相比消耗非常少量的功率，因此消除了组合的传声器前置放大器电路和传声器设备对独立电源的需要。在已知的传声器组件中布置晶体管传声器前置放大器电路以使传声器前置放大器具有两个输出(“热”和“冷”)。第一输出与第二输出相比以180度相移来驱动。从而通过利用差分相移信号来模拟“旧”的信号特性并实现对信号使用已知的解决方案以降低噪音。现代的高端传声器今天有时仍会利用将公共中点出口用作信号地的变压器，以驱动“热”和“冷”输出。变压器是一个重且昂贵的组件，因此一种依赖于晶体管技术的“无变压器技术”在几十年前被引进。
基于晶体管技术的已知传声器前置放大器电路的输入级，通常具有高输入阻抗以便防止信号减小。来自传声器前置放大器电路的前置放大信号通常输出到音频放大器，或者混合器台，其提供主要的信号增益和混合可能性。用于容性换能器的现有技术的传声器前置放大器电路是低输出阻抗电压输出设备并且这些现有技术传声器前置放大器电路的一个问题是需要昂贵的电路调谐，即电路可能必须被激光调谐以满足精度的要求。因此“无变压器技术”具有一个缺点，即必须配置晶体管传声器前置放大器电路以使它的振幅和相移二者都具有非常精确的精度。这个精度(由音频专业知识指示)必须优于+/-1％。这当然可以由现有电路实现，但是需要重要和非常昂贵的激光电路调谐。
现有解决方案的另一问题是缺少如所想地那样“获取”尽可能多的放大的可能性。已知的传声器前置放大器电路应被设置为最大放大，这将在反馈环路中具有不稳定的风险。反馈环路包括所谓的“幻象”电源的输入和传声器前置放大器低阻抗输出。“幻象”电源是指当传声器前置放大器电路和传声器不需要独立电源的时候。但已知解决方案的另一个问题是需要传声器前置放大器电路的输出耦合电容器。在没有输出耦合电容器的情况下，DC电源连接到传声器前置放大器电路的必然结果将是有电流冲击。这可以因为已知传声器前置放大器电路是低输出阻抗电路而得出结论。因此，这将导致传声器前置放大器电路的输出电路将遭受由半供应电压引起的电流冲击，这是由于传声器前置放大器电路的输出电路的低输出阻抗以及其工作点通常在供应电压(通常为48VDC)中间附近的事实。供应电压必须在这个级别以使传声器前置放大器电路正常工作。如上所述，所供应的DC电压的一半将使得大电流快速通过相当低的输出阻抗以引起对传声器前置放大器电路的严重损害。已知解决方案的另一个问题是传声器前置放大器电路的大小。在组合的传声器和传声器前置放大器组件中，保持尺寸降低到最小以使传声器元件和前置放大器电路二者安置在共同的机壳中是重要的。通过上述讨论可以得出结论，存在对改善的传声器前置放大器电路的需要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述提到的至少一些问题。根据本发明示例性实施例的进一步目的是提供一种用于在传声器前置放大器的第一和第二输出端子处提供放大的差分信号的传声器前置放大器，其包括：第一压控电流生成器，被配置用于将由相关联的传声器产生的电压信号接收、放大和转换为电流信号输出。其中第一压控电流生成器包括操作耦合到以下各项的第一高阻抗输入电路：第一输出电路，其操作耦合于第二压控电流生成器的第二高阻抗输入电路，进一步操作耦合于第一输出端子；以及第二输出电路，其操作耦合于第三压控电流生成器的第三高阻抗输入电路，进一步操作耦合于第二输出端子。其中第三压控电流生成器被配置用于在第一输出端子处提供被放大和转换的差分电流信号，以及第二压控电流生成器被配置用于在第二输出端子处提供被放大和转换的差分电流信号。
本发明实施例的优点是传声器前置放大器电路输出端不需要出口耦合电容器。本发明实施例的另一个优点是消除传声器前置放大器电路的连接(打开开关)期间的过载。此外，通常可能出现在低阻抗特性的高负载处的不稳定影响的风险被消除。而且另一个优点是传声器前置放大器电路体积小并且易于建立。采用可用的标准组件很容易制作足够精度的压控电流生成器而无需后面的电路调谐。因此很容易利用以下所述的本发明实施例建立小型的、鲁棒的传声器前置放大器电路。
附图说明
在本发明实施例的下述描述中，将参考这些附图，在附图中：
图1是示出本发明示例性实施例的示图，示出具有作为信号驱动器的压控电流生成器的传声器前置放大器电路。
图2是示出当负载为纯阻性时具有作为信号驱动器的压控电流生成器的传声器前置放大器电路的示图。
图3是示出当负载为感性时具有作为信号驱动器的压控电流生成器的传声器前置放大器电路的示图。
具体实施方式
图1示出根据本发明示例性实施例实施的且耦合于传声器(MIC)110的差分传声器前置放大器120。该差分传声器前置放大器120和传声器(MIC)110在本发明的一个实施例中被安装在同一机壳内，该机壳没有在图中示出。此外传声器110可能具有为了清晰描述没有在此示出的额外信号放大电路。在操作上，凭借其结构，信号电压由传声器110的传声器元件111产生并且通过输入耦合电容器112被馈送到传声器前置放大器电路120的输入端400。即信号电压作为信号接地电势190和由传声器元件111产生的电压电势之间的电势差而产生。传声器前置放大电路120将在下面更详细地描述，且由前置放大器电路120产生的信号电流作为反对称电流信号被馈送。即从节点A流出的电流信号幅度大约(最好就是)等于从节点B流出的电流信号幅度的幅度。然而，从节点A流出的电流相对于从节点B流出的电流异相180度。供应电压V+被提供给压控电流生成器102和压控电流生成器103的输入端，分别产生偏置电流I1和I2。供应电压V+也被提供给压控电流生成器101，产生流经101的偏置电流I0。来自传声器110的电压信号被馈送给流过偏置DC电流I0的压控电流生成器101，所述偏置DC电流I0可能由来自传声器110的输入电压信号向上和向下调制。必须做调制以使得总会流动偏置电流I0，无论它有多小。偏置电流的功能是不会把流过压控电流生成器101的电流驱动至0。偏置电流I0的存在是为了防止信号“削减”。
因此偏置电流I0流经电阻R1和R2，以使得基于输入使压控电流生成器101的第一输出401和第二输出402被向上或向下调制。输出端401和402处的电压信号分别通过相移电路130引导，通过电阻R1和R2耦合于供应电压V+和地190之间。在输出端402取得的经过电阻R2的电压信号将与输入信号同相并且同时在输出端401取得的经过电阻R1的电压信号与输入电压信号相比正好相移180度。相移电路130的振幅精度将由电阻R1和R2的精度决定。
在相移电路130之后，输出电压信号将通过电容器C1和C2被馈送到两个出口电路。来自第一压控电流生成器101的输出端401的电压通过电容器C1被馈送到第二压控电流生成器102的输入端500。来自第二压控电流生成器102的输出端402的电压被通过电容器C2馈送到第三压控电流生成器102的输入端600。
因此出口电路102，103分别是即两个单独并且独立的压控电流生成器102和103。来自压控电流生成器102的输出电流“热”或(respectively)来自压控电流生成器103的输出“冷”将为180度相移或0度相移。压控电流生成器102、103的高输出阻抗将分别在A和B上的电压自动调节为独立于输出信号电流的瞬时值可用的值(额定电压，但通常不局限于48VDC)。
通过利用压控电流生成器102、103并且将电压信号转换为输出电流信号，与为了不“烧起来”而必须具有阻塞电容器的电压输出级相比上述电路总是DC耦合于A和B。1.简而言之在示例性实施例中提供了一种差分传声器前置放大器电路120，其在传声器前置放大器的第一A和第二B输出端子处提供放大的差分信号，该差分传声器前置放大器电路120包括第一压控电流生成器101，其被配置用于将由相关联的传声器110产生的电压信号接收、放大和转换为电流信号，第一压控电流生成器101具有操作耦合于第一输出电路401和操作耦合于第二输出电路402的第一高阻抗输入电路400，所述的第一输出电路401和第二输出电路402通过相移电路130耦合至第二压控电流生成器102的第二高阻抗输入电路500(其操作耦合于第一输出端子A)以及第三压控电流生成器103的第三高阻抗输入电路600(其操作耦合于第二输出端子B)，所述相移电路130配置为通过将所接收的电压信号相移0度或者180度来产生差分电流信号。其中第三压控电流生成器103被配置用于在第一输出端子B上提供具有非偏移相位的被放大和转换的差分电流信号，以及第二压控电流生成器102被配置用于在第二输出端子A上提供具有180度相移的被放大和转换的差分电流信号。
图2示出被用于分别通过压控电流生成器102和103的电流输出来驱动阻性负载231、232的传声器前置放大器电路120。在所示的阻性情况下，通过在电阻231和232上运用欧姆定律U＝R*I将输出电流信号转换为输出电压信号Vut。
图3示出被用于分别通过压控电流生成器102和103的电流输出来驱动感性负载331的传声器前置放大器电路120。在感性情况下，即当耦合于变压器331、332时，认识到在输出端332得到乘以转化比的初级绕组331中驱动的电流。输出电压信号Vut将由电流驱动的有源电路或通过引导绕组332中的电流通过电阻(未示出)而转换并得到通过电阻的电压信号。
贯穿整个公开内容，词“包括”或“包含”以非限制的意义而使用，即意思是“至少包括”。虽然本文可能采用具体术语，但它们仅以通用和描述性意义被使用而不是出于限制的目的。

Claims (3)

1.一种用于在传声器前置放大器的第一(A)和第二(B)输出端子处提供放大的差分信号的差分传声器前置放大器电路(120)，其特征为：
-第一压控电流生成器(101)，其被配置用于将由相关联的传声器(110)产生的电压信号接收、放大和转换为电流信号输出，其中第一压控电流生成器(101)包括第一高阻抗输入电路(400)，其操作耦合于以下各项：
-第一输出电路(401)；其操作耦合于第二压控电流生成器(102)的第二高阻抗输入电路(500)，进一步操作耦合于第一输出端子(A)；
以及
-第二输出电路(402)，其操作耦合于第三压控电流生成器(103)的第三高阻抗输入电路(600)，进一步操作耦合于第二输出端子(B)；
其中第三压控电流生成器(103)被配置用于在第一输出端子(B)处提供被放大和转换的差分电流信号，以及第二压控电流生成器(102)被配置用于在第二输出端子(A)处提供被放大和转换的差分电流信号。
2.根据权利要求1的设备，进一步包括：
-相移电路(130)，其被配置用于通过将所接收的电压信号相移0度或者180度来产生差分电流信号，该相移电路(130)耦合于第一压控电流生成器(101)的输出电路(401，402)和配置为在第二输出端子(A)处提供具有180度相移的被放大和转换的差分电流信号的第二压控电流生成器(102)的输入电路(500)以及配置为在第一输出端子(B)处提供具有非偏移相位的被放大和转换的差分电流信号的第三压控电流生成器(103)的输入电路(600)之间。
3.根据权利要求2的设备，其中相移电路(130)包括：
-第一电阻(R1)，其一端耦合于第一压控电流生成器(101)的第一输出电路(401)，且另一端耦合于供应电压端子(V+)；
-第一电容器(C1)，其一端耦合于第一压控电流生成器(101)的第一输出电路(401)与第一电阻(R1)之间的位置，且另一端耦合于第二压控电流生成器(102)的第二高阻抗输入电路(500)；
-第二电阻(R2)，其一端耦合于第一压控电流生成器(101)的第二输出电路(402)，且另一端耦合于公共端子(190)；以及
-第二电容器(C2)，其一端耦合于第一压控电流生成器(101)的第二输出电路(402)与第二电阻(R2)之间的位置，且另一端耦合于第三压控电流生成器(103)的第三高阻抗输入电路(600)。
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