CN103813256A - 用于检验麦克风的电路装置和方法及驱动麦克风的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检验麦克风的电路装置和方法以及一种用于以此类的电路装置来驱动麦克风的系统。为了以较小的电路开销快速、简单并且经济地实现对麦克风（110）尤其是动态的麦克风的检验，将提出一种用于检验此类的麦克风（110）尤其是动态的麦克风的电路装置（100、200），所述电路装置至少包括检验信号生成级（120）以及分析级（130），通过所述检验信号生成级能够向所述麦克风（110）施加检验交流电压（UP），能够为所述分析级引入由所述麦克风（110）尤其是在前置放大之后所量取的测量信号（UM）以及参考信号并且所述分析级被设置用于输出包含关于所述麦克风（110）的可能的缺陷的信息的结果信号。

Description

用于检验麦克风的电路装置和方法及驱动麦克风的系统

技术领域

本发明涉及一种用于检验麦克风的电路装置和方法。本发明还涉及一种用于以此类的电路装置驱动麦克风的系统。

背景技术

由DE3636720A1已知了一种用于麦克风以及麦克风检验装置的功能检验的方法。在该方法中，将以与麦克风关联地设置至少一个扬声器并且具有一个检验信号，该检验信号的信号频率落在该麦克风的工作频率范围之内。将测量在该麦克风的输出信号和该检验信号之间的差并且将其与参考值作比较。如果该差在该参考值的容差范围之内，那么将肯定该麦克风的功能，否则将否定。该方法适于检验过程的自动化，能够在离麦克风较远的地点发起并且分析该检验过程。借助于该已知的方法应该能够实现，尤其是在声音测量设备之中，在该设备中将无配备人员地使用大量的麦克风，例如在声音测量设备的声音事件发生地，同时将多个单个的麦克风的功能在该声音测量设备运行之前安置在不同的地点并且在持续的测量运行期间检验，由此该测量事件不会通过有缺陷的麦克风而被弄错。优选地，在该方法之中将以相同的间距在麦克风周围设置并且以相同的相互之间间距设置至少三个基本上相同的麦克风并且平稳地占用该检验信号。通过该扬声器的放大能够补偿以下误差，即该些误差是安装在野外的麦克风因为不同的风力方向而引起的。

通过固定地关联至少一个优选为多个扬声器和每个麦克风得出对于已知的麦克风检验装置的总体上的不利的高的电路开销。

发明内容

本发明的任务在于提出用于检验麦克风的电路装置和方法，所述电路装置降低所需的电路开销。本发明的任务还在于提出一种用于驱动具有此类的电路装置的麦克风的系统，在所述系统中能够应用此类的方法。

上述任务将通过用于检验尤其是动态的麦克风的麦克风的电路装置而得以解决，其至少包括检验信号生成级以及分析级，通过所述检验信号生成级能够向所述麦克风施加检验交流电压，能够为所述分析级引入由所述麦克风尤其是在前置放大之后所量取的测量信号以及参考信号并且所述分析级被设置用于输出包含关于所述麦克风的可能的缺陷的信息的结果信号。

本发明实现了以较小的电路开销快速、简单且精确地检验麦克风。特别地，在前述所引用的现有技术中昂贵的、庞大的且耗能的扬声器能够通过非常紧凑地、简单地构建的电路装置来代替，此外，其通过结构性的、尤其是半导体集成，优选地与其他的与麦克风连接的构建如此地结合，使得实际上没有出现需要额外的空间需求。其中，依据本发明所述的电路装置的运行将仅引起最小的电流消耗。此外，检验交流电压的使用实现了测量信号和麦克风中的直流电的简单的分离并且在无失调误差的情况地实现了简单的测量。

依据根据本发明的电路装置的一个优选的设计方案，所述分析级被设置用于检测测量信号的幅度、由其形成幅度信号且将幅度信号与参考信号作比较并且由该比较生成结果信号。由此能够简单地且无失调地构成幅度信号。分析级的此类的设计方案既能够用于模拟的、也能够用于数字的信号处理和信号分析。

根据另一个有利的改进方案，依据本发明所述的电路装置的特征在于检验信号生成级被设置用于通过至少一个串联阻抗向所述麦克风施加检验交流电压。在此，优选地，串联阻抗为至少一个高阻的串联阻抗。由此实现将电流馈入至检验交流电压之中，从而作为测量信号直接地量取在麦克风连接端上由检验交流电压所引起的交流电压。以这样的方式实现的检验交流电压的馈入还能够防止短路。此外，麦克风的不同的故障状况能够通过测量信号的分析精确地且明确地检测出，该些故障状况能够觉察为在麦克风连接端上的开路、在麦克风连接端之间的短路或者在至少一个麦克风连接端和地之间的短路。

依据根据本发明所述的电路装置的另一个改进方案，检验信号生成级被设置用于生成至少一个基本上为矩形的检验交流电压。矩形的检验交流电压既能够以模拟的也能够以数字的信号处理来加以后续处理并且还能够通过装置处理器简单地并且优选地数字地生成，通过该装置处理器能够控制依据本发明所述的电路装置以及另外的构件，借助于该些构件能够将麦克风耦接至用于音频信号处理的系统之中。

根据依据本发明的电路装置的另一个优选的设计方案，所述分析级包括用于整流所述测量信号尤其是在前置放大之后整流所述测量信号的整流装置。这将使得尤其是对于模拟地处理所述测量信号能够简单地确定幅度信号。

依据根据本发明所述的电路装置的另一个有利的改进方案，所述分析级包括用于将所述幅度信号与参考信号作比较并且根据该比较生成结果信号的比较电路并且所述比较电路被构造为当所述幅度信号以预先给定的差大于或者小于所述参考信号时生成包含关于所述麦克风的可能的缺陷的信息的结果信号。

所以，根据该改进方案，所述幅度信号与用于所述参考信号的容差范围做比较。倘若所述幅度信号的值在该容差范围之内，那么识别出所述麦克风的无缺陷的功能。与之相反地，如果所述幅度信号的值位于其外，即在该容差范围之下或者之上，那么检测出所述麦克风的故障功能或者缺陷。在示出为开路的导线或者接触中断的情况下，则假设所述幅度信号为高于所述容差范围的值。在麦克风连接端之间短路的情况下，则假设所述幅度信号为在所述参考信号的所述容差范围之下的值。

有利地，根据另一个设计方案，依据本发明所述的电路装置的特征在于麦克风前置放大级，其输入端与麦克风相连接并且其输出端既与所述分析级也与音频信号处理连接端相连接，并且被设置用于可选地放大所述测量信号或者放大由所述麦克风所输出的音频有用信号。因为，此类的麦克风前置放大级在所有的情况下总归设置有音频信号处理电路，所以对于所述测量信号的放大来说不需要额外的电路开销。

尤其是对于动态的麦克风的驱动来说将得出额外的优点，即此类的麦克风前置放大级通过所述麦克风的构件有条件地优选被设置为直流电耦合。由此得出在对于获得所述测量信号没有额外的电路开销的同时具有在麦克风上在直流电流成分以及直流电压成分之间分离且分离由所述麦克风所输出的音频有用信号的情况下将所述测量信号从所述直流电流成分或者直流电压成分中分离并且由此抑制可能的失调误差。

在一个有利的改进方案之中，所述分析级被所述音频信号处理电路所包括。这在数字的音频信号处理之中优选地是有利的，因为由此能够双倍地利用已经存在的构件并且以这样的方式节约了电路开销。

在开始时所提及的任务还将通过一种用于驱动麦克风尤其是动态的麦克风的系统得以解决，所述系统至少包括用于输出音频有用信号的麦克风、用于处理所述音频有用信号的音频信号处理电路和音频信号再现装置，其中，所述系统含有用于检验所述麦克风的上述类型的电路装置。此外，所述系统还能够包括另外的构件，所述构件用于处理或者输送在所述音频信号处理电路中已处理的音频有用信号，例如用于在电话连线中传输由所述麦克风所录制的所述音频有用信号的电话单元。

此外，在开始时所提及的任务将通过一种用于检验尤其是动态的麦克风的麦克风的方法而得以解决，所述方法用于以前述的类型的电路装置或者在系统中来执行，其中，所述方法包括以下方法步骤：

-生成检验交流电压，优选地为矩形的检验交流电压；

-向所述麦克风施加所述检验交流电压，优选地施加所述矩形的检验交流电压；

-由所述麦克风来量取测量信号；

-将所述测量信号尤其是在前置放大之后引入至所述分析级；

-将参考信号引入至所述分析级；

-将所述测量信号与所述参考信号作比较；以及

-形成并且输出包含关于所述麦克风的可能的缺陷的信息的结果信号。

由此能够实现所述麦克风的简单且可靠的检验，并且该检验也易于自动化地实现。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例并且将在接下来加以详细地描述。其中：

图1示出了依据本发明所述的电路装置的第一实施例，其应用于依据本发明所述的系统的一个实施例之中；

图2示出了依据图1所示的示意图的局部图；以及

图3示出了依据本发明所述的电路装置的第二实施例，其应用于依据本发明所述的系统的第二实施例之中。

其中，在以下附图中，将以相同的附图标记标识一致的元件。

具体实施方式

在图1中，用于检验麦克风110尤其是动态的麦克风的电路装置100包括检验信号生成级120，通过该检验信号生成级能够向该麦克风110优选地在低频区域内施加一个检验交流电压。此外，该电路装置100包括分析级130，该分析级能够经由测量信号输入端131传输由麦克风110所量取的测量信号并且经由参考信号输入端132传输参考信号。该分析级130被设置用于将包含关于麦克风110的可能的缺陷的信息的结果信号输出至结果信号输出端133。上述的元件只是用于驱动麦克风110的系统的一部分，该系统除了用于输出音频有用信号的麦克风110之外还包括用于处理该音频有用信号的音频信号处理电路150。如在图3中进一步示出的那样，与之连接的能够包括例音频信号再现装置160或者另外的部件，其用于处理或者输送在该音频信号处理电路150中已处理的音频有用信号，例如用于在电话连线中传输由麦克风110所录制的音频有用信号的电话单元170。此外，在图1中所示出的系统包括麦克风前置放大级180，其由两个输入连接端181、182构成的输入端与麦克风110连接，并且其输出端183既与分析级130也与音频处理电路150相连接，并且其被设置为可选地放大该测量信号或者放大由麦克风110所输出的音频有用信号。

检验信号生成级120包括信号源121，其输出一个矩形的控制电压。信号源121与晶体管网络的输入连接端122相连接，该晶体管网络被构造为开关。其中，在根据图1所示出的实施例中被实施为PNP晶体管的第一晶体管123和被实施为NPN晶体管的第二晶体管124被用作开关与第一和第二串联阻抗125、126以及在电源电压连接端127和地128之间的麦克风110串联连接。被实施为NPN晶体管的第三晶体管129形成电压逆变器，其用于翻转在其基极连接端处从输入连接端122传输至第一晶体管123的控制电压。三个晶体管123、124和129的基极连接端与用于工作点调节的电阻电压调节器相连接。

通过由信号源121所传输的矩形的控制电压能够交替地使得第一和第二晶体管123、124两者均导通或者不导电。由此能够将麦克风110在其连接端处施加以矩形的控制电压变化的检验交流电压。

图2以简化了的视图示出了图1的局部图，其中，示出了两个串联阻抗125、126和在电源电压连接端127和地128之间的麦克风110组成的串联电路。假设晶体管123、124处于导通的状态之下并且因此并未示出。然后，在该串联电路中，在图2中以UP标记了检验电压，其优选地为检验交流电压。由此形成的通过该串联电路的电流在麦克风110的两个连接端之间形成由该两个连接端所量取的测量信号UM。串联阻抗125、126电阻值相较于麦克风110的内阻来说是高的。因此，能够为该麦克风形成限定的检验电流，其优选地为检验交流电压流，也形成在数量上较小的电流强度，其中，该类型的麦克风110允许这样的电流强度。

麦克风110的连接端与麦克风前置放大级180的输入连接端181或182相连接。经由每个耦合电容器184、185以及每个输入电阻186、187，输入连接端181、182与运算放大器188的输入端相连接，该运算放大器与两个RC元件189以及190连接并且该运算放大器的输出连接端形成了该麦克风前置放大级180的输出连接端183。通过该耦合电容器184、185，由运算放大器188使得重叠的直流电压部分与测量信号相互远离，从而在此将能够仅放大矩形的测量信号并且使其经由分析级130的、与输出连接端183相连接的测量信号输入端131得以传输。

分析级130在输入侧同样含有一个耦合电容器134，其用于分离在输出连接端183处的直流电压成分。测量信号输入端131经由耦合电容器134通过串联电阻135与在前述的实施例中由两个二极管构成的峰值整流器136相连接。该峰值整流器136通过平滑级137将幅度信号提供给该分析级130的幅度信号输出端138。耦合电容器134、串联电阻135、峰值整流器136和平滑级137共同构成整流装置。

分析级130还包括比较电路140，其用于将幅度信号输出端138的幅度信号与参考信号作比较，该参考信号经由参考信号输入端132得以引入。由该比较器所获得的结果信号将经由结果信号输出端133得以输出。当该幅度信号以预先给定的差值大于或者小于参考信号时，即离开围绕参考信号的容差范围时，该结果信号提供关于麦克风110的可能的缺陷的信号。

麦克风前置放大级180的输出连接端183此外还与音频信号处理电路150的输入端相连接。在依据图1的系统正常运行时，麦克风110的该音频有用信号经由音频信号处理电路150的麦克风前置放大级180得以传导并且由其经由输出连接端151输出，以用于再现、记录或者诸如此类的。

图3示出了图1的系统的变型方案，其尤其是适于在数字的音频信号处理中应用。然而，其中检验信号生成级120和麦克风前置放大级180保持不变。与之不同的是在该系统中能够使用数字的音频信号处理电路250，其经由麦克风前置放大级180的输出连接端183既能够在正常运行时传导音频有用信号也能够在检验麦克风110期间传导测量信号。该音频信号处理电路250包括用于测定幅度信号、将其与参考信号作比较以及形成结构信号的装置。此外，该音频信号处理电路250具有两个输出连接端251、252，经由该两个输出连接端能够为上面提及的音频信号再现装置160或者电话单元170引入相应的音频有用信号。

依据图3的系统由控制电路210加以控制，该控制电路例如通过装置处理器来形成。该装置处理器一方面向输入连接端122提供矩形的控制电压并且另一方面经由控制导线211控制音频信号处理电路250。

在前述的依据图3的系统中，音频信号处理电路250能够如在图1中那样再次与结果信号输出端相连接，经由其将结果信号输出。然而，在图3中示出了一个变型方案，依据其，结果信号输出端133与控制电路210相连接。结果信号在此由音频信号处理电路250经由控制导线211传导至控制电路210并且接下来才由其得以输出。

依据本发明的电路装置优选地可用于检验动态的麦克风，因为对于动态的麦克风来说基本上将直流电压解耦的交流电压放大器设置为麦克风前置放大级。在依据本发明所述的电路装置中，该放大器用于在检测过程之中放大测量信号。通过该直流电压解耦之中，电路装置能够更鲁棒针对失调误差并且在放大测量量时非常精确。将高阻地实现将极小的检验交流电压流馈入至麦克风之中并且由此鲁棒地针对相对于电源电压和地的短路。用于检验的额外的电路开销是较小的，因为将利用已经存在的电路部分。

在正常运行时，麦克风的音频有用信号将在麦克风前置放大级中不成比例地并且对称地放大。在该音频信号处理电路中，经放大的音频有用信号将被处理用于再现，例如用于车辆中的电话免提功能或者客运公告并且例如通过车辆扬声器构成音频信号再现装置或者传输至电话单元。检验信号生成级和分析级对于音频有用信号的信号处理毫无影响。

通过改变在检验信号生成级120中的晶体管网络的输入连接端122处的检验交流电压即矩形的控制电压的占空比，用于检验麦克风的电路装置的标称的阻抗范围将发生变化。由此能够经由待检验的麦克风的宽的阻抗范围灵活地管理测量或者检验的实现。

Claims (10)

1.一种用于检验麦克风（110）尤其是动态的麦克风的电路装置（100），其至少包括检验信号生成级（120）以及分析级（130），通过所述检验信号生成级能够向所述麦克风（110）施加检验交流电压（UP），能够将由所述麦克风（110）尤其是在前置放大之后所量取的测量信号（UM）以及参考信号引入所述分析级并且所述分析级被设置用于输出包含关于所述麦克风（110）的可能的缺陷的信息的结果信号。

2.根据权利要求1所述的电路装置（100），其特征在于，所述分析级（130）被设置用于检测所述测量信号（UM）的幅度、用于据此形成幅度信号并且用于将所述幅度信号与所述参考信号作比较并且用于根据该比较生成所述结果信号。

3.根据权利要求1或2所述的电路装置（100），其特征在于，所述检验信号生成级（120）被设置用于经由至少一个串联阻抗（125、126）向所述麦克风（110）施加所述检验交流电压（UP）。

4.根据前述权利要求中的一项或者多项所述的电路装置（100），其特征在于，所述检验信号生成级（120）被设置用于生成至少基本上为矩形的检验交流电压（UP）。

5.根据前述权利要求中的一项或者多项所述的电路装置（100），其特征在于，所述分析级（130）包括用于整流尤其是在前置放大之后的所述测量信号的所述测量信号（UM）的整流装置（136）。

6.根据前述权利要求中的一项或者多项所述的电路装置（100），其特征在于，所述分析级（130）包括用于将所述幅度信号与所述参考信号作比较的并且用于根据该比较生成所述结果信号的比较电路（140），并且当所述幅度信号以预先给定的差大于或者小于所述参考信号时所述比较电路（140）被构造用于生成包含关于所述麦克风（110）的可能的缺陷的信息的结果信号。

7.根据前述权利要求中的一项或者多项所述的电路装置（100），其特征在于麦克风前置放大级（180），其输入端（181、182）与所述麦克风（110）相连接并且其输出端（183）既与所述分析级（130）也与音频信号处理电路（150）相连接，并且所述麦克风前置放大级被设置用于可选地放大所述测量信号（UM）或者由所述麦克风（110）所输出的音频有用信号。

8.根据权利要求7所述的电路装置（200），其特征在于，所述分析级由所述音频信号处理电路（250）所包括。

9.一种用于驱动尤其是动态的麦克风的麦克风（110）的系统（100、110、150、160、200、250），其至少包括用于输出音频有用信号的麦克风（110）、用于处理所述音频有用信号的音频信号处理电路（150、250）和音频信号再现装置（160），其特征在于根据权利要求1至8中任一项所述的电路装置（100、200）。

10.一种用于检验尤其是动态的麦克风的麦克风（110）的方法，所述方法用于以依据权利要求1至8中的一项或者多项所述的电路装置（100、200）或者在根据权利要求9所述的系统（100、110、150、160、200、250）中来执行，其特征在于以下方法步骤：

-生成检验交流电压（UP），优选地为矩形的检验交流电压（UP）；

-向所述麦克风（110）施加所述检验交流电压（UP），优选地施加所述矩形的检验交流电压（UP）；

-由所述麦克风（110）来量取测量信号（UM）；

-将所述测量信号（UM）尤其是在前置放大之后传输至所述分析级（130）；

-将参考信号引入至所述分析级（130）；

-将所述测量信号（UM）与所述参考信号作比较；以及

-形成并且输出包含关于所述麦克风（110）的可能的缺陷的信息的结果信号。

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