CN104756522B - 具有静电换能器的耳机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静电耳机，其具有：封背式壳体(102)；套筒(108)，其用于声学地密封到耳道；及静电换能器(214)。所述封背式壳体可包含用于将声音声学传输到所述耳道的管嘴(106)，且所述套筒(108)可以可拆卸方式附接到所述管嘴(106)。所述静电换能器(214)可包含：隔膜(308)，其具有导电层；定子板(304A、304B)；及隔膜环(402A、402B)，其与所述隔膜(308)的所述导电层电接触。所述定子板(304A、304B)可包含外环形导电部分及中央导电部分。所述外环形部分可与偏置电压及所述隔膜环(402A、402B)电接触。所述中央部分可具有介电层且与音频信号电接触。所述定子板(304A、304B)与所述隔膜(308)可由所述隔膜环(402A、402B)间隔开。放大器可将所述偏置电压及音频信号提供到所述耳机。

Description

具有静电换能器的耳机

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2012年9月6日提出申请的第13/605,656号美国非临时专利申请案的优先权，所述美国非临时专利申请案的内容以引用方式完全地并入本文中。

技术领域

本申请案一般来说涉及一种静电耳机。特定来说，本申请案涉及一种具有封背式壳体、用于声学地密封到耳道的套筒及静电换能器的耳机。

背景技术

扬声器及头戴耳机可利用静电换能器来进行声音重现，所述静电换能器包含定位于一对导电定子板之间的经拉伸导电低质量隔膜。小气隙可存在于隔膜与定子板之间，且所述隔膜可相对于定子板具有静止电荷。如果无信号施加到定子板，那么隔膜可为静态的且居中停留在定子板之间。当相等量值相反相位的音频信号施加到定子板时，隔膜上方可形成净力失衡，此使隔膜位移。继而，可使邻近隔膜的空气位移以产生对应于音频信号的声音。

因此，与具有移动的线圈换能器的扬声器及头戴耳机相比，使用静电换能器的扬声器及头戴耳机可具有极低谐波失真、全带宽频率响应及高保真度声音重现。静电换能器可由于推挽、恒定电荷静电驱动力及隔膜的相对低质量而具有这些特性。特定来说，低谐波失真可归因于推挽静电驱动力及隔膜上的几乎恒定偏置电荷。然而，为借助静电换能器产生充分及可接受的声音输出，可需要高电压以将隔膜偏置且用于音频信号。可需要足够地保护具有静电换能器的扬声器及头戴耳机的收听者免受因利用高电压所致的电击及火的可能性的影响。

头戴耳机可为开背式类型或封背式类型，不管头戴耳机内的换能器的类型如何。特定收听者使用开背式头戴耳机还是封背式头戴耳机可取决于应用及收听者的个人偏好。开背式头戴耳机可具有拥有对环境开放的背部的壳体，此可允许周围声音进入到头戴耳机中且还允许来自头戴耳机的声音逸出到环境中。与封背式头戴耳机相比，在开背式头戴耳机中产生的声音因增加的场深度而通常视为更自然。然而，在录制应用中通常不使用开背式头戴耳机，这是因为可通过录制麦克风而获得来自头戴耳机的声音。相比来说，封背式头戴耳机可具有拥有对环境封闭的背部的壳体，此可阻挡周围噪声进入到头戴耳机中且还减少可逸出到环境中的来自头戴耳机的声音的量。封背式头戴耳机通常可用于演播室监听及录制应用。

耳机是可插入到收听者的耳道中的一种类型的头戴耳机。与放置于耳朵上方的头戴耳机或放置于外耳上的耳塞式耳机相比，耳机可由于其在耳道中的放置及声学密封套筒的使用而提供较佳噪声隔离。具有静电换能器的典型耳机可为开背类型。然而，某些收听者(例如专业音乐家及演奏者)可偏好封背式耳机以防止录制应用中的声音泄漏且阻挡周围噪声，尤其在将耳机用作入耳式监听器时。

因此，对于耳机来说，存在解决这些安全及声音重现等担忧事项的机会。更特定来说，对于具有静电换能器的封背式耳机来说，存在足够地保护收听者免受因使用高电压所致的电击的影响、具有高保真度声音重现且阻挡周围噪声的机会。

发明内容

在实施例中，一种耳机组合件可包含：封背式壳体，其具有用于将声音声学传输到耳道的管嘴；套筒，其以可拆卸方式附接到所述管嘴的外部以声学地密封到所述耳道；及静电换能器，其安装于所述壳体内。所述静电换能器可包含：隔膜，其具有导电层；一对隔膜环，其各自与所述隔膜的相应侧接触；及一对定子板。所述隔膜环中的至少一者可与所述隔膜的所述导电层电接触。所述对定子板中的每一者可包含：外环形导电部分，其与DC偏置电压且与隔膜环电接触；中央导电部分，其与AC音频信号电接触；及多个孔。所述中央导电部分可具有介电层。所述对定子板与所述隔膜可由所述对隔膜环间隔开。当供应所述DC偏置电压及所述AC音频信号时，所述隔膜可产生经由所述定子板中的所述多个孔且经由所述管嘴输出到收听者的所述耳道的声音。

在另一实施例中，一种耳机系统可包含：封背式壳体，其具有用于将声音声学传输到耳道的管嘴；套筒，其以可拆卸方式附接到所述管嘴的外部以声学地密封到所述耳道；静电换能器，其安装于所述壳体内；及放大器。所述静电换能器可包含：隔膜，其具有导电层；一对隔膜环，其各自与所述隔膜的相应侧接触；及一对定子板。所述隔膜环中的至少一者可与所述隔膜的所述导电层电接触。所述对定子板中的每一者可包含：外环形导电部分，其与DC偏置电压且与隔膜环电接触；中央导电部分，其与AC音频信号电接触；及多个孔。所述中央导电部分可具有介电层。所述放大器可包含：偏置电压供应电路，其用于从电源产生所述DC偏置电压；及音频信号放大器电路，其用于从由所述放大器接收的音频输入信号产生所述AC音频信号。所述对定子板与所述隔膜可由所述对隔膜环间隔开。当供应所述DC偏置电压及所述AC音频信号时，所述隔膜可产生经由所述定子板中的所述多个孔且经由所述管嘴输出到收听者的所述耳道的声音。

在又一实施例中，一种耳机组合件可包含：封背式壳体，其具有用于将声音声学传输到耳道的管嘴；套筒，其以可拆卸方式附接到所述管嘴的外部以声学地密封到所述耳道；及静电换能器，其安装于所述壳体内。所述静电换能器可包含：隔膜，其具有导电层；一对隔膜环，其各自与所述隔膜的相应侧接触；及一对定子板，其与所述隔膜环接触。所述隔膜环中的至少一者可与所述隔膜的所述导电层电接触。所述对定子板中的每一者可包含：导电部分，其与AC音频信号电接触；及多个孔。所述中央导电部分可具有带永久电荷的驻极体层。所述对定子板与所述隔膜可由所述对隔膜环间隔开。当供应所述AC音频信号时，所述隔膜可产生经由所述定子板中的所述多个孔且经由所述管嘴输出到收听者的所述耳道的声音。

依据以下详细说明及附图将明了且更全面地理解这些及其它实施例以及各种排列及方面，所述详细说明及附图陈述指示可采用本发明的原理的各种方式的说明性实施例。

附图说明

图1是根据某些实施例的静电耳机。

图2是根据某些实施例的静电耳机的分解图。

图3是根据某些实施例的静电耳机中的静电换能器的平面图。

图4是根据某些实施例的静电耳机中的静电换能器的立面图。

图5是根据某些实施例的沿着图3的线5-5截取的静电耳机中的静电换能器的横截面。

图6是根据某些实施例的静电耳机中的静电换能器的定子板的描绘。

图7是根据某些实施例的沿着图1的线7-7截取的静电耳机的横截面。

图8是根据某些实施例的静电耳机系统的框图。

具体实施方式

以下说明根据本发明的原理描述、图解说明并例示本发明的一或多个特定实施例。本说明并非经提供以将本发明限于本文中所描述的实施例，而是使得所属领域的技术人员能够理解本发明的原理且在所述理解的情况下能够应用所述原理来不仅实践本文中所描述的实施例而且实践可根据这些原理想到的其它实施例的一方式阐释并教示这些原理。本发明的范围打算涵盖可照字面意义或在等效内容的原则下归属于所附权利要求书的范围内的所有此些实施例。

应注意，在说明及图式中，相似或实质上类似的元件可用相同元件符号来标记。然而，有时这些元件可用不同数字来标记，例如(举例来说)，在其中此标记促进较清晰说明的情形中。另外，本文中所陈述的图式未必按比例绘制，且在某些实例中可已扩大比例以较清晰地描绘特定特征。此标记及图式实践未必意味着根本实质性目的。如上文所述，本说明书打算被视为整体且根据如本文中所教示的本发明的原理来解释且被所属领域的技术人员理解。

图1图解说明静电耳机100，静电耳机100可包含封围静电换能器的封背式壳体102及用于将耳机100电连接到放大器的电缆组合件104。封背式壳体102可包含可将由耳机100产生的声音传输到收听者的耳道的管嘴106。如图1中所展示的耳机100可经配置以用于收听者的右耳中。在其它实施例中，耳机100可经配置通过改变管嘴106及其它有关组件的定向以用于收听者的左耳中。壳体102及管嘴106可由例如塑料(例如，聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS))或其它适合材料等非导电材料构造。耳机100可包含用于根据音频信号产生声音的静电换能器214，如下文进一步详述。耳机100可用于例如个人收听、所录制音乐的混音及母带处理、由演奏者进行的舞台监听及其它用途等应用。

电缆组合件104可经配置使得其可搁置在收听者的耳朵上方。在一个实施例中，电缆组合件104可为在一端处与五引脚连接器(未展示)端接以连接到放大器的圆柱形五导体电缆。举例来说，电缆组合件104的直径可小于0.15”。电缆组合件104可为低电容(例如，小于20pF/ft)且具有针对高电压使用及机械坚固性的适当介电强度。电缆组合件104可分离成Y结(未展示)使得两个三导体电缆可端接于左及右耳机100处。三导体电缆中的一者经展示而连接到图1及2中的耳机100。电缆组合件104中的五个导体可分别载运DC偏置电压及AC音频信号的分量，例如，右声道正极性、右声道负极性、左声道正极性及左声道负极性。举例来说，DC偏置电压可为600V且AC音频信号可为200V峰值。在某些实施例中，AC音频信号可为300V峰值或另一电压。电缆组合件104可在其与耳机100的界面处包含柔性包覆模制件使得当电缆组合件104被弯曲及/或扭曲时存在消除。在另一实施例中，电缆组合件104可为平坦带状电缆或其它适当地结构化的电缆。

套筒108可附接到管嘴106使得套筒108声学地密封收听者的耳道以免受环境影响。套筒108确保来自耳机100中的静电换能器214的声音的唯一声学路径是通过管嘴106到达收听者的耳道的。套筒108可由泡沫、凝胶、橡胶、硅酮或其它适合材料构成。虽然图1中所描绘的套筒108具有平滑表面，但套筒108的一个实施例可包含一或多个凸缘。套筒108还可包含防垢件以保护管嘴106免受积累污染物及来自收听者的耳道的耳垢的影响，所述污染物及耳垢可使耳机100的声音质量降级。在某些实施例中，如果在管嘴106的端处垂直于管嘴106的轴施加挤压力(例如，大于15lb)，那么管嘴106可经设计以从壳体102脱离。

图2图解说明图1的静电耳机100的分解图。电缆组合件104经展示具有三个导体202以用于载运DC偏置电压、正极性音频信号及负极性音频信号。电缆组合件104的配合部分204也经展示以用于与耳机100的壳体102介接。壳体102可包含外壳体，所述外壳体包含后部听筒壳体206及前部听筒壳体208。后部听筒壳体206与前部听筒壳体208可经配置以使用适当配合表面彼此配合。前部听筒壳体208可包含管嘴106，如上文所描述。后部听筒壳体206及前部听筒壳体208可通过细线、环氧树脂、粘合剂及/或超音波焊接件而机械地固持在一起。

壳体102还可包含内壳体，所述内壳体包含后部体积210及前部体积212。后部体积210及前部体积212可经配置以使用适当配合表面彼此配合。用于产生声音的静电换能器214可安装于所述内壳体内。内壳体可安装于外壳体内。后部听筒壳体206及前部听筒壳体208内的特征可在制造期间协助将内壳体安装于外壳体内。外壳体及内壳体的组件可由非导电材料(例如PC/ABS)、柔性聚合物包覆模制件、硬聚合物壳、聚合物纤维袋状物或经编织纤维袋状物构造。通过利用安装于壳体102的外壳体内的内壳体，可通过两个层使收听者与静电换能器214绝缘。因此，如果外壳体(例如)由于挤压力而毁坏，那么内壳体仍可使收听者与静电换能器214绝缘。下文进一步详述静电换能器214。

后部体积210可包含声学端口216及在后部体积210的内侧上安装于声学端口216上方的电阻屏蔽物(未展示)。所述电阻屏蔽物可为多孔的且可使用粘合剂安装于后部体积210的内侧周围。声学端口216及电阻屏蔽物可协助将声学阻抗从后部体积210设定到后部听筒壳体206中以调谐耳机100的低频率响应(例如，小于1kHz)。疏水性声学阻尼器220可出于抵抗水分且物理上阻挡物品从管嘴106外侧插入的目的而安装于管嘴106的内部上。举例来说，阻尼器220可为可附接或插入到管嘴106中的“罐状”阻尼器、电铸成型屏蔽物、聚酯或具有若干孔的经蚀刻金属件。在某些实施例中，阻尼器220可安装于前部听筒壳体208的内侧上。

图2中以分解图图解说明静电换能器214。静电换能器214可安装于内壳体的后部体积210及前部体积212内。静电换能器214可在相等量值相反相位的音频信号(其使定位于一对定子板304A及304B之间的隔膜308位移及偏转)被施加到所述对定子板时产生声音。隔膜308又使空气位移以根据音频信号产生声音。定子板304A及304B中的每一者可包含用于允许由隔膜308产生的声音的声学传输的孔。所产生声音可经由定子板304A及304B的孔且经由管嘴106输出到收听者的耳道。

静电换能器214中的隔膜308的运动可由于耳机100的封背性质而受由内壳体的后部体积210及前部体积212形成的内部腔的刚性支配。由于与开背类型的静电耳机相比所述内部腔相对较小，因此隔膜308的位移相对较小。开背类型的静电耳机中的隔膜的位移由于隔膜的低质量及高基本共振频率而主要受在低频率下的隔膜的刚性控制。然而，对于使用耳机100的收听者来说，由于套筒108将收听者的耳道与环境声学地隔离，因此声学空间限于耳道。因此，与开背类型的静电耳机相比，尽管所述内部腔的刚性可支配隔膜308的运动，但此刚性是可容许的，这是因为隔膜308的较小位移将实现足够声音压力级。

密封垫圈302A及302B可分别粘合到定子板304A及304B的面向外的侧以协助将静电换能器214安装于耳机100的内壳体内。定子板304A及304B的面向外的侧还可包含用于电连接到电缆组合件104的导体202的一或多个触点310。隔膜环402A及402B可分别定位于定子板304A及304B的面向隔膜的侧与隔膜308之间。如下文进一步详述，在导体202中的一者上载运的DC偏置电压可经由触点310、定子板304A及304B的外环形导电部分及隔膜环402A及402B中的一或多者提供到隔膜308。

图3图解说明可安装于图1的静电耳机100内的静电换能器214的平面图。密封垫圈302可粘合到定子板304且可由(举例来说)封闭单元泡沫、硅酮橡胶或聚合物构造，且在一侧上具有用于将密封垫圈302粘合到定子板304的粘合剂。在图3的静电换能器214的平面图中展示定子板304中的一者，且特定来说，展示定子板304的面向外的侧。定子板304的面向外的侧可面向内壳体的后部体积210或前部体积212。

定子板304可包含突片部分312及圆形部分314。突片部分312可包含触点310A及310B以经由电缆组合件104将定子板304电连接到放大器。电缆组合件104的导体202可焊接或以其它方式电连接到触点310以载运DC偏置信号及AC音频信号。定子板304的圆形部分314可包含允许由隔膜308产生的声音的声学传输的一或多个非电镀通孔306。定子板304可为由具有经蚀刻铜层以选择性地形成导电表面的环氧树脂压层(例如，FR4)构造的印刷电路板，如下文进一步描述。特定来说，图3中所展示的定子板304的面向外的侧可为非导电的，除了触点310之外。

定子板304的面向隔膜的侧在图6中更详细地描绘且可面向隔膜环402及隔膜308。定子板304的面向隔膜的侧可包含外环形导电部分602及中央导电部分604。定子板304的面向隔膜的侧的剩余部分可为非导电的。触点310A可(例如)经由电缆组合件104的导体202电连接到来自放大器的DC偏置电压。触点310A也可经由迹线606A电连接到外环形导电部分602。以此方式，DC偏置电压可经由触点310A、迹线606A及外环形导电部分602穿过隔膜环402供应到隔膜308。

触点310B可(例如)经由电缆组合件104的另一导体202电连接到来自放大器的AC音频信号。触点310B也可经由迹线606B电连接到中央导电部分604。中央导电部分604可为涂覆有例如干膜阻焊层的绝缘介电层的铜层，所述绝缘介电层具有充分介电强度以耐受DC偏置电压及AC音频信号的高电压。在某些实施例中，定子板304的整个面向隔膜的侧(排除外环形导电部分602)可涂覆有绝缘介电层。如果当隔膜308在静电换能器214的操作期间偏转时隔膜308与定子板304进行物理接触，那么所述绝缘介电层可防止隔膜308与定子板304之间的短路。如果隔膜308与定子板304进行物理接触，那么所述绝缘介电层也可防止隔膜308中形成孔。此外，可通过用绝缘介电层来涂覆定子板304而调整静电换能器214的敏感度。特定来说，介电层的介电常数及/或厚度可确定静电换能器214的敏感度。定子板304上的绝缘介电层的厚度可小于隔膜308与定子板304之间的间隔。

在另一实施例中，定子板304的面向隔膜的侧可涂覆有驻极体层，例如FEP(氟化乙烯丙烯)及/或PTFE(聚四氟乙烯)。代替将DC偏置电压供应到隔膜308，所述驻极体层可具有表面电荷分布以使静电换能器214偏置。尽管在此实施例中隔膜308未连接到DC偏置电压，但隔膜308可经由具有大电阻值的电阻器或经由差分AC音频信号之间的电阻分压器电连接到(例如)接地，使得在差分AC音频信号之间的一半处使隔膜308偏置。可以与上文所描述类似的方式经由触点310A、迹线606A、外环形导电部分602及隔膜环402将隔膜308电连接。

将理解，由于定子板304可为印刷电路板(PCB)，因此触点310A及310B可存在于所述PCB的一个层(例如，面向外的侧)上且外环形导电部分602及中央导电部分604可存在于所述PCB的一或多个层(例如，面向隔膜的侧)上。所述PCB也可由其它层(例如，FR4环氧树脂压层)构成。在某些实施例中，FR4环氧树脂压层的后侧可由干膜防焊层覆盖。所述PCB的所述层可彼此附接及/或粘合，如此项技术中已知。可经由PCB上的迹线606A及606B以及所述PCB的所述层之间的适当导通体实现触点310A及310B与部分602及604之间的相应电连接。因此，图6是对展示定子板304的电连接及配置的简化视图而未明确展示印刷电路板的层及导通体的定子板304的描绘。

图4图解说明静电换能器214的立面图且图5图解说明沿着图3的线5-5截取的静电换能器214的横截面。静电换能器214可包含密封垫圈302A及302B、定子板304A及304B、隔膜环402A及402B以及隔膜308。静电换能器214的组件的相对厚度可在图4及图5中看到。如上文所描述，隔膜308可定位于定子板304A与304B之间以在音频信号被施加到定子板304A及304B时产生声音。可使用粘合剂或环氧树脂将隔膜308附接到隔膜环402A及402B。举例来说，隔膜环402A及402B可为0.005”厚且可由不锈钢构造。隔膜环402A及402B中的每一者可服务于以下目的：拉伸隔膜308；进行电接触以经由触点310A、迹线606A及外环形导电部分602将来自放大器的DC偏置信号传达到隔膜308；及提供定子板304A及304B与隔膜308之间的间隔。

隔膜308可由例如PET(聚对苯二甲酸乙二脂)或PPS(聚苯硫)的聚合物膜构造，且在一侧或两侧上具有薄导电涂层。举例来说，隔膜308可为0.00008”厚且具有0.33”的直径，且隔膜308上的导电涂层可为(埃)。为构造隔膜308以及隔膜环402A及402B的结构，可将环氧树脂筛分到隔膜环402A及402B上。可将用于隔膜308的材料(例如，具有预沉积导电涂层的经拉伸聚合物薄片)与隔膜环402A及402B接触。在使环氧树脂固化之后，可从聚合物薄片清除隔膜/隔膜环结构。

在一个实施例中，静电耳机100可包含与静电换能器214同轴地安装于壳体102中的高频静电换能器(未展示)。所述高频静电换能器可具有(举例来说)小于或等于5mm的直径，且可经配置以产生高频声音。所述高频静电换能器可类似地构造为上文所描述的静电换能器214。AC音频信号可并联连接到静电换能器214及高频静电换能器使得在换能器中的每一者的带宽的末端处自然地发生频率之间的交越。或者，交越电路可集成到供应AC音频信号的放大器中。在适当频率范围内的单独AC音频信号可经由电缆组合件104传达到换能器中的每一者。

图7图解说明沿着图1的线7-7截取的静电耳机100的横截面。图7中展示包含后部听筒壳体206及前部听筒壳体208的外壳体以及前部听筒壳体208的管嘴106。后部听筒壳体206与前部听筒壳体208可借助配合肩部702及704而彼此配合。图7中也展示包含后部体积210及前部体积212的内壳体。前部体积212可包含可将由静电换能器214产生的声音声学地传输到管嘴106的管嘴界面706。

图7中可看到静电耳机100的双重绝缘特征。特定来说，静电换能器214可安装于内壳体(由后部体积210及前部体积212组成)内，且内壳体又可安装于外壳体(由后部听筒壳体206及前部听筒壳体208组成)内。另外，在图7中可看到：管嘴106可相对于静电换能器214以第一角度定向，且管嘴界面706可相对于静电换能器214以不同第二角度定向。将管嘴106及管嘴界面706以不同角度定向可防止插入穿过管嘴106的探针或其它外物物理上接触静电换能器214且减少电击的可能性。

图8图解说明静电耳机系统800的框图。系统800可包含静电耳机100及特定来说静电换能器214。如上文所描述，静电换能器214可包含一对定子板304及隔膜308，如图8的简化视图中所展示。音频信号放大器802可将AC音频信号供应到定子板304，且偏置电压电力供应器804可将DC偏置电压供应到隔膜308。放大器装置850可包含音频信号放大器802及偏置电压电力供应器804。举例来说，放大器装置850可经由电缆组合件104与静电耳机100通信。应注意，图8中所展示的静电耳机系统800图解说明一个听筒声道(即，左或右)，且另一听筒通道可实质上具有相同配置及到音频信号放大器802及偏置电压电力供应器804的连接。

相等量值相反相位的AC音频信号可从音频信号放大器802施加到定子板304以致使定位于定子板304之间的隔膜308的位移。隔膜308的位移可根据来自音频信号放大器802的AC音频信号产生声音。AC音频信号可包含可电连接到相应定子板304的正极性及负极性。音频信号放大器802中的高频切换电力供应器可产生DC偏置电压及放大器电源供应轨使得AC音频信号的电压为充分的。举例来说，AC音频信号可高达200V峰值，来自音频信号放大器802的AC音频信号的电流可限于500μA RMS，且高频切换电力供应器的频率可为200kHz。可利用其它适当电压、电流及频率。AC音频信号可从外部音频源(例如媒体播放器、移动电话、智能电话、立体音响系统、计算机、平板计算机、光盘播放器或其它装置)产生及/或导出。外部音频源可经由立体声插头、USB连接或其它适当连接连接到音频信号放大器802。AC音频信号放大器802可包含一或多个音频增益级、高电压差分增益级及/或高电压输出级。

隔膜308可电连接到从偏置电压电力供应器804供应的DC偏置电压。举例来说，DC偏置电压可为600V且来自偏置电压电力供应器804的DC偏置电压的电流可限于30μA。可利用其它适当电压及电流。电压倍增器电路可用于从适当电源产生DC偏置电压。在某些实施例中，所述电源可包含3V DC电源(例如，两个碱性电池)、4.2V锂离子电池、USB端口(5V)、连接到壁式插座的5V DC电力供应器及/或其它电源。所述电压倍增器电路可包含一或多个高电压切换电力供应器及/或其它电路以便充分地产生DC偏置电压。

在某些实施例中，放大器装置850可构造为背包(bodypack)或腰包(belt pack)。所述电源可包含于放大器装置850中以产生AC音频信号及DC偏置电压。另外，外部音频源可连接到放大器装置850。在一个实施例中，放大器装置850的壳体可由金属构造且可具有3.5”×2.5”×1”的尺寸。放大器装置850可包含用于模拟音频输入的3.5mm立体声输入插孔、USB插座及载运DC偏置电压及AC音频信号的六引脚输出插孔。举例来说，电缆组合件104可连接到六引脚输出插孔以将DC偏置电压及AC音频信号传达到耳机100。其它适当输入及输出可包含于放大器装置850上，例如同轴数字插孔、微型光学插孔、光学数字插孔、XLR输入及其它界面。

可在放大器装置850中包含安全特征以保护收听者免受由音频信号放大器802及偏置电压电力供应器804产生的高电压的影响。特定来说，偏置电压电力供应器804可包含具有大电阻值的电阻器电路以限制DC偏置电压的短路电流。举例来说，可使用具有20MΩ电阻值的电阻器电路将DC偏置电压的短路电流限于小于30μA。放大器装置850的壳体可经构造使得放大器装置850内的电路无法(例如)由探针或其它外物直接接达。此外，在某些实施例中，音频信号放大器802及偏置电压电力供应器804的电路可仅在适当连接形成到静电耳机100时(例如当电缆组合件104适当地插入到放大器装置850中，例如，到六引脚输出插孔中)起作用。

从音频信号放大器802驱动的AC音频信号可在内部连接到各自具有短路电流限制性特征的单独放大器电路。在某些实施例中，如果汲取过量电流(例如在短路状况期间)，那么放大器电路中的输出晶体管的基极电流可流过输出感测电阻器关断电路。AC音频信号也可包含冗余电流限制电路，例如如果汲取过量电流那么将触发关断的放大器电路的放大器轨通道晶体管中的感测电阻器。举例来说，AC音频信号的电流可在短路时限于小于500μARMS。如果汲取过量电流，那么锁存器可关断音频信号放大器802的高频切换电力供应器直到使放大器装置850电力循环为止。

本发明打算阐释如何塑造及使用根据本技术的各个实施例而非限制其真实的、预期的及清楚的范围及精神。前述说明并非打算为详尽的或限于所揭示的精确形式。鉴于以上教示可做出修改或变化。选择并描述所述实施例以提供所描述的技术的原理及其实际应用的最佳图解说明，并使得所属领域的技术人员能够在各个实施例中且以如适合于所预期的特定用途的各种修改来利用本技术。当根据清楚地、合法地且公正地授予的宽度解释时，如同可在本专利申请案及其全部等效内容的申请期间修订，所有此等修改及变化均在如由所附权利要求书所确定的所述实施例的范围内。

Claims (20)

1.一种耳机组合件，其包括：

封背式壳体，其包括用于将声音声学传输到耳道的管嘴；

套筒，其以可拆卸方式附接到所述管嘴的外部，所述套筒用于声学地密封到所述耳道；及

静电换能器，其安装于所述封背式壳体内，所述静电换能器包括：

隔膜，其具有导电层；

一对圆形的、封闭的隔膜环，其各自与所述隔膜的相应侧接触，其中所述一对隔膜环中的至少一者与所述隔膜的所述导电层电接触；

一对定子板，所述一对定子板中的每一者包括：

外环形导电部分，其为封闭的环，且与DC偏置电压及所述一对隔膜环中的一者电接触；

中央导电部分，其具有介电层，所述中央导电部分与AC音频信号电接触；及

多个孔；

其中：

所述一对定子板中的每一者与所述隔膜由所述一对隔膜环中的每一者间隔开；

当供应所述DC偏置电压及所述AC音频信号时，所述隔膜产生所述声音；且

所述声音是经由所述一对定子板中的每一者的所述多个孔且经由所述管嘴输出的。

2.根据权利要求1所述的耳机组合件：

其中所述封背式壳体包括：

外壳体；及

内壳体，其安装于所述外壳体内；且

其中所述静电换能器安装于所述内壳体内。

3.根据权利要求2所述的耳机组合件，其中所述内壳体包括声学端口及安装于所述声学端口上方的电阻屏蔽物。

4.根据权利要求2所述的耳机组合件，其中：

所述内壳体包括适于与所述管嘴的内部配合的管嘴界面，所述管嘴界面用于将所述声音从所述隔膜声学传输到所述管嘴且相对于所述隔膜以第一角度定位；且

所述管嘴相对于所述隔膜以第二角度定位。

5.根据权利要求1所述的耳机组合件，其中所述静电换能器进一步包括各自与所述一对定子板中的每一者且与所述封背式壳体接触的一对密封垫圈。

6.根据权利要求1所述的耳机组合件，其进一步包括安装于所述管嘴的内部上的疏水性声学阻尼器。

7.根据权利要求1所述的耳机组合件，其进一步包括具有与所述一对定子板电接触的多个引线的电缆组合件，其中所述多个引线载运所述DC偏置电压及所述AC音频信号。

8.根据权利要求1所述的耳机组合件，其中所述一对定子板各自包括印刷电路板。

9.根据权利要求1所述的耳机组合件，其中所述一对定子板中的每一者进一步包括：

圆形部分，其包括所述外环形导电部分、所述中央导电部分及所述多个孔；

突片部分，其包括用于电连接到所述DC偏置电压及所述AC音频信号的多个触点；及

多个导电迹线，其用于将所述多个触点与所述外环形导电部分及所述中央导电部分电连接。

10.根据权利要求1所述的耳机组合件，其进一步包括与所述静电换能器同轴地安装于所述封背式壳体内的高频静电换能器。

11.一种耳机系统，其包括：

封背式壳体，其包括用于将声音声学传输到耳道的管嘴；

套筒，其以可拆卸方式附接到所述管嘴的外部，所述套筒用于声学地密封到所述耳道；

静电换能器，其安装于所述封背式壳体内，所述静电换能器包括：

隔膜，其具有导电层；

一对圆形的、封闭的隔膜环，其各自与所述隔膜的相应侧接触，其中所述一对隔膜环中的至少一者与所述隔膜的所述导电层电接触；

一对定子板，所述一对定子板中的每一者包括：

外环形导电部分，其为封闭的环，且与DC偏置电压及所述一对隔膜环中的一者电接触；

中央导电部分，其具有介电层，所述中央导电部分与AC音频信号电接触；及

多个孔；及

放大器，其包括：

偏置电压供应电路，其用于从电源产生所述DC偏置电压；及

音频信号放大器电路，其用于从由所述放大器接收的音频输入信号产生所述AC音频信号；

其中：

所述一对定子板中的每一者与所述隔膜由所述一对隔膜环中的每一者间隔开；

当供应所述DC偏置电压及所述AC音频信号时，所述隔膜产生所述声音；且

所述声音是经由所述一对定子板中的每一者的所述多个孔且经由所述管嘴输出的。

12.根据权利要求11所述的耳机系统：

其中所述封背式壳体包括：

外壳体；及

内壳体，其安装于所述外壳体内；且

其中所述静电换能器安装于所述内壳体内。

13.根据权利要求12所述的耳机系统，其中：

所述内壳体包括适于与所述管嘴的内部配合的管嘴界面，所述管嘴界面用于将所述声音从所述隔膜声学传输到所述管嘴且相对于所述隔膜以第一角度定位；且

所述管嘴相对于所述隔膜以第二角度定位。

14.根据权利要求11所述的耳机系统，其中所述静电换能器进一步包括各自与所述一对定子板中的每一者且与所述封背式壳体接触的一对密封垫圈。

15.根据权利要求11所述的耳机系统，其进一步包括安装于所述管嘴的内部上的疏水性声学阻尼器。

16.根据权利要求11所述的耳机系统，其进一步包括具有与所述一对定子板电接触的多个引线的电缆组合件，其中所述多个引线载运来自所述偏置电压供应电路的所述DC偏置电压及来自所述音频信号放大器电路的所述AC音频信号。

17.根据权利要求16所述的耳机系统，其中所述电缆组合件包括适于与所述封背式壳体介接的柔性包覆模制件，所述柔性包覆模制件用于应变消除。

18.根据权利要求11所述的耳机系统，其中所述一对定子板中的每一者进一步包括：

圆形部分，其包括所述外环形导电部分、所述中央导电部分及所述多个孔；

突片部分，其包括用于电连接到来自所述偏置电压供应电路的所述DC偏置电压及来自所述音频信号放大器电路的所述AC音频信号的多个触点；及

多个导电迹线，其用于将所述多个触点与所述外环形导电部分及所述中央导电部分电连接。

19.根据权利要求11所述的耳机系统，其中所述电源包括电池、USB端口或连接到壁式插座的电力供应器中的一或多者。

20.一种耳机组合件，其包括：

封背式壳体，其包括用于将声音声学传输到耳道的管嘴；

套筒，其以可拆卸方式附接到所述管嘴的外部，所述套筒用于声学地密封到所述耳道；及

静电换能器，其安装于所述封背式壳体内，所述静电换能器包括：

隔膜，其具有导电层；

一对圆形的、封闭的隔膜环，其各自与所述隔膜的相应侧接触，其中所述一对隔膜环中的至少一者与所述隔膜的所述导电层电接触；

一对定子板，其具有带永久电荷的驻极体层，所述一对定子板中的每一者包括：

外环形导电部分，其为封闭的环，且与所述一对隔膜环中的一者电接触；

中央导电部分，其与AC音频信号电接触；及

多个孔；

其中：

所述一对定子板中的每一者与所述隔膜由所述一对隔膜环中的每一者间隔开；

当供应所述AC音频信号时，所述隔膜产生所述声音；且

所述声音是经由所述一对定子板中的每一者的所述多个孔且经由所述管嘴输出的。