CN106454667B - 静电扬声器系统 - Google Patents

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Abstract

一种静电扬声器系统，包括音频放大单元、直流高压发生器和静电扬声器，静电扬声器包括设在安装在外壳中间的振动膜片，在振动膜片的两侧对称设有环形片材、导电金属箔层、绝缘基材、导电金属箔层和绝缘层，在环形片材与该振动膜片相邻的一侧设有导电金属箔层；在环形片材的另一侧设有绝缘基材，在绝缘基材面对该环形片材的一侧依次设有导电金属箔层和绝缘层；在绝缘基材、导电金属箔层和绝缘层上设有通孔；两侧的导电金属箔层与该音频放大单元的输出端连接，两侧的导电金属箔层连接到直流高压发生器的输出端上。本发明的优点是：降低了制造难度和制造成本,缩小了体积；不需要外接市电，降低了功率消耗和散热量；采用内置电池,可以随身携带。

Description

静电扬声器系统
技术领域
本发明涉及一种静电扬声器系统，是一种小型化的、制造工艺简化和低制造成本的静电扬声器和放大器系统。
背景技术
静电扬声器作为高瞬态响应/低失真的扬声器而备受关注。静电扬声器的结构中，在具有导电性的片状振动膜片的两侧均布置了具有导电性的有孔的片状电极, 并且在有孔的片状电极与振动膜片之间夹着绝缘垫片。该两侧电极需要有许多穿过其内侧表面和外侧表面的通孔,以让声音通过空气传播到外面让人耳听到，并且该两侧电极由例如导电纤维织成的织物或冲压金属板等材料制成。
这其中的绝缘垫片和两侧极板, 在成型/绝缘处理上技术难度和成本是极高的,当在振动膜片和两个电极的每一个之间施加直流偏压,并且在两个电极之间施加与声音波形对应的交流电压驱动信号时，在振动膜片和电极之间产生与驱动信号对应的驱动力，并且借助于该驱动力在两个电极间振荡的振动膜片产生振动。从而发出与交流电压驱动信号对应的声音。
为了使具有上述结构的静电扬声器再现大音量的声音，需要在振动膜片和电极之间施加高电压；且两个电极上需要很高的交流驱动电压（通常在500~3000V不等）；这个交流驱动电压的产生,需要有特殊的音频放大器；主要分为两类,A类为电子管放大器, 这类音频放大器需要有强大的电源才能工作,离不开交流市电, 且发热非常严重, 进而体积庞大造价昂贵；B类为晶体管类大功率音频放大器, 这类音频放大器需要有强大的电源才能工作,离不开交流市电, 且发热严重, 进而体积庞大。同时它输出的交流驱动电压仍不够推动振动膜片发出较大声音,进而需要在它的输出与电极之间增加一个变压器，这进一步增加了系统的体积和造价。
发明内容
本发明旨在提供一种静电扬声器系统，以解决现有技术存在的制造难度大,制造成本高, 体积大,放大器系统耗电散热高，需要外接市电, 不能随身携带的问题。
本发明的技术方案是：一种静电扬声器系统，包括音频放大单元、直流高压发生器和静电扬声器，音频放大单元和直流高压发生器的输出端与静电扬声器对应端连接，其特征在于，所述的静电扬声器包括设在安装在外壳中间的振动膜片，在该振动膜片的两侧对称设有环形片材、第一导电金属箔层、绝缘基材、第二导电金属箔层和绝缘层，在该环形片材与该振动膜片相邻的一侧设有第一导电金属箔层；环形片材与导电金属箔层形成了一个牢固的刚性片材整体,作为静电扬声器的绝缘垫片；在该环形片材的另一侧设有绝缘基材，在该绝缘基材面对该环形片材的一侧依次设有第二导电金属箔层和绝缘层；该绝缘基材、第二导电金属箔层和绝缘层形成了一个牢固的刚性片材整体,在其上设有均布的通孔,作为静电扬声器的片状电极；两侧的第二导电金属箔层与该音频放大单元的输出端连接，两侧的第一导电金属箔层连接到直流高压发生器的输出端上。
所述的音频放大单元包括电池、音频放大器和升压变压器，音频放大器的输出端与升压变压器的初级连接，该升压变压器的输出端为三端输出，中端接地，两端作为音频放大单元的输出端，分别与静电扬声器的两个第二导电金属箔层连接。
所述的直流高压发生器由自激振荡器和倍压整流滤波电路组成，自激振荡器的交流输出端与倍压整流滤波电路的输出端连接。
所述的静电扬声器的绝缘基材和环形片材由玻璃纤维或其它高电阻值材料制成，为刚性片形材料。
所述的静电扬声器的第一导电金属箔层和第二导电金属箔层 由导电性能优良的金属组成。
所述的静电扬声器的振动膜片的结构是：在1-12μm厚的塑料薄膜的双侧或单侧覆金属膜。
本发明的优点是：静电扬声器单元采用了高电阻值的材料为基材,制成薄的片形材料,通孔和覆导电金属箔,并覆绝缘层后,替代常规的导电金属板, 作为静电扬声器的片状电极；采用了高电阻值的材料为基材,制成薄的片形材料,覆导电金属箔后,替代常规的绝缘材料, 作为静电扬声器的绝缘垫片；降低了制造难度和制造成本, 大大缩小了体积；其放大器系统不需要外接市电，降低了功率消耗和散热量；采用内置电池,可以随身携带。
附图说明
图1是本发明静电扬声器部分的剖视结构示意图；
图2是本发明音频放大器的电路结构示意图；
图3是本发明的高压发生器的电路原理图。
具体实施方式
参见图1-图3，本发明是一种静电扬声器系统，包括音频放大单元A、直流高压发生器B和静电扬声器，音频放大单元和直流高压发生器的输出端与静电扬声器对应端连接，其特征在于，所述的静电扬声器包括设在安装在外壳7中间的振动膜片6，在该振动膜片6的两侧对称设有环形片材4、第一导电金属箔层5、绝缘基材1、第二导电金属箔层2和绝缘层3，在该环形片材4与该振动膜片6相邻的一侧设有第一导电金属箔层5；在该环形片材4的另一侧设有绝缘基材1，在该绝缘基材1面对该环形片材4的一侧依次设有第二导电金属箔层2和绝缘层3；在该绝缘基材1、第二导电金属箔层2和绝缘层3上设有均布的通孔8；两侧的第二导电金属箔层2与该音频放大单元A的输出端连接，两侧的第一导电金属箔层5通过电阻R2连接到直流高压发生器B的输出端V1上。
所述的绝缘基材1和环形片材4由玻璃纤维或其它高电阻值材料制成，为刚性片形材料。
所述的第一导电金属箔层5和第二导电金属箔层2, 由铜或铝等导电性能优良的金属组成。
所述的绝缘基材1的单面覆第二导电金属箔层2之后，再打出规则分布的通孔8，打孔后在第二导电金属箔层2的表面覆绝缘层3，绝缘基材1、第二导电金属箔层2和绝缘层3组成有孔的片状电极。
所述的振动膜片6的结构是：在1-12μm厚的塑料薄膜的双侧或单侧覆金属膜。
环形片材4一侧的第一导电金属箔层5与振动膜片6相接触, 用来隔开有孔的片状电极与振动膜片6, 并保证振动膜片6有足够的自由振动空间。
第一导电金属箔层5上焊接的导线W3和W4均通过电阻R2连接到直流高压发生器B输出端的极化直流高电压V1上（参见图3）, 同时第一导电金属箔层5将极化直流高电压传导到振动膜片6上,让振动膜片6上的有稳定的直流高电压。
参见图2，所述的音频放大单元A包括电池E1、音频放大器P和升压变压器B1，音频放大器P的输出端与升压变压器B1的初级连接，该升压变压器B1的输出端为三端输出，中端接地，两端作为音频放大单元A的输出端，分别与静电扬声器的两个第二导电金属箔层2的引出线W1、W2连接。
音频放大单元A采用电池E1供电，音频放大器P作为前级放大器把音频交流电压进行一次放大。音频信号经一次放大后的电压, 输送到升压变压器B1初级升压,作为二次放大。升压变压器B1把音频交流信号电压进行二次放大后, 把音频交流信号电压放大到足够高, 分别输出到静电扬声器的有孔的两侧片状电极的第二导电金属箔层2上的导线W1、W2上,进而驱动振动膜片6振动发出较大的对应交流音频信号的声音。
参见图3，所述的直流高压发生器B由自激振荡器和倍压整流滤波电路组成，自激振荡器的交流输出端与倍压整流滤波电路的输出端连接。
所述的自激振荡器由三极管T、电阻R1、电容C1与震荡变压器B2的初级线圈连接为常规的自激振荡器,震荡变压器B2初级产生固定频率固定幅度的交变电流，经升压后从震荡变压器B2次级的两端输出, 再经过由电容C2-C7和二极管D1-D6组成倍压电路以及滤波电容C8整流滤波为直流高压V1，V1通过电阻R2后与静电扬声器的两个第一导电金属箔层5上焊接的导线W3和W4连接。
上述电路中的元件,三极管T为普通的NPN开关三极管,R1为120KΩ电阻,电容C1为0.01uF,C2为1500pF,C3为1500pF,C4为1500pF,C5为1500pF,C6为1500pF,C7为1500pF,C8为0.22uF；B2为(1+1):20的变压器；二极管D1-D6均为普通二极管。直流高压发生器B的输入端直流电源E2取自于电池E1的两端或E1的电源管理电路，也可采用单独的电池。
本发明中的直流高压发生器采用了低电压直流E2供电，相较普通的交流市电经过倍压整流滤波而产生高压的方式,直流电压有更小的纹波，体积和成本大为缩减。
上述实施例只是一个声道的说明，多个声道时,它们的工作原理完全相同。

Claims (4)

1.一种静电扬声器系统，包括音频放大单元、直流高压发生器和静电扬声器，音频放大单元和直流高压发生器的输出端与静电扬声器对应端连接，其特征在于，所述的静电扬声器包括安装在外壳中间的振动膜片，在该振动膜片的两侧对称设有环形片材、第一导电金属箔层、绝缘基材、第二导电金属箔层和绝缘层，在该环形片材与该振动膜片相邻的一侧设有第一导电金属箔层；环形片材与第一导电金属箔层形成了一个牢固的刚性片材整体,作为静电扬声器的绝缘垫片；在该环形片材的另一侧设有绝缘基材，在该绝缘基材面对该环形片材的一侧依次设有第二导电金属箔层和绝缘层；该绝缘基材、第二导电金属箔层和绝缘层形成了一个牢固的刚性片材整体,在其上设有均布的通孔,作为静电扬声器的片状电极；两侧的第二导电金属箔层与该音频放大单元的输出端连接，两侧的第一导电金属箔层连接到直流高压发生器的输出端上；
所述的音频放大单元包括电池、音频放大器和升压变压器，音频放大器的输出端与升压变压器的初级连接，该升压变压器的输出端为三端输出，中端接地，两端作为音频放大单元的输出端，分别与静电扬声器的两个第二导电金属箔层连接；
音频放大单元采用电池供电，音频放大器作为前级放大器把音频交流电压进行一次放大；音频信号经一次放大后的电压, 输送到升压变压器初级升压,作为二次放大；升压变压器把音频交流信号电压进行二次放大后, 把音频交流信号电压放大到足够高, 分别输出到静电扬声器的有孔的两侧片状电极的第二导电金属箔层上的导线上,进而驱动振动膜片振动发出较大的对应交流音频信号的声音；所述的直流高压发生器由自激振荡器和倍压整流滤波电路组成，自激振荡器的交流输出端与倍压整流滤波电路的输入 端连接；所述的自激振荡器由三极管T、电阻R1、电容C1与震荡变压器B2的初级线圈连接为自激振荡器,该三极管T的基极接入所述电阻R1的一端以及电容C1的一端，该三极管T的发射极接入直流电源E2的负极，该直流电源E2的正极、电阻R1的另一端以及电容C1的另一端接入所述震荡变压器B2的初级线圈；在该震荡变压器B2的次级线圈的一端依次串接有电容C2-C4，另一端依次串接有C5-C7，二极管D1的正极接入电容C5的一端与震荡变压器B2的次级线圈之间，负极接入所述的电容C2-C3之间，且与所述的二极管D2的正极连接，该二极管D2的负极接入电容C5-C6之间，且与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极接入电容C3-C4之间，且与二极管D4的正极连接，该二极管D4的负极接入电容C6-C7之间，且与所述二极管D5的正极连接，该二极管D5的负极接入电容C4的另一端以及二极管D6的正极；二极管D6的负极接入电容C7的另一端、电阻R2的一端以及电容C8一端；电容C8的另一端接入震荡变压器B2的次级线圈与二极管D1的正极之间后接地，电阻R2的另一端接入导线W3和W4，该震荡变压器B2初级线圈产生固定频率固定幅度的交变电流，经升压后从震荡变压器B2次级线圈的两端输出, 再经过由电容C2-C7和二极管D1-D6组成倍压电路以及滤波电容C8整流滤波为直流高压V1，V1通过电阻R2后与静电扬声器的两个第一导电金属箔层上焊接的导线连接。
2.根据权利要求1所述的静电扬声器系统，其特征在于，所述的静电扬声器的绝缘基材和环形片材由玻璃纤维或其它高电阻值材料制成，为刚性片形材料。
3.根据权利要求1所述的静电扬声器系统，其特征在于，所述的静电扬声器的第一导电金属箔层和第二导电金属箔层由导电性能优良的金属组成。
4.根据权利要求1所述的静电扬声器系统，其特征在于，所述的静电扬声器的振动膜片的结构是：在1-12μm厚的塑料薄膜的双侧或单侧覆金属膜。
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