DE102015122524A1

DE102015122524A1 - Kopfhörereinheit

Info

Publication number: DE102015122524A1
Application number: DE102015122524.7A
Authority: DE
Inventors: Axel Grell; Manfred Hibbing
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sonova Consumer Hearing GmbH
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US20170180845A1; US10178465B2

Abstract

Somit wird eine Kopfhörereinheit mit einem Kopfhörer (30), einem Kopfhörer-Vorverstärker (10) zum Vorverstärken eines wiederzugebenden Audiosignals und einem Kabel (20) zwischen dem Vorverstärker (10) und dem Kopfhörer (30) vorgesehen. Der Kopfhörer (30) weist zwei symmetrisch aufgebaute elektrostatische Wandler (50) im Gegentaktbetrieb auf. Der Vorverstärker (10) ist dazu ausgestaltet ein wiederzugebendes Audiosignal über eine erste Verstärkerstufe (13) als ein spannungsverstärktes Audiosignal an einem Ausgang (12) auszugeben. Der Kopfhörer (30) weist zweite Verstärkerstufen (40) auf, die als Hochspannungsverstärkerstufen ausgebildet sind, welche über das Kabel (20) mit einem vorverstärkten wiederzugebenden Audiosignal und einer Hochspannungsversorgung versorgt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopfhörereinheit.
Kopfhörer mit elektrostatischem Gegentaktwandler sind seit langem bekannt.
DE 4 329 991 B4 zeigt in 4b eine Kopfhörereinheit mit einem elektrostatischen Gegentaktwandler gemäß nach dem Stand der Technik. Der elektrostatische Gegentaktwandler weist eine elektrisch aufladbare Membran und zwei von hochverstärkten Signalspannungen beaufschlagbare Gegenelektroden auf, zwischen denen die Membran schwingfähig vorgesehen ist. Ferner ist eine Zuleitung für die Polarisationsspannung und die hoch verstärkten Signalspannungen vorgesehen. Die Hörereinheit weist ferner einen separaten, durch eine Stromversorgung betriebenen Hochspannungsverstärker auf, um die an den beiden Gegenelektronen wirksam werdenden hochverstärkten Signalspannungen vorzusehen. Die Kopfhörereinheit weist ferner Zuleitungen für die noch unverstärkten Signalspannungen als auch als Zuleitungen für die Stromversorgung des Hochspannungsverstärkers auf.
Bei diesem Kopfhörer muss die Ansteuerung des elektrostatischen Wandlers über einen separaten Hochspannungsverstärker über Zuleitungen erfolgen. Die Kapazitäten der Zuleitungen können jedoch bei hohen Frequenzen zusätzliche Blindströme bewirken, welche ein Vielfaches der Blindströme der elektrostatischen Wandler betragen können.
Je länger die Zuleitungen sind, desto höher ist die Blindleistung. Diese Ströme müssen von dem Hochspannungsverstärker zusätzlich aufgebracht werden, sodass ein zusätzlicher Leistungsaufwand vorhanden ist.
Dieser Nachteil wird gemäß DE 4 329 991 dadurch vermieden, indem der Hochspannungsverstärker in den Hörer integriert wird. Dadurch können die Zuleitungen zum elektrostatischen Wandler so stark verkürzt werden, dass die von ihnen bewirkten Blindströme vergleichsweise klein gegen die Blindströme des Wandlers sind und der zusätzliche Leistungsaufwand vergleichsweise gering ist.
Gemäß der DE 4 329 991 erfolgt die Ansteuerung des Kopfhörer-Verstärkers durch Audiosignale mit normalen Signalspannungen. Für die erforderliche Signalverstärkung ist der Hochspannungsverstärker in dem Kopfhörer vorgesehen, der eine sehr hohe Verstärkung ermöglichen muss, um die für den Betrieb des elektrostatischen Wandlers benötigte Spannung zu erzeugen. Aufgrund dieser hohen Verstärkung können jedoch nichtlineare Signalverzerrungen auftreten. Derartige Signalverzerrungen können die Audioqualität des wiederzugebenden Audiosignals beeinträchtigen.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kopfhörer vorzusehen, welcher eine reduzierte Signalverzerrung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Kopfhörer nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird eine Kopfhörereinheit mit einem Kopfhörer, einem Kopfhörer-Vorverstärker zum Vorverstärken eines wiederzugebenden Audiosignals und einem Kabel zwischen dem Vorverstärker und dem Kopfhörer vorgesehen. Der Kopfhörer weist zwei symmetrisch aufgebaute elektrostatische Wandler im Gegentaktbetrieb auf. Der Vorverstärker ist dazu ausgestaltet ein wiederzugebendes Audiosignal über eine erste Verstärkerstufe als ein spannungsverstärktes Audiosignal an einem Ausgang auszugeben. Der Kopfhörer weist zweite Verstärkerstufen auf, die als Hochspannungsverstärkerstufen ausgebildet sind, welche über das Kabel mit einem vorverstärkten wiederzugebenden Audiosignal und einer Hochspannungsversorgung versorgt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Kabel vier Adern auf, wobei zwei Adern für die Übertragung des vorverstärkten Audiosignals und zwei Adern zur Spannungsversorgung der zweiten Hochspannungsverstärkerstufe dienen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden über das Kabel für jeden elektrostatischen Wandler zwei gegensinnige symmetrische Signalspannungen vorgesehen.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, den elektrostatischen Wandler mit einem Hochspannungsverstärker direkt in dem Kopfhörer vorzusehen. Gemäß der Erfindung wird ein Vorverstärker, beziehungsweise eine erste Verstärkerstufe vorgesehen, welche dann über das Kopfhörerkabel mit dem Kopfhörer gekoppelt ist. In dem Kopfhörer ist eine zweite Verstärkerstufe vorgesehen, die als Hochspannungsverstärkerstufe ausgeführt ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Kopfhörerkabel vier Adern, nämlich zwei für das Audiosignal und zwei Adern für die Hochspannungsversorgung der zweiten Verstärkerstufe auf.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kopfhörers mit einem Vorverstärker, und
2 zeigt eine schematische Schaltung des Vorverstärkers sowie des Kopfhörers gemäß der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorverstärkers sowie eines Kopfhörers. Der Vorverstärker 10 kann beispielsweise als Röhrenverstärker mit einer Mehrzahl von Röhren 11 ausgestaltet sein. Alternativ dazu kann auch ein Verstärker mit Transistoren vorgesehen werden. Der Vorverstärker 10 weist eine erste Verstärkerstufe 13, einen Anschluss 12 für einen Stecker 21 eines Kabels 20 eines Kopfhörers 30 auf. Der Vorverstärker 10 gibt sowohl ein Audiosignal A als auch eine Hochspannungsversorgung HVSV aus. Das Kabel 20 weist beispielsweise vier Adern, nämlich zwei Adern zur Übertragung des Audiosignals A sowie zwei Adern zur Spannungsversorgung auf.
2 zeigt eine schematische Schaltung des Vorverstärkers sowie des Kopfhörers gemäß der Erfindung. Der Vorverstärker 10 verstärkt das wiederzugebende Audiosignal, (beispielsweise 10-fach). Wenn das wiederzugebende Audiosignal eine Signalspannung von 500 mV aufweist, dann wird die Spannung des Audiosignals beispielsweise auf 5V verstärkt.
In dem Kopfhörer 30 ist eine zweite Verstärkerstufe als Hochspannungsverstärkerstufe 40 vorgesehen, welche über das Kabel 20 mit einer Hochspannungsversorgung mit der benötigten Hochspannung versorgt wird. Das in der ersten Verstärkerstufe 13 vorverstärkte Audiosignal A kann dann beispielsweise in den zweiten Hochspannungsverstärkerstufen 40 weiter verstärkt werden. Die Verstärkung kann beispielsweise das 50-fache betragen, sodass das über das Kabel 20 übertragene Audiosignal, welches eine Spannung von beispielsweise 5 Volt aufweist, auf eine Spannung von beispielweise 250 Volt verstärkt wird. Diese Spannung kann dann an den elektrostatischen Wandler 50 angelegt werden.
Gemäß der Erfindung weist der Kopfhörer 30 zwei Ohrmuscheln 31 bzw. Gehäuse 31 für die elektrostatischen Wandler auf. Damit sind zwei elektrostatische Wandler 50 in dem Kopfhörer vorgesehen. Damit weist der Kopfhörer gemäß der Erfindung auch (zweite) Hochspannungsverstärkerstufen 40 auf.
Somit wird ein Kopfhörer mit zwei Kopfhörerkapseln (links und rechts) bzw. zwei elektrostatischen Wandlern vorgesehen, wobei jedem elektrostatischen Wandler 50 eine (zweite) Hochspannungsverstärkereinheit 40 zugeordnet ist. Diese (zweiten) Hochspannungsverstärkereinheiten 40 versorgen den symmetrisch aufgebauten elektrostatischen Hörerwandler im elektrischen Gegentaktbetrieb. Somit ist je ein Verstärker für jede der beiden Gegenelektroden vorhanden.
Gemäß der Erfindung können jeden der in elektrostatischen Wandler über das Kabel 20 zwei gegensinnig gleiche (symmetrische) Signalspannungen zugeführt werden, welche der Vorverstärker 10 an seinem Ausgang 12 ausgibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4329991 B4 [0003]
DE 4329991 [0006, 0007]

Claims

Kopfhörereinheit mit einem Kopfhörer (30), einem Kopfhörer-Vorverstärker (10) zum Vorverstärken eines wiederzugebenden Audiosignals und einem Kabel (20) zwischen dem Vorverstärker (10) und dem Kopfhörer (30), wobei der Kopfhörer (30) zwei symmetrisch aufgebaute elektrostatische Wandler (50) im Gegentaktbetrieb aufweist, wobei der Vorverstärker (10) dazu ausgestaltet ist, ein wiederzugebendes Audiosignal über eine erste Verstärkerstufe (13) als ein spannungsverstärktes Audiosignal an einem Ausgang (12) auszugeben, wobei der Kopfhörer (30) zweite Verstärkerstufen (40) aufweist, die als Hochspannungsverstärkerstufen ausgebildet sind, welche über das Kabel (20) mit einem vorverstärkten wiederzugebenden Audiosignal A und einer Hochspannungsversorgung versorgt werden.
Kopfhörereinheit nach Anspruch 1, wobei das Kabel (20) vier Adern aufweist, wobei zwei Adern für die Übertragung des vorverstärkten Audiosignals und zwei Adern zur Spannungsversorgung der zweiten Hochspannungsverstärkerstufe dienen.
Kopfhörereinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei über das Kabel (20) für jeden elektrostatischen Wandler (50) zwei gegensinnige symmetrische Signalspannungen vorgesehen sind.