DE1202336B - Demodulatorschaltung fuer Kondensator-mikrophone in Hochfrequenzschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H 04 b

H04r
Deutsche Kl.: 21 a2 -16/01

Nummer: 1202 336

Aktenzeichen: A 45277 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 20. Februar 1964

Auslegetag: 7. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft eine Demodulatorschaltung für Kondensatormikrophone in Hochfrequenzschaltung.

Die bekannten Schaltungen lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Die eine Gruppe, bei der die Wandlerkapazität eine bestimmte konstante elektrische Ladung erhält und bei der Kapazitätsschwankungen, hervorgerufen durch die Membranbewegungen, an einem Arbeitswiderstand Spannungsänderungen erzeugen, die der Membranbewegung proportional sind, ist sehr gebräuchlich und wird als Niederfrequenzschaltung bezeichnet.

Die Schwierigkeiten dieser Schaltungsgruppe liegen darin, daß infolge der kleinen Kapazität des Mikrophons sehr hochohmige Arbeitswiderstände verwendet werden müssen, so daß Isolationsprobleme auftreten und außerdem alle jene unangenehmen Erscheinungen zu bekämpfen sind, die sich aus der Hochohmigkeit der Steuerkreise (Gitterkreise von Elektronenröhren) ergeben.

Bei der anderen Gruppe von Schaltungen für Kondensatormikrophone verursacht die von der Membranbewegung abhängige Schwankung der Wandlerkapazität die wenigstens angenähert proportionale Änderung einer Bestimmungsgröße, beispielsweise der Amplitude, Phase oder Frequenz einer hochfrequenten Hilfsschwingung. Diese Schaltungsanordnungen werden daher im allgemeinen als Hochfrequenzschaltungen bezeichnet.

Eine der bekanntesten Schaltungen dieser Art ist die Rieggersche Schaltung, bei der die Kapazitätsschwankungen des Kondensatormikrophons eine Frequenzmodulation der hochfrequenten Hilfsschwingung verursachen, deren Demodulation durch eine der bekannten Schaltungen eine niederfrequente Spannung liefert, die dem Signal des Wandlers entspricht.

Bei einer anderen Hochfrequenzschaltung wird die Amplitude der Hochfrequenzspannung im Takte der Kapazitätsschwankungen des Wandlers verändert. Man erhält bei dieser Anordnung eine Art Amplitudenmodulation, bei der jedoch der Träger fehlt und erst mit Hilfe von Kunstschaltungen phasenrichtig hinzugefügt werden muß.

Schließlich ist auch eine Hochfrequenzschaltung bekanntgeworden, bei der das Kondensatormikrophon C in einem Zweig einer Brücke angeordnet ist und in Reihe mit einem Kondensator, der den anliegenden Brückenzweig bildet, liegt. Die Einspeisung der Hochfrequenzspannung erfolgt hierbei über einen Übertrager, dessen Sekundärwicklung aus zwei symmetrischen Hälften besteht, die gleichzeitig die zwei gegenüberliegenden Brückenzweige bilden. Die Aus-Demodulatorschaltung für Kondensatormikrophone in Hochfrequenzschaltung

Anmelder:

Akustische u. Kino-Geräte Gesellschaft m. b. H., Wien

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Scherrmann und Dr.-Ing. R. Rüger, Patentanwälte, Eßlingen/Neckar, Fabrikstr. 9

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Bernhard Weingartner, Wien

Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 20. Mai 1963 (A 4073/63)

kopplung der niederfrequent modulierten Wechselspannung erfolgt aus der Brückendiagonale über einen Niederfrequenztransformator, der seinerseits in der Diagonale einer Diodenbrücke liegt. Der Gleichspannungsweg für diese Brückendiagonale ist über eine Hochfrequenzdrossel in der Hochfrequenz-Brückendiagonale geschlossen.

Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung besteht vor allem in ihrer geringen Empfindlichkeit. Die durch die Kapazitätsänderung des Kondensatormikrophons bei Beschallung hervorgerufene Modulation der Hochfrequenz ist sehr gering, so daß Störmodulationen sowie das Eigenrauschen der Demodulationsschaltung einen unbefriedigenden Störspannungsabstand bewirken.

Der Erfindung liegt als Aufgabe eine Verbesserung der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung zugrunde, die sich insbesondere auf den Demodulationsteil bezieht, um eine Steigerung des Demodulationswirkungsgrades zu erreichen. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zwecke vorgeschlagen, daß der im Gleichstromkreis jeder Diode liegende Richtwiderstand wechselstrommäßig auch für Niederfrequenz überbrückt ist und die beiden Demodulatordioden gleichstrommäßig über eine oder mehrere Wicklungen eines Ausgangsübertragers gegeneinandergeschaltet sind, so daß dessen Primärimpedanz den niederfrequenten Wechselstromarbeitswiderstand darstellt, an dem die Differenz der demodulierten Momentanspannungen beider Dioden wirksam ist.

509 690/326

Je nachdem, ob man nun eine Wicklung mit Mittenanzapfung wählt oder zwei getrennte Wicklungen vorsieht, ergibt sich in einem Falle ein gemeinsamer, erfindungsgemäß wechselstrommäßig überbrückter Richtwiderstand für beide Dioden, im anderen Falle ist für jede Diode ein eigener, wechselstrommäßig überbrückter Richtwiderstand vorgesehen, über die der Richtstrom bezüglich der Amperewindungen im Übertrager gegensinnig zum Brückennullpunkt verläuft.

An Hand der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnung, in der Fig. 1 die Schaltungsanordnung darstellt, von der ausgegangen wird, und die Fig. 2 und 3 Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, sei diese nunmehr näher erläutert.

Bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten Schaltung sind die Dioden an Abgriffe des Eingangsübertragers U₁ angeschlossen und gleichspannungsmäßig in Serie geschaltet. Zur Erzielung einer optimalen Anpassung könnten sie auch, wie später bei der Besprechung der Fig. 2 und 3 ausgeführt ist, über besondere Wicklungen angeschlossen sein. Die in den Wicklungen induzierten Spannungen U₁ und CZ₂ addieren sich zur Brückenspannung Übt- Die Demodulation erfolgt, wie vom Ratiodetektor her bekannt, mit dem Niederfrequenzübertrager CZ₂ als Arbeitswiderstand und den Widerständen R₁ und R₂ als Richtwiderständen.

Die Spannungen an den Dioden sind dann

Ud₁ = U₁+ Ußr, U_D2 =-U₁+ U_Br. (1)

Die demodulierte Spannung im Nullzweig der Diodenbrücke, die am Niederfrequenzübertrager U₂ abfällt, ist dann bekanntlich gleich der halben Differenz der Absolutwerte der Diodenspannungen:

U_NF

\U_Di\-\Ud₂

Ubt\-Q-

Ubt\)

Wenn die konstanten Hilfsspannungen CZ₁ und U₂ größer sind als die Brückenspannung j UbA, §^ent Gleichung (2) über in: Unf = I Ubt\ .

Dies bedeutet, daß bei der bekannten Schaltungsanordnung der Demodulationswirkungsgrad verhältnismäßig schlecht ist und weiterhin noch dadurch verschlechtert wird, daß auch die beiden Richtwiderstände R₁ und R₂ (je etwa 10 kO) den Wechselstromwiderstand der Demodulatorbrücke vergrößern. Sie können daher auch nicht so groß gemacht werden, wie dies für ein minimales Diodenrauschen wünschenswert wäre.

Demgegenüber zeigt die erfindungsgemäße Anordnung, von der in den F i g. 2 und 3 je ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist^ einen wesentlich besseren Wirkungsgrad. Dies wird dadurch erreicht, daß im Stromkreis der gleichspannungsmäßig gegeneinandergeschalteten Dioden ein Transformator CZ₂ als Wechselstromarbeitswiderstand eingeschaltet ist und der oder die Richtwiderstände wechselstrommäßig, also auch für Niederfrequenz, überbrückt sind. Bei sonst gleichen Bedingungen ergibt sich durch diese Maßnahme, daß Unf — 2 UBr wird, also doppelt so groß ist, als bei der bekannten Schaltung. Darüber hinaus ergibt sich als weiterer Vorteil, daß an dem bzw. an den Richtwiderständen kein niederfrequenter Spannungsabfall auftritt, da diese Widerstände ja wechselstrommäßig überbrückt sind. Ferner können diese Widerstände im Hinblick auf den Diodenarbeitspunkt optimal dimensioniert werden.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Demodulatordioden gleichspannungsmäßig entgegengesetzt an eine Wicklung des Ausgangsübertragers U₂ angeschaltet. Diese Wicklung weist eine Mittelanzapfung auf, an die ein für beide Dioden gemeinsamer Richtwiderstand R angeschlossen ist. Im Sinne der Erfindung ist dieser Widerstand durch einen Kondensator C überbrückt, so daß die Parallelschaltung für die in Frage kommenden Tonfrequenzen praktisch keinen Widerstand darstellt. Zweckmäßigerweise wird man zur Überbrückung des Richtwider-Standes einen Elektrolytwiderstand benutzen, der bei geringem Volumen eine große Kapazität enthält. Aus der Fig. 2 ist klar zu erkennen, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im wesentlichen eine Trennung des Richtwiderstandes vom Arbeitswiderstand vorhanden ist, so daß praktisch der Wechselstromkreis und der Gleichstromkreis unabhängig voneinander dimensioniert werden können.

Eine noch weiter gehende Unabhängigkeit und Einstellbarkeit zeigt die in F i g. 3 dargestellte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, bei der die Wicklung des Übertragers CZ₂, an der die Dioden angeschaltet sind, in der Mitte aufgetrennt ist, so daß für jede Diode ein eigener Richtwiderstand verwendet werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Arbeitspunkt jeder Diode optimal eingestellt werden. Es ergeben sich somit zwei Richtwiderstände R₁ und R₂, von denen jeder für sich mit einem Elektrolytkondensator C₁ bzw. C₂ für Wechselstrom überbrückt ist. Die Schaltung gemäß Fig. 3 ist zweckmäßigerweise nur dann zu verwenden, wenn die Diodenkennwerte so stark streuen, daß mit einem einzigen gemeinsamen Richtwiderstand gemäß der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung nicht vollkommene Symmetrie erzielt werden kann.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß an Stelle des Kondensatormikrophons auch irgendein anderer kapazitiver Wandler in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als modulierendes Organ verwendbar ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Demodulatorschaltung fürKondensatormikrophone in Hochfrequenzschaltung, bei der das Mikrophon in Reihe mit einem Kondensator in dem einen Zweig einer Brückenschaltung angeordnet ist und der andere Zweig der Brückenschaltung symmetrische Wicklungen des Eingangsübertragers enthält, an den direkt oder über besondere Wicklungen die Demodulatordioden angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der im Gleichstromkreis jeder Dioden liegende Richtwiderstand wechselstrommäßig auch für Niederfrequenz überbrückt ist und die beiden Demodulatordioden über eine oder mehrere Wicklungen eines Ausgangsübertragers gleichstrommäßig gegeneinanderge-

schaltet sind, so daß deren Primärimpedanz den niederfrequenten Wechselstromarbeitswiderstand darstellt, an dem die Differenz der demodulierten Momentspannungen beider Dioden wirksam ist.

2. Demodulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Demodulatordioden über eine gemeinsame Wicklung des Ausgangsübertragers gleichstrommäßig gegeneinandergeschaltet sind und die Wicklung eine Mittelanzapfung aufweist, an die ein für beide Dioden gemeinsamer, durch einen Kondensator überbrückter Richtwiderstand angeschaltet ist, über den der Stromkreis beider Dioden zum Brückennullpunkt geführt ist.

3. Demodulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Demodulatordioden an zwei getrennte Wicklungen des Ausgangsübertragers angeschaltet sind, die jede für sich über einen wechselstrommäßig überbrückten Richtwiderstand an den Nullpunkt der Brückenschaltung angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 690/326 9.65 © Bundesdruckerei Berlin