DE1240128B - Hochfrequenzkondensatormikrophon mit einem Oszillator und einem angekoppelten, auf dessen Frequenz abgestimmten Schwingkreis, dessen Kapazitaet das Wandlerelement bildet - Google Patents

Hochfrequenzkondensatormikrophon mit einem Oszillator und einem angekoppelten, auf dessen Frequenz abgestimmten Schwingkreis, dessen Kapazitaet das Wandlerelement bildet

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DE1240128B
DE1240128B DES92430A DES0092430A DE1240128B DE 1240128 B DE1240128 B DE 1240128B DE S92430 A DES92430 A DE S92430A DE S0092430 A DES0092430 A DE S0092430A DE 1240128 B DE1240128 B DE 1240128B
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Dr-Ing Hans-Joachim Griese
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Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
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Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/04Microphones
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
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  • Signal Processing (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
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Description

  • Hochfrequenzkondensatonmikrophon mit einem Oszillator und einem angekoppelten, auf dessen Frequenz abgestimmten Schwingkreis, dessen Kapazität das Wandlerelement bildet Es ist bekannt, daß Hochfrequenzkondensatormikrophone ein nicht unwesentliches Rauschen zeigen, wenn nicht Sondermaßnahmen gegen die einzelnen Störspannungsquellen getroffen werden. Hinsichtlich dieser Sondermaßnahmen sei auf die deutsche Auslegeschrift 1077 272, 1185 237, 1203 829 und 1201412 hingewiesen und auf die deutschen Patentschriften 1089 428 und 1125 973. Dieser bisher bekannte Stand der Technik hat den Nachteil, daß die Schaltungen zum Verringern der Störspannungen verhältnismäßig kompliziert und aufwendig sind, und daß außerdem immer noch Rausch- und Störspannungsanteile verbleiben, welche die Qualität beeinflussen.
  • Die vorliegende Erfindung zeigt Wege, die Rausch-und Störspannungen weiter zu verringern und auch die vom Wandlerelement selbst verursachten Störungen herabzusetzen. Sie besitzt ferner den Vorteil, daß der Schaltmittelaufwand trotz der erzielten Verbesserung verringert werden kann und daß die Abgleicharbeit im Prüffeld und in der Wartung einfacher ist.
  • Die Erfindung geht davon aus, daß die Rauschspannungen einmal von dem Oszillator kommen und außerdem von den Hochfrequenzgleichrichtern herrühren. Das Oszillatorrauschen kann als eine unerwünschte AM- bzw. FM-Modulation des Oszillators aufgefaßt werden. Weiter hat die Entwicklung gezeigt, daß bei Kondensatorkapseln, besonders bei solchen mit schwach gespannter Membran, wie sie für Mikrophone mit Nierencharakteristik üblich sind, durch die an den Kapseln liegende Hochfrequenz Unstabilitäten entstehen, die durch die Spannungsabhängigkeit der Kapselkapazität verursacht werden.
  • Die Erfindung bezweckt auch diese Störungen herabzusetzen. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß Kondensatormikrophone, die nach dem Erfindungsvorschlag gebaut sind, hinsichtlich ihrer Rauschspannung so weit verbessert sind, daß dis verbleibende Rauschspannung auf die Wärmebewegung des Luftdielektrikums der Kondensatorkapseln zurückgeführt werden kann. Man befindet sich also mit diesen Mikrophonen an einem Punkt, bei dem weitere Verbesserungen praktisch unmöglich sind.
  • Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzkondensatormikrophon, bestehend aus einer Kondensatormikrophonkapsel als Wandlerelement, einem Oszillator, der vorzugsweise mit Halbleitern, beispielsweise Transistoren, bestückt ist und der einen Quarz als frequenzbestimmendes Element enthält, einem an den Oszillator angekoppelten, auf die Frequenz des Oszillators abgestimmten Schwingkreis, dessen Kapazität das Wandlerelement direkt bildet, oder in den es mit Kopplungselementen eingekoppelt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis mit seiner Spannung die Schaltphase eines Halbleiterschalters steuert, der eine dem Oszillator entnommene Hochfrequenzzusatzspannung periodisch an einen Ladekondensator schaltet, derart, daß die am Ladekondensator entstehende Spannung proportional der Membranauslenkung ist.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so dimensioniert ist, daß bei Steuergröße Null die Spannung des Schwingkreises gegenüber der dem Oszillator entnommenen Hochfrequenzspannung 90° Phasenverschiebung hat und daß beim Einwirken der Steuergröße auf den Schwingkreis die Phase der Spannung bzw. des Stromes dieses Schwingkreises sich proportional mit der auf das Wandlerelement wirkenden Steuergröße ändert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter aus zwei gleichsinnig in Serie geschalteten Dioden besteht, die von der Hochfrequenzspannung des Schwingkreises geöffnet oder gesperrt werden.
  • Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß für den Halbleiterschalter Dioden mit einem Anlaufgebiet und einem sehr steilen Stromanstieg im Anschluß an das Anlaufgebiet, beispielsweise Siliziumdioden, verwendet werden, so daß der starke Stromanstieg hinter dem Anlaufgebiet eine Begrenzerwirkung auf die Oszillatorspannung ausübt.
  • Eine weitere Ausbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die am Ladekondensator stehende, der Membranauslenkung proportionale Spannung, einem Niederfrequenzverstärker mit Halbleitern, beispielsweise Transistoren, zugeführt wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser Verstärker im Gehäuse des Kondensatormikrophons untergebracht ist.
  • Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzverstärker eine Gegenkopplung zur Eingangsstufe besitzt und daß das Gegenkopplungssignal über den Schwingkreis, beispielsweise über dessen elektrische Mitte, zusammen mit der Hochfrequenzzusatzspannung eingekoppelt wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungsfaktor des Niederfrequenzverstärkers einen bestimmten vorgegebenen oder einstellbaren Frequenzgang besitzt und daß er bei Konstanthalten dieses bestimmten vorgegebenen oder einstellbaren Frequenzganges wahlweise in seinem Betrage einstellbar ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die vom Oszillator gelieferte Hochfrequenzspannung durch ein in den Oszillatorkreis eingeschaltetes Stabilisierungsglied konstant gehalten wird.
  • Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsglied zur Hochfrequenzstabilisierung des Oszillators aus Halbleiterbauelementen, wie Zenerdioden und/oder Dioden, beispielsweise Siliziumdioden, besteht.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Kondensatormikrophon, bei dem das Wandlerelement mittels einer übertragerwicklung an den Schwingkreis angekoppelt ist. Das Besondere ist dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Wandlerelement liegende Hochfrequenzspannung durch ein Stabilisierungsglied, beispielsweise Halbleiterbauelemente, wie Zenerdioden und/oder Dioden, beispielsweise Siliziumdioden, stabilisiert wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsgrad zwischen dem Oszillator und dem Schwingkreis einstellbar ist.
  • Bei einer weiteren Ausbildung besitzt der Oszillator und/oder der Schwingkreis eine mit dem zugehörigen Kreis magnetisch gekoppelte Ankopplungswicklung, welche mit der Ankopplungswicklung des anderen Kreises mit allen oder einem Teil der Windungen über eine einstellbare Impedanz, beispielsweise einen Widerstand, verbunden ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Kondensatormikrophon, dessen Ausgangsverstärkerschaltung feste und/oder einstellbare Entzerrernetzwerke enthält.
  • Die A b b . 1 bis 7 sollen die Erfindung erläutern. Die A b b. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. In ihm ist mit 1 der Oszillator bezeichnet. Er besitzt in diesem Beispiel einen Oszillatorschwingkreis 1.0. Dieser Schwingkreis besteht aus dem Trimmerkondensator 1.1 und der Induktivität 1.2. Die Schwingleistung wird in diesem Beispiel mit dem Transistor 1.4 erzeugt. Mit 1.5 und 1.6 sind die Widerstände des Basisspannungsteilers bezeichnet. Die Emitterkombination besteht aus dem Widerstand 1.7 und dem Kondensator 1.8. Der Kondensator 1.9 dient zum wechselspannungsmäßigen Kurzschluß der Plus- und Minuspole der Spannungsversorgung der Transistoren 1.4 und 6.1. Die Rückkopplung zwischen Kollektor und Basis geschieht über den Quarz 1.3 als frequenzbestimmendes Element. Der Schwingkreis 1.0 ist auf die Frequenz des Quarzes 1.3 mittels der Kapazität 1.1 abgestimmt. Zur Induktivität 1.2 gehört ein Hochfrequenzmagnetkern 1.21, beispielsweise aus Ferrit. Er trägt noch die Wicklung 1.22, die aus dem Oszillatorkreis 1.0 die Hochfrequenzzusatzspannung auskoppelt. An den Oszillatorkreis 1.0 ist der Schwingkreis 2.0 magnetisch gekoppelt. Diese Kopplung geschieht durch die magnetische Kopplung der zu den Kreisen 1.0 bzw. 2.0 gehörenden Hochfrequenzmagnetkerne 1.21 und 2.21. Der Schwingkreis ist in seiner Frequenz bestimmt durch die Induktivität 2,2 und den in diesem Beispiel mit der übertragerwicklung 3 rübertransformierten Kondensator 2.1. Dieser Kondensator symbolisiert das kapazitive Wandlerelement. Er wird von der Steuergröße 2.11, beispielsweise dem Schalldruck, in seiner Größe verändert. Die Induktivität 2.2 und der parallel zu ihr rübertransformierte Kondensator 2.1 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises 2.0 bei Steuer-(Yröße Null der Frequenz des Kreises 1.0 und damit der Frequenz des Quarzes entspricht. An den Schwingkreis 2.0 sind entsprechend dem Erfindungsgedanken als Halbleiterschalter die durchlaßmäßig in Reihe geschalteten Dioden 2.3 und 2.4, vorzugsweise Siliziumdioden, geschaltet. Die Verbindung von 2.3 und 2.4 soll niederohmig, beispielsweise eine Kurzschlußverbindung sein. An den Symmetriepunkt 2.34 dieser Verbindung ist die Reihenschaltung des Widerstandes 2.5 und des Kondensators 2.51 gelegt. Die Verbindung dieser beiden Schaltelemente ist mit 2.52 bezeichnet. Der Kondensator liegt einseitig auf Masse und ist der Ladekondensator. Die am Punkt 2.52 stehende Ladeausgangsspannung, die der Membranauslenkung proportional ist, wird dem Niederfrequenzverstärker 6 über den Ankopplungskondensator 6,10 zugeführt. Der Verstärker besteht aus dem in diesem Beispiel in Emitterschaltung geschalteten Transistor 6.1 und dem in Impedanzwandlerschaltung betriebenen Transistor 6.2. Die Widerstände 6.11 und 6.12 symbolisieren den Basisspannungsteiler für den Transistor 6.1.. Die von ihm verstärkte Spannung wird in bekannter Weise mit der Kapazität 6.16 der Basis von 6.2 als Steuerspannung zugeführt. Der Basiswiderstand von 6.2 ist mit 6.21 bezeichnet. Die von dem Transistor 6.2 gelieferte verstärkte Ausgangsleistung wird über die an die Klemmen 7.0 und 8.0 angeschlossene Gleichspannungszuführungsleitung zu dem nachfolgenden Verstärker oder Gerät geführt. In diese Leitung ist noch eine Hochfrequenzverblockung, bestehend aus der Induktivität 7 und den Kapazitäten 7.1 und 7.2 sowie der Induktivität 8 und den Kapazitäten 8.1 und 8.2, geschaltet. Da bei Steuergröße Null der Schwingkreis 2.0 auf die Frequenz des Kreises 1.0 abgestimmt ist, hat die zwischen den Punkten 2.22 und 2.23 stehende Spannung U90° Phasendrehung gegenüber der in den Symmetriepunkt 2.20 der Spule 2.2 aus der Wicklung 1.22 eingekoppelten Hochfrequenzzusatzspannung UZ. Auf diese Weise wird dem Kondensator 2.51 keine Aufladespannung zugeführt. Wirkt dagegen eine Niederfrequenzsteuergröße 2.11 auf das akustische Wandlerelement 2.1, so ändert sich die Amplitude der Spannung U#, praktisch nicht, dagegen ändert sich ihre Phasenlage gegenüber der Spannung UZ. Je nachdem, ob der Kreis 2.0 unter Einwirkung der Steuergröße zu höheren oder tieferen Frequenzen in bezug auf die Frequenz des Kreises 1.0 vertrimmt wird, wird der Winkel zwischen U., und U, kleiner oder größer als 90°. Damit erhält der Ladekondensator 2.51 über die Diode 2.4 Aufladestromstöße im Rhythmus der Oszillatorfrequenz und in der Amplitude entsprechend dem Phasenwinkel von U, gegen UZ. Diese Stromstöße geben an dem Kondensator 2.51 ein Abbild der Niederfrequenzsteuergröße auf die Membran. Die Größe dieser Aufladestromstöße ist im wesentlichen von der Größe der Spannung U= abhängig. Ihr Quellwiderstand ist durch die enge Ankopplung an den Oszillator klein. Zu dieser Spannung UZ addiert sich noch die mit ihr in Reihe liegende Spannung U"/2 der Hälfte der Wicklung 2.2. Um den Oszillator mit den Ladestromstößen nicht zu stark zu belasten, werden diese erfindungsgemäß durch den Widerstand 2.5 begrenzt. Diese Schaltung ermöglicht es also, dem Ladekondensator 2.51 entsprechend ihrer Dimensionierung eine große Ladeleistung und damit eine große Niederfrequenzausgangsleistung zuzuführen. Man- kann also die im Kreise 2.0 wirkende Spannung Uz verhältnismäßig klein machen und erhält trotzdem eine hohe Ausgangsleistung aus der Schaltung. Diese neue Schaltung hat außerdem den Vorteil, daß sie bei Steuergröße Null durch die Gleichrichterbrückenschaltung der in Serie geschalteten Dioden 2.3 und 2.4 fast kein unter Umständen noch vorhandenes Amplitudenrauschen der Oszillatorspannung zwischen ihren Symmetriepunkten 2.20 und 2.34 aufweist. Außerdem wirken die beiden Dioden in der angegebenen Reihenschaltung, besonders wenn es Siliziumdioden sind, als Begrenzerschaltung für die Hochfrequenzspannung des Oszillators. Sie ebnen dadurch unter Umständen noch vorhandene Amplitudenrauschanteile des Oszillators ein. Würde dieses nicht geschehen, so würden sie sich im Zusatzspannungskreis noch störend bemerkbar machen. Die vorgeschlagene Schaltung hat noch einen weiteren sehr wesentlichen Vorteil. Sie unterdrückt das Sperrauschen der Dioden stark. Es ist bekannt, daß Dioden im Sperrbereich ein starkes Rauschen erzeugen. Dieses Diodensperrauschen kann entsprechend der deutschen Patentschrift 1089 428 dadurch verringert werden, daß man die gesperrte Diode niederohmig belastet. Das geschieht in der vorliegenden Schaltung dadurch, daß die Dioden 2.3 und 2.4 in bezug auf die Spannung U2 zwar durchlaßmäßig in Serie liegen, in Bezug auf die Spannung Uz aber gegensinnig geschaltet sind. Werden die Dioden von einer Zusatzspannung beaufschlagt, die durch die Diode 2.4 einen Strom treibt, wirkt die gleiche Spannung auf die Diode 2.3 als Sperrspannung. Man kann sie jetzt als einen Rauschgenerator mit hohem Quellwiderstand auffassen, der durch den sehr kleinen differentiellen Durchlaßwiderstand der Diode 2.4 kurzgeschlossen ist. Somit ist das Sperrauschen der Diode 2.3 fast völlig unterdrückt. Da bei derartigen Schaltungen die Sperrspannung praktisch gleich der Durchlaßspannung der durchlassenden Diode ist, wirken sich Siliziumdioden mit ihrer sehr steil ansteigenden Strom-Spannungscharakteristik im Durchlaßgebiet und mit der sich daraus ergebenden kleinen Durchlaßspannung und dem sehr kleinen differentiellen Durchlaßwiderstand doppelt günstig aus. Es wurde bereits angedeutet, daß bei dieser Anordnung die an den Punkten 2.22 und 2.23 stehende Hochfrequenzspannung klein gemacht werden kann. Sinngemäß kann man die Schaltung auch so dimensionieren, daß über die übertragerwicklung 3 am kapazitiven Wandlerelement 2.1 eine kleine Hochfrequenzspannung steht. Das ist besonders für Gradientenwandler wichtig. Sie besitzen bekanntlich eine nur gering gespannte Membran. Ihre Kapazität ändert sich unter dem Einfluß der Hochfrequenzspannung und bewirkt damit eine Vertrimmung der Abstimmung des Schwingkreises 2.0. Da die auf die Membran wirkenden Kräfte proportional dem Quadrat der Spannung sind, wirkt sich die kleine Spannung am Mikrophon sehr vorteilhaft aus. Diese Wirkung wird noch dadurch unterstützt, daß die Dioden 2.3 und 2.4 wie beschrieben eine Begrenzerwirkung auf die vom Oszillator gelieferte Hochfrequenzspannung ausüben. Zusammenfassend wird festgestellt, daß die Begrenzung der Hochfrequenzspannung und ihr kleiner Betrag am Wandlerelement es bewirken, daß seine Kapazität nahezu konstant bleibt.
  • In der A b b. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt. Zunächst ist unter Benutzung der Bezeichnungen der A b b. 1 der Schwingkreis 2.0 mit dem Halbleiterschalter nochmals gezeichnet. Der Widerstand 2.5 der Darstellung A b b. 1 ist entfallen und durch den Widerstand 2.55 ersetzt. Dieser liegt nicht zwischen den Punkten 2.34 und 2.52, sondern er ist in die Masseverbindung der Spule 1.22, die zum Oszillatorteil gehört und mit dem Hochfrequenzmagnetkern 1.21 mit dem in der A b b.2 nicht besonders dargestellten Schwingkreis 1.0 magnetisch gekoppelt, eingeschaltet. Die Wirkung des Widerstandes 2.55 entspricht zunächst der Wirkung des Widerstandes 2.5 der A b b. 1. Er hat jedoch noch eine weitere Aufgabe. Er dient gleichzeitig zum Einkoppeln eines Gegenkopplungssignals, das beispielsweise dem Ausgang des Verstärkers 6 entnommen wird, in seinen Eingang über den Schwingkreis 2.0. Der Verstärker 6 ist in der A b b. 2 zur Vereinfachung der Darstellung nur symbolisch gezeichnet. Sein Niederfrequenzausgang und seine Stromversorgung entsprechen der A b b. 1. Die dargestellte Gegenkopplung ist eine Niederfrequenzgegenkopplung. Der Gegenkopplungspfad ist durch die Schaltelemente, den Kondensator 6.22 und 6.23 sowie den Widerstand 6.24 und 6.25 und den Kondensator 6.26 gebildet. Je nach der Dimensionierung der stellbaren Schaltelemente 6.22, 6.23, 6.25 und 6.26 kann die Gegenkopplung nahezu frequenzunabhängig oder frequenzabhängig gemacht werden. Mit dem Widerstand 6.25 und dem Kondensator 6.26 kann sie auch innerhalb gewisser Grenzen frequenzunabhängig stellbar gemacht werden. Die Darstellung in diesem Beispiel ist nur eine von vielen Möglichkeiten.
  • In der A b b. 3 ist ein weiterer Teil des Erfindungsgedankens als Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Darstellung bezieht sich auf ein Schaltungsbeispiel, die Hochfrequenzamplitude des Oszillatorteiles zu stabilisieren und damit sein Amplitudenrauschen am Entstehungsort zu verringern. Es ist zunächst das gesamte Schaltungsbeispiel des Oszillators der A b b. 1 mit den gleichen Bezeichnungen dargestellt. Parallel zum Schwingkreis 1.0 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Stabilisierungsglied, bestehend aus der Diode 1.10, beispielsweise eine Siliziumdiode, dem Ladekondensator 1.11 und der Zenerdiode 1.12, geschaltet. Mit der Diode 1.10 wird der Kondensator 1.11 auf die Spitzenspannung der Hochfrequenzamplitude aufgeladen. Die parallel zu ihm liegende Zenerdiode 1.12 stabilisiert diese Spannung auf den Wert der Zenerspannung. Alle diesen Wert übersteigenden Amplituden werden abgeschnitten.
  • Die A b b. 4 zeigt ein ähnliches Stabilisierungsglied als Ausführungsbeispiel für eine unter Umständen notwendige Stabilisierung der Hochfrequenzamplituden am Wandlerelement selbst. Das Wandlerelement 2.1, welches wieder von der Steuergröße 2.11 beeinflußt wird, ist entsprechend A b b. 1 über die Wicklung 3 und den Magnetkreis 2.21 in den Schwingkreis magnetisch eingekoppelt. Parallel zum Wandlerelement liegt, wie zu A b b. 3 beschrieben, wieder ein Stabilisierungsglied, bestehend aus einer Diode 2.12, beispielsweise einer Siliziumdiode, einem Ladekondensator 2.13 und einer Zenerdiode 2.14. Mit dieser Anordnung kann die Hochfrequenzamplitude am Wandlerelement stabilisiert werden, und damit ein Vertrimmen der Kapazität durch schwankende oder sich ändernde Hochfrequenzamplituden verringert werden. In der A b b. 5 ist ein weiterer Punkt des Erfindungsgedankens dargestellt. Es hat sich als günstig herausgestellt, die Hochfrequenzkopplung zwischen dem Oszillatorkreis 1.0 und dem Schwingkreis 2.0 einstellbar zu machen. Wie bereits dargestellt wurde, geht der Erfindungsgedanke davon aus, daß der Schwingkreis bei Steuergröße Null auf die Frequenz des Oszillators abgestimmt ist. Es wurde gezeigt, daß dann bei Einwirken einer Steuergröße 2.11 auf das Wandlerelement eine Phasendrehung im Kreis 2.0 bei etwa konstanter Amplitude der Kreisspannung eintritt. Ist nun aus irgendeinem Grunde, beispielsweise Temperatureinfluß, die Kapazität des Wandlerelementes vertrimmt, so tritt eine ungewollte Verstimmung des Schwingungskreises 2.0 bei Steuergröße Null auf eine Frequenz, die größer oder kleiner als die Oszillatorfrequenz ist, ein. Das kann dazu führen, daß bei großen Amplituden der Steuergröße erhebliche nichtlineare Verzerrungen durch die Modulationskennlinie auftreten. Es hat sich gezeigt, daß man durch Einstellen des Kopplungsgrades zwischen den Kreisen 1.0 und 2.0 auf definierte Kopplungswerte die Modulationskennlinie so strecken kann, daß die Schaltung für gewisse Vertrimmungswerte der Abstimmung des Schwingkreises 2.0 bei Steuergröße Null auch für große Amplituden der Steuergröße noch linear bleibt. Das Einstellen dieser definierten Kopplung zwischen dem Oszillator und dem Schwingkreis 2.0 ist mit dem bekannten Verfahren der Variation der magnetischen Streuung der Magnetkreise 1.21 und 2.21 sehr schwierig. Durch die Umgebungseinflüsse der sehr eng aufgebauten Schaltung und besonders durch den Einfluß des Gehäuses treten erhebliche Schwierigkeiten auf. Diesen Fehler beseitigt das in A b b. 3 dargestellte Beispiel des Erfindungsgedankens. Die Kreise 1.0 und 2.0 werden durch ein Kopplungsglied, bestehend aus der Wicklung 1.23, die mit dem Magnetkreis 1.21 eng verkoppelt ist, und der Wicklung 2.24, die mit dem Magnetkreis 2.21 eng verkoppelt ist, und dem Stellwiderstand 2.25, einstellbar miteinander gekoppelt. Man kann bei diesem Ausführungsbeispiel für die Magnetkreise 1.21 und 2.21 streuarme Topfkerne verwenden und zusätzlich in bekannter Weise ihre magnetischen Achsen noch senkrecht zueinander anordnen. Auf diese Weise ist es möglich, selbst bei sehr gedrängter räumlicher Anordnung die direkte magnetische Kopplung so gering zu machen, daß mit der vorgeschlagenen Anordnung einwandfrei und reproduzierbar eine definierte Kopplung hergestellt und eingestellt werden kann. Die A b b. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. In ihm ist die Ankopphungswicklung 1.32 entfallen. Die Reihenschaltung aus dem Stellwiderstand 2.25 und der Wicklung 2.24 ist galvanisch an einige Windungen der Spule 1.2 angekoppelt. Im übrigen entspricht die Anordnung der A b b. 6 und ihre Funktion der Beschreibung zur Ab b.5.
  • In der A b b. 7 ist noch das Schema eines Verstärkers 6 dargestellt, der aus einem Eingangsteil 6.111, einem eventuell einstellbaren Entzerrerteil 6.112 und einem Ausgangsteil 6.211 besteht. Der Verstärker ist eingangsmäßig an den Punkt 2.52 der A b b . 1 angeschlossen. Seine Ausgänge 7.0 und 8.0 entsprechen ebenfalls der Anordnung der A b b. 1.

Claims (14)

  1. Patentansprüche: 1. Hochfrequenzkondensatormikrophon, bestehend aus einer Kondensatormikrophonkapsel als Wandlerelement, einem Oszillator, der vorzugsweise mit Halbleitern, beispielsweise Transistoren, bestückt ist und der einen Quarz als frequenzbestimmendes Element enthält, einem an den Oszillator angekoppelten, auf die Frequenz des Oszillators abgestimmten Schwingkreis, dessen Kapazität das Wandlerelement direkt bildet, oder in den es mit Kopplungselementen eingekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis mit seiner Spannung die Schaltphase eines Halbleiterschalters steuert, der eine dem Oszillator entnommene Hochfrequenzzusatzspannung periodisch an einen Ladekondensator schaltet, derart, daß die an dem Ladekondensator entstehende Spannung proportional der Membranauslenkung ist.
  2. 2. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so dimensioniert ist, daß bei Steuergröße Null die Spannung des Schwingkreises gegenüber der dem Oszillator entnommenen Hochfrequenzspannung 90° Phasenverschiebung hat und daß beim Einwirken der Steuergröße auf den Schwingkreis die Phase der Spannung bzw. des Stromes dieses Schwingkreises sich proportional mit der auf das Wandlerelement wirkenden Steuergröße ändert.
  3. 3. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter aus zwei gleichsinnig in Serie geschalteten Dioden besteht, die von der Hochfrequenzspannung des Schwingkreises geöffnet oder gesperrt werden.
  4. 4. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Halbleiterschalter Dioden mit einem Anlaufgebiet und einem sehr steilen Stromanstieg im Anschluß an das Anlaufgebiet, beispielsweise Siliziumdioden, verwendet werden, so daß der starke Stromanstieg hinter dem Anlaufgebiet eine Begrenzerwirkung auf die Oszillatorspannung ausübt.
  5. 5. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ladekondensator stehende, der Membranauslenkung proportionale Spannung einem Niederfrequenzverstärker mit Halbleitern, beispielsweise Transistoren, zugeführt wird.
  6. 6. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, mit einem Verstärker aus Halbleitern, beispielsweise Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Verstärker im Gehäuse des Kondensatormikrophons untergebracht ist.
  7. 7. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzverstärker eine Gegenkopplung zur Eingangsstufe besitzt und daß das Gegenkopplungssignal über den Schwingkreis, beispielsweise über dessen elektrische Mitte, zusammen mit derHochfrequenzspannung eingekoppeltwird. B.
  8. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungsfaktor des Niederfrequenzverstärkers einen bestimmten vorgegebenen oder einstellbaren Frequenzgang besitzt und daß er bei Konstanthalten dieses bestimmten vorgegebenen oder einstellbaren Frequenzganges wahlweise in seinem Betrage einstellbar ist.
  9. 9. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Oszillator gelieferte Hochfrequenzspannung durch ein in den Oszillator eingeschaltetes Stabilisierungsglied konstant gehalten wird.
  10. 10. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsglied zur Hochfrequenzstabilisierung des Oszillators aus Halbleiterbauelementen, wie Zenerdioden und/oder Dioden, beispielsweise Siliziumdioden, besteht.
  11. 11. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wandlerelement mittels einer übertragerwicklung an den Schwingkreis angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Wandlerelement liegende Hochfrequenzspannung durch ein Stabilisierungsglied, beispielsweise Halbleiterbauelemente, wie Zenerdioden und/oder Dioden, beispielsweise Siliziumdioden, stabilisiert wird.
  12. 12. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsgrad zwischen dem Oszillator und dem Schwingkreis einstellbar ist.
  13. 13. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator und/oder der Schwingkreis eine mit dem zugehörigen Kreis magnetisch gekoppelte Ankopplungswicklung besitzt, welche mit der Ankopplungswicklung des anderen Kreises mit allen oder einem Teil der Windungen über eine einstellbare Impedanz, beispielsweise einen Widerstand, verbunden ist.
  14. 14. Hochfrequenzkondensatormikrophon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung feste und/oder einstellbare Entzerrernetzwerke enthält.
DES92430A 1964-08-01 1964-08-01 Hochfrequenzkondensatormikrophon mit einem Oszillator und einem angekoppelten, auf dessen Frequenz abgestimmten Schwingkreis, dessen Kapazitaet das Wandlerelement bildet Pending DE1240128B (de)

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