DE1271198B - Kondensatormikrophonverstaerker unter Verwendung einer Hochfrequenzspeisung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4307VW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

H04r

Deutsche Kl.: 21 a2 -16/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1271198
P 12 71 198.7-31
3.Juni 1964
27. Juni 1968

Die Erfindung betrifft einen Kondensatormikrophonverstärker unter Verwendung einer Hochfrequenzspeisung, wobei das Kondensatormikrophon an einer Speisegleichspannung liegt.

Eine solche Hochfrequenzspeisung hat den Vorteil, daß die Schwierigkeiten vermieden werden, die die hohe innere Impedanz des Kondensatormikrophons für Tonfrequenzen bereitet. Das Kondensatormikrophon kann dabei im Kreis eines Hochfrequenzgenerators liegen und die Amplitude und/oder die Frequenz des Oszillators ändern. Als speisender Oszillator kann z. B. der Löschoszillator eines Magnettongerätes dienen. Es ist auch bekannt, das Kondensatormikrophon in einen der beiden Zweige einer Brückenschaltung einzufügen, an deren Diagonale eine amplituden- oder phasenmodulierte Schwingung entnommen werden kann; durch Demodulation dieser modulierten Schwingungen ergibt sich dann das verstärkte Signal. Solche Kondensatormikrophonverstärker bereiten zwei Schwierigkeiten, deren Lö- zo sung entscheidend für einen guten Entwurf ist. Zunächst müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um das Signal-Geräusch-Verhältnis hoch zu halten. Zu diesem Zweck sind besondere Maßnahmen erforderlich, um das Amplituden- und Frequenz- as rauschen des Oszillators zu verringern. Zweitens zeigt ein Kondensatormikrophon eine verhältnismäßig erhebliche Drift seiner Nullkapazität. Unter »Drift« wird hier die Veränderung verstanden, die die mittlere Kapazität des Kondensatormikrophons durch Veränderungen der Umgebungstemperatur und des Luftdrucks erfährt. Diese Drift bringt die Gefahr mit sich, daß die Demodulatorschaltung außerhalb ihres Arbeitsbereiches betrieben werden kann, wobei sie ein stark verzerrtes und/oder abgeschwächtes Signal ergibt. Maßnahmen zum Verhüten dieser Drift können darin bestehen, daß man aus dem mittleren Wert des demodulierten Signals eine Regelspannung ableitet, mit deren Hilfe die Kapazitätsdrift des Kondensatormikrophons ausgeglichen oder gegengekoppelt wird. Es ergeben sich dabei aber Schwierigkeiten, insbesondere wenn Transistoren als Verstärkerelemente Verwendung finden.

Die Erfindung bezweckt, derartige Schwierigkeiten auf besonders einfache und vorteilhafte Weise zu vermeiden, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die im Mikrophonkreis erzeugte Tonfrequenzspannung über eine Hochfrequenz-Trennimpedanz mindestens einem Kondensator mit spannungsabhängiger Kapazität zugeführt wird, der in den Hochfrequenz-Speisekreis geschaltet ist, wobei die Speisegleich-Kondensatormikrophonverstärker unter
Verwendung einer Hochfrequenzspeisung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Auer, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Edmond de Niet, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 7. Juni 1963 (293 823)

Spannung groß gegenüber der Polarisationsspannung des erwähnten Kondensators ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1110230 ist allerdings eine Anordnung zum Betrieb von Kondensatormikrophonen an Transistorverstärkern bekannt, bei der ein Kondensatormikrophon als frequenzbestimmendes Element im Schwingkreis eines Transistor-Oszillators liegt, wobei ein über einen Schwingkreis angekoppelter Frequenzdemodulator als Impedanzwandler zur Anpassung des Kondensatormikrophons an den niederohmigen Eingang eines nachgeschalteten Transistor - Niederfrequenz - Verstärkers dient. Hierbei wird also das Kondensatormikrophon mit Hochfrequenz gespeist.

Dieser bekannten Anordnung gegenüber unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung in erster Linie durch die Verwendung einer Hochfrequenz-Trennimpedanz und einer spannungsabhängigen Kapazität. Auf diese Weise läßt sich eine viel höhere Verstimmung des Oszillatorkreises erreichen, wie nachstehend noch näher gezeigt wird.

Auch aus der deutschen Patentschrift 812261 ist die Einschaltung eines Kondensatormikrophons in einen Hochfrequenzgenerator bekannt, wobei das Mikrophon an die Stelle des sonst üblichen Schwingkreiskondensators tritt. Die erzeugte Schwingung wird demnach bei der bekannten Schaltung durch Beschallung des Mikrophons frequenzmoduliert. Diese modulierte hochfrequente Leistung wird an-

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schließend in amplitudenmodulierte Hochfrequenz spannung am Kondensatormikrophon 10 und der umgewandelt und mit Hilfe eines Gleichrichters de- Polarisationsspannung am Widerstand 13 bestimmt moduliert, so daß schließlich die Modulationsleistung Diese Niederfrequenzspannung hat z. B. bei 100 V abgenommen werden kann. Dieser bekannten Schal- Polarisationsspannung und 74 Phon Schaltdruck tung gegenüber gilt das gleiche, wie vorstehend be- 5 einen Wert von 1,5 mV. Die relative Kapazitätsändereits zum Gegenstand der deutschen Auslegeschrift rung beträgt dabei etwa 10~⁵. Dadurch, daß dagegen 1110230 gesagt wurde. die Niederfrequenzspannung, d. h. 1,5 mV, über den

Bei einem Verstärker nach der Erfindung kann es Trennkondensator 11 und die Hochfrequenzdrosselzweckmäßig sein, die Speisegleichspannung durch spule 12 den spannungsabhängigen Kondensatoren, Gleichrichtung der speisenden Hochfrequenz zu er- io d. h. den Dioden 8 und 9, zugeführt wird, ergibt sich zeugen. eine relative Kapazitätsänderung, die proportional

Eine zweckmäßige Ausführungsform eines Ver- dem Verhältnis zwischen dieser Niederfrequenzspanstärkers nach der Erfindung kennzeichnet sich da- nung und der Polarisationsspannung der Quelle 14, durch, daß die Tonfrequenzspannung dem Verbin- z. B. IV, ist. Es ist somit unbedenklich möglich, eine dungspunkt zweier mit den gleichnamigen Elektroden 15 weit mehr als zehnmal höhere Kapazitätsänderung verbundener, als spannungsabhängige Kondensato- und eine entsprechende Verstimmung des Oszillatorren wirkender Dioden zugeführt wird, die gegen- kreises und somit eine entsprechend höhere Verstärsinnig in Reihe in den Abstimmkreis eines den spei- kung und ein entsprechend höheres Signal-Geräuschsenden Hochfrequenzstrom liefernden Oszillators ge- Verhältnis zu erhalten. Dabei wird durch die Drosselschaltet sind. 20 spule 12 verhindert, daß die Kapazitätsdrift des

Ferner kann es zweckmäßig sein, die erwähnte Kondensatormikrophons 10 bis zu den spannungs-Polarisationsspannung wenigstens zum Teil als abhängigen Kondensatoren 8 und 9 vordringen kann: Gleichspannungsabfall an einem Vorschaltwiderstand diese Kapazitätsdrift kann mithin die Oszillatorzu gewinnen, der die Speisegleichspannung mit dem frequenz nicht beeinflussen. (Gegebenenfalls ließe Kondensatormikrophon verbindet. 25 sich die Hochfrequenz-Drosselspule 12 somit durch

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die einen Widerstand ersetzen, sofern dieser so groß ist, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, daß er den Oszillatorkreis nahezu nicht dämpft und nachstehend näher erläutert. andererseits dennoch die Niederfrequenzspannung

In der Figur bezeichnet 1 einen Transistor, der mit nicht abschwächt.) Weil die spannungsabhängigen HiEe der Kondensatoren 2 und 3 und der Induktivi- 30 Kondensatoren 8 und 9 selber ebenfalls eine sehr tat 4 als Clapp-Oszillator geschaltet ist. Dabei sind 5 geringe Ruhekapazität haben, bilden sie für den Kon- und 6 Drosselspulen zum Zuführen der gewünschten densatormikrophonkreis eine hohe Impedanz, wo-Gleichspannungen, während mit 7 ein Trennkonden- durch eine ungewünschte Abschwächung des Niedersator bezeichnet ist. Die Abstimminduktivität 4 liegt frequenzsignals vermieden wird,
über der Reihenschaltung zweier gegensinnig in Reihe 35 Selbstverständlich wird bei Verwendung nur eines geschalteter pn-Dioden 8 und 9 an Erde, so daß der spannungsabhängigen Kondensators, d. h. nur einer Oszillatorkreis aus den Schaltelementen 3, 2, 4, 8, 9 der beiden Dioden 8 und 9, die Empfindlichkeit der besteht. Das Kondensatormikrophon 10 ist über Schaltung auf die Hälfte herabgesetzt und somit auch einen Trennkondensator 11 und eine Hochfrequenz- mehr Verzerrung eingeführt.

drosselspule 12 oder eine ähnliche Hochfrequenz- 40 Die Spannung der Quelle 14 kann z. B. von der Trennimpedanz mit dem Verbindungspunkt der Kollektorspeisespannung des Transistors 1 abgeleitet Dioden 8 und 9 verbunden. Über einen hochohmigen werden. Zu diesem Zweck kann z. B. ein von einem Widerstand 13, z. B. 500 MOhm, wird dem Konden- Kondensator überbrückter Widerstand in den satormikrophon 10 eine Speisespannung von z. B. Emitterkreis des Transistors 1 zwischen Erde und die 100 V zugeführt. Eine Quelle 14 mit geringer Span- 45 Drosselspule 5 geschaltet werden. Wird diese Spannung, z. B. von der Größenordnung von 1V, legt nung von der an den Klemmen 17 erzeugten Niederüber einen Widerstand 15 von z. B. ebenfalls frequenzspannung abgeleitet, so wird eine Gegen-500 MOhm und die Drosselspule 12 eine geringe kopplung eingeführt, die einer etwaigen Verzerrung Sperrspannung an den Verbindungspunkt der Di- entgegenwirkt.

öden 8 und 9. Die Dioden 8 und 9 werden somit in 50 Statt der Verwendung des Frequenzdetektors 16 ihrer Sperrichtung betrieben und sind dabei als span- können auch die erzeugten Hochfrequenzschwmgunnungsabhängige Kondensatoren mit sehr geringem gen selber nützlich sein, namentlich bei Funk-Verlustwinkel zu betrachten. anlagen, bei denen z.B. die von der Stimme eines

Wenn das Mikrophon 10 besprochen wird, ändert Sprechers erzeugten frequenzmodulierten Schwingunsich seine Kapazität, und die dadurch erzeugte Ton- 55 gen auf dem Funkweg an eine Anlage zur weiteren frequenzspannung erreicht über den Trennkonden- Verarbeitung dieser Schwingungen übertragen wersator 11 und die Drosselspule 12 die als spannungs- den. Weiter kann bei den anderen eingangs erwähnabhängige Kapazitäten geschalteten Dioden 8 und 9. ten Möglichkeiten zur Verwendung der Hoch-Hierdurch ergibt sich eine Verstimmung des Oszil- frequenzspeisung auf ähnliche Weise das Prinzip der latorkreises, die mit Hilfe eines Frequenzdetektors 16 60 Erfindung selbstverständlich Anwendung finden,
ein verstärktes Ausgangssignal an den Klemmen 17 Zum Erhalten der erforderlichen hohen Gleichliefert, spannung für das Kondensatormikrophon 10 kann

Die Erfindung beruht auf der folgenden Erkennt- die erzeugte Oszillatorschwingung herauftransfornis: Wenn das Kondensatormikrophon unmittelbar miert, dann gleichgerichtet (gegebenenfalls in einer in den frequenzbestimmenden Kreis des Oszillators 65 Spannungsverdoppelungs- oder -vervielfachungsschalgeschaltet wird, so wird die dadurch in den Kreis tung) und über den Widerstand 13 dem Kondensatoreingeführte relative Kapazitätsänderung durch das mikrophonlO zugeführt werden. Zu diesem Zweck Verhältnis zwischen der erzeugten Niederfrequenz- ist die Drosselspule 5 als Transformator ausgebildet,

der nach Gleichrichtung mit Hilfe eines Gleichrichters 21 die Spannung für das Kondensatormikrophon 10 an der Klemme α liefert.

Wird die Klemme α dagegen an Erde oder an eine die Dioden 8 und 9 in der Sperrichtung polarisierende kleine (negative) Spannung und die untere Elektrode des Kondensatormikrophons an eine hohe Spannung (im dargestellten Fall eine hohe negative Spannung) gelegt, so könnten im Prinzip der Trennkondensator 11, die Quelle 14 und der Trennwiderstand 15 wegfallen, weil in diesem Fall unter Berücksichtigung des hohen ohmschen Widerstandes des Kondensatormikrophons der geringe Gleichspannungsabfall über dem Widerstand 13 die erforderliche Polarisation der Dioden 8 und 9 besorgen könnte. In der Praxis legt man jedoch vorzugsweise das Kondensatormikrophon einseitig an Erde.

Claims (4)

Patentansprüche: 20

1. Kondensatormikrophonverstärker unter Verwendung einer Hochfrequenzspeisung, wobei das Kondensatormikrophon an einer Speisegleichspannung liegt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die im Mikrophonkreis erzeugte Tonfrequenzspannung über eine Hochfrequenz-Trennimpedanz mindestens einem Kondensator mit spannungsabhängiger Kapazität zugeführt wird, der in den Hochfrequenz-Speisekreis geschaltet ist, wobei die Speisegleichspannung groß gegenüber der Polarisationsspannung des erwähnten Kondensators ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisegleichspannung durch Gleichrichtung der Hochfrequenzspeisung erhalten ist.

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonfrequenzspannung dem Verbindungspunkt zweier mit den gleichnamigen Elektroden verbundener, als spannungsabhängige Kondensatoren wirksamer Dioden zugeführt wird, die gegensinnig in Reihe in den Abstimmkreis eines die Hochfrequenzspeisung liefernden Oszillators geschaltet sind.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Polarisationsspannung wenigstens zum Teil durch den Gleichspannungsabfall an einem Vorschaltwiderstand, der die Speisegleichspannung mit dem Kondensatormikrophon verbindet, erhalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 812261;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1110 230.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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