DE1910156C3

DE1910156C3 - Geber zur Umwandlung von Druckwellen in digitale elektrische Signale

Info

Publication number: DE1910156C3
Application number: DE1910156A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Kurt Von 5100 Aachen Muench; Ernst H. Wollerau Rothauser (Schweiz)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-03-01
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1979-07-26
Also published as: CH466376A; DE1910156A1; GB1248088A; FR1603889A; US3626096A; DE1910156B2

Description

erhöht

Durch einen Fachaufsatz mit dem Titel »A Resonant-Gate Silicon Surface Transistor with High-Q Band Pass Properties«, Verfasser: H.CNathanson und R.A. Wickstrom, erschienen in AppL Phys. Letters, 1965, VoL 7, No. 4; Seiten 84-86, ist die Venwendung eines Feldeffekttransistors bekanntgeworden, dessen Stromfluß von einem mechanisch schwingenden, elektrisch vorgespannten Stab, welcher als Steuerelektrode dient, gesteuert wird. Dieser als Steuerelement dienender Stab ist Ober der Trennfläche der beiden Stromflußelektroden (Source und Drain) angeordnet Durch den schwingenden Stab wird bei einer konstant gehaltenen elektrischen Vorspannung des Stabes eine Feldeffektmodulation des durch den FE-Transistor fließenden Stromes erreicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, auf einem ähnlichen Prinzip des Kondensatormikrophons basierenden Geber zur Umwandlung von Drücken, beispielsweise von Schall, in digitale elektrische Signale zu schaffen. Dieser neue Geber soll klein und einfach im Aufbau sein. Außerdem soll seine Membran unbelastet sein und mit keinen die Auslenkbewegungen der Membran Obertragenden Mitteln starr verbunden sein, wie dies bei den bekannten Gebersystemen der Fall ist Eine weitere Konstruktionsforderung besteht darin, daß die Abfühlung der Membranauslenkung im Gegensatz zu einem bekannten Geber möglichst großflächig erfolgt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, in daß in der Gegenelektrode berührungslos und vorzugsweise elektrisch mit der Membran gekoppelt eine Anzahl Fühl-Schaltelemente enthalten sind, deren Fühlflächen zur Membran hin einen Luftspalt aufweisen und deren Leitzustand von der Auslenkung der Membran abhängig ist, daß die Fühi-Schaitelemente so angeordnet sind, daß sich die Zahl der aktivierten Fühl-Schaltelemente in einem bestimmten Verhältnis zur Gesamtzahl der Fühl-Schaltelemente in Abhängigkeit von der Membranauslenkung ändert, und daß jedes der Fühl-Schaltelemente ausgangsseitig jeweils mit einem zugeordneten taktgesteuerten Abtastschalter verbunden ist, der bei vorbestimmten Schwellenwerten des Ausgangssignals vom Fühl-Schaltelement in den »Ein«- oder »Aus«-Schaltzustand schaltet

Es ist ein Vorzug dieses erfindungsgemäßen Gebers im Vergleich zu einem bekannten Geber, daß bei ihm die doppelte Umwandlung der analogen Drucksignale in analoge elektrische Signale und deren anschließende Umwandlung in digitale elektrische Signale nicht erforderlich ist Durch die Eliminierung dieser Wandler-Zwischenstufe reduziert sich bei dem erfindungsgemäßen Geber der schaltungstechnische Aufwand beträchtlich.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Verwendung von Feldeffekttransistoren, die als Fühl-Schaltelemente berührungslos an die Membran gekoppelt sind und sich leicht zu einer Miniaturschaltung integrieren lassen und dadurch einen billigen und zuverlässigen Aufbau ermöglichen. Ein anderer Vorteil liegt in der Möglich- bo keit, nachgeordnete Codierschaltungen mit in die integrierte Schaltung einzubeziehen und die gesamte Wandler- und Codieranordnung in gemeinsamen Fabrikationsschritten auf einem einzigen Halbleitergrundplättchen (Chip) herzustellen. Für den Benutzer liegt der Vorteil in den kleinen Abmessungen und damit in der Handlichkeit dieser Geberanordnung.

Bei entsprechend angepaßter Konstruktion sind zur

berührungslosen Abfühlung der Membranauslenkung andere Fühl-Schaltelemente verwendbar, beispielsweise Hallsonden, andere steuerbare Halbleiterschalter oder induktive Wandler, die ebenfalls iti der als Träger dienenden fester Gegenelektrode anzuordnen sind. Jedoch sind derartige Fühl-Schaltelemente nicht so vorteilhaft wie die bereits erwähnten Feldeffekttransistoren.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebers anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung eines Kondensatormikrophons für die Abgabe digitaler Ausgangssignale,

Fig..? den Schnitt durch einen der Feldeffekttransistoren 10 bis 15 aus F i g. 1 und

F i g. 3 die Angabe einiger Größer für die Berechnung der Anordnung gemäß F i g. 1.

In der F i g. 1 sind als Grundelemente eines Kondensatormikrophons eine Membran 1, eine feste Gegenelektrode 2 und eine Einspannvorrichtung 3 für die elastische Aufhängung der Membran 1 dargestellt Die Membran 1 besteht wegen der geforderten elektrischen Leitfähigkeit entweder aus einer Metallfolie oder aus einem anderen metallisierten Werkstoff. Die Membran 1 ist in der F i g. 1 nicht in ihrer Ruhestellung gezeichnet, sondern in einer Arbeitsstellung zur Verdeutlichung des Auslenkeffektes, der sich bei einer Druckbelastung der Membran 1 einstellt

Innerhalb der Gegenelektrode 2 sind mehrere Feldeffekttransistoren FET 10 bis 15 angeordnet Diese enthalten, wie in dem sehr stark vergrößerten Schnitt durch einen Feldeffekttransistor F i g. 2 angedeutet ist, eine Quellen- und eine Absaugeelektrode 4 bzw. 5. Von Fachleuten wird die Quellenelektrode 4 auch als »Source« und die Absaugeelektrode 5 als »Drain« bezeichnet Die Steuerelektrode 6 — auch unter der Bezeichnung »Gate« bekannt — wird durch die gegenüber der Gegenelektrode 2 elektrisch vorgespannte Membran 1 gebildet. Auf die geometrischen Abmessungen dieser Geberanordnung wird an späterer Stelle der Beschreibung eingegangen. Es sie jedoch betont, daß sich anstelle der Feldeffekttransistoren 10 bis 15 auch beliebige andere mit der Membran 1 elektrisch koppelbare Schaltelemente verwenden lassen, wie eingangs bereits erwähnt wurde.

Das Prinzip dieses Wandlerteiles im Geber besteht nun darin, die Feldeffekttransistoren 10 bis 15 entlang einer solchen Strecke anzuordnen, daß bei konstanter elektrischer Vorspannung der Membran 1 verschieden starke Auslenkungen der Membran 1 das Verhältnis der Anzahl von elektrisch durch die Membran 1 beeinflußten (z. B. gesperrten) FET-Transistoren zu der Anzahl von nicht beeinflußten (z. B. leitenden) FET-Transistoren ändern. Bei einer parabolisch deformierenden Membran 1 ist eine in radialer Richtung zu ruhenden Membran verlaufende Anordnung der Feldeffekttransistoren 10 bis 15 günstig. Dadurch werden bei einer geringen Auslenkung der Membran 1 zunächst die zentral gelegenen Feldeffekttransistoren durch den als Steuerelektrode — GATE — wirkenden mittleren Teil der Membran 1 beeinflußt. Bei einer sehr starken Auslenkung der Membran werden dann auch die äußeren Feldeffekttransistoren 10 bis 15 durrh die sich in ihre Nähe bewegende Membran 1 beeinflußt. Wird nun eine genügend große Anzahl solcher Feldeffekttransistoren 10 bis 15 entlang der soeben definierten Strecke in radialer Richtung angeordnet, dann läßt sich

beispielsweise durch statistisches Ermitteln der Anzahl leitender zur Anzahl gesperrter FET-Transistoren 10 bis 15 die Stärke der Membranauslenkung angeben. Je mehr Feldeffekttransistoren 10 bis 15 längs dieser Strecke vorgesehen sind, desto dichter liegen die Quantisierungswerte beieinander, und desto genauer läßt sicii die Stärke der Membranauslenkung angeben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl der vorgesehenen Feldeffekttransistoren 10 bis 15 mit der Zahl der gewünschten Quantisierungsstufen für das ι ο theoretisch angenommene Signal übereinstimmt.

Selbstverständlich sind auch andere Membranformen als die in F i g. 1 dargestellte denkbar. In jedem Fall müssen die Feldeffekttransistoren 10 bis 15 geometrisch so angeordnet werden, daß sich die Anzahl der von der Membran i beeinflußten FET-Transistoren 10 bis 15 oder anderer Fühl-Schaltelemente in Abhängigkeit von der Stärke der Membranauslenkung ändert Die Feldeffekttransistoren 10 bis 15 sind jeweils gemäß F i g. 1 mit Abtastschaltungen 20 bis 25 verbunden, welche von einem gemeinsamen Abtastgenerator 30 gesteuert werden. Die Ausgänge der Abtastschaltungen 20 bis 25 sind an die Eingänge einer Kodiermatrix 40 angeschlossen. Der Abtastgenerator 30 ist im wesentlichen ein Taktgeber, der die Abtastschaltungen 20 bis 25 so steuert, daß diese zu definierten Zeitpunkten ihr Ausgangssignal an die Codiermatrix'40 weitergeben. Bei Annahme von 2" Quantisierungsstufen sind in dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auch 2" Feldeffekttransistoren 10 bis 15 und 2" Abtastschaltungen 20 bis 25 vorgesehen.

Die obenerwähnte statistische Ermittlung des Verhältnisses der Anzahl gesperrter zur Anzahl leitender Feldeffekttransistoren 10 bis 15 läßt sich durch die in F i g. 1 gezeigte Geberanordnung etwas vereinfachen. Bei einer bestimmten Membranauslenkung ist nur ein Teil der Feldeffekttransistoren 10 bis 15 leitend und der andere restliche Teil ist gesperrt Die zwischen den ein- und ausgeschalteten FET-Transistoren 10 bis 15 verlaufende Trennungslinie verschiebt sich in Abhängigkeit von der Membranauslenkung entlang der radialen Strecke, auf der die FET-Transistoren 10 bis 15 angeordnet sind. Es genügt daher für die Auswertung der von den FET-Transistoren 10 bis 15 abgegebenen Signale, die Lage dieser Trennungslinie zu ermitteln. Diese Aufgabe kann von den Abtastschaltungen 20 bis 25 in F i g. 1 übernommen werden. Beispielsweise wäre die Ausführung dieser Abtastschaltungen 20 bis 25 als Antivalenzschaltungen (exklusives ODER) denkbar. Es könnten damit die Ausgangssignale von je zwei benachbarten FET-Transistoren 10 bis 15 miteinander verglichen werden, was dazu führen würde, daß nur diejenige Abtastschaltung 20 bis 25 ein Ausgangssignal an die Codiermatrix 40 liefert die an benachbarte FET-Transistoren 10 bis 15 mit verschiedenen Schaltzuständen angeschlossen ist

Die mit den Ausgängen der Abtastschaltungen 20 bis 25 verbundene Codiermatrix 40 dient in diesem Ausführungsbeispiel zur Umformung der soeben erwähnten elektrischen Abtastsignale in binär codierte elektrische Ausgangssignale, die dann zur Weiterverarbeitung beispielsweise direkt in eine Datenverarbeitungsanlage eingegeben werden können. In diesem Fall könnte die Codiermatrix 40 beispielsweise aus einer Diodenmatrix mit 2" χ π Elementen bestehen. Anstelle einer Diode Matrix 40 ist auch eine andere Codiermatrix verwendbar, welche andere Bauelemente enthält, sofern eine Codierung Oberhaupt erwünscht ist Im folgenden wird auf nähere Einzelheiten des in F i g. 1 schematisch dargestellten Gebers zur Umwandlung von Druckwellen in digitale elektrische Signale eingegangen. Die in Ruhestellung befindliche Membran 1 habe, wie in F i g. 3 angedeutet, den Durchmesser 2 R und befinde sich im Abstand Da von der Oberfläche der in einer Ebene angfcordneten Feldeffekttransistoren 10 bis 15. Die maximale Auslenkung der Membran gegenüber der Ruhestellung betrage a. Unter der Annahme, daß die in Fig.3 im Schnitt angedeutete Membran bei Auslenkung parabelförmige Gestalt annimmt, gilt für den ortsabhängigen Abstand D der Membran vor. den Feldeffekttransistoren, wenn χ die von der Symmetrieachse der Membran aus gemessene Ortsvariable darstellt,

D(x) = D₀~a +
Aus der Poisson-Gleichung

11 =

folgt für die Feldstärke F(N, L) an der Oberfläche des Halbleiters, wenn sich eine Sperrschicht der Stärke L bei einer Störstellenkonzentration /Vbilden soll,

wobei q die Elektronenladung und ε die Dielektrizitätskonstante des verwendeten Halbleiters bedeuten. Der zwischen Quellen- und Absaugelektrode liegende Kanal sei beispielsweise n-dotiert.

Der pro Längeneinheit innerhalb eines Feldeffekttransistors auftretende Strom bei einer angelegten Spannung Us

wobei μ die Trägerbeweglichkeit σ die Leitfähigkeit A die Höhe des Feldeffekttransistors und B die Kanallänge (F i g. 2) bedeuten.

Die Bedingungen für das Auftreten des Abklemmeffektes (pinch-off) ist:

Aa

Beispielsweise würde mit den Werten A=IO-⁴Cm, σ=1 ω-'cm-¹, e=10-^J2Asec/Vcm und μ=3000αη²/ Vsec eine Feldstärke von F=3 · 10* V/cm zur Erzielung des Abklemmeffektes erforderlich sein. Solche Werte lassen sich mit üblichen Kondensatormikrophonen gut erreichen, bei denen Ai=10-³cm beträgt und eine Vorspannung von IÄ=30V gewählt wird. Dabei müßten bei einer oben angenommenen η-Dotierung des Kanals die Spannung LA₀ an der Membran negativ gegenüber der mit den Transistoren auf gleichem Potential liegenden Gegenelektrode gewählt werden, damit sich eine Sperrsicht im Kanal bildet

Durch Differentiation der Gleichungen (1) und (2) folgt:

Andererseits gilt bei einer zwischen der Membran und der Gegenelektrode herrschenden Vorspannung LO für die Feldstärke F zwischen der Gegenelektrode und einem sich im Abstand D befindlichen Punkt auf der Membran:

AD	I It "ΊΓ	2 a
dx	W^x
al Jf ~	- Usi.·

d_F
dÖ

i⁷«
D²

Die Kombination der letzten drei Gleichungen ergibt:

d/ _ 2UtIiU₀Us₀ χ

~dx ~ BRD²(x) ~R ' -'"'

Diese Gleichung gibt die Änderung des Stromes an, in Abhängigkeit von der gemäß F i g. 3 definierten Entfernung Af des Feldeffekttransistors von der Symme- jo trieachse.

Zur Verdeutlichung mögen folgende, als Beispiel gewählte Werte dienen: L(sd=5V, fl=4-10-<cm, /?=l,5cm. Mit den oben gewählten Zahienbeispielen ergibt sich unter der Annahme, daß für gebräuchliche j> Kondensatormikrophone D(x) durch D₀ ersetzt werden kann, bei einem relativen Abstand

■^ = 0,1 Λ^ = 15mA/cm².

Bei einer Länge des einzelnen Transistors von 250 μΐη ergibt sich:

^ * 400 uA/cm dx

Angenommen, es sei eine Digitalisierung in 250 Quantisierungsstufen erwünscht, dann ergibt sich mit den oben angenommenen Abmessungen eine für einen Transistor zur Verfügung stehende Länge von 1,5 cm/ 250=6 · 10-³cm. Die zwischen den einzelnen Transistoren sich ergebenden Unterschiede in den Stromwer- -, ten betragen 2,4 μΑ. Solche Werte können durch die nachfolgenden Abtastschaltungen 20 bis 25 noch gut verarbeitet werden. Die Mikrophonempfincllichkeit nimmt zur Peripherie hin um etwa den Faktor 10 zu, wodurch sich an diesen Stellen Unterschiede in den

κι Stromwerten von 24 μΑ ergeben.

Wegen der geringen Abmessungen der Feldeffekttransistoren ist es möglich, die Abtastschaitungen und die Codiermatrix zusammen mit den Transistoren in gemeinsamen Fabrikationsschritten in Form einer

ι -, integrierten Schaltung herzustellen. Beispielsweise wäre die Ausführung der Schaltung in Mesa-Technik möglich. Für das gezeigte Ausführungsbeispiel wäre es zweckmäßig, die Feldeffekttransistoren an der Oberfläche der Gegenelektrode 2 gemäß F i g. 1 anzuordnen, damit ein gutes Zusammenwirken mit der als Steuerelektrode dienenden Membran erreicht wird. In diesem Beispiel ist es zweckmäßig, die Abtastschaltungen und die Codiermatrix in einem gewissen Abstand von der Membran anzuordnen, um störende Einflüsse des von der Membran ausgehenden elektrischen Feldes auf diese Schaltungen zu eliminieren.

Aus den oben skizzierten Berechnungen ist ersichtlich, daß die Anordnung relativ empfindlich ist gegenüber Änderungen in der Vorspannung U₀. Gegegenenfalls müssen Mittel zum Konstanthalten dieser Spannung vorgesehen sein, die dafür sorgen, daß bei Normaldruck die Membran sich immer in genau der gleichen Lage befindet Zur Unterstützung dieser Regelung könnten die Feldeffekttransistoren selbst herangezogen werden. Und zwar müßten die beiden Transistoren, die der obenerwähnten Trennungslinie zwischen leitenden und gesperrten Transistoren bei Normaldruck benachbart sind (also der letzte gesperrte und der erste leitende, von der Symmetrieachse in Fig. 1 her gesehen), eine Minimum-Maximum-Regelung für die Vorspannung U₀ steuern.

Anschließend sei darauf hingewiesen, daß sich die beschriebene Anordnung gut zur Messung kleiner relativer Druck- oder Längenänderungen abwandeln läßt, wenn nämlich an die Membran ein mechamischer Druckgeber angeschlossen wird oder wenn anstelle der elastischen Membran der mechanische Druckgeber direkt die Steuerfunktion für die Feldeffekttransistoren übernimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Geber zur Umwandlung von Druckwellen in digitale elektrische Signale, enthaltend einen nach dem Prinzip des Kondensator-Mikrophons aufge- s bauten mechanisch-elektrischen Wandler mit einer der Druckeinwirkung ausgesetzten Membran und einer festen Gegenelektrode, die mit einer die digitalen elektrischen Signale liefernden Schaltungseinrichtung verbunden ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß in der Gegenelektrode (2) berührungslos und vorzugsweise elektrisch mit der Membran (1) gekoppelt eine Anzahl Fühl-Schaltelemente (10 bis 15) enthalten sind, deren Fühlflächen zur Membran (1) hin einen Luftspalt (£>J aufweisen und deren Leitzustand von der Auslenkung der Membran (1) abhängig ist,

daß die Fühl-Schaltelemente (10 bis 15) so angeordnet sind, daß sich die Zahl der aktivierten Fühl-Schaltelemente (10 bis 15) in einem bestimmten Verhältnis zur Gesamtzahl der Fühl-Schaltelemente (10 bis 15) in Abhängigkeit von der Membranauslenkung (abändert, und

daß jedes der Fühl-Schaltelemente (10 bis 15) ausgangsseitig jeweils mit einem zugeordneten taktgesteuerten Abtastschalter (20 bis 25) verbunden ist, der bei vorbestimmten Schwellenwerten des Ausgangssignals vom Fühl-Schaltelement (10 bis 15) in den »Ein«- oder »Aus«-Schaltzustand schaltet

2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühl-Schaltelemente (10 bis 15) Feldeffekttransistoren sind, deren Steuerelektrode (6) die Membran (1) bildet und daß zwischen der Membran (1) und den Quellen- und den Absaugelektroden (4,5) der Feldeffekttransistoren ein Luftspalt (D) besteht.

3. Geber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) im wesentlichen kreisförmig ist und daß die Fühl-Schaltelemente (10 bis 15) radial zur Symmetrieachse der no Membran (1) angeordnet sind.

4. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtast-Generator (30) zeitlich gemeinsam die Abtastschalter (20 bis 25) steuert und daß die Ausgangssignale der Abtastschalter (20 bis 25) zu einer Codiermatrix (40) gelangen, die an ihren Ausgängen digitale Signale in einer bestimmten Codierung liefert.

5. Geber nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschalter (20 >o bis 25) aus Antivalenz-Schaltungen bestehen.

6. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekttransistoren (10 bis 15), die Abtastschalter (20 bis 25) und die Codiermatrix (40) zu einer integrierten Schaltung zusammengefaßt sind.

7. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhestellung der Membran (1) bei Normaldruck durch eine Trennungslinie definiert ist, die durch die verschiedenen Leitzustände von _Oo wenigstens zwei in radialer Richtung eng benachbarter und im Zentrumsbereich der Membran (1) angeordneter Fühl-Schaltelemente (10,11) bestimmt ist und daß diese Fühl-Schaltelemente (10, 11) mit einer Schaltungseinrichtung zur Regelung der Vorspannung zwischen der Membran (1) und der Gegenelektrode (2) verbunden sind.

Diese Erfindung betrifft einen Geber zur Umwandlung von Druckwellen in digitale elektrische Signale, enthaltend einen nach dem Prinzip des Kondensator-Mikrophons aufgebauten mechanisch-elektrischen Wandler mit einer der Druckeinwirkung ausgesetzten Membran und einer festen Gegenelektrode, die mit einer die digitalen elektrischen Signale liefernden Schaltungseinrichtung verbunden ist

Der Zweck dieser Erfindung ist eine Weiterentwicklung derartiger Geber, um mit einer einfacheren, billig herstellbaren Ausführung der Membranauslenkung entsprechende digitale elektrische Ausgangssignale in einer bestimmten Codierung zu erhalten.

Solche Geber sind besonders zur Aufnahme und Umwandlung von Schallwellen in elektrische digitale Signale geeignet Von dieser Umwandlung wird bei der Fernübertragung von Sprache in zunehmendem Maße Gebrauch gemacht Derartige akustische Geber sind auch zur direkten Eingabe von Informationen, oder Befehlen in Datenverarbeitungsanlagen, in Steuerungseinrichtungen, für Meßanlagen oder Analysiergeräte geeignet, bei denen die Eingabeinformation oder der Steuerungsbefchl beispielsweise aus einer Sprache oder sonstigen Schallwellen besteht Diese Geber sind auch in der Meßtechnik als empfindliche und genaue Wandler gebräuchlich, welche Druckeinwirkungen oder sehr kleine Membranauslenkungen in entsprechende digitale elektrische Signale umformen, die dann in Einrichtungen, die dem Geber nachgeschaltet sind, ausgewertet oder weiter verarbeitet werden.

Akustische Signale werden üblicherweise durch einen analogen elektroakustischen Wandler, z. B. ein Mikrophon, zunächst in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt. Danach erfolgt häufig, insbesondere bei kommerzieller Sprachübertragung, eine Digitalisierung dieses elektrischen analogen Signals, also eine Umsetzung in ein impulscodiertes Signal. Diese Umwandlung und Codierung kann auf die verschiedenste Art erfolgen. Als ein Beispiel sei die häufig verwendete Puls-Code-Modulation genannt.

Das vorstehend kurz erwähnte Umwandlungs- und Codierverfahren ist jedoch recht umständlich und gerätemäßig aufwendig. Es wurden deshalb von verschiedenen Entwicklungsstellen Versuche durchgeführt, die Digitalisierung des zu übertragenden elektrischen Signals bereits früher, nämlich bei der Umsetzung des akustischen¹ in das elektrische Signal vorzunehmen. Damit ist die Zwischenstufe in der ein vom mechanischelektrischen Wandler erzeugtes analoges Signal vorhanden ist und dieses in ein digitales elektrisches Signal gewandelt wird, nicht mehr erforderlich. Durch die Eliminierung dieser Zwischenstufe wird der technische Aufwand für den Geber verringert.

Durch die Schweizer Patentschrift 4 31622 ist ein Geber zur Umwandlung von akustischen Wellen in elektrische digitale Signale bekannt. Dieser bekannte Geber besteht aus der Kombination eines Mikrophons mit einem Analog/Digital-Wandler. Bei diesem Geber wird die Auslenkbewegung von einem eng begrenzten Punkt der Mikrophonmembran in ein analoges elektrisches Signal transformiert, das zu einem Analog/Digital-Umformer gelangt und in diesem zu einem digitalen Signal gewandelt wird. Bei diesem bekannten Geber wird einerseits die Bewegung nur eines Punktes oder nur einer kleinen Teilfläche der Membran ausgenutzt, andererseits wird die schwingende Masse der Membran durch zusätzliche Hilfsmittel, die mechanisch mit der Membran verbunden sind, in unerwünschter Weise