DE2155026B2 - Schaltungsanordnung zur Schaltung eines Niederfrequenzkondensatormikrofons - Google Patents

Description

dete Zeitkonstante gleich oder größer ist als die der gleich sein. Die Membran 7 liegt an Masse bzw. am unteren Grenzfiequenz des Übertngungsbereiches Bezugspotential der Schaltung. Die Schallwelle ist entsprechende Zeitkonstante. Bei Erfüllung dieser wieder mit 14 symbolisiert. Wenn diese entsprechend Voraussetzung wird die Wandlerschaltung nach dem der Beschreibung zu F i g. 1 die Membranen 7 und 8 Prinzip der konstanten Ladung betrieben. 5 nach rechts auslenkt, wird die Kapazität 7.1 größer Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand von und die Kapazität 8.1 kleiner. Die mittlere Elek-Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt trode 9 ist wieder über einen sehr hochohmigen Fig.] die Zusammenschaltung eines symmetri- Widerstand 4 an die Gleichspannungsquelle gelegt, sehen Wandlers mit einem unsymmetrischen Verstär- deren anderer Pol an Masse oder an einen anderen kereingang, io zweckentsprechenden Punkt der Schaltung gelegt ist. F i g. 2 eine Schaltungsanordnung mit einem abge- Die Bezeichnungen 5, 6, 6.1 entsprechen der Beänderten symmetrischen Wandler, Schreibung zu Fig. 1. Durch Verkleinern der Kap a-Fig. 3 Schaltungsanordnung mit einem symmetri- zität des Mikrofons erhält der Feldeffekttransistor 6 sehen Wandler mit Elektretmembranen. auch in dieser Anordnung eine verdoppelte Steuerin F i g. 1 wird das Grundprinzip der Schaltungs- 15 spannung, wodurch ebenfalls die Ersatzlautstärke des anordnung dargestellt. In diesem Beispiel besteht der Mikrofons wesentlich verbessert wird. Die an Masse Doppelwandler aus der Membran 1 als mittlere Elek- liegende Membran 7 bringt wieder die erforderliche trode und zwei schalldurchlässigen Gegenelektro- statische Abschirmung des Wandlers,
den 2 und 3. Deren Schalldurchlaßöffnungen sind Die F i g. 3 zeigt eine Abwandlung des Schaltungsmit 2.1 und 3.1 bezeichnet. Die Kapazitäten 1.1 und so beispiels entsprechend der Fig.2 und der zugehöri-1.2 zwischen der Membran 1 und den Gegenelektro- gen Beschreibung. Die Membranen 7 und 8 sind den 2 und 3 sollen bei Schalldruck Null gleich oder Elektretmembranen, die in Richtung zur mittleren angenähert gleich sein. Eine mit dem Pfeil 14 symbo- Elektrode 9 jeweils die gleiche Polung der Elektretilisierte Schallwelle drückt z. B. die Membran 1 nach sierung aufweisen. Diese Elektretisierung 7.2 und 8.2 rechts. Die Kapazität 1.1 wird dabei verkleinert und 25 ersetzt die in dem Beispiel der Fig.2 genannte die Kapazität 1.2 vergrößert. Die Membran 1 liegt Gleichspannungsquelle zur Polarisierung der Memdabei über dem sehr hochohmigen Widerstand 4 an bran. Die mittlere Elektrode 9 ist in diesem Beispiel einer Gleichspannungsquelle, deren anderer Pol an völlig isoliert dargestellt. Sie kann ebenfalls über Masse oder an einen anderen zweckentsprechenden einen sehr hochohmigen Widerstand (gestrichelt einPunkt geschaltet ist. Durch die Vergrößerung der 30 gezeichnet) an das Bezugspotential gelegt werden; es Kapazität 1.2 wird dem Verstärkereingang, beispiels- genügt aber der Isolationswiderstand der mechaniweise dem Gate 6.1 des Feldeffekttransistors 6, eine sehen Halterung.

gegenüber den bisher bekannten Schaltungsanord- Vorteilhafterweise kann auch die mittlere Eleknungen doppelt so hohe Steuerspannung zugeführt, trode 9 mit einer zusätzlichen Elektretisierung verseda die Kapazitäten des Doppelwandlers in Serie ge- 35 hen werden, deren Polung entgegengesetzt der nach schaltet sind. In der deutschen Patentschrift 856 615 innen weisenden Pole der Elektretmembranen ist. sind die Wandlerkapazitäten dagegen wechselstrom- Durch den Linsatz eines derart ausgebildeten Dopmäßig parallel geschaltet. Durch die Serienschaltung pelwandlers in der erfindungsgemäßen Schaltungsander Kapazitäten wird die Ersatzlautstärke des Mikro- Ordnung wird eine besonders hohe ErsatzlautstärVe fons wesentlich verbessert. Zweckmäßig kann das 40 erzielt.

Gate 6.1 über einen sehr hochohmigen Widerstand S, Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung beispielsweise an Masse oder an einen anderen zweck- weist unter Beibehaltung der Vorteile des hochlineaentsprechenden Punkt der Verstärkerschaltung ge- ren Doppelwandlers eine wesentlich verbesserte Erlegt werden. Wird das Mikrofon z. B. so aufgebaut, satzlautstärke auf, da durch die Serienschaltung der daß in der an Masse hegenden Gegenelektrode 2 die 45 Wandlerkapazitäten gegenüber den bekannten Schal-Schalleinlaßöffnungen des Mikrofons angeordnet tungsanordnungen eine doppelt so hohe Steuerspansind. so bildet diese Gegenelektrode die statische Ab- nung 111 dem nachgeschalteten Verstärkereingang schirmung des Wandlers. auftritt. Ein weiterer Vorteil liegt im Einsatz eiufa-Die F i g. 2 zeigt das Prinzip eines äquivalenten eher Verstärker mit unsymmetrischem Eingang und Beispiels. In diesem Beispiel besteht der Doppel- 50 der Ableitung der Polarisationsvorspannung von wandler aus einer sehr gut schalldurchlässigen mittle- einer mit einem Pol auf dem Bezugspotential liegenren Elektrode 9 mit den Öffnungen 9.1. Die Kapazi- den Gleichspannungsquelle. Da die vordere Elektäten 7.1 und 8.1 zwischen den Membranen 7 bzw. 8, trode mit dem Bezugspotential (Masse) verbunden den Gegenelektroden, und der mittleren Elektrode 9 ist, können in der Schaltungsanordnung einfach konsollen bei Schalldruck Null gleich oder angenähert 55 struiertc Doppelwandler eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

l 2 Vorteile konnten sie sich nicht durchsetzen, weil es Patentansprüche: bisher keine brauchbare Schaltungsanordnung gab, sie in einfacher Weise störungsfrei an einen Nieder-

1. Schaltungsanordnung zur Schaltung eines frequenzverstärkereingang zu schalten.
Niederfrequenzkondensatonnikrofons hoher Li- 5 Die deutsche Patentschrift 856 615 sieht eine nearität mit einem aus einer mittleren Elektrode Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art und zwei beiderseits derselben angeordneten Ge- vor, bei der (vgl. zum Beispiel A b b. 3 und 5 dieser genelektroden gebildeten elektroakustischen Patentschrift) ein zwischen zwei Gegenelektroden Doppelwandler in den Eingangskreis eines dem von einer Gleichspannungsquelle erzeugtes elektri-Mikrofon nachgeschalteten Verstärkers mit auf io sches Feld von der schwingenden Membran, die bei ein Bezugspotential bezogenem unsymmetrischem kleinem Schalldruck in der Mitte des Feldes steht, Eingang, dadurch gekennzeichnet, »abgetastet« wird. Das elektrische Feld bildet dabei daß die eine Gegenelektrode des Wandlers an gewissermaßen zwei Zweige einer Brückenanordden Eingang des Verstärkers, die andere Gegen- nung. Die beiden anderen Zweige werden durch zwei elektrode an das Bezugspotential und die mittlere 15 gleiche Widerstände gebildet. Die Brücke wird von Elektrode über einen sehr hochohmigen Wider- der das elektrische Feld aufbauenden Spannung gestand auf ein Gleichspannungspotential gelegt ist, speist. Zwischen dem Symmetrierpunkt der Widerdessen Höhe durch die Art des Doppelwandlers stände und der Membran steht das Nutzsignal, wenn bestimmt ist. die Membran aus ihrer Mittelstellung ausgelenkt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit 20 wird und damit die Symmetrie der Brücke gestört einem Mikrofon mit einer Membran als mittlere wird. Der Nachteil dieser vorbekannten Schaltungs-Elektrode, die zwischen zwei schalldurchlässigen anordnung besteht darin, daß die Batterie zur Spei-Gegenelektroden angeordnet ist, dadurch gekenn- sung der Brücke ihren Bezugspunkt nicht in dem der zeichnet, daß die Membran (1) an einen Pol einer sonstigen Schaltung hat. Die Brückenspeisespannung Gleichspannungsquelle gelegt ist, deren anderer 25 kann somit nicht ohne weiteres aus der Betriebs-Pol am Bezugspotential der Schaltung liegt spannung der Schaltung abgeleitet werden.

(Fig. 1). In der deutschen Offenlegungsschrift 1 937 857 ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit ein symmetrischer Wandler in einfacher Bauweise für einem Mikrofon mit einer schalldurchlässigen den Einsatz in Hochfrequenzkondensator-Mikrofomittleren Elektrode, die von zwei Membranen als 30 nen beschrieben. In dieser Schrift wird jedoch keine Gegenelektroden eingeschlossen ist, dadurch ge- Anweisung gegeben, wie ein solcher Wandler in einer kennzeichnet, daß -die schalldurchlässige mittlere Niederfrequenzschaltung eingesetzt werden könnte.
Elektrode (9) an einen Pol einer Gleichspan- In einer weiteren deutschen Offenlegungsschrift, nungsquelle gelegt ist, deren anderer Pol am Be- der deutschen Offenlegungsschrift 1 930 676, werden zugspotential der Schaltung liegt (F i g. 2). 35 Einzelheiten eines einem Schallempfänger nachge-

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit schalteten Verstärkers beschrieben. Diese Vereinem Mikrofon mit einer schalldurchlässigen stärkerschaitung läßt jedoch nicht erkennen, wie ein mittleren Elektrode, die von zwei Elektretmem- symmetrischer Wandler unter Beibehaltung des hobranen als Gegenelektroden eingeschlossen ist, hen Linearitätsverhalten an einen solchen Verstärker dadurch gekennzeichnet, daß die Elektretmem- 40 mit unsymmetrischem Eingang angekoppelt-werden branen(7,8) auf ihren Innenseiten gleiche Po- kann. Auch der deutschen Auslegeschrift 1252 258, lung der Elektretisierung aufweisen, und daß die ist keine Anweisung zu entnehmen, wie ein symmeschalldurchlässige mittlere Elektrode (9) an das trischer Wandler beschaltet wird. Hier ist lediglich Bezugspotential gelegt oder aber überhaupt nicht die Kombination eines kapazitiven Wandlers mit an ein Potential angeschlossen ist (F i g. 3). 45 einem Halbleiterbauelement beschrieben, wobei

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, da- dieses in integrierter Bauweise Bestandteil des kapazidurch gekennzeichnet, daß die schalldurchlässige tiven Wandlers ist.

mittlere Elektrode (9) eine Elektretisierung auf- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsan-

weist, deren Polung entgegengesetzt der Polung Ordnung für einen symmetrischen Wandler mit hoher

der Elektretmcmbranen ist. 50 Linearität anzugeben, wobei bei Anwendung eines

unsymmetrischen Verstärkers eine hohe Störfreiheit und eine Verbesserung der Ersatzlautstärke gegen-

über bekannten Schaltungsanordnungen erzielt werden. Die aus der deutschen Patentschrift 856 615 be-55 kannten und oben angeführten Nachteile sollen be-Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung seitigt werden.

zur Schaltung eines Niederfrequenzkondensatormi- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge-

krofons hoher Linearität mit einem aus einer mittle- löst, daß die eine Gegenelektrode des Wandlers an

ren Elektrode und zwei beiderseits derselben an- den Eingang des Verstärkers, die andere Gegenelek-

geordneten Gegenelektroden gebildeten elektroaku- 60 trode an das Bezugspotential und die mittlere Elek-

stischen Doppelwandler in den Eingangskreis eines trode über einen sehr hochohmigen Widerstand auf

dem Mikrofon nachgeschalteten Verstärkers mit auf ein Gleichspannungspotential gelegt ist, dessen Höhe

ein Bezugspotential bezogenem unsymmetrischem durch die Art des Doppelwandlers bestimmt ist.

Eingang. Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Erfindung sind

Wandler symmetrischer Bauart habi.ii, bedingt 65 den Unteransprüchen zu entnehmen,
durch ihre Konstruktion, sehr geringe nichtlineare Der Widerstand muß bezüglich seines WiderVerzerrungen (Ar₂). Sie sind z. B. durch die deutsche standswertes so hochohmig bemessen sein, daß die Patentschrift 856 615 bekanntgeworden. Trotz dieser aus der Wandlerkapazität und dem Widerstand gebil-