DE2430068A1 - Kondensatormikrophon - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348

21. Juni 197¹I Telefon

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35 9619 Telex 07256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

AKG Akustische u. Kino-Geräte Gesellschaft m.b.H. in Wien 15·,Brunhildengasse 1 (Österreich)

Kondensatormikrophon

Gegenstand der Erfindung ist ein Kondensatormikrophon, bestehend aus einer mit Erhebungen versehenen Gegenelektrode und einer Membran, wobei entweder die Elektrode und bzw. oder die Membran aus elektretisierbaren Materialien bestehen und die Membrane in geringem Abstand vor der Oberfläche der Gegenelektrode angeordnet ist.

Eine derartige Kondensatormikrophonkapsel ist üblicherweise so aufgebaut, daß einer planen, an ihrer Oberfläche leitenden Elektrode eine ebenfalls elektrisch leitende Membran in einem geringen Abstand gegenüberliegt. Die Elektrode kann z.B. direkt aus einem Metall oder auch aus Kunststoff bestehen, dessen Oberfläche metallisiert wurde. Im allgemeinen beträgt der Abstand zwischen Elektrode und Membran 30 - 40/a_t wobei die notwendige Isolationsschicht entweder durch einen dünnen Lacküberzug der Elektrode oder durch Verwendung von einseitig bedampften Kunststoffolien gewonnen wird.

Derartige Mikrophonkapseln werden üblicherweise über einen hochohmigen-Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden, wobei diese extern angelegte Spannung zirka 60 V

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. Infolge der Bewegung der üeabran korast ·· direkt xu ■' jMUinungsachwankungen, dl« aitt·!· hoohohaig·* Verstärker abgenoaaen werden« Solen· Kapeelkonatruktionra bedeuten einen hohen feinMo&anisensn Aufwand und bringen 9ohvi«rlfäceiten in der Serienfertigung Kit sich. Des entgegensuwirken wurde vorgeeehlagen, uegenelektrodea alt £rhebungen *u τ·γ-••hen» dl· dl« K#fcbr»n in »«hr«r«n Funkt·» b»w. Bereichen unt«ratütat_v womit »in· «inf«ob*r« Hont«^· νηά »ucü B*tri«beeiciiertieit gewährleistet wird. B«r »acshteil liegt »b*r darin, daii derartige Konatruktionen eineraeita die wirk·««· Keebrar,-flache hera,baet*en, ander·«!ta dl· H«a¥rma la ihrer Bewecliehkeit, behindern, waa sich inabeeondere b«i Kapeeln alt nieren- försuifimr Uichtohmntkterietik la eine» Yerluat an napfindliohkeit äuäert.

Tm. !alt Hilf· derartiger 21a3naH«ea ia allgeaein«n opti&ale akuatiaoiie Wanalar^lgenaohrnften nicht erralehbar aind, Yereiohtete aan bi« Jetet in 4mr Praxia auf partiell· Unteretütaang der ge»paaat«a Heabran and baute kapeeln üblicher ieohnik.

Die Kapfindliohk«lt der Kond^xuiatomikrophonkapaeln iat direkt proportional der angelegten uleiefcepanaung - Polariaatlonsapannung genannt - und ee let daher alnnroll, dieae eo groö wie eöglioh su aachen, Praktisoh 1st diea nur bi· xu eines beatiaaten urenxwert eöglioh, der dann erreicht wird« wenn bei Auftreten extrea hoher rohalldrüoke, Winddrücke o.K« die Meiibran infolge der elektrostatisch·» Anxiehangakraft sloa nach Aufhören derselben nicht sehr tos der Elektrode abhebt. Da.» hel«t_f die neehanlsohe HÜokatellkraft dar iieabran auä in allen i allen grööer als dl· elektroetatiaohe Anslehttngskraft - auch in ?alle des AufHe^ena ä*r «eabran auf u»r Kiekt rode •ein.

}<ei Verwendung τοη Kiekt ret folien als Henbran 1st infolge der nicht bo ^lelohaäSigen LadungsTerteilung auf einer una unterechiedliohen liadungen auf verschiedenen Folien

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•ine susätsliche Schwierigkeit gegeben, di· bis jet st nur dadurch su lösen war, daß der Abstand swisehen Membran und Elektrode entsprechend groS itemecht wurde. Eaait ist ein erheblioher Eapflndllehkeltsverlust in Kauf su nehcen.

Die Verhältniese sind ähnlich ungünstig, wenn die Klektrode selbst «us Slektrstmaterial »it metallislerter Oberfläche besteht.

Um nun diese Kachteile su vermeiden, wird erfindungsgeaäi vorgeschlagen, bei einem Mikrophon der eingangs beschriebenen Art die aus der Oberfläche der Gegenelektrode vorstehenden Erhebungen niedriger su machen, als es den Abstand »wischen Gegenelektrode und Hestbran entspricht, so das bei normaler tiohallbeaufsehlagung des Mikrophons ein für die liettbransohwingungen hlndsrnlsfreier Haut» erhalten bleibt.

Geasäö der Erfindung liegt also die rteabran im ^oraalfall völlig frei von jeder Untere tut einig von selten der Gegenelektrode, so daß sie als (Jansee den Schallschwlngungen folgen kann. Tritt nun «ine der vorstehend beschriebenen extremen Beanspruchungen auf, die ein Anklatschen der iietabran an der Gegenelektrode sur Folge hatte, wenn es sich UK ein Kondensatornlkrophon konventioneller Bauart handelte, dann steht diese» Anklatschen belo erfiridungegeiaäßen Mikrophon ein Hindernis in Fora der von der Gegenelektrode ausgehenden Krhebung 1st Wege, die sumlndest das Anlegen einer größeren Hembranflache an der Gegenelektroae verhindern, wenn nicht sogar auesehlieüen, daß überhaupt eine Berührung mit der eigentlichen Kiektrode sustaade koamt.

Da In dieeem Fall die auftretende elektrostatische Kraft nur einen Bruchteil jener Kraft darstellt, die bei satte» Anliegen der Kembran an der Gegenelektrode auftritt, reicht die mechanische Spannung der Membran vollkottuen &ua, um ei· wieder in die Huhelage surUokxubrin^en,

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wenn die äuBere i.rafteinwirkung Aufgehört hat.

Sollten dl« &u£eren krafteinwirkungen so gro8 ««in, dafi es trots der Krhebungen su «in·« satten Aufliefen auf aer Gegenelektrode ko&at, eo reicht die infolge dee punktftfnaigen Aufllegens der Membran auf den einsel- n*n Erhebungen verbrüderte hUcltetellkraft i**er nc oh aus, die Aeabran nach /.ufhören dieeer j.räftβ wieder abauheben.

lie Erfindung let allgemein für kapasltlre Wandler imwenäbar, beaondera vorteilhaft aber für eolche, die die PolarieationeepannXing aus den Klektret-Prineip gewinnen, wobei e« unerheblich ist, ob Klektretfolien oder Klektret-Klektroden Verwendung finden.

Pie Erfindung entöglieht ee_r die Polarieatlone» epaanung au erhöhen, oder bei Anwendung dee Blektreteffektes den Abet and su verringern, vat eo die Kepflndllehkeit weeentlloh su erh&ien.

übllcherwelae genügt ee, us den effekt der erfindungagea&3en iiaQnahae su erreichen, die aua der Oberflüche der Cregenelektrode vorstehenden Erhebungen, die ▼oraiigeweiee ein« «ylindrieohe ueetalt haben, an ihrer, der Heebran zugewendeten Btirneeite plan su suiehen. ^s hat eich jedooh «eeeigt, daM eioh d«tr Effekt noch τβτ-beueern lädt, und «war dadurch, daä aan die vorgenannt» Stirnfläche der Erhebungen nicht plan, sondern konkav auebildet. Buren diese HaSnahse wird die Keabran bei eatte* Anliegen auf diesen Erhebungen geswungen, eine wellenartig· Fora ansunehaen, wodurch infolge amr ülegeetelfe der heabran das satte Aufliegen an «er Klektrode veiter erschwert wird.

weitere Kineelheiten der Erfindung können der folgenden iiesohreibung an Hand der Zeichnungen entnoaaen werden, in der

?iii.1 einen ^uerechnittdurch ein erfindungegeaäS

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ausgebildet·· Kondenaatontlkrophon la Nonealsu-

•tand s*Lgt,
Pig.2 hingegen dl· Lag· der ^abrtm bei uuSergewohnlichen

Druekverhaltniaeen od.dgl. erkennen läöt, und r'iß.5 einen Querschnitt duroh «in« «ehr stark vergrößerte

Brhebung dar»teilt.

Da· In yig·1 echeaatieoh la nuerechnitt dargestellte Xondsneatoralkrophon let nicht aeßetabegerecht gecelohnet, dinn n «oll ja nur 4a· Prlnslp der ürfln~ an Hand der Zeiehnungefißuren erläutert werden. Di·

de« Mikrophone, belapielewelee eine I.ltktretfolie, ist elt 1 beaelohnetj «le let a« oberen Hand ein·· au· Ieoli»raaterlal hergestellten rlngfamigen Teile· 2 befestigt, beinpleleweie· durch kleben. Die tegenelektrode 3 let η» unteren Hand doe ringförmigen Liirpere 2 eingeeetst. Die Gegenelektrode beeitet einen ringförmigen Vorsprung 5'» der Ihr· üintauchtlefe in den Hohlraun 4·· rlngförstigen Teile· 2 definiert. Übliohenrei»· bettitet die Gegenelektrode 3 eine Ansanl von Bonrungen 4, so daß «in· Verbindung wischen der niederen Luftkaauter hinter der Meebran nlt der Auäenluft hergestellt werden kann· Auf den Stegen xwl~ •ohen den Bohrungen 4 der Gegenelektrode 3 »lnd nun vorxugeweiee In regeliiäeiger Verteilung die erfindungsgeaäSen Krhebungen 5 angeordnet. Ihre Kttbe «nteprlcht nun nicht Kehr, wie bekannt, des gan*en Abetand m «riechen Oegen-•lektrode und üeabran, sondern si· elnd niedriger und mnamn In eine« Abstand ο von dar Menbranunt^reelt« entfernt· trenn »an die Erhebungen 5 nicht allcu «ahlreich »achen will, dann let ·β aweckaaülg, dl· Höhe der Krhebungen Über 6mr Q*g9nelektrode etwa 2/5 a au oachen. Yür dl« Keabran verbleibt dann ein freier Kaum alt der liöhe ο * 1/3 a. In des ei· ungehindert schwingen kann. Xn der j-rajci· beträgt der Abstand a etwa 4OyUa.

Bei übergroßer Beanspruchung der "enbran 1 wird diese gegen die Gegenelektrode 3 gedruckt. Infolge der auf

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ά·τ Gegenelektrode 3 angeordneten Erhebungen 5 wird nun erfindungsgeaftä da· »atte Aufliegen der fteabran 1 en der Gegenelektrode 3 verhindert. Bie Keabran 1 wird daher •in· Lage 1 * einnehmen, «1· sie angenähert la Schnitt in Pig.2 dargestellt let. BIe Erhebungen 5 wirken ale Unterstützung für die Heabran 1* und verhindern, dal dl«·« »it den Ton Erhebungen 5 freien Pltiehen der Gegenelektrode 3 in Berührung können. Da die elektrostatisch· Ansiehung·· kraft direkt proportional alt der Bsrührungsflitah· «unlaat, anderseits aber quadratisch alt dea Abstand der gegenüber» liegenden Flächen abniaat, let ersiehtlleh, da8 bei eines KondensatorBlicrophoB geaäl der Erfindung die Wirkung der elektrostatischen Ansiehung la Falle einer Überbeanssruchung der Heabran nur «inen Bruchteil jener auaaaoht, die bei ein·» satt«n Aufliegen der Heabran 1 an der Gegenelektrode 3 suetande kä»·. liei der erf indungsgeaäSen Ausbildung •Ines KondenaatoraiJOOphons reicht daher auf jeden Fall die aeehanisehe Spannung der üeabran 1 aus, um diese nach dea Aufhören awr t) her beanspruchung wieder in die Moraallage surUoksubrlngen·

wie bereits erwühnt, können die Srhebungen 5 al· kleine Zylinder alt einer ebenen» der Heabran suge~ kehrten Stlmeelte ausgebildet sein. Es hat sich Jedoch besondere dann als vorteilhaft erwiesen, wenn die ttuSeren /rufte eo grotf sind, das di· tfeebran auf der eigentlichen j ,1 eic trod· sub Aufliegen kosjit» die Stirnseite 5* einer solchen Erhebung su vertiefen, also konkav aussubllden, wie dies in rin.3 la Sohnitt dargestellt ist. Damit wird die sechanisohe Spannung der Heabran und soait di· KUckstellkraft wesentlich erhöht.

In der Praxis hat es sieh geselgt, daß das erflndungsgwsäue Kondeneatoralkrophon la Vergleich su imn bisher bekannt gewordenen Konstruktionen entweder hohe Kapfladltchkelt oder bei Btlndestene gleicher Bapfindllehkeit eine wesentlich besser« Reproduslerbarkelt bei gröÄerer Wlderetandsflgegen ilberbelastungen aller Art aufweist«

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Claims (2)

1. -T-

   Patentansprüche ;

   \\jl Kondensatoralkrophon, bestehend aus einer alt Erhebungen versehenen Gegenelektrode und einer i'esbran, wobei entweder die Elektrode und bzw, oder die >leabran *ue elektretleierbaren Materialien bestehen und die K«bbran in gerinne» Abstand Tor der Oberfläche der (folienelektrode angeordnet 1st, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Oberfläche der Gegenelektrode (3)vorstehenden Erhebungen (5) niedriger sind als dea Abstand (a) swinchen Gegenelektrode (3) und Heabran (1) entspricht, so daß bei norultr Sehallbe aufschlämmung des Mikrophone ein für die Keebranschwingungen hindernisfreier ttaua erhalten bleibt.
2. 2. Kondensatoraiikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennselchnet, dai» die Höhe der aus u«*r oberfläche der üegenelektrode (3) Torstehenden Erhebungen (S) otwa 2/3 dee Abotandee (a) «wischen der Membran (1) und der Oberfläche der Gegenelektrode (3) entspricht.

   3· Kondeneatoraikrophon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennxelchnet, d&S die ^tirneelte (5*) der Erhebung (5)t dl* der Heabran (1) sugew«ndet let, konkav ausgebildet let (Fig.3).

   4« tlondeneatorstlkrophon nach einen üer An fcle 3, dadurch gekenneeichnet, daü die t-tlrnBeite (ij·) der Erhebung (5), die der Meabran (1) zugewendet lot, nicht Etetalllsiert 1st.

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