DE2738978A1

DE2738978A1 - Directional circuit for two unified electret-capacitor microphones - provides control to give desired variable directional properties

Info

Publication number: DE2738978A1
Application number: DE19772738978
Authority: DE
Inventors: Gerhart Dr Bore
Original assignee: Georg Neumann GmbH
Current assignee: Georg Neumann GmbH
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1979-03-15

Abstract

The directional circuit alters electronically the directional characteristics of an electret-capacitor microphone. Two microphones, each having roughly kidney-shaped directional characteristics, are combined into one assembly sharing one electrode. The LF output voltages from the microphones (amplified if necessary) are combined in a way that produces the desired directional characteristic. Each microphone is coupled to an impedance converter (12, 13), one of which has a phase shifter (14) at its output to rotate the phase of the signal by 180 deg. The phase shifter can be switched in and out as required.

Description

Schaltungsanordnungen für Elektret-Kondensator-MikrophoneCircuit arrangements for electret condenser microphones

Kondensator-Mikrophone in Niederfrequenzschaltung benötigen zum Betrieb eine Polarisations-Gleichspannung, durch die die vom Mikrophon gebildete Kapazität aufgeladen wird. Von der Größe und Polarität dieser Spannung hängen das Ubertragungsmaß und die Polung der niederfrequenten Ausgangsspannung des Mikrophons ab.Condenser microphones in low-frequency circuit require operation a polarization DC voltage, through which the capacitance formed by the microphone being charged. The degree of transmission depends on the magnitude and polarity of this voltage and the polarity of the low-frequency output voltage of the microphone.

Um die Richtcharakteristik eines Kondensatormikrophons elektrisch je nach Polarität der Gleichspannung auf Kugel- oder Achtercharakteristik umschalten zu können, hat man vielfach zwei einseitig gerichtete Kondensator-Mikrophone derart kombiniert, daß ihre Hauptempfangsrichtungen einander entgegengesetzt sind.To the directional characteristic of a condenser microphone electrically Switch to omnidirectional or figure-of-eight characteristics depending on the polarity of the DC voltage to be able to, one often has two unidirectional condenser microphones like this combined that their main receiving directions are opposite to each other.

Beide Systeme werden für die tonfrequente Wechselspannung über eine Kapazität fest parallelgeschaltet. Ein System erhält eine feste, das zweite eine in ihrer Größe und Polarität umschaltbare Polarisations-Gleichspannung. Je nach Polung und Bemessung dieser Gleichspannung kann man in einfacher Weise erreichen, daß sich durch Addition beider Mikrophonspannungen eine mehr oder weniger ausgeprägte Kugelcharakteristik oder durch Subtraktion eine mehr oder weniger ausgeprägte Achtercharakteristik ergibt.Both systems are for the audio-frequency alternating voltage via a Capacity permanently connected in parallel. One system receives a fixed, the second one Polarization DC voltage with switchable size and polarity. Depending on The polarity and dimensioning of this direct voltage can be achieved in a simple manner, that by adding both microphone voltages a more or less pronounced Omnidirectional characteristic or a more or less pronounced figure-of-eight characteristic by subtraction results.

Elektret-Mikrophone haben feste, eingeprägte und nicht mehr in einfacher Weise veränderbare Vorspannungen. Die bei den oben erwähnten Mikrophonen angegebenen Verfahren zur Änderung der Richtcharakteristik sind daher bei Elektret-Mikrophonen nicht anwendbar. Aus diesem Grunde sind daher wohl Elektret-Mikrophone mit umschaltbarer Richtcharakteristik bisher nicht bekannt geworden.Electret microphones have been fixed, imprinted and no longer in simple Way changeable biases. The ones given for the microphones mentioned above Methods for changing the directional characteristic are therefore used in electret microphones not applicable. For this reason, electret microphones with switchable Directional characteristic not yet known.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie auch für Elektret-Mikrophone eine elektrische Veränderung der Richtcharakteristik durchgeführt werden kann. Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren zR çrun Rich-tcharakteristik von Elektret-Mikrophonen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Elektret-Mikrophone - gegebenenfalls zu einer Einheit mit gemeinsamer fester Gegenelektrode zusammengefasst - vorgesehen sind, und dass die Niederfrquenz-Ausgangsspannungen der Mikrophone - gegebenenfalls nach Verstörkung -in einer der gewünschten Charakteristik entsprechenden Weise zusammengeschaltet werden. Dies könnte z.B. zum Zwecke der Umschaltung einer Kugelcharakteristik in eine Nierencharokteristik dadurch bewirkt werden, dass in den Ausgangskreis des einen Mikrophons ein Schalter gelegt wird, der die Abschaltung dieses Mikrophons ermöglicht. Eine andere Schaltungsonordnung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit der zusätzlich auch eine dritte Charakteristik erzielt werden kann, könnte darin bestehen, dass jedem Mikrophonsystem ein Impedanzwandler nachgeschaltet ist, dass einem der Impedanzwandler ein die Phase um 1800 drehendes, wahlweise einschaltbares Schaltelement zugeordnet ist, und dass dieser Kreis mit einem Schalter zur Einstellung (Kugel-, Achter-oder Nierencharakteristik) der gewünschten Richtcharakteristik verbunden ist.The invention now shows a way, as well as for electret microphones an electrical change in the directional characteristic can be carried out. Accordingly The invention relates to a method zR çrun Rich-tcharakteristik from Electret microphone, which is characterized in that two electret microphones - possibly combined into a unit with a common fixed counter electrode - are provided, and that the low-frequency output voltages of the microphones - if necessary after amplification - in one of the desired characteristics Way to be interconnected. This could e.g. for the purpose of switching a Omnidirectional in a cardioid characteristic can be brought about by the fact that in the output circuit of a microphone is connected to a switch that disconnects this microphone enables. Another circuit arrangement for implementing the Method according to the invention, with the addition of a third characteristic can be achieved in that each microphone system has an impedance converter downstream is that one of the impedance converters has a phase rotating by 1800, optionally switchable switching element is assigned, and that this circle with a switch for setting (omnidirectional, figure eight or cardioid pattern) the desired Directional characteristic is connected.

Je nachdem, ob der eine Impedanzwandler dem anderen parallel geschaltet, abgeschaltet oder das Phasendrehgl ied dieses Wandlers eingeschaltet ist, ergibt sich die gewünschte Richtcharakteristik. Die Ausgänge der beiden Impedanzwandler werden also, falls erforderlich, verstärkt und elektrisch addiert oder subtrahiert.Depending on whether one impedance converter is connected in parallel to the other, switched off or the Phasendrehgl ied this converter is switched on, results the desired directional characteristic. The outputs of the two impedance converters are thus, if necessary, amplified and electrically added or subtracted.

Die Addition kann beispielsweise durch Zusammenschalten über Entkopplungswiderstände oder mittels eines Summenverstärkers erfolgen. Zur Subtraktion wird eine der Ausgangsspannungen vor dem Zusammenführen um 1800 in der Phase gedreht, was in an sich bekannter Weise mittels eines Übertragers oder vorteilhefter durch eine Transistorschaltung durchgeführt werden kann, der man durch entsprechende Bemessung die Verstärkung "eins" gibt.The addition can be done, for example, by connecting them together via decoupling resistors or by means of a summing amplifier. One of the output voltages is used for subtraction rotated in phase before merging around 1800, which in itself is known carried out by means of a transformer or advantageous stapler through a transistor circuit can be, which one gives the gain "one" by appropriate dimensioning.

Die Figuren veranschaulichen Ausführungsbeispiele von Schaltungsanordnungen, Schaltungsanordnungen, mit denen das Verfahren nach der Erfindung ausgeübt werden kann, und zwar zeigt die Fig.1 die einfache Umschaltung von einer Kugel- in eine Nierencharakteristik. Wird eine der Elektretmembranen entgegengesetzt polarisiert, ist auch eine Umschaltung zwischen Achter- und Nierencharakteristik oder, wenn die Elektretspannung der Membran 3 entsprechend niedriger bemessen wird, beispielsweise zwischen Hyper- oder Superniere und Niere möglich. Die Fig.2 zeigt eine Schaltung, mit der zusätzlich auch eine dritte Richtcharakteristik erzielt werden kann In der Fig.1 ist mit 1 ein Doppelelektret-Mikrophon mit der festen Elektrode 2 und den schwingenden Elektretmembranen 3 und 4 bezeichnet. Beide Mikrophonsysteme weisen eine Nierencharakteristik auf. Im Ausgangskreis des Mikrophonsystems 2,3 liegt ein Schalter 5. Ist der Schalter 5 geschlossen, ergibt sich eine Kugel- bzw. Achtercharakteristik der Kombination. Ist er geöffnet, erhält man eine Nierencharakteristik. Die Fig.2 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Ausübung des Verfahrens gemöss der Erfindung. In dieser Figur sind mit 11 das Doppelmikrophon, mit 12 und 13 zwei Impedanzwandler, mit 14 ein Phasendrehglied, mit 15 ein Schalter zum Einstellen der gewünschten Richtcharakteristik, mit 16 und 17 zwei Verstärkerstufen, mit 18 Entkopplungswiderstönde, mit 19 ein Summenverstärker und mit 20 der Niederfrequenzausgang der Mikrophonanordnung bezeichnet. Das Doppelmikrophon 11 besteht aus einer Kombination zweier ir4inander entgegengesetzte Richtungen weisender Elektretmikrophonkapseln - in diesem Beispiel mit gemeinsamer fester Gegenelektrode - je mit Nierencharakteristik. Die Impedanzwandler 12 und 13 können Feldeffekttransistoren oder Elektronenröhren sein. Das die Phase der Ausgangsspannung des Impedanzwandlers 13 um 180° drehende Phasendrehglied 14 besteht zweckmässig aus einer Transistorschaltung mit demVerstorkungsfaktor "1".The figures illustrate exemplary embodiments of circuit arrangements, Circuit arrangements with which the method according to the invention can be carried out can, namely the Fig.1 shows the simple switch from a ball to a Cardioid polar pattern. If one of the electret membranes is polarized in the opposite direction, is also a switch between figure of eight and cardioid polar pattern or, if the electret voltage of the membrane 3 is dimensioned correspondingly lower, for example between hypercardioid or supercardioid and cardioid. The Fig.2 shows a circuit that also achieves a third directional characteristic can be In Fig.1 with 1 is a double electret microphone with the fixed electrode 2 and the vibrating electret diaphragms 3 and 4. Both microphone systems have a cardioid characteristic. In the output circuit of the microphone system 2,3 is a switch 5. If the switch 5 is closed, there is a ball or Figure eight characteristic of the combination. If it is open, you get a cardioid polar pattern. FIG. 2 illustrates a further exemplary embodiment of a circuit arrangement to carry out the method according to the invention. In this figure, 11 are the Double microphone, with 12 and 13 two impedance converters, with 14 a phase shifter, with 15 a switch for setting the desired directional characteristic, with 16 and 17 two amplifier stages, with 18 decoupling resistors, with 19 a summing amplifier and 20 denotes the low frequency output of the microphone arrangement. The double microphone 11 consists of a combination of two mutually opposite directions Electret microphone capsules - in this example with a common fixed counter electrode - each with cardioid polar pattern. The impedance converters 12 and 13 can be field effect transistors or electron tubes. That is the phase of the output voltage of the impedance converter 13 phase shifter 14 rotating by 180 ° suitably consists of a transistor circuit with the gain factor "1".

Der Schalter 15 hat drei Stellungen, mit denen auf Kugel-, Nieren- oder auch Achtercharakteristik geschaltet werden kann, wie angedeutet ist.The switch 15 has three positions, with which on ball, cardioid or figure eight characteristic can be switched, as indicated.

Anstelle des dargestellten Doppelmikrophons können auch zwei Einzelmikrophone Rücken an Rücken" verwendet werden.Instead of the double microphone shown, two single microphones Back to back "can be used.

Die Verstärkung in mindestens einem der beiden Kanäle sollte in kleinen Grenzen verönderbar sein, damit Unterschiede im Übertragungsmass beider Mikrophonsysteme ausgeglichen werden können.The gain in at least one of the two channels should be small Limits can be changed so that there are differences in the transmission rate of the two microphone systems can be compensated.

Die beiden Mikrophonsysteme sind mit einer Nierencharakteristik oder einer dieser angenäherten Charokteristik ("Hyper"- oder "Super"-Niere) versehen. Anstelle des Schalters 15 kann auch ein Potentiometer eingesetzt werden, dessen Schleifbahn-Mitte mit dem Nullpotential verbunden ist. Dadurch wird ein stufenloser Übergang von einer Richtcharakteristik zur anderen ermöglicht. Darüber hinaus können auch Zwischenwerte, die der Chorakteristik beispielsweise die Form einer "Hyperniere" oder HSupemiere" geben, eingestellt werden.The two microphone systems are cardioid or one of these approximated characteristics ("hyper" or "super" kidney). Instead of the switch 15, a potentiometer can also be used, its Sliding track center is connected to zero potential. This becomes a stepless one Transition from one directional characteristic to another allows. In addition, you can also intermediate values that give the choral characteristic, for example, the shape of a "hypercardioid" or HSupemiere ".

Anstelle der Membranen können auch die Gegenelektroden so ausgebildet werden, dass an ihrer Oberfläche durch Elektreteffekt eine Polarisationsspannung zustandekommt.Instead of the membranes, the counter-electrodes can also be designed in this way that a polarization voltage is created on their surface due to the electret effect comes about.

LeerseiteBlank page

Claims

PATENT CLAIMS 1u) Method for achieving different directional characteristics in electret microphones, characterized in that two with a cardioid characteristic or approximated cardioid electret microphones, which if necessary are combined to form a unit with a common fixed counter-electrode, are provided and that the low frequency output voltages of the microphones - if necessary after amplification - in a manner corresponding to the desired directional characteristic are interconnected.

2.) Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that one of the microphones (2,3) in the output circuit Switch 5 is set.

3.) circuit for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that an impedance converter (12, 13) is connected downstream of each microphone, that one of the impedance converters (13) can be optionally switched on and rotates the phase by 180 ° Switching element (14) is assigned, and that this circuit with a switch (15) is connected to set the desired directional characteristic.

4.) circuit for performing the method according to claim 3, characterized characterized in that a potentiometer is used to set the directional characteristic, whose center of the sliding track is connected to zero potential.