專利名稱：麥克風(fēng)的極化電壓設(shè)定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電容器麥克風(fēng)極化電壓補(bǔ)償?shù)碾娐贰?br> 背景技術(shù)：
麥克風(fēng)的電源供應(yīng)傳統(tǒng)上由例如使用混合器的供電源所提供。在幻像電源供電期間，饋電電壓的正電極通過音頻電纜兩根電纜導(dǎo)線上的兩個相同饋線電阻實(shí)現(xiàn)。返回電流從連接到XLR插頭的電接頭1的一個第三導(dǎo)體上流過。為了能有效地使用為電容器麥克風(fēng)的電源幻像電源供電時所提供的電壓，該麥克風(fēng)的電流消耗應(yīng)盡可能的小，以便去阻止在饋線電阻上出現(xiàn)過大壓降。具有48-V的電容器麥克風(fēng)的最大電流消耗為10mA。這里根據(jù)DIN EN61938(以前的IEC 268)使該幻像電源供電被標(biāo)準(zhǔn)化。
為在該麥克風(fēng)膜片上產(chǎn)生值通常為20-100伏范圍的直流極化電壓，麥克風(fēng)主要使用組合電路部件或電壓轉(zhuǎn)換器。其余的麥克風(fēng)電子器件通常由線性調(diào)節(jié)器供電，該線性調(diào)節(jié)器或者將供應(yīng)饋電電壓或者將供電電流維持在一定的預(yù)定值上。對于有少量功率消耗的麥克風(fēng)，這類電源供應(yīng)是適合的。當(dāng)例如由于使用處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器等使麥克風(fēng)中的功率消耗增加時，該線性調(diào)節(jié)器會變的有問題。在這種情況下，從幻像電源供電獲得的大部分能量將損耗在線性調(diào)節(jié)器元件中。然而，因?yàn)楦鶕?jù)此標(biāo)準(zhǔn)，該幻像電源供電在電流上受到這些饋電電阻的限制，所以用于音頻放大器的最大供電電壓會由于該麥克風(fēng)中的線性調(diào)控而立即降低，這導(dǎo)致了該麥克風(fēng)的最大音頻輸出電壓降低。
此外一種問題包括極化電壓的產(chǎn)生。該電壓通常通過一個高-歐姆電阻被施加到該麥克風(fēng)膜片上。這里，所需功率非常低。用來產(chǎn)生這種幾乎無功率的極化電壓的高效電壓調(diào)節(jié)器也難以構(gòu)建。
此外一種問題關(guān)系到麥克風(fēng)的遙控。由于有了麥克風(fēng)，通過遙控能調(diào)控或改變重要麥克風(fēng)參數(shù)的需求在逐漸增加。這些參數(shù)包括該膜片上的極化電壓和與此有關(guān)的該電容器麥克風(fēng)的靈敏度、該麥克風(fēng)的方向特性、幻像電源供電類型(12V，24V或48V)、序列號、來自生產(chǎn)廠家的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、以及信號的減弱程度和用于該音頻信號的可連接濾波器。
DE3 933 870 A1公開了一種遙控如方向特性、階躍聲音濾波器(step sound filter)、或初始阻尼的麥克風(fēng)參數(shù)的方法。在此過程中，傳遞到電纜導(dǎo)線的供電電壓通過遙控單元被調(diào)節(jié)，例如在混合表中的被以這樣的方式調(diào)節(jié)，即電壓的量值代表的是麥克風(fēng)的控制信息。在該麥克風(fēng)一側(cè)，供電電壓被去耦合并被應(yīng)用到一個評測電路中，該評測電路產(chǎn)生作為供電電壓量值的函數(shù)的控制信號。通過這種數(shù)據(jù)傳遞方法，只有少量控制信息能被傳輸?shù)皆擕溈孙L(fēng)，并因此在該麥克風(fēng)中，同樣只有少量參數(shù)能被遙控。
此外一種目前未最優(yōu)解決的問題涉及的是在電容器麥克風(fēng)的膜片上產(chǎn)生極化電壓。該極化電壓的水平被直接地結(jié)合進(jìn)該麥克風(fēng)炭精盒的靈敏度水平中。結(jié)果是，也可能借助該極化電壓去調(diào)節(jié)電容炭精盒的靈敏度。在涉及使用雙膜片炭精盒時，這么做特別有利，因?yàn)樵谟脴O化電壓分別為單獨(dú)膜片供電的情況下，這些炭精盒不僅允許對靈敏度的調(diào)節(jié)也允許對方向特性的調(diào)節(jié)。
已知怎樣借助于固定電阻或微調(diào)電阻去調(diào)節(jié)極化電壓。在該過程中，在裝配該麥克風(fēng)期間，會發(fā)生極化電壓的一次調(diào)節(jié)。這里使用固定電阻率預(yù)先確定一次方向特性。使用這種方法，由麥克風(fēng)炭精盒裝配和老化過程引起的對靈敏度容限的補(bǔ)償反而可能有困難。為此目的，在麥克風(fēng)裝配狀態(tài)下的靈敏度聲學(xué)測量期間，可能會需要極化電壓的補(bǔ)償。在不同方向特性的情況下也不可能對靈敏度容限進(jìn)行補(bǔ)償。
EP0096 778 A公開了一種具有幻像電源供電的電容式麥克風(fēng)。極化電壓由DC-DC轉(zhuǎn)換器的方式產(chǎn)生。
US 2,493,819 A說明了一種電-聲變換器，它包括有振動膜的電容式麥克風(fēng)、同所說振動膜的一面相對的一個第一電極以及同該振動膜的另一面相對的一個輔助電極。該電容式麥克風(fēng)包括一種電橋，該電橋部分地由該振動膜和第一電極形成并且部分地由一個主要平衡該振動膜和第一電極間的電容的電容器形成。射頻極化電壓被施加在該電橋上。所說電橋的輸出是一種根據(jù)該振動膜振動調(diào)幅的射頻信號。
DE 2020739 A公開了一種有著通過一個電阻同該炭精盒電極相連的DC電壓源的電容式麥克風(fēng)。
DE 2126385 A公開了一種幻像電源供電的電容式麥克風(fēng)。其極化電壓通過位于和該炭精盒相同護(hù)罩內(nèi)的一種DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。為了將變換器調(diào)節(jié)到不同的幻像電源供應(yīng)(12V、12V聲音導(dǎo)線供電、24V)，該變換器包括有三種設(shè)定的開關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
在麥克風(fēng)電源供應(yīng)方面，有對解決方案的需求，在該解決方案中由幻像電源獲得的供電被最優(yōu)地使用且被轉(zhuǎn)換成例如音頻放大器、麥克風(fēng)炭精盒、處理器、控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器等的單獨(dú)輸出接收所要求的工作電壓。這里，目標(biāo)是能盡可能多的使用從給音頻放大器供電的幻像電源供應(yīng)中獲得的部分供電。
根據(jù)本發(fā)明，用一種包括用于單獨(dú)電源接收器的電源供應(yīng)電路的麥克風(fēng)可達(dá)到這些目標(biāo)，其麥克風(fēng)的特征在于該電源供應(yīng)電路包括一個將經(jīng)由音頻電纜的電纜導(dǎo)線傳輸?shù)闹绷鬓D(zhuǎn)換成交流的控制單元；一個連接該控制單元的變壓器；和用于單獨(dú)電源接收器的供電回路，其中供電回路通過在該變壓器上分離繞組的方式同由該控制單元產(chǎn)生的交流電感性耦合且這些供電回路間電感性地彼此耦合。
在該過程中，所有需用于上述電源接收器的電壓由例如一種DC/DC轉(zhuǎn)換器的具有下面的特性的電源供應(yīng)電路產(chǎn)生。該電源供應(yīng)電路以這樣一種方式被調(diào)節(jié)或工作以使有一種對幻像電源單元的電源適應(yīng)。因此，該幻像電源單元產(chǎn)生的最大可能的供電總能通過此麥克風(fēng)的電源供應(yīng)電路被消耗。該電源供應(yīng)電路的主要電流消耗是恒定的。就該幻像電源單元來說，該電源供應(yīng)電路因此相當(dāng)于一個恒流吸收器。單獨(dú)電源接收器的單獨(dú)供電回路通過變壓器的方式在該電源供應(yīng)電路中被去耦合，以便用盡可能小的功率損耗去滿足這些單獨(dú)電源接收器的不同需求用于極化電壓的高電壓和小電流、中等電壓、和用于音頻放大器的中等電流消耗，以及用于數(shù)字電子器件的小電壓和大電流。
根據(jù)本發(fā)明的電容器麥克風(fēng)的有利效果是明顯的使用所展示的電源供應(yīng)概念，由該幻像電源單元產(chǎn)生的電能被最優(yōu)地使用。因此，麥克風(fēng)能被適用于新的功能(例如，遙控、新的工作概念、自動補(bǔ)償可能性等)，同時該麥克風(fēng)的最大音頻輸出電壓仍舊相同。本質(zhì)上無功耗極化電壓的產(chǎn)生實(shí)際上是作為變壓器上簡單額外繞組的副產(chǎn)品而出現(xiàn)的。
另一個優(yōu)勢是使用盡可能高的歐姆量級的結(jié)果，由于在該電源供應(yīng)電路的輸入端具有恒定電源，該電源供應(yīng)電路或該DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換波動能非常容易地被濾掉。
由于在麥克風(fēng)中有了逐漸增多的適應(yīng)可能性，例如改變極化電壓以及因此而改變靈敏度，雙膜片炭精盒的方向特性的連續(xù)改變和改變用于微處理器存儲校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的控制信號，以及頻率范圍、音頻輸出電壓的最大值、放大系數(shù)、或音頻放大器THD的修正，因此有通過遙控以顯著更高速率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)禁溈孙L(fēng)的一種需求。
根據(jù)本發(fā)明，可通過一種麥克風(fēng)遙控方法達(dá)到這些目的，該方法的特征在于在兩根電纜導(dǎo)線的至少一根電纜導(dǎo)線上施加作為控制信號的調(diào)頻電壓，幻像電源供應(yīng)也通過此電纜導(dǎo)線進(jìn)行，并且其中在該麥克風(fēng)一側(cè)，該調(diào)頻電壓被施加到例如微控制器或CPLD(復(fù)雜可編程邏輯裝置)的控制電子器件上，該控制電子器件根據(jù)頻率調(diào)制控制信號向單獨(dú)電源接收器發(fā)送命令。
在這種方法中，頻率調(diào)制電壓被疊加在該幻像電源的供電電壓上。被放置在例如混合表或該混合表之前的一種裝置中的數(shù)據(jù)，經(jīng)由到該麥克風(fēng)的音頻線，從傳輸器中輸出。這里該FSK調(diào)制的載波頻率比由該麥克風(fēng)傳輸?shù)囊纛l范圍要高。
通過使用調(diào)頻信號傳輸，與用直流傳輸相對比，能獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。因此，使用某種協(xié)議，可以傳輸大量的參數(shù)。用于該調(diào)制的載波頻率優(yōu)選地大概為100kHz，且使用濾波器能將載頻信號同音頻信號區(qū)分開。
為滿足電容器麥克風(fēng)的極化電壓中低容限的要求(例如考慮靈敏度，要設(shè)法獲得±0.5dB的容限)需要一種甚至在該麥克風(fēng)裝配好的狀態(tài)下也允許靈活調(diào)節(jié)極化電壓的解決方案。
根據(jù)本發(fā)明，這種解決方案通過電容器麥克風(fēng)獲得，其特征在于該電容器麥克風(fēng)包括至少一個用于調(diào)節(jié)極化電壓的電路，其中該用于調(diào)節(jié)極化電壓的電路包括一個被提供未調(diào)節(jié)電壓的模擬調(diào)節(jié)回路，和一個數(shù)字調(diào)節(jié)回路，其中該數(shù)字調(diào)節(jié)回路包括了向該模擬調(diào)節(jié)回路提供極化電壓期望值的控制電子器件，例如微處理器或CPLD，使用校正因子計(jì)算出該極化電壓期望值，并且其中，出于反饋的目的，該模擬調(diào)節(jié)回路的輸出端同控制電子器件相連。
在此過程中，該極化電壓由集成于麥克風(fēng)中的電壓調(diào)節(jié)回路所調(diào)節(jié)。該極化電壓的期望值在此電路中經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器被控制電子器件預(yù)先設(shè)定。結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)對該極化電壓的精細(xì)分級調(diào)節(jié)。該極化電壓的期望值也能通過遙控被傳輸?shù)皆摽刂齐娮悠骷＿@時已獲得極化電壓的容限依賴于參考電壓源的容限和熱性能。
在該麥克風(fēng)中，經(jīng)由數(shù)字控制調(diào)節(jié)電路的該極化電壓調(diào)節(jié)允許非常精確的、抗干擾的、且可遙控的電容器麥克風(fēng)極化電壓調(diào)節(jié)。結(jié)果是，在電容器麥克風(fēng)的制造和技術(shù)測量驗(yàn)證期間，可能達(dá)到同靈敏度和方向特性有關(guān)的非常窄的容限要求。該極化電壓的可遙控調(diào)節(jié)具有不必通過給定電阻或微調(diào)電阻重新調(diào)節(jié)的優(yōu)勢；該事實(shí)就價格來說具有積極效果。同現(xiàn)存的有固定設(shè)置的極化電壓的解決方案相比，會出現(xiàn)下面的同根據(jù)本發(fā)明的電容器麥克風(fēng)有關(guān)的其他可能性。
作為雙膜片炭精盒單獨(dú)特性的一種功能，在被不同調(diào)節(jié)的方向特性情況下，不同的麥克風(fēng)靈敏度能被補(bǔ)償并且需要補(bǔ)償該極化電壓的所需校正因子能被存儲。
結(jié)合一種遙控，如上所述，例如該極化電壓在用關(guān)閉的麥克風(fēng)進(jìn)行聲學(xué)測量期間能被校準(zhǔn)，且校正因子能再次被存儲。
特別有利的是有可能去改變可遙控麥克風(fēng)的極化電壓并因此在工作期間改變其方向效果。例如，如在歌劇演出中，該麥克風(fēng)能在聲音效果上跟隨著移動的演員。
根據(jù)本發(fā)明的電容器麥克風(fēng)允許對麥克風(fēng)靈敏度進(jìn)行老化導(dǎo)致的重新校準(zhǔn)，而無須將該麥克風(fēng)拆開，對于用戶這又意味著節(jié)省成本。在更換麥克風(fēng)炭精盒期間，該麥克風(fēng)的最初靈敏度因此能在以后，即在組裝后，通過遙控重新調(diào)節(jié)。


下面，參考附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步解釋。在這些附圖中，圖1顯示的是具有電源供應(yīng)電路的根據(jù)本發(fā)明的電容器麥克風(fēng)框圖；圖2顯示的是具有電源供應(yīng)電路的根據(jù)本發(fā)明的電容器麥克風(fēng)的一個實(shí)施例框圖；圖3顯示的是根據(jù)技術(shù)發(fā)展水平的一種晶體管-LED恒定電源的電路圖；圖4顯示的是根據(jù)技術(shù)發(fā)展水平的一種具有反耦合晶體管的恒定電源的電路圖；圖5顯示的是一種同遙控單元相連的電容器麥克風(fēng)框圖；圖6顯示的是一種具有調(diào)節(jié)極化電壓的集成電路的電容器麥克風(fēng)的框圖；以及圖7顯示的是包括模擬和數(shù)字調(diào)節(jié)回路的用于調(diào)節(jié)極化電壓的電路。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的麥克風(fēng)的主要元件的框圖。如圖5所示的該麥克風(fēng)的幻像電源供應(yīng)由幻像電源單元31通過具有相同量值的饋電電阻32、33進(jìn)行，該饋電電阻被安排在混合表中或混合表前的例如XLR插頭的3-極插頭4的后面。圖5顯示了這樣一種幻像電源供應(yīng)。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，三種幻像電源供應(yīng)是可能的用于12-V，24-V或48-V供應(yīng)的饋電電阻的相關(guān)值分別為680Ω，1.2kΩ或6.8kΩ。這里的線1和線2表示由該幻像供電單元供電的電纜導(dǎo)線；線3表示的是通常被連到接地電纜屏蔽的地線。通過該音頻電纜，即通過線1、2以及電阻5和6，根據(jù)本發(fā)明幻像電源單元31被連接到了電源供應(yīng)電路11的輸入端。電容7使對地的供電電壓平滑。電阻5和6為麥克風(fēng)中的饋電電阻。電阻5和6被用于消除音頻放大器10的輸出對該麥克風(fēng)電源供應(yīng)的影響。該麥克風(fēng)的饋電電阻5和6被分配作為幻像電源31的輔助內(nèi)阻。當(dāng)該麥克風(fēng)中幻像電源單元的內(nèi)阻和電源供應(yīng)電路11的內(nèi)阻相同時，存在電能適應(yīng)(power adaption)。因此，在電源調(diào)節(jié)情況下，該幻像電源供應(yīng)的一半電壓就是該電源供應(yīng)電路11的供電電壓。該電能，即能由該幻像電源單元31產(chǎn)生的最大值，此時通過電源供應(yīng)電路11以DC/DC轉(zhuǎn)換器的形式被分配到麥克風(fēng)中的所有耗能部件。這里多余的電能使得音頻放大器10可以獲得盡可能高的麥克風(fēng)的最大音頻輸出電壓?？紤]到不同的電源供電電壓(根據(jù)12V，24V或48V的標(biāo)準(zhǔn))，該電路能被以這樣的方式設(shè)計(jì)以使對不同幻像電源供應(yīng)的電能適應(yīng)是自動進(jìn)行的。然后該任務(wù)由下述的控制單元12接管。
電源供應(yīng)電路11包括電源13，控制單元12，和被連接到該控制單元12的變壓器14。該控制單元12和該變壓器14形成了一個電路單元，在該電路單元中DC電壓被轉(zhuǎn)換成AC電壓。在這種情況下，該變壓器是振蕩產(chǎn)生電路的一部分。當(dāng)然，該控制單元12也能獨(dú)立于該變壓器產(chǎn)生交流。該控制單元12然后包括了一個獨(dú)立于該變壓器的振蕩回路，且該振蕩回路能產(chǎn)生交流。該變壓器只行使將交流電轉(zhuǎn)換成單獨(dú)的輸出電壓的功能。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，AC信號具有100-130kHz范圍內(nèi)的頻率。該AC信號也能自由振蕩；對于這樣的電路來說這代表了最簡單實(shí)施例的可能性。唯一重要的因素是為了不產(chǎn)生任何由簡單濾波器無法消除的對該音頻信號的干擾，該AC信號的頻率范圍一定要位于音頻頻率范圍以外。另一方面，該頻率也不應(yīng)太高，因?yàn)榉駝t的話，該電路的效率程度將降低且預(yù)計(jì)可能有傳輸干擾。
使用100-130kHz的頻率的一個額外優(yōu)勢是該頻率也能被用作麥克風(fēng)中提供的用于控制電子器件39的周期脈沖。因此，由數(shù)字技術(shù)產(chǎn)生的干擾信號被最小化了，因?yàn)樵跀?shù)字周期時間和DC/DC轉(zhuǎn)換器的振蕩頻率之間沒有額外的混合產(chǎn)物產(chǎn)生。
所產(chǎn)生的AC信號被應(yīng)用到了變壓器14上。作為該變壓器上各自分離的繞組的結(jié)果，形成了分別的電流回路15、16、17為單獨(dú)的耗能部件供電。這種去耦允許，以盡可能小的功耗，同時為需要高電壓但低電流的耗能部件以及需要高電流消耗且低電壓的耗能部件供電。分別在供電回路15、16、17中的二極管18、19、20以及電容21、22、23代表了將AC電壓變換成DC電壓的整流電路。當(dāng)然，從最新技術(shù)發(fā)展水平而來的更復(fù)雜和更有效的整流電路能被提供于這些單獨(dú)供電回路中。供電回路16的作用是為麥克風(fēng)炭精盒9提供極化電壓，該極化電壓經(jīng)由電阻8被施加到該麥克風(fēng)炭精盒9。
本發(fā)明當(dāng)然并不局限于電容器麥克風(fēng)，因?yàn)槿魏畏N類的麥克風(fēng)，特別是動圈式麥克風(fēng)，能被連接到幻像電源。該幻像電源單元以如圖1和2所示的同樣方式對單獨(dú)電源接收器供電。但在動圈式麥克風(fēng)情況下，極化的電壓是不必要的，因此不須供電回路16。
在該DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端使用恒流發(fā)生器13確保了恒定的主要電流攝入。該恒流發(fā)生器13，就該幻像電源單元31來說，如同一個恒流吸收器一樣工作且代表了用于該電源供應(yīng)電路11的恒流發(fā)生器。恒流發(fā)生器13具有盡可能高的歐姆水平值，連同其它效果一起，簡化了對DC/AC轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換波動的過濾過程，并且它因此同時阻止了音頻信號上面的干擾迭加。對該領(lǐng)域內(nèi)熟悉最新技術(shù)發(fā)展水平的技術(shù)人員來說此類型電子元件是非常熟知的。在圖3和4中顯示了來自最新技術(shù)發(fā)展水平恒流發(fā)生器的電路示例。圖3顯示的是具有雙極晶體管的“晶體管LED”恒流發(fā)生器。由于有了這種電流發(fā)生器，該LED在流動方向工作。結(jié)果是，恒定電壓被施加到了該LED上，同時這樣的電壓也被施加到了同發(fā)射極電阻串聯(lián)的該晶體管的基極-發(fā)射極二極管上。因此由該電流發(fā)生器傳送的電流為I＝(ULED-Ubc)/Re，其中ULED為該LED上的壓降，Ubc為基極-發(fā)射極電壓，且Re為發(fā)射極電阻。
圖4中的電路包含具有兩個反耦合退化晶體管28、29以及一個額外集成的恒流發(fā)生器30的恒流發(fā)生器。因?yàn)橛捎诤懔骱透咂鹗茧娮璧母鼉?yōu)特性，該電路是優(yōu)選的。該電流發(fā)生器30，在晶體管28的發(fā)射極電阻Re上產(chǎn)生與在初始電阻Rc上產(chǎn)生的壓降URc相同的壓降。這里的恒流發(fā)生器的電流為I＝URc/Re。這里晶體管29與晶體管28形成一個反耦合退化系統(tǒng)，該系統(tǒng)確保在電阻Rc和Re上的壓降相同。結(jié)果，該電流發(fā)生器的電流I也保持恒定。電流發(fā)生器30的電流因此比最終流進(jìn)DC/DC轉(zhuǎn)換器11中的恒流要小100倍。
當(dāng)然，也能提供其他種類的恒流發(fā)生器，例如，具有倒相運(yùn)算放大器的電流發(fā)生器，Howland電流發(fā)生器等。
由電源供應(yīng)電路11產(chǎn)生的用于音頻放大器10的供電電壓在一個優(yōu)選實(shí)施例中未被調(diào)節(jié)。在用于麥克風(fēng)炭精盒9的供電回路16中，在二極管18和電阻8之間提供了一種調(diào)節(jié)電路47、48，包括了一個數(shù)字調(diào)節(jié)回路47和一個模擬調(diào)節(jié)回路48的該調(diào)節(jié)電路被提供用于加在麥克風(fēng)炭精盒9上的極化電壓。圖6結(jié)合圖7說明這樣一種優(yōu)選的可遙控調(diào)節(jié)電路47、48。用于調(diào)節(jié)極化電壓所需的控制信號能被通過兩條電纜導(dǎo)線1、2中的至少一條電纜導(dǎo)線傳輸。下面進(jìn)一步說明這樣一種調(diào)節(jié)電路47、48的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和工作方法。倘若在數(shù)字電路部件中尚未提供流限和壓限，在其余供電回路中也能提供調(diào)節(jié)電路。在圖1和2的優(yōu)選實(shí)施例中，沒有在音頻放大器10的供電回路15中提供調(diào)節(jié)電路。結(jié)果，全部的電力(此全部電力并未被其他電路部件使用，如處理器、控制電子器件39、麥克風(fēng)炭精盒9的極化電壓、A/D或D/A轉(zhuǎn)換器44、46、LED顯示器25)可被該音頻放大器10獲得。結(jié)果，出于獲得較高的最大音頻輸出電壓的目的，在音頻放大器10的節(jié)流設(shè)計(jì)中能獲得較高的最大音頻輸出電壓。原則上，作為一個結(jié)果，音頻放大器10的供電電壓也能超過由幻像電源供應(yīng)獲得的電壓。因?yàn)殡娫垂?yīng)電路11的運(yùn)作方法，也能為音頻放大器10產(chǎn)生非常簡單的正和負(fù)供應(yīng)電壓。因此，音頻放大器10也能使用地線作為其余電勢。音頻放大器10的電源饋電電壓因此能相對于地線對稱。
在一個更有利實(shí)施例中，上述類型的DC/DC轉(zhuǎn)換器11以大約82％的效率程度工作。因?yàn)?，即使在最有利的情況下，在DC/DC轉(zhuǎn)換器也會有功耗，所以如果可能，將消耗元件同該DC/DC轉(zhuǎn)換器串聯(lián)是有利的。作為使用恒流發(fā)生器13的結(jié)果，有可能容易地將消耗元件和例如邏輯供電24的恒流消耗物相連接，來為串聯(lián)到DC/DC轉(zhuǎn)換器11的例如控制電子器件39，或LED顯示器25，A/D或D/A轉(zhuǎn)換器44、46等獲得固定的直流。
一種該電源供應(yīng)電路11的相應(yīng)實(shí)施例如圖2所示。同圖1比較，其差別是只有極化電壓和音頻放大器10的電壓是通過DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的。其他的消耗元件，像為獲得用于例如控制電子器件39、或LED顯示器25的固定預(yù)先確定的直流的邏輯供電24被串聯(lián)到了DC/DC轉(zhuǎn)換器。用來數(shù)字供電的被串聯(lián)的DC/DC轉(zhuǎn)換器11作為了一個有源負(fù)載電阻，其中用在此電阻的電能未被轉(zhuǎn)換成熱能，卻大部分被轉(zhuǎn)換成可用于音頻放大器10和麥克風(fēng)炭精盒上的極化電壓的供應(yīng)電力。
如圖2中所示，連同用于獲得參考電壓或輔助數(shù)字電子電路的邏輯供電24，提供了齊納二極管27，該二極管特別好地適用于穩(wěn)定該電壓。通過該二極管27，任何沒有被消耗的但由恒流發(fā)生器13傳送的電流被釋放到了大地。原則上，除了該齊納二極管27，可使用任何其他恒流發(fā)生器或并聯(lián)調(diào)節(jié)器。
被釋放的功率是恒流發(fā)生器13的電流與電源供應(yīng)電路11上的電壓的積。在圖1的框圖中，全部電壓被加在了DC/DC轉(zhuǎn)換器11上且所有電壓通過該DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。在圖2的框圖中，該電壓被分成施加在DC/DC轉(zhuǎn)換器11上的部分和施加在各LED 25以及數(shù)字供電上的第二部分。該DC/DC轉(zhuǎn)換器代表了一種用于LED 25或數(shù)字供電的有源初始電阻。因?yàn)閿?shù)字供電的電流消耗不是恒定的，但通過電流發(fā)生器13電流I被保持恒定，根據(jù)數(shù)字電子電路的工作狀態(tài)，存在的過多電流必須通過齊納二極管27除去。對于音頻放大器10的供電，可獲得的功率P等于I乘以在DC/DC轉(zhuǎn)換器處獲得的電壓乘以該DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率程度。對于各LED和數(shù)字電子電路，可獲得的功率P等于I乘以在數(shù)字電子電路和LED處的電壓。
為了說明，給出了一個例子音頻放大器10的電流消耗在未控制狀態(tài)下大約為0.8mA，數(shù)字電子電路的電流消耗為大約4.2mA。電流發(fā)生器13傳送大約為4.7mA的恒流。因此，在這種特殊情況下，更有利的不是通過DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)出數(shù)字電子電路的電壓，而是去使用到DC/DC轉(zhuǎn)換器的串行聯(lián)接。而且，在其他開發(fā)中，或許能證明就能量來說，更有利的是如同圖1的框圖中顯示的解決方案一樣，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)出所有所需的電壓。
這種情況下用于音頻放大器10的供電電壓的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致了該放大器可獲得的最大功率為P＝4.7mA×18V×0.82＝69mW。音頻放大器10上的電壓因此為U＝P/I＝69mW/0.8mA＝55V。該電壓比在功率適應(yīng)期間幻像電源單元31傳送的24V電壓高很多。然而，因?yàn)樵摌O化電壓也產(chǎn)生于炭精盒9的膜片上，音頻放大器10的實(shí)際達(dá)到的供電電壓值比此值略低，但是仍舊比沒有DC/DC轉(zhuǎn)換器獲得的24V高很多。
圖5顯示了連接傳輸器或遙控單元55的麥克風(fēng)54。這里重要麥克風(fēng)參數(shù)的遙控直接通過音頻電纜發(fā)生，即通過線1、2發(fā)生。控制單元55優(yōu)選地在混合器上，或被安排在混合器的前面。有參數(shù)控制單元輸入34的微控制器控制頻率調(diào)制器36，該頻率調(diào)制器將頻率調(diào)制過的信號以同樣的電平輸入到音頻電纜的兩根電纜導(dǎo)線1、2中。然后該頻率調(diào)制過的信號能被抑制為輸入差值放大器42的共模信號。同時，幻像電源單元31的供電電壓通過饋電電阻32、33施加到了兩根電纜導(dǎo)線1、2上。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該頻率調(diào)制過的信號僅被施加到了該音頻電纜的一根導(dǎo)線上，即被施加到了本不打算用于音頻信號的導(dǎo)線2上。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該頻率調(diào)制過的信號由FSK(移頻鍵控)或CPFSK(連續(xù)相位FSK)產(chǎn)生。兩種調(diào)制都是從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸技術(shù)中得知的過程。原則上，也可能使用ASK調(diào)制(振幅移位鍵控)或PSK調(diào)制(相位移位鍵控)。然而，ASK遠(yuǎn)更可能遭受干擾，且從電路技術(shù)的角度看PSK調(diào)制更難于執(zhí)行。同上述方法的已知應(yīng)用相對比，在用于麥克風(fēng)的情況中，關(guān)鍵的因素是被調(diào)制過的信號必須要同模擬信號、即音頻信號分開。即使該頻率調(diào)制過的信號僅被注入到本不打算用于音頻信號的導(dǎo)線2中，該音頻電纜的兩根導(dǎo)線1、2間的電容性耦合作用導(dǎo)致在該音頻信號中的干擾。該電容性耦合作用取決于該音頻電纜的構(gòu)造和長度。因此，盡管已知控制信號，但濾掉該干擾是困難的。
在麥克風(fēng)中，將頻率調(diào)制過的電壓信號通過例如帶通濾波器的濾波器37從該音頻信號中分離，且包含在其中的控制信息通過例如微控制器或CPLD(復(fù)雜可編程邏輯設(shè)備)控制電子器件39的方式被評測。電纜導(dǎo)線2通過電容42消除同大地間的耦合作用?？刂齐娮悠骷?9被連在一個行使電壓比較器功能的比較器38的前面。通過控制電子器件39的輸出命令，到達(dá)了如圖1和2所示的電源供應(yīng)電路11、音頻放大器10、處理器、控制電子器件39、A/D或D/A轉(zhuǎn)換器44、46等。
在遙控單元55中進(jìn)行兩根音頻線1、2上的頻率調(diào)制，該遙控單元優(yōu)選地位于靠近混合表的地方。在遙控單元55中，一方面，載波頻率必須在朝著麥克風(fēng)54的方向上被應(yīng)用，且另一方面，在混合表的方向上，所有調(diào)制頻率必須被抑制。只有來自于麥克風(fēng)54的音頻信號必須被傳輸。為了使調(diào)制頻率的抑制更容易，在兩條音頻線1、2上都以相同電平進(jìn)行調(diào)制。結(jié)果在遙控單元55中，該頻率調(diào)制過的信號作為輸入差值放大器42的共模信號出現(xiàn)并因此能作為共模信號被適當(dāng)抑制。在該遙控的第二變體(second variant)中，頻率調(diào)制僅發(fā)生在不運(yùn)送音頻信號的線上，即發(fā)生在線2上。在朝向混合表的方向上，在該變體中，該頻率調(diào)制過的信號能通過低通濾波器41的過濾被去除?；孟耠娫磫卧?1，包括饋電電阻32、33以及差值放大器42和低通濾波器，不必如圖5中所示的被集成在該遙控單元中。例如，它們也能被提供在該混合表中。
在從遙控單元55到麥克風(fēng)54傳輸控制信號期間，為確保該控制信號已經(jīng)實(shí)際上到達(dá)了控制電子器件39，后者響應(yīng)該控制信號給遙控控制單元55發(fā)送一個數(shù)據(jù)應(yīng)答消息。該數(shù)據(jù)應(yīng)答消息也能是一種頻率調(diào)制信號。用于遙控功能的該數(shù)據(jù)應(yīng)答消息不是絕對必要的；然而，它以額外電子電路為代價增加了系統(tǒng)的可靠性。
上面說明的遙控方法當(dāng)然并不局限于電容器麥克風(fēng)，因?yàn)槿魏畏N類的麥克風(fēng)，特別是動圈式麥克風(fēng)的單獨(dú)電源接收器能以幻像電源供應(yīng)的方式被操作。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的電容器麥克風(fēng)，其中極化電壓的調(diào)節(jié)以二-階控制調(diào)節(jié)回路的方式發(fā)生。這里，第二數(shù)字調(diào)節(jié)回路47被放置在一個內(nèi)部模擬調(diào)節(jié)回路48的上面。結(jié)果，能在麥克風(fēng)炭精盒9上產(chǎn)生一種很好調(diào)節(jié)的無干擾的極化電壓。
通過也被連接到幻像電源單元31的電纜導(dǎo)線傳輸?shù)囊环N優(yōu)選的帶有控制信息的頻率調(diào)制信號，通過濾波器37和比較器38到達(dá)控制電子器件39。有關(guān)根據(jù)本發(fā)明的麥克風(fēng)遙控的詳細(xì)陳述已在上面提供。同樣參看特別是圖5?？刂齐娮悠骷?9的控制也能經(jīng)由調(diào)節(jié)裝置或麥克風(fēng)自己上面的操作元件來進(jìn)行?？刂齐娮悠骷榱藷o線傳輸?shù)哪康谋贿B接到無線電或紅外線接口或被連接到電纜接口也是可能的。用于極化電壓的控制信號中所獲得的期望值經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器被控制電子器件39傳送給了模擬調(diào)節(jié)電路48。除了D/A轉(zhuǎn)換器，也能使用脈沖-寬度調(diào)制電路(PWM)。盡管PWM電路的轉(zhuǎn)換速率更低，但它們并不昂貴并因此非常適合在這些轉(zhuǎn)換器中調(diào)節(jié)恒定電平。圖7是一個實(shí)施例，顯示的是例如為微控制器或CPLD的該控制電子器件39加上D/A轉(zhuǎn)換器或PWM46是如何作用于模擬調(diào)節(jié)回路48的。已知有很多種當(dāng)前技術(shù)水平的模擬調(diào)節(jié)回路，且對于在本領(lǐng)域解本發(fā)明的技術(shù)人員，為這種調(diào)節(jié)回路選擇組合元件是容易的。如圖6中所示意說明的情況，模擬調(diào)節(jié)回路48包括調(diào)節(jié)電路56和分壓器49、50。該調(diào)節(jié)電路56或整個模擬調(diào)節(jié)回路48的詳情在圖7中顯示。
模擬調(diào)節(jié)回路48優(yōu)選地由有著大約100-120V未調(diào)節(jié)電壓的電源供應(yīng)電路11提供。該DC/DC轉(zhuǎn)換器可以是上述的同一類型或圖1和2中出現(xiàn)的類型。電阻5和6是麥克風(fēng)中的饋電電阻。它們被用來去除該麥克風(fēng)的電源和音頻放大器10的輸出間的耦合作用。電容5和6在量值上相同以保持線1和2的對稱性。
本發(fā)明當(dāng)然并不局限于幻像電源供電的電容器麥克風(fēng)。用于電容器麥克風(fēng)的單獨(dú)電源接收器的電能供應(yīng)也能由例如處于麥克風(fēng)中的電池完成。
由D/A轉(zhuǎn)換器或PWM46提供的期望值，或更精確地，用于極化電壓的校準(zhǔn)值，經(jīng)由運(yùn)算放大器52同實(shí)際值比較。該期望值從制造該麥克風(fēng)期間量得的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中計(jì)算出并被編程進(jìn)控制電子器件。作為這種計(jì)算的一種參考值，或使用導(dǎo)線上的確切參考電壓45，或使用在印制測試期間編程進(jìn)控制電子器件的參考電壓。參考電壓45能由例如邏輯供電24獲得。這種邏輯供電24，優(yōu)選地由DC/DC轉(zhuǎn)換器供電，未在圖7中顯示，而在圖1和2中顯示。
為了抑制高頻干擾對模擬調(diào)節(jié)回路48的不希望有的影響，一種優(yōu)選實(shí)施例在D/A轉(zhuǎn)換器或PWM46和模擬調(diào)節(jié)回路48的輸入端間提供了低通濾波器51，如圖7所示。由模擬調(diào)節(jié)回路48產(chǎn)生的實(shí)際值通過分壓器49、50被完全獲得并且經(jīng)由阻抗轉(zhuǎn)換器53被施加到了運(yùn)算放大器52的反相輸入端。反饋線外加阻抗轉(zhuǎn)換器未被包括在圖6的示意圖中。同時，此電壓也被施加到了數(shù)字調(diào)節(jié)回路47的A/C轉(zhuǎn)換器44的輸入端。所得到的數(shù)字信號作為反饋為控制電子器件39所獲得。結(jié)果，外部數(shù)字調(diào)節(jié)回路47閉合。在圖7中，獲得實(shí)際值的分壓器由電阻49、50所代表。如在圖7中所指示的，A/D轉(zhuǎn)換器44、控制電子器件39、以及D/A轉(zhuǎn)換器46也能被集成在一個單獨(dú)的部分中。
作為模擬調(diào)節(jié)電路48的輸出，經(jīng)由一個高歐姆電阻8獲得了施加在麥克風(fēng)炭精盒9上的調(diào)節(jié)極化電壓。所需用來計(jì)算已調(diào)節(jié)的且無干擾的極化電壓的校正電壓或相應(yīng)的校正因子能對應(yīng)不同的設(shè)置，這些對應(yīng)反應(yīng)了一定的靈敏度、導(dǎo)引特性、以及老化參數(shù)；它們能被存儲于控制電子器件39中提供的內(nèi)存中，且可在任何時候被調(diào)用。
這些校正因子能在以后通過對關(guān)著的麥克風(fēng)進(jìn)行遙控而被改變(例如，在服務(wù)部門或由經(jīng)銷商，且也可能由顧客改變)。除了因老化或因更換麥克風(fēng)炭精盒導(dǎo)致的對麥克風(fēng)特性的可能校正外，一種現(xiàn)場的用戶定制的麥克風(fēng)調(diào)整也是可能的。
本發(fā)明并不局限于這些單獨(dú)的實(shí)施例。當(dāng)然，使用結(jié)合了所有或至少一些上述電路的麥克風(fēng)也是可能的。例如，能在麥克風(fēng)中提供一種用于所有可遙控元件的遙控；同樣，電源供應(yīng)電路11可向麥克風(fēng)中的所有可能的電源接收器供電。
權(quán)利要求
1.一種電容器麥克風(fēng)，包括至少一個麥克風(fēng)炭精盒(9)，其特征在于所述電容器麥克風(fēng)包括至少一個用于調(diào)節(jié)極化電壓的電路，其中所述用于極化電壓調(diào)節(jié)的電路包括一個被提供未調(diào)節(jié)電壓的模擬調(diào)節(jié)回路(48)，以及一個數(shù)字調(diào)節(jié)回路(47)，其中所述數(shù)字調(diào)節(jié)回路(47)包括一個例如微控制器或CPLD的控制電子器件(39)，所述控制電子器件(39)為所述模擬調(diào)節(jié)回路(48)提供一個極化電壓的期望值，使用校正因子來計(jì)算所述期望值，且其中出于反饋的目的，所述模擬調(diào)節(jié)回路(48)的輸出端與所述控制電子器件(39)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于所述麥克風(fēng)的電能供應(yīng)通過一個經(jīng)由音頻電纜的電纜導(dǎo)線(1、2)的幻像電源單元(31)實(shí)現(xiàn)，即所謂的幻像電源供應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于所述麥克風(fēng)的電能供應(yīng)由置于所述麥克風(fēng)內(nèi)的一種電池實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于用于極化電壓調(diào)節(jié)的電路包括一個參考電壓源(45)，根據(jù)所述參考電壓所述數(shù)字調(diào)節(jié)回路(47)為所述模擬調(diào)節(jié)回路(48)產(chǎn)生期望值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于為計(jì)算所述希望電壓值，在所述控制電子器件(39)中提供了一個參考電壓值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一權(quán)利要求所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于所述控制電子器件(39)包括一個存儲所述的校正因子的存儲器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于所述控制電子器件(39)是可遙控的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于通過位于所述麥克風(fēng)上的一種調(diào)節(jié)裝置，所述控制電子器件(39)可被控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于所述控制電子器件經(jīng)由兩根電纜導(dǎo)線(1、2)中的至少一根導(dǎo)線被連接到了一個遠(yuǎn)程控制單元(55)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容器麥克風(fēng)，其特征在于所述控制電子器件(39)被連接到了一個無線電或一個紅外接口或一個電纜接口上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括至少一個麥克風(fēng)炭精盒(9)的電容器麥克風(fēng)。本發(fā)明的特征在于該電容器麥克風(fēng)包括至少一個用于調(diào)節(jié)極化電壓的電路，其中用于極化電壓調(diào)節(jié)的電路包括一個被提供未調(diào)節(jié)電壓的模擬調(diào)節(jié)回路(48)，以及一個數(shù)字調(diào)節(jié)回路(47)，其中該數(shù)字調(diào)節(jié)回路(47)包括一個例如微控制器或CPLD的控制電子器件(39)，為該模擬調(diào)節(jié)回路(48)提供一種極化電壓的期望值，使用校正因子計(jì)算期望值，且其中出于反饋的目的，該模擬調(diào)節(jié)回路(48)的輸出與一個控制電子器件(39)相連接。
文檔編號H04R19/00GK1678134SQ200510002548
公開日2005年10月5日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
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