麥克風的極化電壓設定的製作方法
2023-10-06 02:07:24 3
專利名稱：麥克風的極化電壓設定的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於電容器麥克風極化電壓補償的電路。
背景技術：
麥克風的電源供應傳統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線上的兩個相同饋線電阻實現。返回電流從連接到XLR插頭的電接頭1的一個第三導體上流過。為了能有效地使用為電容器麥克風的電源幻像電源供電時所提供的電壓，該麥克風的電流消耗應儘可能的小，以便去阻止在饋線電阻上出現過大壓降。具有48-V的電容器麥克風的最大電流消耗為10mA。這裡根據DIN EN61938(以前的IEC 268)使該幻像電源供電被標準化。
為在該麥克風膜片上產生值通常為20-100伏範圍的直流極化電壓，麥克風主要使用組合電路部件或電壓轉換器。其餘的麥克風電子器件通常由線性調節器供電，該線性調節器或者將供應饋電電壓或者將供電電流維持在一定的預定值上。對於有少量功率消耗的麥克風，這類電源供應是適合的。當例如由於使用處理器、A/D轉換器、LED顯示器等使麥克風中的功率消耗增加時，該線性調節器會變的有問題。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節器元件中。然而，因為根據此標準，該幻像電源供電在電流上受到這些饋電電阻的限制，所以用於音頻放大器的最大供電電壓會由於該麥克風中的線性調控而立即降低，這導致了該麥克風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生。該電壓通常通過一個高-歐姆電阻被施加到該麥克風膜片上。這裡，所需功率非常低。用來產生這種幾乎無功率的極化電壓的高效電壓調節器也難以構建。
此外一種問題關係到麥克風的遙控。由於有了麥克風，通過遙控能調控或改變重要麥克風參數的需求在逐漸增加。這些參數包括該膜片上的極化電壓和與此有關的該電容器麥克風的靈敏度、該麥克風的方向特性、幻像電源供電類型(12V，24V或48V)、序列號、來自生產廠家的校準數據、以及信號的減弱程度和用於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參數的方法。在此過程中，傳遞到電纜導線的供電電壓通過遙控單元被調節，例如在混合表中的被以這樣的方式調節，即電壓的量值代表的是麥克風的控制信息。在該麥克風一側，供電電壓被去耦合併被應用到一個評測電路中，該評測電路產生作為供電電壓量值的函數的控制信號。通過這種數據傳遞方法，只有少量控制信息能被傳輸到該麥克風，並因此在該麥克風中，同樣只有少量參數能被遙控。
此外一種目前未最優解決的問題涉及的是在電容器麥克風的膜片上產生極化電壓。該極化電壓的水平被直接地結合進該麥克風炭精盒的靈敏度水平中。結果是，也可能藉助該極化電壓去調節電容炭精盒的靈敏度。在涉及使用雙膜片炭精盒時，這麼做特別有利，因為在用極化電壓分別為單獨膜片供電的情況下，這些炭精盒不僅允許對靈敏度的調節也允許對方向特性的調節。
已知怎樣藉助於固定電阻或微調電阻去調節極化電壓。在該過程中，在裝配該麥克風期間，會發生極化電壓的一次調節。這裡使用固定電阻率預先確定一次方向特性。使用這種方法，由麥克風炭精盒裝配和老化過程引起的對靈敏度容限的補償反而可能有困難。為此目的，在麥克風裝配狀態下的靈敏度聲學測量期間，可能會需要極化電壓的補償。在不同方向特性的情況下也不可能對靈敏度容限進行補償。
EP0096 778 A公開了一種具有幻像電源供電的電容式麥克風。極化電壓由DC-DC轉換器的方式產生。
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、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。該電容式麥克風包括一種電橋，該電橋部分地由該振動膜和第一電極形成並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該振動膜振動調幅的射頻信號。
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。
DE 2126385 A公開了一種幻像電源供電的電容式麥克風。其極化電壓通過位於和該炭精盒相同護罩內的一種DC-DC轉換器產生。為了將變換器調節到不同的幻像電源供應(12V、12V聲音導線供電、24V)，該變換器包括有三種設定的開關。
發明內容
在麥克風電源供應方面，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地使用且被轉換成例如音頻放大器、麥克風炭精盒、處理器、控制器、A/D轉換器、LED顯示器等的單獨輸出接收所要求的工作電壓。這裡，目標是能儘可能多的使用從給音頻放大器供電的幻像電源供應中獲得的部分供電。
根據本發明，用一種包括用於單獨電源接收器的電源供應電路的麥克風可達到這些目標，其麥克風的特徵在於該電源供應電路包括一個將經由音頻電纜的電纜導線傳輸的直流轉換成交流的控制單元；一個連接該控制單元的變壓器；和用於單獨電源接收器的供電迴路，其中供電迴路通過在該變壓器上分離繞組的方式同由該控制單元產生的交流電感性耦合且這些供電迴路間電感性地彼此耦合。
在該過程中，所有需用於上述電源接收器的電壓由例如一種DC/DC轉換器的具有下面的特性的電源供應電路產生。該電源供應電路以這樣一種方式被調節或工作以使有一種對幻像電源單元的電源適應。因此，該幻像電源單元產生的最大可能的供電總能通過此麥克風的電源供應電路被消耗。該電源供應電路的主要電流消耗是恆定的。就該幻像電源單元來說，該電源供應電路因此相當於一個恆流吸收器。單獨電源接收器的單獨供電迴路通過變壓器的方式在該電源供應電路中被去耦合，以便用儘可能小的功率損耗去滿足這些單獨電源接收器的不同需求用於極化電壓的高電壓和小電流、中等電壓、和用於音頻放大器的中等電流消耗，以及用於數字電子器件的小電壓和大電流。
根據本發明的電容器麥克風的有利效果是明顯的使用所展示的電源供應概念，由該幻像電源單元產生的電能被最優地使用。因此，麥克風能被適用於新的功能(例如，遙控、新的工作概念、自動補償可能性等)，同時該麥克風的最大音頻輸出電壓仍舊相同。本質上無功耗極化電壓的產生實際上是作為變壓器上簡單額外繞組的副產品而出現的。
另一個優勢是使用儘可能高的歐姆量級的結果，由於在該電源供應電路的輸入端具有恆定電源，該電源供應電路或該DC/DC轉換器的轉換波動能非常容易地被濾掉。
由於在麥克風中有了逐漸增多的適應可能性，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改變和改變用於微處理器存儲校準數據的控制信號，以及頻率範圍、音頻輸出電壓的最大值、放大係數、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據傳輸到麥克風的一種需求。
根據本發明，可通過一種麥克風遙控方法達到這些目的，該方法的特徵在於在兩根電纜導線的至少一根電纜導線上施加作為控制信號的調頻電壓，幻像電源供應也通過此電纜導線進行，並且其中在該麥克風一側，該調頻電壓被施加到例如微控制器或CPLD(複雜可編程邏輯裝置)的控制電子器件上，該控制電子器件根據頻率調製控制信號向單獨電源接收器發送命令。
在這種方法中，頻率調製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據，經由到該麥克風的音頻線，從傳輸器中輸出。這裡該FSK調製的載波頻率比由該麥克風傳輸的音頻範圍要高。
通過使用調頻信號傳輸，與用直流傳輸相對比，能獲得更高的數據傳輸速率。因此，使用某種協議，可以傳輸大量的參數。用於該調製的載波頻率優選地大概為100kHz，且使用濾波器能將載頻信號同音頻信號區分開。
為滿足電容器麥克風的極化電壓中低容限的要求(例如考慮靈敏度，要設法獲得±0.5dB的容限)需要一種甚至在該麥克風裝配好的狀態下也允許靈活調節極化電壓的解決方案。
根據本發明，這種解決方案通過電容器麥克風獲得，其特徵在於該電容器麥克風包括至少一個用於調節極化電壓的電路，其中該用於調節極化電壓的電路包括一個被提供未調節電壓的模擬調節迴路，和一個數字調節迴路，其中該數字調節迴路包括了向該模擬調節迴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，使用校正因子計算出該極化電壓期望值，並且其中，出於反饋的目的，該模擬調節迴路的輸出端同控制電子器件相連。
在此過程中，該極化電壓由集成於麥克風中的電壓調節迴路所調節。該極化電壓的期望值在此電路中經由D/A轉換器被控制電子器件預先設定。結果，能實現對該極化電壓的精細分級調節。該極化電壓的期望值也能通過遙控被傳輸到該控制電子器件。這時已獲得極化電壓的容限依賴於參考電壓源的容限和熱性能。
在該麥克風中，經由數字控制調節電路的該極化電壓調節允許非常精確的、抗幹擾的、且可遙控的電容器麥克風極化電壓調節。結果是，在電容器麥克風的製造和技術測量驗證期間，可能達到同靈敏度和方向特性有關的非常窄的容限要求。該極化電壓的可遙控調節具有不必通過給定電阻或微調電阻重新調節的優勢；該事實就價格來說具有積極效果。同現存的有固定設置的極化電壓的解決方案相比，會出現下面的同根據本發明的電容器麥克風有關的其他可能性。
作為雙膜片炭精盒單獨特性的一種功能，在被不同調節的方向特性情況下，不同的麥克風靈敏度能被補償並且需要補償該極化電壓的所需校正因子能被存儲。
結合一種遙控，如上所述，例如該極化電壓在用關閉的麥克風進行聲學測量期間能被校準，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的極化電壓並因此在工作期間改變其方向效果。例如，如在歌劇演出中，該麥克風能在聲音效果上跟隨著移動的演員。
根據本發明的電容器麥克風允許對麥克風靈敏度進行老化導致的重新校準，而無須將該麥克風拆開，對於用戶這又意味著節省成本。在更換麥克風炭精盒期間，該麥克風的最初靈敏度因此能在以後，即在組裝後，通過遙控重新調節。
下面，參考附圖，對本發明做進一步解釋。在這些附圖中，圖1顯示的是具有電源供應電路的根據本發明的電容器麥克風框圖；圖2顯示的是具有電源供應電路的根據本發明的電容器麥克風的一個實施例框圖；圖3顯示的是根據技術發展水平的一種電晶體-LED恆定電源的電路圖；圖4顯示的是根據技術發展水平的一種具有反耦合電晶體的恆定電源的電路圖；圖5顯示的是一種同遙控單元相連的電容器麥克風框圖；圖6顯示的是一種具有調節極化電壓的集成電路的電容器麥克風的框圖；以及圖7顯示的是包括模擬和數字調節迴路的用於調節極化電壓的電路。
具體實施例方式
圖1顯示的是根據本發明的麥克風的主要元件的框圖。如圖5所示的該麥克風的幻像電源供應由幻像電源單元31通過具有相同量值的饋電電阻32、33進行，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的後面。圖5顯示了這樣一種幻像電源供應。根據該標準，三種幻像電源供應是可能的用於12-V，24-V或48-V供應的饋電電阻的相關值分別為680Ω，1.2kΩ或6.8kΩ。這裡的線1和線2表示由該幻像供電單元供電的電纜導線；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，根據本發明幻像電源單元31被連接到了電源供應電路11的輸入端。電容7使對地的供電電壓平滑。電阻5和6為麥克風中的饋電電阻。電阻5和6被用於消除音頻放大器10的輸出對該麥克風電源供應的影響。該麥克風的饋電電阻5和6被分配作為幻像電源31的輔助內阻。當該麥克風中幻像電源單元的內阻和電源供應電路11的內阻相同時，存在電能適應(power adaption)。因此，在電源調節情況下，該幻像電源供應的一半電壓就是該電源供應電路11的供電電壓。該電能，即能由該幻像電源單元31產生的最大值，此時通過電源供應電路11以DC/DC轉換器的形式被分配到麥克風中的所有耗能部件。這裡多餘的電能使得音頻放大器10可以獲得儘可能高的麥克風的最大音頻輸出電壓。考慮到不同的電源供電電壓(根據12V，24V或48V的標準)，該電路能被以這樣的方式設計以使對不同幻像電源供應的電能適應是自動進行的。然後該任務由下述的控制單元12接管。
電源供應電路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電壓被轉換成AC電壓。在這種情況下，該變壓器是振蕩產生電路的一部分。當然，該控制單元12也能獨立於該變壓器產生交流。該控制單元12然後包括了一個獨立於該變壓器的振蕩迴路，且該振蕩迴路能產生交流。該變壓器只行使將交流電轉換成單獨的輸出電壓的功能。
在一個優選實施例中，AC信號具有100-130kHz範圍內的頻率。該AC信號也能自由振蕩；對於這樣的電路來說這代表了最簡單實施例的可能性。唯一重要的因素是為了不產生任何由簡單濾波器無法消除的對該音頻信號的幹擾，該AC信號的頻率範圍一定要位於音頻頻率範圍以外。另一方面，該頻率也不應太高，因為否則的話，該電路的效率程度將降低且預計可能有傳輸幹擾。
使用100-130kHz的頻率的一個額外優勢是該頻率也能被用作麥克風中提供的用於控制電子器件39的周期脈衝。因此，由數位技術產生的幹擾信號被最小化了，因為在數字周期時間和DC/DC轉換器的振蕩頻率之間沒有額外的混合產物產生。
所產生的AC信號被應用到了變壓器14上。作為該變壓器上各自分離的繞組的結果，形成了分別的電流迴路15、16、17為單獨的耗能部件供電。這種去耦允許，以儘可能小的功耗，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。分別在供電迴路15、16、17中的二極體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。當然，從最新技術發展水平而來的更複雜和更有效的整流電路能被提供於這些單獨供電迴路中。供電迴路16的作用是為麥克風炭精盒9提供極化電壓，該極化電壓經由電阻8被施加到該麥克風炭精盒9。
本發明當然並不局限於電容器麥克風，因為任何種類的麥克風，特別是動圈式麥克風，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電源接收器供電。但在動圈式麥克風情況下，極化的電壓是不必要的，因此不須供電迴路16。
在該DC/DC轉換器的輸入端使用恆流發生器13確保了恆定的主要電流攝入。該恆流發生器13，就該幻像電源單元31來說，如同一個恆流吸收器一樣工作且代表了用於該電源供應電路11的恆流發生器。恆流發生器13具有儘可能高的歐姆水平值，連同其它效果一起，簡化了對DC/AC轉換期間產生的轉換波動的過濾過程，並且它因此同時阻止了音頻信號上面的幹擾迭加。對該領域內熟悉最新技術發展水平的技術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發展水平恆流發生器的電路示例。圖3顯示的是具有雙極電晶體的「電晶體LED」恆流發生器。由於有了這種電流發生器，該LED在流動方向工作。結果是，恆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射極電阻串聯的該電晶體的基極-發射極二極體上。因此由該電流發生器傳送的電流為I＝(ULED-Ubc)/Re，其中ULED為該LED上的壓降，Ubc為基極-發射極電壓，且Re為發射極電阻。
圖4中的電路包含具有兩個反耦合退化電晶體28、29以及一個額外集成的恆流發生器30的恆流發生器。因為由於恆流和更高起始電阻的更優特性，該電路是優選的。該電流發生器30，在電晶體28的發射極電阻Re上產生與在初始電阻Rc上產生的壓降URc相同的壓降。這裡的恆流發生器的電流為I＝URc/Re。這裡電晶體29與電晶體28形成一個反耦合退化系統，該系統確保在電阻Rc和Re上的壓降相同。結果，該電流發生器的電流I也保持恆定。電流發生器30的電流因此比最終流進DC/DC轉換器11中的恆流要小100倍。
當然，也能提供其他種類的恆流發生器，例如，具有倒相運算放大器的電流發生器，Howland電流發生器等。
由電源供應電路11產生的用於音頻放大器10的供電電壓在一個優選實施例中未被調節。在用於麥克風炭精盒9的供電迴路16中，在二極體18和電阻8之間提供了一種調節電路47、48，包括了一個數字調節迴路47和一個模擬調節迴路48的該調節電路被提供用於加在麥克風炭精盒9上的極化電壓。圖6結合圖7說明這樣一種優選的可遙控調節電路47、48。用於調節極化電壓所需的控制信號能被通過兩條電纜導線1、2中的至少一條電纜導線傳輸。下面進一步說明這樣一種調節電路47、48的詳細結構和工作方法。倘若在數字電路部件中尚未提供流限和壓限，在其餘供電迴路中也能提供調節電路。在圖1和2的優選實施例中，沒有在音頻放大器10的供電迴路15中提供調節電路。結果，全部的電力(此全部電力並未被其他電路部件使用，如處理器、控制電子器件39、麥克風炭精盒9的極化電壓、A/D或D/A轉換器44、46、LED顯示器25)可被該音頻放大器10獲得。結果，出於獲得較高的最大音頻輸出電壓的目的，在音頻放大器10的節流設計中能獲得較高的最大音頻輸出電壓。原則上，作為一個結果，音頻放大器10的供電電壓也能超過由幻像電源供應獲得的電壓。因為電源供應電路11的運作方法，也能為音頻放大器10產生非常簡單的正和負供應電壓。因此，音頻放大器10也能使用地線作為其餘電勢。音頻放大器10的電源饋電電壓因此能相對於地線對稱。
在一個更有利實施例中，上述類型的DC/DC轉換器11以大約82％的效率程度工作。因為，即使在最有利的情況下，在DC/DC轉換器也會有功耗，所以如果可能，將消耗元件同該DC/DC轉換器串聯是有利的。作為使用恆流發生器13的結果，有可能容易地將消耗元件和例如邏輯供電24的恆流消耗物相連接，來為串聯到DC/DC轉換器11的例如控制電子器件39，或LED顯示器25，A/D或D/A轉換器44、46等獲得固定的直流。
一種該電源供應電路11的相應實施例如圖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轉換器產生的。其他的消耗元件，像為獲得用於例如控制電子器件39、或LED顯示器25的固定預先確定的直流的邏輯供電24被串聯到了DC/DC轉換器。用來數字供電的被串聯的DC/DC轉換器11作為了一個有源負載電阻，其中用在此電阻的電能未被轉換成熱能，卻大部分被轉換成可用於音頻放大器10和麥克風炭精盒上的極化電壓的供應電力。
如圖2中所示，連同用於獲得參考電壓或輔助數字電子電路的邏輯供電24，提供了齊納二極體27，該二極體特別好地適用於穩定該電壓。通過該二極體27，任何沒有被消耗的但由恆流發生器13傳送的電流被釋放到了大地。原則上，除了該齊納二極體27，可使用任何其他恆流發生器或並聯調節器。
被釋放的功率是恆流發生器13的電流與電源供應電路11上的電壓的積。在圖1的框圖中，全部電壓被加在了DC/DC轉換器11上且所有電壓通過該DC/DC轉換器產生。在圖2的框圖中，該電壓被分成施加在DC/DC轉換器11上的部分和施加在各LED 25以及數字供電上的第二部分。該DC/DC轉換器代表了一種用於LED 25或數字供電的有源初始電阻。因為數字供電的電流消耗不是恆定的，但通過電流發生器13電流I被保持恆定，根據數字電子電路的工作狀態，存在的過多電流必須通過齊納二極體27除去。對於音頻放大器10的供電，可獲得的功率P等於I乘以在DC/DC轉換器處獲得的電壓乘以該DC/DC轉換器的效率程度。對於各LED和數字電子電路，可獲得的功率P等於I乘以在數字電子電路和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下大約為0.8mA，數字電子電路的電流消耗為大約4.2mA。電流發生器13傳送大約為4.7mA的恆流。因此，在這種特殊情況下，更有利的不是通過DC/DC轉換器導出數字電子電路的電壓，而是去使用到DC/DC轉換器的串行聯接。而且，在其他開發中，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轉換器導出所有所需的電壓。
這種情況下用於音頻放大器10的供電電壓的轉換導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期間幻像電源單元31傳送的24V電壓高很多。然而，因為該極化電壓也產生於炭精盒9的膜片上，音頻放大器10的實際達到的供電電壓值比此值略低，但是仍舊比沒有DC/DC轉換器獲得的24V高很多。
圖5顯示了連接傳輸器或遙控單元55的麥克風54。這裡重要麥克風參數的遙控直接通過音頻電纜發生，即通過線1、2發生。控制單元55優選地在混合器上，或被安排在混合器的前面。有參數控制單元輸入34的微控制器控制頻率調製器36，該頻率調製器將頻率調製過的信號以同樣的電平輸入到音頻電纜的兩根電纜導線1、2中。然後該頻率調製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線1、2上。在一個優選實施例中，該頻率調製過的信號僅被施加到了該音頻電纜的一根導線上，即被施加到了本不打算用於音頻信號的導線2上。
在一個優選實施例中，該頻率調製過的信號由FSK(移頻鍵控)或CPFSK(連續相位FSK)產生。兩種調製都是從數字數據傳輸技術中得知的過程。原則上，也可能使用ASK調製(振幅移位鍵控)或PSK調製(相位移位鍵控)。然而，ASK遠更可能遭受幹擾，且從電路技術的角度看PSK調製更難於執行。同上述方法的已知應用相對比，在用於麥克風的情況中，關鍵的因素是被調製過的信號必須要同模擬信號、即音頻信號分開。即使該頻率調製過的信號僅被注入到本不打算用於音頻信號的導線2中，該音頻電纜的兩根導線1、2間的電容性耦合作用導致在該音頻信號中的幹擾。該電容性耦合作用取決於該音頻電纜的構造和長度。因此，儘管已知控制信號，但濾掉該幹擾是困難的。
在麥克風中，將頻率調製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(複雜可編程邏輯設備)控制電子器件39的方式被評測。電纜導線2通過電容42消除同大地間的耦合作用。控制電子器件39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，到達了如圖1和2所示的電源供應電路11、音頻放大器10、處理器、控制電子器件39、A/D或D/A轉換器44、46等。
在遙控單元55中進行兩根音頻線1、2上的頻率調製，該遙控單元優選地位於靠近混合表的地方。在遙控單元55中，一方面，載波頻率必須在朝著麥克風54的方向上被應用，且另一方面，在混合表的方向上，所有調製頻率必須被抑制。只有來自於麥克風54的音頻信號必須被傳輸。為了使調製頻率的抑制更容易，在兩條音頻線1、2上都以相同電平進行調製。結果在遙控單元55中，該頻率調製過的信號作為輸入差值放大器42的共模信號出現並因此能作為共模信號被適當抑制。在該遙控的第二變體(second variant)中，頻率調製僅發生在不運送音頻信號的線上，即發生在線2上。在朝向混合表的方向上，在該變體中，該頻率調製過的信號能通過低通濾波器41的過濾被去除。幻像電源單元31，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54傳輸控制信號期間，為確保該控制信號已經實際上到達了控制電子器件39，後者響應該控制信號給遙控控制單元55發送一個數據應答消息。該數據應答消息也能是一種頻率調製信號。用於遙控功能的該數據應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的可靠性。
上面說明的遙控方法當然並不局限於電容器麥克風，因為任何種類的麥克風，特別是動圈式麥克風的單獨電源接收器能以幻像電源供應的方式被操作。
圖6顯示了根據本發明的電容器麥克風，其中極化電壓的調節以二-階控制調節迴路的方式發生。這裡，第二數字調節迴路47被放置在一個內部模擬調節迴路48的上面。結果，能在麥克風炭精盒9上產生一種很好調節的無幹擾的極化電壓。
通過也被連接到幻像電源單元31的電纜導線傳輸的一種優選的帶有控制信息的頻率調製信號，通過濾波器37和比較器38到達控制電子器件39。有關根據本發明的麥克風遙控的詳細陳述已在上面提供。同樣參看特別是圖5。控制電子器件39的控制也能經由調節裝置或麥克風自己上面的操作元件來進行。控制電子器件為了無線傳輸的目的被連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。用於極化電壓的控制信號中所獲得的期望值經由D/A轉換器被控制電子器件39傳送給了模擬調節電路48。除了D/A轉換器，也能使用脈衝-寬度調製電路(PWM)。儘管PWM電路的轉換速率更低，但它們並不昂貴並因此非常適合在這些轉換器中調節恆定電平。圖7是一個實施例，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轉換器或PWM46是如何作用於模擬調節迴路48的。已知有很多種當前技術水平的模擬調節迴路，且對於在本領域解本發明的技術人員，為這種調節迴路選擇組合元件是容易的。如圖6中所示意說明的情況，模擬調節迴路48包括調節電路56和分壓器49、50。該調節電路56或整個模擬調節迴路48的詳情在圖7中顯示。
模擬調節迴路48優選地由有著大約100-120V未調節電壓的電源供應電路11提供。該DC/DC轉換器可以是上述的同一類型或圖1和2中出現的類型。電阻5和6是麥克風中的饋電電阻。它們被用來去除該麥克風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。
本發明當然並不局限於幻像電源供電的電容器麥克風。用於電容器麥克風的單獨電源接收器的電能供應也能由例如處於麥克風中的電池完成。
由D/A轉換器或PWM46提供的期望值，或更精確地，用於極化電壓的校準值，經由運算放大器52同實際值比較。該期望值從製造該麥克風期間量得的校準數據中計算出並被編程進控制電子器件。作為這種計算的一種參考值，或使用導線上的確切參考電壓45，或使用在印製測試期間編程進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，優選地由DC/DC轉換器供電，未在圖7中顯示，而在圖1和2中顯示。
為了抑制高頻幹擾對模擬調節迴路48的不希望有的影響，一種優選實施例在D/A轉換器或PWM46和模擬調節迴路48的輸入端間提供了低通濾波器51，如圖7所示。由模擬調節迴路48產生的實際值通過分壓器49、50被完全獲得並且經由阻抗轉換器53被施加到了運算放大器52的反相輸入端。反饋線外加阻抗轉換器未被包括在圖6的示意圖中。同時，此電壓也被施加到了數字調節迴路47的A/C轉換器44的輸入端。所得到的數位訊號作為反饋為控制電子器件39所獲得。結果，外部數字調節迴路47閉合。在圖7中，獲得實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轉換器44、控制電子器件39、以及D/A轉換器46也能被集成在一個單獨的部分中。
作為模擬調節電路48的輸出，經由一個高歐姆電阻8獲得了施加在麥克風炭精盒9上的調節極化電壓。所需用來計算已調節的且無幹擾的極化電壓的校正電壓或相應的校正因子能對應不同的設置，這些對應反應了一定的靈敏度、導引特性、以及老化參數；它們能被存儲於控制電子器件39中提供的內存中，且可在任何時候被調用。
這些校正因子能在以後通過對關著的麥克風進行遙控而被改變(例如，在服務部門或由經銷商，且也可能由顧客改變)。除了因老化或因更換麥克風炭精盒導致的對麥克風特性的可能校正外，一種現場的用戶定製的麥克風調整也是可能的。
本發明並不局限於這些單獨的實施例。當然，使用結合了所有或至少一些上述電路的麥克風也是可能的。例如，能在麥克風中提供一種用於所有可遙控元件的遙控；同樣，電源供應電路11可向麥克風中的所有可能的電源接收器供電。
權利要求
1.一種電容器麥克風，包括至少一個麥克風炭精盒(9)，其特徵在於所述電容器麥克風包括至少一個用於調節極化電壓的電路，其中所述用於極化電壓調節的電路包括一個被提供未調節電壓的模擬調節迴路(48)，以及一個數字調節迴路(47)，其中所述數字調節迴路(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)為所述模擬調節迴路(48)提供一個極化電壓的期望值，使用校正因子來計算所述期望值，且其中出於反饋的目的，所述模擬調節迴路(48)的輸出端與所述控制電子器件(39)相連接。
2.根據權利要求1所述的電容器麥克風，其特徵在於所述麥克風的電能供應通過一個經由音頻電纜的電纜導線(1、2)的幻像電源單元(31)實現，即所謂的幻像電源供應。
3.根據權利要求1所述的電容器麥克風，其特徵在於所述麥克風的電能供應由置於所述麥克風內的一種電池實現。
4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容器麥克風，其特徵在於用於極化電壓調節的電路包括一個參考電壓源(45)，根據所述參考電壓所述數字調節迴路(47)為所述模擬調節迴路(48)產生期望值。
5.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容器麥克風，其特徵在於為計算所述希望電壓值，在所述控制電子器件(39)中提供了一個參考電壓值。
6.根據權利要求4-5中任一權利要求所述的電容器麥克風，其特徵在於所述控制電子器件(39)包括一個存儲所述的校正因子的存儲器。
7.根據權利要求1-6中任一權利要求所述的電容器麥克風，其特徵在於所述控制電子器件(39)是可遙控的。
8.根據權利要求1-6中任一權利要求所述的電容器麥克風，其特徵在於通過位於所述麥克風上的一種調節裝置，所述控制電子器件(39)可被控制。
9.根據權利要求7所述的電容器麥克風，其特徵在於所述控制電子器件經由兩根電纜導線(1、2)中的至少一根導線被連接到了一個遠程控制單元(55)。
10.根據權利要求7所述的電容器麥克風，其特徵在於所述控制電子器件(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
本發明涉及一種包括至少一個麥克風炭精盒(9)的電容器麥克風。本發明的特徵在於該電容器麥克風包括至少一個用於調節極化電壓的電路，其中用於極化電壓調節的電路包括一個被提供未調節電壓的模擬調節迴路(48)，以及一個數字調節迴路(47)，其中該數字調節迴路(47)包括一個例如微控制器或CPLD的控制電子器件(39)，為該模擬調節迴路(48)提供一種極化電壓的期望值，使用校正因子計算期望值，且其中出於反饋的目的，該模擬調節迴路(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 優先權日2004年3月30日
發明者I·W·朗 申請人:Akg聲學有限公司