[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikrofon gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Mikrofon ist z.B. unter der Bezeichnung U89 der Fa. Georg Neumann,
Berlin, bekannt.
[0002] Zur Stromversorgung eines Mikrofons wird häufig eine Phantomschaltung verwendet,
bei der die Versorgungsspannung über zwei gleich große Widerstände, z.B. 6,8 kOhm
bei 48 Volt, auf die beiden Adern der symmetrischen NF-Verbindung zwischen Mikrofon
und Verbraucher aufgeschaltet ist. Der dadurch bedingte, relativ hohe Innenwiderstand
der Stromversorgung sowie die maximal zulässige Stromentnahme begrenzen die dem Mikrofon
zur Verfügung stehende Leistung, mit der Folge, daß eine Impedanzanpassung an den
standardisierten minimalen Belastungswiderstand (1 kOhm) des Mikrofons erforderlich
ist. Diese Impedanzanpassung erfolgt bei dem eingangs erwähnten, bekannten Mikrofon
mittels eines Transformators (bis zu 10:1 Untersetzung) im Signalweg des Mikrofons
zwischen dessen Verstärker und dem Mikrofon-Ausgang.
[0003] In jüngster Zeit mehren sich die Bestrebungen, auf Transformatoren in der NF-Signalverarbeitung
zu verzichten, beispielsweise, um mögliche Signalverzerrungen zu vermeiden. Bekannte,
transformatorlose Mikrofone nehmen jedoch eine Impedanzfehlanpassung in Kauf, was
zu einer Einschränkung des an sich möglichen Dynamikumfangs führt.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Mikrofon der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, welches eine Impedanzanpassung unter Vermeidung eines Transformators
im NF-Signalweg ermöglicht.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Mikrofons nach Anspruch 1 ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
[0007] Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die nötige Impedanzanpassung aus dem NF-Signalweg
in die Stromversorgungszuführung des im Mikrofon eingebauten Verstärkers zu verlegen.
Hierzu wird mittels eines Gleichspannungswandlers eine belastungsgerecht angepaßte
Betriebsspannung für den Verstärker gewonnen. Auf diese Weise lassen sich im Vergleich
zu dem eingangs erwähnten Stand der Technik nicht nur Verbesserungen hinsichtlich
der Signalqualität, sondern auch eine Erhöhung der oberen Aussteuerungsgrenze erzielen,
da mittels des Gleichspannungswandlers eine annähernd ideale Ausregel-ung von Schwankungen
der Stromversorgung erfolgt und eine optimale Auslegung der im Mikrofon eingebauten
Verstärkerschaltungen auf niedrigere Betriebsspannungen möglich ist.
[0008] Der vorhandene Gleichspannungswandler gestattet gleichzeitig die Erzeugung unterschiedlicher
Spannungen für die Mikrofonkapsel, wie sie zur Erzielung unterschiedlicher Richtcharakteristikenerforderlich
sind. Bei Ausbildung des Gleichspannungswandlers in Form eines Sperrwandlers lassen
sich durch
[0009] Verwendung einer Verzögerungseinrichtung zum zeitverzögerten Zuführen der in der
Sperrphase auftretenden Spannung an eine Gleichrichtereinrichtung mit besonders hohem
Wirkungsgrad zwei erheblich voneinander abweichende Gleichspannungen mittels ein und
derselben Speicherinduktivität erzielen.
[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein elektrisches Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Mikrofons
mit dessen Stromversorgungsquelle;
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild eines in dem Mikrofon nach Fig. 1 eingebauten Gleichspannungswandlers
zum Erzeugen einer belastungsgerecht angepaßten Betriebsspannung für den Mikrofon-Verstärker;
Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild einer gegenüber Fig. 2 abweichenden Einrichtung
zum zeitverzögerten Zuführen der in der Sperrphase des Gleichspannungswandlers nach
Fig. 2 auftretenden Spannung an eine Ausgangsgleichrichterschaltung, und
Fig. 4 ein Zeitdiagramm für den Verlauf der in der Sperrphase des Gleichspannungswandlers
nach Fig. 2 auftretenden Sperrspannung Usperr.
[0011] Bei der in Fig. 1 dargestellten elektrischen Prinzipschaltung eines erfindungsgemäßen
Mikrofons mit dessen Stromversorgungsquelle sind mit dem strichpunktierten Schaltungsblock
1 das Mikrofon und mit dem strichpunktierten Schaltungsblock 2 die Stromversorgungsquelle
angedeutet. Das Mikrofon 1 ist über ein 2-adriges NF-Kabel 3 mit der Stromversorgungsquelle
2 verbunden, welche den NF-Verbraucher Z
L als Abschlußimpedanz des Kabels 3 und eine Gleichspannungsquelle B von beispielsweise
+48 V enthält, deren Pluspol mit jeder Ader des Kabels 3 über gleich große Widerstände
R (z.B. 6,8 kOhm) verbunden ist. Diese Phantomspeisung des Mikrofons 1 stellt den
häufigsten Fall der Stromversorgung für das Mikrofon 1 dar, ohne daß jedoch die Erfindung
auf diese Stromversorgungsart beschränkt ist.
[0012] Das Mikrofon1 umfaßt in seinem NF-Signalweg eine Mikrofonkapsel 30, die über einen
Längskondensator 40, der zur Abtrennung des Gleichstromanteils im Ausgangsstrom der
Kapsel 30 dient, mit dem Eingang eines Mikrofonv erstärkers 20 verbunden ist. An die
Ausgangsklemmen 21, 22 des Verstärkers sind einerseits die Adern des Kabels 3 und
andererseits die Eingangsklemmen einer Koppeleinrichtung 50 angeschlossen, welche
die von der Quelle B über die Adern des Kabels 3 eingespeiste Versorgungsspannung
auskoppelt und dem Eingang 11 eines Gleichspannungswandlers 10 zuführt. Der in den
Fign. 2 und 3 näher dargestellte Gleichspannungswandler 10 arbeitet beispielsweise
als Sperrwandler, welcher ein impulsbreitengeregeltes Schaltglied aufweist, in dessen
Sperrphase die Aus-
gangsspannungen U
B1 und U
B2 an den Ausgangsklemmen 13 bzw. 14 des Wandlers 10 erzeugt werden. Die Ausgangsspannung
U
B1 an der Ausgangsklemme 13 wird über einen Längswiderstand 60 der Kapsel 30 zu deren
Spannungsversorgung zugeführt. Die Ausgangsspannung U
B2 an der Ausgangsklemme 14 dient als Betriebsspannung für den Verstärker 20.
[0013] Die Gewinnung der Spannungen U
B1 und U
B2 mittels der Koppeleinrichtung 50 und des Gleichspannungswandlers 10 gestattet die
optimale Anpassung des Mikrofons 1 an die zur Verfügung stehende Leistung der Quelle
B, ohne daß ein Transformator am Mikrofonausgang erforderlich ist. Hierdurch kann
erstmals bei einem transformatorlosen Mikrofon der gesamte, an sich mögliche Dynamikumfang
des Mikrofons 1 genutzt werden.
[0014] Der Gleichspannungswandler 10 kann gemäß Fig. 2 in bevorzugter Weise als Sperrwandler
ausgebildet sein, dessen Primärwicklung w1 mit dem einen Wicklungsende an den Wandlereingang
11 und mit dem anderen Wicklungsende über ein Schaltglied Tr, im dargestellten Beispielsfall
ein Schalttransistor, mit einem Bezugspotential (Masse) verbunden ist. Der Steuereingang
des Schaltgliedes Tr ist mit dem Ausgang 17 eines Reglers 15 verbunden, dessen Eingang
16 mit der Ausgangsklemme 14 des Wandlers 10 verbunden ist, so daß die Spannung U
B2 dem Regler 15 als Istwert zugeführt wird. Der Regler 15 steuert die öffnungs-und
Schließzeiten des Schaltgliedes Tr entsprechend einer Impulsbreitenregelung, so daß
die in jeder Taktperiode in die Primärwicklung w1 eingespeicherte und den Sekundärwicklungen
w21, w22, w23 entnommene Energie auch bei Schwankungen der Stromversorgung seitens
der Quelle B (Fig. 1) auf dem gewünschten konstanten Wert gehalten wird.
[0015] Die Primärwicklung w1 ist mit zwei bzw. drei Sekundärwicklungen w21, w22 und w23
gekoppelt, die jeweils einen Ausgangsgleichrichter Dl, C1 bzw. D2, C2 bzw. D3, C3
speisen. Der Ausgangsgleichrichter D1, C1 erzeugt die Ausgangsspannung U
B2 an der Ausgangsklemme 14, während der Ausgangsgleichrichter D2, C2 die Ausgangsspannung
U
B1 an der Ausgangsklemme 13 erzeugt. Der in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete, dritte Ausgangsgleichrichter
D3, C3 kann bei Bedarf zur Erzeugung einer weiteren Ausgangsspannung U
B3 vorgesehen werden, beispielsweise, um die Richtcharakteristik der Mikrofonkapsel
30 (Fig. 1) in bekannter Weise umzuschalten.
[0016] Um mit besonders hohem Wirkungsgrad zwei unterschiedliche Ausgangsspannungen U
B1 und U
B2 erzielen zu können, wird in vorteilhafter Weise der in Fig. 4 mit durchgezogener
Linie dargestellte Zeitverlauf der Sperrspannung U
sperr an den Sekundärwicklungen w21 und w22 erzeugt. Hierbei wird aus der ersten Spannungsspitze
der Sperrspannung U
sperr die größere Ausgangsspannung U
B1 an der Ausgangsklemme 13 gewonnen, bevor die Sperrspannung U
sp
err den Wert
UB2 an der Ausgangsklemme 14 annimmt. Zur Ausblendung der ersten Spannungsspitze wird
ein Zeitfenster der Breite ΔT (Fig. 4) verwendet, das durch eine zwischen der Sekundärwicklung
w21 und dem Ausgangsgleichrichter D1, C1 angeordnete Zeitverzögerungseinrichtung realisiert
wird. Im einfachsten Falle besteht diese Zeitverzögerungseinrichtung aus einer Längsinduktivität
L (Fig. 2). Alternativ kann auch ein Längsthyristor Th (Fig. 3) vorgesehen werden,
der von einem Vergleicher 12 gesteuert wird.
[0017] Der Vergleicher 12 vergleicht die Spannung an der Anode des Thyristors Th mit einer
Referenzspannung U
ref (entspricht betragsmäßig U
B1 in Fig. 3) und sperrt beispielsweise den Thyristor Th solange, bis die Spannung an
dessen Anode den Wert der Referenzspannung U
ref erreicht, also während eines Zeitintervalls ΔT.
[0018] Beide Spannungen U
B1 und U
B2 können sowohl aus einer gemeinsamen Wicklung w2 als auch aus getrennten Wicklungen
w21 und w22 gewonnen werden.
[0019] Die Spannung U
B1 wird entweder durch Begrenzung der Spannung U
sp
err durch die Dioden ZD und D4 (Fig. 2) oder durch Vergleich mit U
ref mittels des Vergleichers 12 auf den gewünschten Wert gebracht, während die Spannung
U
B2 in bekannter Weise durch die Wirkung des Reglers 15 konstant gehalten wird.
1. Mikrofon, welches von einer Stromversorgungsquelle auf normierte Weise gespeist
wird, beispielsweise in Phantomschaltung, mit
- einer Mikrofonkapsel,
- einem der Mikrofonkapsel nachgeschalteten Verstärker zum Treiben einer den Mikrofon-
ausgang belastenden Impedanz, und
- einer Koppeleinrichtung zum Übertragen der von der Stromversorgungsquelle bereitgestellten
Gleichspannung an den Verstärker,
gekennzeichnet, daß in den Übertragungsweg zwischen der Koppeleinrichtung (50) und
dem Verstärker (20) ein Gleichspannungswandler (10) zum Erzeugen einer belastungsgerecht
angepaßten Betriebsspannung (
UB2) für den Verstärker (20) angeordnet ist.
2. Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungswandler
(10) in Sperrwandlerschaltung ausgebildet ist.
3. Mikrofon nach Anspruch 2, wobei die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers
in der Sperrphase eines impulsbreitengeregelten Schaltgliedes erzeugt wird, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung (L; 12, Th) zum zeitverzögerten Zuführen der in der Sperrphase
auftretenden Spannung an eine Ausgangsgleichrichterschaltung (D1, C1), derart, daß
die Sperrspannung zeitverzögert auf den durch die Gleichrichterschaltung (D1. C1)
erzeugten Sperrwert (UB2) begrenzt wird.
4. Mikrofon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnat, daß als Zeitverzögerungseinrichtung
eine Längsinduktivität (L) vorgesehen ist.
5. Mikrofon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitverzögerungseinrichtung
ein von einem Vergleicher (12) gesteuerter Längsthyristor (Th) vorgesehen ist.
6. Mikrofon nach Anspruch 3 oder 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (ZD, D4)
zum Begrenzen des während der Zeitverzögerung (ΔT) auftretenden Spannungswertes (UB1) der Sperrspannung (Usperr).
7. Mikrofon nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung
(ZD, D4) aus einer Serienschaltung einer Zenerdiode (ZD) und einer Diode (D4) besteht,
die parallel zu der Verzögerungseinrichtung (L) angeordnet ist.