DE1201412B

DE1201412B - High frequency condenser microphone with negative feedback

Info

Publication number: DE1201412B
Application number: DES82229A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Joachim Griese
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1962-10-29
Filing date: 1962-10-29
Publication date: 1965-09-23

Description

Hochfrequenzkondensatormikrofon mit Gegenkopplung Es ist allgemein bekannt, nichtlineare Dynamikkennlinien von Übertragungsgliedern durch die Anwendung von Gegenkopplungen zu linearisieren. Das Prinzip dieser bekannten Schaltungen kann dahin zusammengefaßt werden, daß aus dem Ausgangssignal des übertragungsgliedes ein Rückkopplungssignal abgeleitet wird. Dieses Rückkopplungssignal erhält gegenüber dem von der Steuergröße herrührenden Eingangssignal eine Phasendrehung von 1801. Es wird in der Weise mit dem Eingangssignal kombiniert, daß am Eingang des übertragungsgliedes die Differenz des von der Steuergröße herrührenden Signals und des Rückkopplungssignals wirksam wird. Will man dieses Prinzip auf ein Hochfrequenzkondensatormikrofon anwenden, so treten in den bisher bekannten Anordnungen erhebliche Schwierigkeiten auf, wenn die Gegenkopplung nicht nur den Niederfrequenzteil, sondern auch den Hochfrequenzteil des Kondensatormikrofons einschließt. Der Modulationshub derartiger Schaltungen, sei es eine FM- oder AM-Modulation, wird so stark verringert, daß das Störspannungsverhältnis des Mikrofons unzulässig verschlechtert wird. Die Erfindung zeigt Wege auf, diese Schwierigkeiten zu beseitigen.High-frequency condenser microphone with negative feedback It is generally known to linearize non-linear dynamic characteristics of transmission elements by using negative feedback. The principle of these known circuits can be summarized in that a feedback signal is derived from the output signal of the transmission element. This feedback signal has a phase shift of 1801 compared to the input signal originating from the control variable. It is combined with the input signal in such a way that the difference between the signal originating from the control variable and the feedback signal becomes effective at the input of the transmission element. If this principle is to be applied to a high-frequency condenser microphone, considerable difficulties arise in the previously known arrangements when the negative feedback includes not only the low-frequency part but also the high-frequency part of the condenser microphone. The modulation swing of such circuits, be it an FM or AM modulation, is reduced to such an extent that the interference voltage ratio of the microphone is inadmissibly impaired. The invention shows ways of overcoming these difficulties.

Dies geschieht bei einem Hochfrequenzkondensatormikrofon mit einer Gegenkopplung gemäß der Erfindung dadurch, daß dem Niederfrequenzteil das Gegenkopplungssignal entnommen wird und daß es über eine steuerbare Schwingkreisimpedanz dem Hochfrequenzteil zum Erzeugen einer Gegenkopplungsmodulation dieses Teiles zugeführt wird.With a high-frequency condenser microphone, this happens with a Negative feedback according to the invention in that the low-frequency part, the negative feedback signal is taken and that it is the high-frequency part via a controllable resonant circuit impedance is supplied to generate a negative feedback modulation of this part.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schwingkreisimpedanz eine Kapazitätsdiode ist.A development of the invention is characterized in that the controllable resonant circuit impedance is a capacitance diode.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf, daß das Hochfrequenzkondensatormikrofon zwei Hochfrequenzkreise besitzt. Einer von ihnen bestimmt den Frequenzgang des Oszillators; der andere ist als Mikrofonkreis ausgebildet. Das Besondere dieser Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Gegenkopplungssignal beeinflußte Schwingkreisimpedanz im Oszillatorkreis liegt.A further embodiment of the invention relates to the fact that the high frequency condenser microphone has two high frequency circuits. One of them determines the frequency response of the oscillator; the other is designed as a microphone circuit. The special feature of this arrangement is that the negative feedback signal influenced resonant circuit impedance is in the oscillator circuit.

Eine andere Abwandlung der Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzkondensatormikrofon mit drei Schwingkreisen. Einer von ihnen bestimmt die Frequenz des Oszillatorkreises; der zweite Schwingkreis ist der Mikrofonschwingkreis, während der dritte als Vergleichskreis arbeitet. Das Besondere dieser Weiterbildung besteht darin, daß die vom Gegenkopplungssignal beeinflußte Schwingkreisimpedanz im Vergleichskreis liegt. Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auch die Gleichspannungskomponente des Niederfrequenzteiles in das Gegenkopplungssignal einbezogen ist.Another variation of the invention relates to a high frequency condenser microphone with three oscillating circles. One of them determines the frequency of the oscillator circuit; the second resonant circuit is the microphone resonant circuit, while the third is used as a comparison circuit is working. The special feature of this development is that the negative feedback signal influenced resonant circuit impedance lies in the comparison circuit. A further training of the Invention is characterized in that the DC voltage component of the Low frequency part is included in the negative feedback signal.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Gegenkopplungsgrad für das NF-Signal und die Gleichspannungskomponente unterschiedlich gewählt ist.Another embodiment of the invention is that the degree of negative feedback is chosen differently for the LF signal and the DC voltage component.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Gegenkopplungsgrad für die Gleichspannungskomponente größer als der Gegenkopplungsgrad für das NF-Signal ist.Another development of the invention is that the degree of negative feedback for the DC component greater than the degree of negative feedback for the LF signal is.

Die Abb. 1 bis 3 sollen die Erfindung erläutern. In A b b. 1 wird ein Rückkopplungsschema nach dem Erfindungsgedanken gezeigt.Figs. 1 to 3 are intended to explain the invention. In A b b. 1 shows a feedback scheme according to the concept of the invention.

Mit 1 ist ein Hochfrequenzgenerator bezeichnet, der auf einen Schwingkreis 2 arbeitet. Dieser Schwingkreis bestimmt die Frequenz des Generators. Der Schwingkreis besteht aus einer Induktivität 22 und der Reihenschaltung der Kapazität 21 mit einer Kapazitätsdiode 23. Die Kapazitätsdiode ist in diesem Beispiel als steuerbare Schwingkreisimpedanz nach dem Erfindungsgedanken benutzt. An diesen Kreis ist der Modulationskreis 3 angekoppelt, der aus der Induktivität 311 und der Kapazität 32 besteht. Die Kapazität 32 symbolisiert die Kondensatormikrofonkapsel. Ihre Kapazität wird unter Einfluß der Steuergröße, die mit 33 bezeichnet ist, von dieser geändert. Dem Modulationskreis 3 ist ein Diskriminatorkreis 4 nachgeschaltet, welcher über die Ankopplungsspulen 24 in bekannter Weise die Hilfshochfrequenz aus dem Oszillatorkreis erhält. An den Niederfrequenzausgang des Diskriminators 4 ist beispielsweise ein Niederfrequenzverstärker 5 geschaltet. Seinen Ausgangsklemmen 6 und -7 wird das Niederfrequenzsignal entnommen. Das Gegenkopplungssignal wird über den Widerstand 8, gegebenenfalls ein Phasendrehglied 9 aus den Ausgangsklemmen 6 und 7 der Kapazitätsdiode 23 zu deren Steuerung zugeführt. 1 with a high-frequency generator is referred to, which operates on a resonant circuit 2. This resonant circuit determines the frequency of the generator. The resonant circuit consists of an inductance 22 and the series connection of the capacitance 21 with a capacitance diode 23. In this example, the capacitance diode is used as a controllable resonance circuit impedance according to the inventive concept. The modulation circuit 3 , which consists of the inductance 311 and the capacitance 32, is coupled to this circuit. The capacitance 32 symbolizes the condenser microphone capsule. Their capacity is changed under the influence of the control variable, which is denoted by 33 , by the latter. The modulation circuit 3 is followed by a discriminator circuit 4 which receives the auxiliary high frequency from the oscillator circuit in a known manner via the coupling coils 24. A low-frequency amplifier 5 , for example, is connected to the low-frequency output of the discriminator 4. The low-frequency signal is taken from its output terminals 6 and -7. The negative feedback signal is fed via the resistor 8, possibly a phase shifter 9 from the output terminals 6 and 7 of the capacitance diode 23 to control it.

Man erkennt aus diesem Schema die besondere Art der Einkopplung des Gegenkopplungssignals nach dem Erfindungsgedanken. Es wird nicht in den Modulationskreis 3, der von der Steuergröße beeinflußt wird, sondern in den Kreis 2 eingekoppelt. Es wäre natürlich unter Außerachtlassung des Erfindungsgedankens auch denkbar, den Kreis 3 nach dem Schema der Abb. 2 auszubauen. In diesem Falle müßte die Kapazitätsdiode 23 in Reihe mit dem von der Steuergröße 33 beeinflußten Kondensator 32 geschaltet werden. Die vergleichende Betrachtung der A b b. 1 und 2 zeigt, daß bei konstantem Kapazitätshub des Kondensators 32 in dem Ausführungsbeispiel der A b b. 2 sich die im Kreise 3 wirksame Kapazität zu errechnet. Man erkennt leicht, daß in dieser Anordnung der Reihenschaltung der Kapazität C., mit der Kapazität C", der Gesamtkapazitätshub unter Einfluß der Steuergröße stark verkleinert wird. Sinngemäß werden der Frequenzhub und der Modulationshub dieses Kreises gegenüber der Anordnung nach dem Erfindungsgedanken in Ab b. 1 wesentlich geringer. Das bedeutet, geringere Nutzlautstärke und damit einen schlechteren Rauschabstand.One recognizes from this scheme the special type of coupling of the negative feedback signal according to the concept of the invention. It is not coupled into the modulation circuit 3, which is influenced by the control variable, but rather into the circuit 2. Of course, disregarding the idea of the invention, it would also be conceivable to expand circle 3 according to the scheme in Fig. 2. In this case, the capacitance diode 23 would have to be connected in series with the capacitor 32 influenced by the control variable 33 . The comparative consideration of A b b. 1 and 2 shows that with a constant capacitance swing of the capacitor 32 in the embodiment of A b b. 2 the effective capacity in circle 3 calculated. It is easy to see that in this arrangement of the series connection of the capacitance C., with the capacitance C ″, the total capacitance swing is greatly reduced under the influence of the control variable . 1. This means a lower useful volume and thus a poorer signal-to-noise ratio.

Die Ab b. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel nach dem Erfindungsgedanken. Der Hochfrequenzgenerator 1 arbeitet wieder auf den Schwingkreis 2, der die Frequenz des Hochfrequenzgenerators bestimmt. An ihm ist über die Kopplungswicklung 26 der bekannte Modulationskreis 3 und ein Vergleichskreis 03 geschaltet. Dieser Vergleichskreis besteht aus einer Induktivität 031 und der Kapazitätsdiode 23. Bei Steuergröße Null sind die Schwingkreise 3 und 03 auf die gleiche Frequenz, die jedoch nicht der des Kreises 2 entspricht, abgestimmt. An die Symmetriepunkte 25 und 25.1 dieser Hochfrequenzanordnung ist der Hochfrequenzgleichrichter 4 angekoppelt. Ihm kann ein Niederfrequenzverstärker 5 nachgeschaltet werden. Die Niederfrequenz steht, wie beschrieben, an den Ausgangspunkten 6 und 7. Das Gegenkopplungssignal wird in beschriebener Weise über den Widerstand 8 und gegebenenfalls das Phasendrehglied 9 der Kapazitätsdiode 23 zugeführt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird der volle Kapazitätshub des Kondensators 32 entsprechend dem Erfindungsgedanken als Modulationshub wirksam.The Ab b. 3 shows another exemplary embodiment according to the concept of the invention. The high-frequency generator 1 works again on the oscillating circuit 2, which determines the frequency of the high-frequency generator. The known modulation circuit 3 and a comparison circuit 03 are connected to it via the coupling winding 26. This comparison circuit consists of an inductance 031 and the capacitance diode 23. When the control variable is zero, the resonant circuits 3 and 03 are tuned to the same frequency, which does not, however, correspond to that of circuit 2. The high-frequency rectifier 4 is coupled to the symmetry points 25 and 25.1 of this high-frequency arrangement. A low-frequency amplifier 5 can be connected downstream of it. As described, the low frequency is at the starting points 6 and 7. The negative feedback signal is fed to the capacitance diode 23 via the resistor 8 and possibly the phase shift element 9 in the manner described. In this exemplary embodiment, too, the full capacitance swing of the capacitor 32 is effective as a modulation swing in accordance with the concept of the invention.

Claims

Claims: 1. High frequency condenser microphone with negative feedback, characterized gekennzeichn et that a negative feedback signal taken from the low frequency part of the microphone is fed via a controllable resonant circuit impedance to the high frequency part to generate negative feedback modulation.

2. High-frequency capacitor microphone according to claim 1, characterized in that the controllable resonant circuit impedance is a capacitance diode. 3. High-frequency capacitor microphone according to spoke 1 or 2, with two resonant circuits, one of which is designed as an oscillator circuit and the other as a microphone circuit, characterized in that the resonant circuit impedance influenced by the negative feedback signal is in the oscillator circuit. 4. High-frequency capacitor microphone according to claim 1 or 2, with three resonant circuits, one of which works as an oscillator circuit, the second as a microphone circuit and the third as a comparison circuit, characterized in that the resonant circuit impedance influenced by the negative feedback signal is in the comparison circuit. 5. High-frequency capacitor microphone according to one or more of the preceding claims, characterized in that the DC voltage component of the low-frequency part is included in the negative feedback signal. 6. High-frequency capacitor microphone according to claim 5, characterized in that the degree of negative feedback for the low-frequency signal and the DC voltage component are selected to be different. 7. High-frequency capacitor microphone according to spoke 6, characterized in that the degree of negative feedback for the DC voltage component is greater than for the low-frequency signal. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 862 316, 862 318; German interpretative document No. 1110 230.