DE1256700B

DE1256700B - Microphone circuit with active semiconductor amplifier elements, which receive their operating current via the low-frequency output lines

Info

Publication number: DE1256700B
Application number: DE1963S0088052
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Griese
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1963-10-26
Filing date: 1963-10-26
Publication date: 1967-12-21

Description

Mikrofonschaltung mit aktiven Halbleiter-Verstärkerelementen, die über die Niederfrequenzausgangsleitungen ihren Betriebsstrom erhalten Mikrofone als elektroakustische Wandler setzen die von der Membran aus dem Schallfeld aufgenommenen Schallschwingungen in elektrische Schwingungen um. Am Ausgang des Wandlerelementes ist die dabei zur Verfügung stehende elektrische Leistung sehr gering. Sie liegt beispielsweise bei dynamischen Mikrofonen in der Größenordnung von 10-7 bis 10-I0 Watt. Aus diesem Grunde ist es üblich, die Ausgangsleitung der Mikrofone sowohl gegen statische als auch magnetische Störgrößen zu schützen. Die dabei unvermeidlichen Leitungskapazitäten verursachen Verluste in der übertragung der hohen Frequenzen. Um sie in Grenzen zu halten, gibt man den elektroakustischen Wandlern kleine Quellwiderstände. Sie liegen in der Regel in der Größenordnung von einigen 10 bis zu einigen 100 Ohm. Die Leitungslängen, die dabei verwendbar sind, werden durch die Kapazitäten ebenfalls beschränkt. Bei den Ausgangsleitungen verwendet man je nach der Anlagentechnik Koaxialleitungen, deren Außenmantel geerdet ist bzw. an Masse liegt, oder man verwendet zweiadrige erdsymmetrische Leitungen, deren Adern verdrillt sind. Die dadurch entstehende Doppelleitung wird zusätzlich mit einem an Erde oder an Masse gelegten Mantel statisch geschützt. Man bevorzugt in Studioanlagen die zweiadrige, erdsymmetrische Technik, während man bei Heimanlagen und Amateurgeräten sehr oft die Koaxialtechnik benutzt.Microphone circuit with active semiconductor amplifier elements that Microphones receive their operating current via the low-frequency output lines as electroacoustic transducers are those picked up by the membrane from the sound field Sound vibrations into electrical vibrations. At the output of the transducer element the electrical power available is very low. she lies for example in the case of dynamic microphones on the order of 10-7 to 10-I0 Watt. Because of this, it is common practice to use both the output lead of the microphones to protect against static as well as magnetic disturbances. The inevitable Line capacities cause losses in the transmission of high frequencies. In order to keep them within limits, the electroacoustic transducers are given small source resistances. They are usually on the order of a few tens to a few 100 ohms. The cable lengths that can be used are also determined by the capacities limited. For the output lines, depending on the system technology, coaxial lines are used, whose outer sheath is or is connected to earth, or two-wire ones are used Balanced lines with twisted wires. The resulting double line is additionally statically protected with a jacket that is connected to earth or ground. In studio systems, preference is given to the two-wire, balanced-to-earth technique, while coaxial technology is very often used in home systems and amateur equipment.

Die erdsymmetrische Technik erfordert in Studios einen sehr großen Aufwand an statisch und magnetisch geschützten Mikrofonleitungen. Derartige Leitungsnetze sind unverhältnismäßig teuer.The symmetrical technique requires a very large one in studios Expenditure on statically and magnetically protected microphone lines. Such pipe networks are disproportionately expensive.

Nachteilig ist ferner, daß bei den verschiedenartigen Wandlersystemen - beispielsweise dynamische Mikrofone und Niederfrequenz-Kondensatormikrofone - die Ausgangsspannungen und damit die Ausgangsleistungen bei gleichem Schalldruck im Gebiet von 1 bis 2 Größenordnungen schwanken.Another disadvantage is that in the various types of converter systems - e.g. dynamic microphones and low frequency condenser microphones - the output voltages and thus the output power at the same sound pressure vary in the range of 1 to 2 orders of magnitude.

Man hat versucht, diese Nachteile durch umschaltbare Dämpfungsglieder vor dem ersten dem Mikrofon folgenden Niederfrequenzverstärker auszugleichen. Diese Technik erschwert die Bedienung der Studioanlagen sehr. Es ist daher vorgeschlagen worden, jeden elektroakustischen Wandler direkt mit einem Vorverstärker zu kombinieren und den Ausgang dieses Verstärkers mit dem Mischpult der Studioanlage zu verbinden. Die für derartige Verstärker notwendigen Stromversorgungsgeräte und Leitungen machen die Anlagentechnik noch komplizierter und teurer. Die Verstärker selbst werden zwangläufig als Zusatzteile der Mikrofone betrachtet, so daß bei einem Zusammenbau von Verstärker und Mikrofon unerwünscht große Geräte entstehen. Man hat versucht, diesen Nachteil durch zwischengeschaltete Vorverstärker, die im Abstand bis zu etwa 30 m vom Mikrofon entfernt stehen, zu beseitigen. Die Wartung und die Kontrolle dieser zwischengeschalteten Vorverstärker ist jedoch sehr hinderlich und teuer. Die vorgeschlagene Erfindung beseitigt alle diese Nachteile. Sie zeigt Wege auf, die Anlagentechnik und die Leitungstechnik für Großstudios wesentlich zu verbessern.Attempts have been made to remedy these disadvantages by means of switchable attenuators before the first low-frequency amplifier following the microphone. These Technology makes it very difficult to operate the studio systems. It is therefore suggested to combine any electroacoustic transducer directly with a preamplifier and to connect the output of this amplifier to the mixer of the studio system. Make the power supplies and cables necessary for such amplifiers the system technology is even more complicated and expensive. The amplifiers themselves become inevitable regarded as additional parts of the microphones, so that when assembling the amplifier and microphone undesirably large devices arise. Tried to address this disadvantage through intermediate preamplifiers that are up to about 30 m away from the microphone stand away, eliminate. The maintenance and control of these intermediaries However, preamp is very cumbersome and expensive. The proposed invention eliminates all of these disadvantages. It shows ways, the system technology and the line technology to improve significantly for large studios.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrofonschaltung mit aktiven Halbleiter-Verstärkerelementen, die über die Niederfrequenzausgangsleitungen ihren Betriebsstrom erhalten. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung eine Halbleiterimpedanzwandlerschaltung ist, durch die zumindest der größte Teil des von den übrigen Halbleiter-Verstärkerelementen benötigten Betriebsgleichstromes als deren eigener Betriebsgleichstrom fließt.The invention relates to a microphone circuit with active Semiconductor amplifier elements connected to their low frequency output lines Receive operating current. The invention is characterized in that the output circuit is a semiconductor impedance converter circuit through which at least the largest part the operating direct current required by the other semiconductor amplifier elements than their own operating direct current flows.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsleitungen, vom Versorgungseingang des Mikrofons her gesehen. hinter der Impedanzwandlerschaltung beispielsweise mit einem Kondensator und/oder Zenerdiode abgeblockt sind. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das nachgeschaltete Gerät, beispielsweise ein Verstärker oder Mischpult, die Gleichstromversorgung für das Mikrofon liefert und daß in jeder Zuleitung zu der Batterie oder dem Netzanschlußgerät je eine Impedanz oder ein Widerstand liegen, dessen Betrag größer oder gleich dem Quellwiderstand der Impedanzwandlerstufe ist.An embodiment of the invention is characterized in that the Power supply lines, seen from the supply input of the microphone. Behind the impedance converter circuit, for example with a capacitor and / or Zener diode are blocked. Another embodiment of the invention is thereby characterized in that the downstream device, for example an amplifier or Mixing console that supplies DC power for the microphone and that in each feed line an impedance or a resistor each for the battery or the power supply unit whose amount is greater than or equal to the source resistance of the impedance converter stage is.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofon ein Hochfrequenzkondensatormikrofon ist, bei welchem die Schaltung aus einem Hochfrequenzteil und einem Niederfrequenzteil besteht, wobei die Stromversorgung aus einer niederfrequenzmäßig nicht geerdeten oder an Masse liegenden, also niederfrequenzmäßig symmetrischen Gleichstromspannungsquelle geschieht, und daß die Schaltung nur hochfrequenzmäßig an Erde oder Masse gelegt ist.Another embodiment of the invention is characterized in that that the microphone is a high frequency condenser microphone, in which the circuit consists of a high-frequency part and a low-frequency part, with the power supply from a low-frequency not earthed or connected to ground, i.e. low-frequency symmetrical DC voltage source happens, and that the circuit is only high frequency is connected to earth or ground.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die niederfrequenzmäßig symmetrischen Stromversorgungsleitungen bei oder nach ihrem Eintritt in das Mikrofongehäuse zum Abblocken von eintretender oder austretender Hochfrequenz Siebelemente beispielsweise Drosseln und/ oder Widerstände im Längszweig und Kondensatoren nach Masse oder Erde enthalten.Another embodiment of the invention is characterized in that that the low-frequency symmetrical power supply lines at or after their entry into the microphone housing to block entering or exiting High-frequency screen elements, for example chokes and / or resistors in the series branch and capacitors to earth or ground.

Die Abbildung soll die Erfindung erläutern. Sie zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. In ihr ist mit 1 das eigentliche Wandlersystem bezeichnet. Es ist in das gestrichelt gezeichnete Gehäuse 2 mit einem Vorverstärker 3, der aus Halbleiter-Verstärkerelementen besteht, eingebaut. Das Wandlersystem kann ein beliebiges System sein, beispielsweise ein dynamisches, ein magnetisches oder ein sonstiges Wandlersystem. Die für den Verstärker notwendige Gleichspannung steht an dem Kondensator 4. Er dient zum Abblocken der Niederfrequenz, die von dem in Impedanzwandlerschaltung betriebenen Transistor 5 herrührt. Die Spannung ist so bemessen, daß die im Verstärker 3 als Verstärkerelemente benutzten Halbleiterelemente ihre richtige Versorgungsspannung erhalten. Parallel zu dem Kondensator 4 ist in der A b b. 1 noch eine Zenerdiode 6 geschaltet. Sie dient zur Stabilisierung der an dem Kondensator 4 stehenden Spannung. In vielen Fällen kann sie auch an Stelle des Kondensators mit ihrem sehr kleinen dynamischen Innenwiderstand zum Abblocken der NF verwendet werden.The illustration is intended to explain the invention. It shows an embodiment of the inventive concept. In it, 1 denotes the actual converter system. It is built into the housing 2, shown in dashed lines, with a preamplifier 3, which consists of semiconductor amplifier elements. The transducer system can be any desired system, for example a dynamic, magnetic or some other transducer system. The DC voltage required for the amplifier is present on the capacitor 4. It is used to block the low frequency that comes from the transistor 5 operated in an impedance converter circuit. The voltage is dimensioned so that the semiconductor elements used as amplifier elements in amplifier 3 receive their correct supply voltage. Parallel to the capacitor 4 is in the A b b. 1 also a Zener diode 6 connected. It serves to stabilize the voltage across the capacitor 4. In many cases it can also be used instead of the capacitor with its very low dynamic internal resistance to block the LF.

Der Niederfrequenzlastwiderstand der Impedanzwandlerstufe 5 liegt in bekannter Weise zwischen dem Emitter und dem Kollektor. Er wird räumlich in dem nachgeschalteten Mischpult 20 untergebracht und über die Leitungen 70 und 80 elektrisch angekoppelt. Sie sind niederfrequenzmäßig nicht geerdet. Sie sind also erdsymmetrisch. Mittels der Kondensatoren 81; 82 und 71; 72 sind sie hochfrequenzmäßig auf die Masse der Gehäuse 2 und 20 geschaltet. Die Massedurchschaltung zwischen 2 und 20 geschieht mittels der Leitung 73. Zum Dämpfen unter Umständen in die Leitungen 70 und 80 eingedrungener Hochfrequenz sind noch die Drosseln 7 und 8 in der Nähe des Einganges von 2 vorgesehen. In einfachen Fällen können sie entfallen oder auch durch Widerstände ersetzt werden. Erfindungsgemäß wird der Betriebsstrom der Impedanzwandlerschaltung 5 und des gleichstrommäßig in Reihe liegenden Verstärkers 3 ebenfalls über die Leitungen 70 und 80 zugeführt. Sie erhalten in dem dargestellten Beispiel aus der Batterie 23 im Mischpult 20 über die Impedanzen 21 und 22 den Gleichstrom. Die Impedanzen können auch Widerstände sein. Sie sollen betragsmäßig etwa gleich oder größer als der Quellwiderstand der Impedanzwandlerstufe sein. Bei den heute üblichen Transistoren erzielt man mit derartigen Impedanzwandlerstufen Quellwiderstände von etwa 15 Ohm, so daß die Widerstände 21 und 22 je etwa 50 bis 100 Ohm sein können. In dem dargestellten Beispiel wird die Niederfrequenz aus dem Mikrofonkreis mittels des Übertragers 24 ausgekoppelt. Seine Wicklung auf der Mikrofonseite ist in zwei Hälften unterteilt, die mittels des Kondensators 25 wechselstrommäßig in Reihe geschaltet sind. Dadurch wird in bekannter Weise ein Gleichstromkurzschluß über den Übertrager 24 vermieden. An seinen Ausgangsklemmen 26 und 27 kann die weitere Mischpultschaltung angeschlossen werden. An Stelle des Übertragers können auch zwei über einen Kondensator in Reihe geschaltete Drosseln verwendet werden. Die Niederfrequenz muß dann aus den Leitungen 70 und 80 mittels Kondensatoren entnommen werden. Der Vorteil der Impedanzwandlerstufe besteht darin, daß sie einen sehr kleinen Innenwiderstand und einen geringen Klirrfaktor besitzt. Spannungen von etwa 1 Volt können bei entsprechend kleinem Klirrfaktor entnommen werden. Dieser Pegel ist wegen seines Betrages und wegen des kleinen Quellwiderstandes, der ihn liefernden Spannungsquelle, sehr unempfindlich gegen statische und magnetische Störgrößen.The low-frequency load resistance of the impedance converter stage 5 is in a known manner between the emitter and the collector. It is spatially accommodated in the downstream mixer 20 and electrically coupled via lines 70 and 80. They are not grounded in terms of low frequencies. So they are symmetrical to the earth. By means of the capacitors 81; 82 and 71; 72 they are connected to the mass of the housing 2 and 20 in terms of high frequency. The mass flow circuit 2-20 is done via the line 73. For steaming under certain circumstances in the lines 70 and 80 penetrated high frequency are still throttles provided in the vicinity of the entrance of 2 7 and 8. FIG. In simple cases, they can be omitted or replaced by resistors. According to the invention, the operating current of the impedance converter circuit 5 and of the amplifier 3, which is connected in series in terms of direct current, is also supplied via the lines 70 and 80. In the example shown, you receive the direct current from the battery 23 in the mixer 20 via the impedances 21 and 22. The impedances can also be resistances. In terms of amount, they should be approximately equal to or greater than the source resistance of the impedance converter stage. With the transistors that are customary today, source resistances of about 15 ohms are achieved with such impedance converter stages, so that the resistors 21 and 22 can each be about 50 to 100 ohms. In the example shown, the low frequency is decoupled from the microphone circuit by means of the transformer 24. Its winding on the microphone side is divided into two halves, which are connected in series in terms of alternating current by means of the capacitor 25. As a result, a direct current short circuit via the transformer 24 is avoided in a known manner. The further mixer circuit can be connected to its output terminals 26 and 27. Instead of the transformer, two chokes connected in series via a capacitor can be used. The low frequency must then be taken from lines 70 and 80 by means of capacitors. The advantage of the impedance converter stage is that it has a very low internal resistance and a low distortion factor. Voltages of around 1 volt can be taken with a correspondingly small distortion factor. Because of its magnitude and because of the small source resistance of the voltage source supplying it, this level is very insensitive to static and magnetic disturbance variables.

Der geringe Quellwiderstand der Impedanzwandlerstufe gibt ferner die Möglichkeit, die Leitungen 70 und 80 verhältnismäßig lang zu machen. Einige hundert Meter oder sogar einige Kilometer können ohne nennenswerte Beeinflussung der Niederfrequenz angeschaltet werden. Dadurch ist beliebige Austauschmöglichkeit beliebiger Mikrofone gegeben, der Studiobetrieb wird sehr vereinfacht, störende Einzelstromquellen für Vorverstärker entfallen und die Leitungen sind sehr unempfindlich gegen Einstreuungen. Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß es auch möglich ist, vor den Niederfrequenzverstärker 3 noch einen Demodulator und ein Hochfrequenzteil zu schalten und auf diese Weise sehr bequem anzuwendende Hochfrequenzkondensatormikrofone zu schaffen.The low source resistance of the impedance converter stage also allows the lines 70 and 80 to be made relatively long. A few hundred meters or even a few kilometers can be switched on without any significant influence on the low frequency. This means that any type of microphone can be exchanged, studio operation is greatly simplified, there is no need for disruptive individual power sources for preamplifiers, and the lines are very insensitive to interference. Finally, it should be pointed out that it is also possible to connect a demodulator and a high-frequency component in front of the low-frequency amplifier 3 and in this way to create high-frequency condenser microphones that are very convenient to use.

Claims

Claims: 1. Microphone circuit with active semiconductor amplifier elements, which receive their operating current via the low-frequency output lines, characterized in that the output circuit is a semiconductor impedance converter circuit (5) through which at least the largest part of the operating direct current required by the other semiconductor amplifier elements (3) than their own operating direct current flows. 2. Microphone circuit according to claim 1, characterized in that the power supply lines (70; 80), seen from the supply input of the microphone, are blocked behind the impedance converter circuit (5), for example with a capacitor (4) and / or Zener diode (6). 3. Microphone circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the downstream device (20), for example an amplifier or mixer, provides the DC power supply for the microphone and that in each supply line to the battery or the power supply unit an impedance or a resistor ( 21; 22), the amount of which is greater than or equal to the source resistance of the impedance converter circuit (5). 4. Microphone circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the microphone is a high-frequency capacitor microphone, in which the circuit consists of a high-frequency part and a low-frequency part, the power supply from a low-frequency ungrounded or grounded, so low-frequency symmetrical DC voltage source (23) happens, and that the circuit is only connected to earth or ground (71; 72; 81; 82) in terms of high frequency. 5. Microphone circuit according to claim 4, characterized in that the low-frequency symmetrical power supply lines at or after their entry into the microphone housing (2) for blocking incoming or outgoing high-frequency screen elements, for example chokes (7; 8) and / or resistors in the series branch and capacitors ( 71; 72; 81; 82) after mass or earth. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1110 230; Special print from the magazine "Hi-Fi-Stereopraxis", issue 5, May 1963, article by HJ G riese, "Connection and supply of transistorized microphones", in particular column 3, para.

2, lines 9 to 18.