DE2318067A1

DE2318067A1 - AN ELECTROACOUSTIC CONVERTER CONTAINING ELECTRIC

Info

Publication number: DE2318067A1
Application number: DE19732318067
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr Ing Ising
Original assignee: Georg Neumann GmbH
Current assignee: Georg Neumann GmbH
Priority date: 1973-04-06
Filing date: 1973-04-06
Publication date: 1974-10-24

Description

"Einen Elektret aufweisender elektroakustischer Wandler" Kondensator-Mikrophonen muss man, um einen ausreichenden Ubertragungsfaktor zu erzielen, eine verhältnismässig hohe Gleich-Vorspannung zuführen. Die Verwendung einer Gleichspannungsquelle für diesen Zweck bringt einen gewissen Aufwand und besondere Schaltungsmassnahmen mit sich."Electret Electro-Acoustic Transducer" Condenser Microphones In order to achieve a sufficient transfer factor, one has to use a proportionate Apply high DC bias. The use of a DC voltage source for this purpose involves a certain amount of effort and special circuit measures themselves.

Es ist daher bekannt, die Gleichspannungsquelle bei einem Mikrophon dadurch entbehrlich zu machen, dass als Werkstoff für die Gegenelektrode oder die Membran ein Elektret mit metallisiert er Oberfläche benutzt wird (DAS 1639 444). Unter Elektret versteht man einen dielektrischen Werkstoff, der im erwärmten Zustand einem starken elektrischen Feld ausgesetzt worden ist und nach der Abkühlung und dem Abschalten des Feldes eine restliche, innere Polarisation behält, die verhältnismässig dauerhaft ist. Sie ergibt die benötigte Vorspannung für den elektrostatischen Wandler. Eine andere bekannte Methode der Elektretbildung besteht darin, den betreffenden Werkstoff im Vacuum einem Elektronenbeschuss auszusetzen. (J.Ac.It is therefore known to use the DC voltage source in a microphone thereby to make dispensable that as a material for the counter electrode or the Membrane an electret with a metallized surface is used (DAS 1639 444). Electret is a dielectric material that works when heated has been exposed to a strong electric field and after cooling down and after switching off the field, a residual, internal polarization remains that is relatively is permanent. It gives the required bias voltage for the electrostatic converter. Another known method of electret formation is to use the relevant To expose the material to electron bombardment in a vacuum. (J.Ac.

Soc.Am.521972, Nr.6, S.1579....1586) Zuerst wurde der Elektreteffekt bei einer Mischung aus Wachs und bestimmten Harzen festgestellt. In neuerer Zeit liefert die Kunststoffchemie eine grosse Zahl von Stoffen, die als Elektrete benutzt werden können. So ist zum Beispiel ein Mikrophon bekannt, bei dem die Membran aus einem dünnen Film aus Polyaethylenterephthalat -im Handel bekannt unter der Bezeichnung "Mylar-Film" - besteht, der auf einer Seite metallisiert ist (DAS 1639 444).Soc.Am.521972, Nr.6, S.1579 .... 1586) First there was the electret effect found with a mixture of wax and certain resins. In more recent times plastics chemistry supplies a large number of substances that are used as electrets can be. For example, a microphone is known in which the membrane is made of a thin film of polyethylene terephthalate - known commercially as "Mylar film" - which is metallized on one side (DAS 1639 444).

Als besonders günstig haben sich als Membran-Werkstoff hochpolymere Fluorverbindungen wie fluoriertes Aethylenpropylen sowie verwandte Stoffe erwiesen, die unter dem Handelsnamen "Teflon" bekanntgeworden sind.High polymers have proven to be particularly favorable as membrane materials Fluorine compounds such as fluorinated ethylene propylene and related substances have been proven, which have become known under the trade name "Teflon".

Bei den bekannten mit Elektreten arbeitenden Mikrophonen werden Kunststoff-Membranen mit metallisierter Oberfläche benutzt. Dies hat den Nachteil, dass der schwingende Teil mit einem elektrischen Anschluss versehen werden muss.In the known microphones working with electrets, plastic membranes are used used with metallized surface. This has the disadvantage that the vibrating Part must be provided with an electrical connection.

Eine vorteilhaftere Ausbildung wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die schwingende Membran aus einem Elektreten ohne Metallbelegung besteht, der zwischen zwei metallischen festen Gegenelektroden, die mit Schalldurchtrittsöffnungen versehen sind, angeordnet ist. Wie beim Magneten lässt sich die grösste elektrische Feldstärke im Luftspalt erzielen, wenn das Polarisieren der Membran, das heisst die Elektretbildung im zusammengebauten Zustand erfolgt, was bei der neuen Anordnung möglich ist, ohne daß irgendwelche Schwierigkeiten auftreten.According to the invention, a more advantageous design is achieved by that the vibrating membrane consists of an electret without metal coating, the between two metallic fixed counter-electrodes, which have sound passage openings are provided, is arranged. As with a magnet, the largest can be electric Achieve field strength in the air gap when polarizing the membrane, that is the electret formation takes place in the assembled state, which is the case with the new arrangement is possible without any difficulty.

Die bekannten Mikrophone mit einseitig metallisierter Membran können zwar auch in dieser Weise polarisiert werden, indem die polarisierende Gleichspannung einerseits an die Gegenelektrode, andererseits an die metallisierte Schicht der Membran angelegt wird. Da die zur Elektretbildung benutzte elektrische Spannung aber viel grösser als die verbleibende Elektretspannung ist, kann hierbei die Membran so stark angezogen werden, dass sie die Gegenelektrode mit ihrer ganzen Fläche berührt und sich vielfach auch nach Wegnahme des Feldes nicht von dieser ablöst. Außerdem besteht bei einer so grossen Annäherung der Folie die Gefahr, dass sich ausser der erwünschten "Hetero-Ladung" (ungleichnamige Ladungen stehen einander gegenüber) auf der Folienoberfläche auch noch eine entgegengesetzte "Homo-Ladung" ausbildet und zumindest während einer gewissen Zeit das elektrische Feld im Luftspalt schwächt oder sogar umkehrt.The known microphones with a membrane metallized on one side can Although it can also be polarized in this way by the polarizing DC voltage on the one hand to the counter electrode, on the other hand to the metallized layer of the Membrane is applied. Because the electrical voltage used to form electrets but the membrane can hereby be much greater than the remaining electret voltage be attracted so strongly that it touches the counter electrode with its entire surface and often does not detach from it even after the field has been removed. aside from that if the film is so close, there is a risk that the Desired "hetero charge" (charges of different names are opposite each other) also forms an opposite "homo charge" on the film surface and at least for a certain time weakens the electric field in the air gap or even vice versa.

Die Homo-Ladung" denkt man sich so entstanden, dass beim Polarisieren von der positiven Festelektrode positive Ladungsträger und von der negativen Festelektrode negative Ladungsträger in die benachbarte Folie hinüberwandern, so dass am Ende der Polarisation gleichnamige Ladungen einander gegenüberstehen.One thinks that the homo-charge originated in such a way that it was polarized positive charge carriers from the positive fixed electrode and positive charge carriers from the negative fixed electrode negative charge carriers migrate over into the adjacent foil, so that in the end charges with the same polarization face each other.

Beim Mikrophon gemäss der Erfindung befindet sich die Membran in der Mitte zwischen beiden Gegenelektroden und liegt nicht auf einem festen Potential. Man kann daher an beide Elektroden eine sehr hohe Polarisations-Gleichspannung anlegen, ohne dass die Membran dabei ausgelenkt und von einer der Elektroden angezogen wird. Das Obertragungsmass in dieser Weise polarisierter Elektret-Kapseln ist besonders gross und bleibt vom ersten Tage an nahezu konstant, woraus ersichtlich ist, dass sich keine "Homo-Ladung" ausgebildet hat.In the microphone according to the invention, the membrane is in the Middle between the two counter electrodes and is not at a fixed potential. A very high polarization DC voltage can therefore be applied to both electrodes, without the membrane being deflected and attracted by one of the electrodes. The rate of transmission of electret capsules polarized in this way is special large and remains almost constant from the first day, from which it can be seen that no "homosexual charge" has developed.

Als Werkstoff für die Membran dient in bekannter Weise eine hochpolymere Fluorverbindung, insbesondere fluoriertes Aethylenpropylen.A highly polymeric material is used in a known manner as the material for the membrane Fluorine compound, especially fluorinated ethylene propylene.

Anhand der Figur, die ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung, und zwar eine Mikrophonkapsel veranschaulicht, soll diese näher erläutert werden.Based on the figure, which shows an embodiment of the subject matter of Invention, namely a microphone capsule illustrates, this is explained in more detail will.

Die aus einem Elektreten, zum Beispiel einer Folie aus fluoriertem Aethylenpropylen bestehende schwingende Membran 1, die im Gegensatz zu den bekannten Mikrophonausbildungen nicht mit einer Metallschicht versehen ist, ist zwischen den beiden Gegenelektroden 2 und 3 angeordnet. Sie wird durch den mit Gewinde versehenen Ring 4 aus nichtleitendem Werkstoff gegen die Schulter 5 der Gegenelektrode 3 gepresst und dadurch gespannt und festgelegt.Those made from an electret, for example a fluorinated sheet Ethylene propylene existing vibrating membrane 1, which, in contrast to the known Microphone formations is not provided with a metal layer, is between the two counter electrodes 2 and 3 arranged. It is threaded through the Ring 4 made of non-conductive material pressed against the shoulder 5 of the counter electrode 3 and thereby tense and determined.

Die Schallwellen treffen durch die Bohrungen 6 in den Gegenelektroden 2 und 3 auf die Membran 1. Die bei einer Membranbewegung in den Gegenelektroden 2 und 3 influenzierten Potentialänderungen rufen am Hochohmwiderstand 7 Spannungsabfälle hervor, die über die Leitungen 8 und 9 zum Mikrophonvorverstärker gelangen, der zum Beispiel mit einem Feldeffekt-Transistor bestückt ist.The sound waves hit through the bores 6 in the counter electrodes 2 and 3 on the membrane 1. The membrane movement in the counter-electrodes 2 and 3 influenced potential changes cause 7 voltage drops at the high resistance out, which reach the microphone preamplifier via lines 8 and 9, the for example is equipped with a field effect transistor.

Das neue Mikrophon hat - wie erwähnt - den Vorteil, dass die Membran nicht mit einem elektrischen Anschluss versehen werden muss. Da die Membran in der Ruhelage zumindest angenähert in der Mitte zwischen den Gegenelektroden steht, kann die Ladung ohne Nachteile im zusammengebauten Zustand aufgebracht werden und verhältnisessig hoch sein, was sich auf den elektromechanischen Wirkungsgrad günstig auswirkt und zur Vergrösserung des Dynamikbereiches beiträgt.As mentioned, the new microphone has the advantage that the membrane does not have to be provided with an electrical connection. Since the membrane in the Rest position is at least approximately in the middle between the counter electrodes, can the charge can be applied in the assembled state without any disadvantages and is proportional high his, which has a favorable effect on the electromechanical efficiency and for Increases the dynamic range.

Ausserdem besitzt der Wandler in an sich bekannter Weise alle durch das Gegentaktprinzip bedingten Vorteile, vor allem den Wegfall der geradzahligen nichtlinearen Verzerrungen. Bei hinreichender Reibungshemmung der Membran hat auch der Phasengang des Mikrophons wegen der Mittellage der Membran in einem grösseren Frequenzbereich einen ebeneren Verlauf, als dies bei Mikrophonen mit nur einer Gegenelektrode und metallisierter Membran der Fall ist.In addition, the converter has all of them in a manner known per se the push-pull principle caused advantages, especially the elimination of the even-numbered nonlinear distortions. If there is sufficient frictional resistance, the membrane also has the phase response of the microphone due to the central position of the membrane in a larger one Frequency range has a more even curve than is the case with microphones with only one counter electrode and metallized membrane is the case.

Claims

Electroacoustic transducer, in particular a microphone, with an electret for generating the polarization DC voltage, characterized in that the vibrating membrane (l) consists of an electret without metal coating, which between two electrically conductive, fixed counter-electrodes (2, 3) are arranged, of which at least one is provided with sound passage openings (6).

2) converter according to claim 1, characterized in that the membrane (1) from a thin plastic film, in particular from a film made of a highly polarized inner Fluorine compound, for example a fluorinated ethylene propylene.

3) converter according to claim 1 or 2, characterized in that the vibrating membrane (1) of the two counter-electrodes (2, 3) at least approximated has the same distance.

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