DE2328999C3

DE2328999C3 - Electroacoustic converter

Info

Publication number: DE2328999C3
Application number: DE19732328999
Authority: DE
Inventors: Ernst H. Dipl.-Ing. Dr. Wollerau Rothauser
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1981-12-10
Also published as: FR2237392A1; JPS5412049B2; FR2237392B1; JPS4945673A; IT989204B; CH539845A; CA994467A; GB1382927A; DE2328999A1; DE2328999B2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, wie er dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen istThe invention relates to an electroacoustic transducer as described in the preamble of claim 1 can be found

Bei der Nachrichtenübertragung gewinnt das PCM-Verfahren immer mehr an interesse, weii sich PCM-Signale besser verarbeiten lassen und weniger störanfällig sind als die nach anderen üblichen Verfahren modulierten Signale. Außerdem wird durchThe PCM method is gaining more and more interest in the transmission of messages, knows PCM signals can be processed better and are less susceptible to interference than the conventional ones Method modulated signals. In addition, through Anwenden von PCM-Verfahren die Integration von Daten-, Sprach- und Bildübertragung vereinfacht Will man in der Fernsprechtechnik die PCM-Ubertragung über das ganze System, also bis in die einzelnen Teilnehmerstellen, ausdehnen, so muß jeder TeilnehApplying PCM processes integrating Data, voice and image transmission simplified If one wants to use PCM transmission in telephony technology over the whole system, i.e. down to the individual participant positions, every participant must merapparat außer den elektroakustischen Wandlern, nämlich jeweils Mikrofon und Hörkapsel, auch einen Analog-Digital-Umsetzer sowie einen Digital-Analog-Umsetzer enthalten, welche die für das System benötigten PCM-Signale abgeben bzw. annehmencamera apart from the electroacoustic transducers, namely each microphone and earpiece, also contain an analog-to-digital converter and a digital-to-analog converter, which are necessary for the system emit or accept required PCM signals können.can.

Derartige Umsetzer verteuern jedoch die Teilnehmerapparate, so daß demzufolge der Bedarf nach Aufwandsverringerung besteht, um eine direkte Einbeziehung von Teilnehmerapparaten ui PCM-Systeme zuSuch converters, however, make the subscriber sets more expensive, so that consequently the need for There is a reduction in effort in order to allow a direct inclusion of subscriber sets and PCM systems fördern. In den Schweizer Patenten 4 31622 und 4 66 376 sind bereits Einrichtungen zur direkten Umwandlung von Schallwellen oder Drücken in digitale Signale beschrieben. Diese Einrichtungen sind aber nur für den Sendeteil, d. h. für die Analog-Digital-Umsetsupport financially. In the Swiss patents 4 31622 and 4 66 376 are already facilities for direct Conversion of sound waves or pressures into digital signals. But these facilities are only for the transmitting part, d. H. for the analog-digital conversion zung geeignet. Auch benötigen sie z.T. noch eigene Lichtquellen oder besondere Codiermatrizen.suitable. Some of them also need their own Light sources or special coding matrices.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen elektroakustischen Wandler anzugeben, der die Funktionen der Decodierung, d. h. derIn contrast, the invention is based on the object of specifying an electroacoustic transducer that performs the functions of decoding, d. H. the Digital-Analog-Umsetzung und die Umwandlung elektrischer in akustische Signale in einer einzigen Baueinheit miteinander vereinigt, und zwar bei geringstem Aufwand, um so eine Herstellung in großen SlUckzahlen zu ermöglichen.Digital-to-analog conversion and the conversion of electrical signals into acoustic signals in one single unit Structural unit combined with one another, with the least amount of effort, so as to enable large-scale production To enable payment to be made.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.This object is achieved according to the invention, as can be seen from the characterizing part of claim 1 is.

In der US-PS 31 53 229 ist zwar ein Digitalwandler beschrieben, der ein Digitalsignal in andere physikaliIn US-PS 31 53 229 is a digital converter described, which converts a digital signal into other physical sehe Größen umsetzt, und zwar speziell ein Fehlersi gnal, das einen Digitalwandler erregt, um in einer Regelschleife ein System wieder in den Soll-Zustand zurückzuführen. Auch hier werden Digitalsignale den auf einem Longitudinalschwinger angebrachten Eleksee sizes implemented, specifically a Fehleri gnal that excites a digital converter in order to bring a system back to the target state in a control loop traced back. Here, too, digital signals are transmitted to the electronics attached to a longitudinal oscillator troden zugeführt, deren Abmessungen von Stellenge wicht der Digitalsignale abhängig sind. Eine Anwendung einer derartigen Anwendung als elektroakustischer Wandler ist jedoch nicht ohne weiteres möglich,troden supplied, the dimensions of Stellenge the weight of the digital signals. An application of such an application as an electroacoustic transducer is, however, not easily possible,

da, abgesehen von der Aufhängung des Lpngitudinalschwingers, auch die Übertragung der Schwingungen auf ein schaJlabgebendes Bauelement neben zusätzlichem Aufwand auch noch einige andere Probleme mit sich bringen dürfte.there, apart from the suspension of the longitudinal vibrator, also the transmission of the vibrations On a shell-emitting component, in addition to additional effort, there are also some other problems should bring itself.

Der erfindungsgemäß ausgebildete, elektroakustische Wandler läßt sich also in ziemlich einfacher Ausführung herstellen, so daß in vorteilhafter Weise auch die Verwendung la einer Hörkapsel eines Mikrotelefons ermöglicht wird. Dank der geringen Abmessungen einer einen elektroakustischen Wandler gemäß der Erfindung darstellenden Baueinheit ergeben sich für eine so erstellte Hörkapsel keine wesentlich größeren Abmessungen als für Hörkapseln üblicher BauartThus, the inventive design, electro-acoustic transducer can be produced in fairly simple design, so that the use of a la earpiece of a micro phone is made possible in an advantageous manner. Thanks to the small dimensions of a structural unit representing an electroacoustic transducer according to the invention, there are no significantly larger dimensions for a hearing capsule produced in this way than for hearing capsules of the usual type

Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß elektroakustische Wandler gemäß der Erfindung nicht nur relativ einfach im Aufbau, sondern darüber hinaus auch leicht herzustellen sind.In summary, it can be said that electroacoustic transducers according to the invention not only relatively simple in structure, but also easy to manufacture.

Weitere Vorteile der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.Further advantages of the invention can be found in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der unten aufgeführten Zeichnungen beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the drawings listed below described. It shows

F i g. 1 das Prinzip eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers mit einem piezoelektrischen Biegestreifen,F i g. 1 shows the principle of an electroacoustic transducer according to the invention with a piezoelectric Bending strip,

F i g. 2 ein Diagramm zur Berechnung der durch eine einzelne Elektrode hervorgerufenen Auslenkung in einem Wandler gemäß F i g. 1,F i g. 2 is a diagram for calculating the through a individual electrode-induced deflection in a transducer according to FIG. 1,

F i g. 3 die Draufsicht einer piezoelektrischen Biegeplatte mit matrixförmiger Anordnung der Elektroden,F i g. 3 the top view of a piezoelectric bending plate with a matrix-like arrangement of the electrodes,

Fig.4 die Seitenansicht einer piezoelektrischen Biegeplatte mit zwei Elektrodensätzen für Codesignale mit Vorzeichen,4 shows the side view of a piezoelectric Bending plate with two sets of electrodes for signed code signals,

F i g. 5 die Draufsicht einer kreisförmigen piezoelektrischen Biegeplatte mit einem Satz ringförmiger Elektroden,F i g. Figure 5 is a top plan view of a circular piezoelectric flexure plate with a set of annular ones Electrodes,

Fig.6 die Schnittansicht einer Hörkapsel mit piezoelektrischem Decodierer-Wandler sowie eines zugehörigen Deckels mit akustischen Filtereigenschaften,6 shows the sectional view of an earpiece with a piezoelectric decoder-converter and a associated cover with acoustic filter properties,

F i g. 7 das Prinzip eines erfindungsgemäEen elektrostatischen Wandlers.F i g. 7 shows the principle of an electrostatic converter according to the invention.

In F i g. 1 ist ein piezoelektrischer Wandler schematisch dargestellt, der von codierten elektrischen Signalen gesteuert wird und diese direkt in Schallwellen umsetzt. Der wesentliche Bestandteil dieses Wandlers ist ein piezoelektrischer Biegestreifen, der an einem Ende fest eingespannt ist und dessen frei bewegliches anderes Ende über eine dünne Stange mit einer Membran verbunden ist Der piezoelektrische Biegestreifen besteht aus zwei Schichten keramischen Materials, von denen mindestens die obere piezoelektrische Eigenschaften hat; zwischen den beiden Schichten befindet sich ein Metallstreifen als Gegenelektrode.In Fig. 1 a piezoelectric transducer is shown schematically, that of encoded electrical Signals is controlled and converts them directly into sound waves. The essential part of this converter is a piezoelectric bending strip that is firmly clamped at one end and its freely movable the other end is connected to a membrane via a thin rod. The piezoelectric bending strip consists of two layers of ceramic Materials, at least the top of which has piezoelectric properties; between the two layers there is a metal strip as a counter electrode.

Auf der Oberseite des Biegestreifens sind als Anregungselektroden sechs rechteckförmige Bitelektroden unterschiedlicher Fläche in einer Reihe nebeneinander aufgebracht. Jede dieser Bitelektroden ist mit einer eigenen elektrischen Zuleitung versehen.On the upper side of the bending strip, six rectangular bit electrodes of different areas are applied in a row next to one another as excitation electrodes. Each of these bit electrodes is with provided with its own electrical supply line.

Wird zwischen einer der Bitelektroden und der gemeinsamen Gegenelektrode eine bestimmte Spannung angelegt, so wird das Ende des Biegestreifens und damit die Membran um einen bestimmten Betrag ausgelenkt. Die Elektroden sind so bemessen und auf dem Biegestreifen so verteilt, daß sich die Auslenkungen, die von den Biteleiuroden bei gleichen Erregersignalen hervorgerufen werden, zueinander verhalten wieIf a certain voltage is applied between one of the bit electrodes and the common counter-electrode, the end of the bending strip and so that the membrane is deflected by a certain amount. The electrodes are sized and on distributed in such a way that the deflections caused by the bit eurodes with the same excitation signals relate to one another as die Stellengewichte in einem Binärcode, also 1 ;2:4 ;8;J6;32, Die am weitesten rechts liegende Bitelektrode 6 bewirkt die geringste Auslenkung (eine Einheit), die am weitesten links bei der Einspannung liegende Bitelektrode 1 bewirkt die größte Auslenkung (32 Einheiten). Werden mehrere Bitelektroden gleichzeitig erregt, so summieren sich die Auslenkungen. Werden die Bitelektroden von den Bitsignalen eines 6-Bit-Codes direkt (oder über sechs Schalter, die anthe digit weights in a binary code, i.e. 1; 2: 4; 8; J6; 32, the one furthest to the right Bit electrode 6 causes the smallest deflection (one unit), the one furthest to the left when clamping A horizontal bit electrode 1 causes the greatest deflection (32 units). If several bit electrodes are excited at the same time, the deflections add up. Are the bit electrodes from the bit signals of a 6-bit code directly (or via six switches that are on

ίο einer gemeinsamen Spannungs- oder Stromquelle Hegen) angesteuert, so erreicht man also eine Decodierung oder Digital-Analog-Umsetzung. Gleichzeitig geschieht eine Umwandlung in eine mechanische Bewegung und damit die Erzeugung eines entsprechenίο a common voltage or current source Hegen), so you can achieve decoding or digital-to-analog conversion. Simultaneously a conversion occurs into a mechanical movement and thus the creation of a correspond den Schalldruckes. Der Decodierer und der elektroaku- stische Wandler sind also in einer Einheit integriertthe sound pressure. The decoder and the electroacoustic Static converters are therefore integrated in one unit

Der reine Binärcode wurde hier nur als Beispiel gewählt Bei entsprechender Dimensionierung der Elektroden können auch lineare Codes mit beliebigenThe pure binary code was chosen here only as an example Electrodes can also have linear codes with any anderen Stellengewichten verwendet werden.other location weights can be used.

Statt der keramischen piezoelektrischen Streifen können einkristalline Streifen verwendet werden. Hiermit lassen sich wegen der Homogenität des Materials noch bessere Ergebnisse, d. h. eine größereInstead of the ceramic piezoelectric strips, monocrystalline strips can be used. Because of the homogeneity of the material, this allows even better results, i.e. H. a bigger one Genauigkeit und eine größere Empfindlichkeit, erzielen; jedoch muß der Kristall vor Feuchtigkeit geschützt werden und ist temperaturabhängiger.Accuracy and greater sensitivity; however, the crystal must be protected from moisture and is more temperature dependent.

Der Berechnung der Auslenkung, die bei einem langen, schmalen piezoelektrischen Kegestreifen geThe calculation of the deflection that would occur with a long, narrow piezoelectric cone strip maß F i g. 1 von einer einzelnen Bitelektrode hervorge rufen wird, ist im folgenden Abschnitt anhand von F i g. 2 kurz beschrieben.measure F i g. 1 from a single bit electrode is called in the following section with reference to F i g. 2 briefly described.

Die betrachtete Elektrode E erstreckt sich von der Stelle Xt bis zur Stelle AV Für kleine Auslenkungswinke!The considered electrode E extends from the point Xt to the point AV For small deflection angles!

ist der Winkel dp über dem Element dx proportional dx. Bei Vernachlässigung der Rückstellkraft der Membran gelten folgende Beziehungen:the angle dp over the element dx is proportional to dx. If the restoring force of the membrane is neglected, the following relationships apply:

4 - d\ - d\ + X₁ 4 - d \ - d \ + X ₁

-j- rf -x\), (3) -j- rf -x \), (3)

worin d\ die Auslenkung an der Stelle x = a ist.where d \ is the deflection at the point x = a .

Die Gleichungen (1) bis (3) gelten für Frequenzen, die unterhalb der niedrigsten Resonanzfrequenz des Biegestreifens liegen. Wenn eine Kraft von der Membran aufEquations (1) to (3) apply to frequencies that are below the lowest resonance frequency of the bending strip. When a force from the diaphragm on den Biegestreifen wirkt, ändern sich zwar die Absolutwerte der Auslenkungen für die verschiedenen Elektro den, nicht aber ihre Verhältnisse zueinander.affects the bending strip, although the absolute values of the deflections for the various electrics change den, but not their relationships to one another.

Bei einem Biegestreifen mit z. B. sieben nebeneinanderliegenden Biteiektroden, deren jede sich quer überIn a bending strip with z. B. seven adjacent Biteiektroden, each of which is across den ganzen Biegestreifen erstreckt, ergibt sich ein Breitenverhältnis von ca. 5 :1 zwischen der breitesten und der schmälsten Elektrode.extends the entire bending strip, there is a width ratio of approx. 5: 1 between the widest and the narrowest electrode.

Für einen breiten Biegestreifen ergibt sich eine Biegungsauslenkung sowohl über die Länge als auchFor a wide flexural strip, there is a flexural deflection over the length as well as über die Breite des Streifens. Für diesen Fall sind die Berechnungen komplizierter, können aber mit Hilfe einer Rechenanlage numerisch durchgeführt werden. Selbstverständlich können die für einen bestimmtenacross the width of the strip. In this case the calculations are more complicated, but can be done with help be carried out numerically in a computer system. Of course, they can be for a specific person

Code benötigten Abmessungen der Elektroden auch experimentell bestimmt werden. Code required dimensions of the electrodes can also be determined experimentally.

Eine relativ breite und kurze piezoelektrische Biegeplatte für einen elektroakustischen Decodierer- Wandler ist in F i g. 3 in einer Draufsicht schematisch gezeigt. Vier Elektroden Γ bis 4' sind paarweise neben- bzw. hintereinander angeordnet. Auch hier wird die Membran an das freie, der Einspannstelle entgegengesetzte Ende der Biegeplatte angekoppelt. Die größte Elektrode 1' bewirkt die größte Auslenkung (8 Einheiten) und wird vom höchstwertigen Codebit angesteuert: die kleinste Elektrode 4' bewirkt die kleinste Auslenkung (1 Einheit) und wird vom niederwertigsten Codebit angesteuert. Mit einer solchen Anordnung wurden gute Ergebnisse erzielt. Selbstverständlich kann eine breite Biegeplatte mit .iner größeren Anzahl von Bitelektroden belegt werden, um auch Codewörier mit sechs oder acht Bitstellen decodieren zu können. A relatively wide and short piezoelectric bending plate for an electroacoustic transducer decoder g in F i. 3 shown schematically in a plan view. Four electrodes Γ to 4 'are arranged in pairs next to one another or one behind the other. Here, too, the membrane is coupled to the free end of the bending plate opposite the clamping point. The largest electrode 1 'causes the greatest deflection (8 units) and is controlled by the most significant code bit: the smallest electrode 4' causes the smallest deflection (1 unit) and is controlled by the least significant code bit. Good results have been obtained with such an arrangement. Of course, a wide bending plate can be covered with a larger number of bit electrodes in order to be able to decode codewords with six or eight bit positions.

Breite piezoelektrische Biegeplatten wie die in F i g. 3 gezeigte haben den Vorteil, daß schon mit relativ geringen Elektrodenspannungen ausreichend große Membranantriebskräfte erzeugt werden können. Außerdem erfüllen sie wegen ihrer geringen Länge am ehesten die Bedingung, daß die Resonanzfrequenz der Biegeplatte oberhalb des zu übertragenden Tonfrequenzbereiches liegen sollte.Wide piezoelectric flexure plates such as those in FIG. 3 shown have the advantage that already with relative low electrode voltages, sufficiently large membrane driving forces can be generated. In addition, because of their short length, they most closely meet the condition that the resonance frequency of the The bending plate should be above the audio frequency range to be transmitted.

Eine Variation der Elektrodenanordnung für einen piezoelektrischen Biegestreifen, die für bipolare Signale, also für Codewörter mit Vorzeichen, geeignet ist, zeigt Fi g. 4. Der Biegestreifen besteht aus zwei entgegengesetzt polarisierten, keramischen oder kristallinen piezoelektrischen Schichten mit einer dazwischenliegenden gemeinsamen Elektrode. Auf beiden Seiten des Biegestreifens sind zwei gleiche Sätze von Bitelektroden angebracht: für jeden der beiden Sätze gilt das gleiche wie für die Bitelektroden des in F i g. 1 gezeigten Wandlers. Der Biegestreifen kann nun nach beiden Seiten ausgelenkt werden, je nachdem, ob Erregersignale an die oberen Bitelektroden la bis 6a oder an die iintpron RitplpktrnHpn 1 h hie fi/i anaplpat u/prHpn Htirr-h A variation of the electrode arrangement for a piezoelectric bending strip, which is suitable for bipolar signals, that is to say for signed code words, is shown in FIG. 4. The bending strip consists of two oppositely polarized, ceramic or crystalline piezoelectric layers with a common electrode in between. Two identical sets of bit electrodes are attached to both sides of the bending strip: the same applies to each of the two sets as to the bit electrodes of the one in FIG. 1 shown converter. The bending strip can now be deflected to both sides, depending on whether the excitation signals are sent to the upper bit electrodes la to 6a or to the iintpron RitplpktrnHpn 1 h here fi / i anaplpat u / prHpn Htirr-h

das Vorzeichenbit jedes Codewortes wird jeweils bestimmt (mittels einer Umschaltvorrichtung), auf welcher Seite die Elektroden durch die übrigen Bits des Codewortes, welche den Absolutbetrag codiert darstellen, erregt werden sollen. Bei dieser Anordnung ergibt sich auch ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis für kleine Signale, weil sich bei kleinen Amplituden sich nur das Vorzeichen und die niederwertigsten Bits ändern. Bei einer nur einstiiigen Elektrodenanordnung (wie in Fig. 1) muß man für bipolare Signale den Nullwert in die Mitte des Bereiches legen, so daß für kleine Signale alle Bits betroffen sind.the sign bit of each code word is determined in each case (by means of a switching device) on which side the electrodes are to be excited by the remaining bits of the code word, which represent the absolute amount in coded form. This arrangement also results in a better signal-to-noise ratio for small signals, because only the sign and the least significant bits change with small amplitudes. In the case of a single electrode arrangement (as in FIG. 1), the zero value for bipolar signals must be placed in the middle of the range, so that all bits are affected for small signals.

Eine weitere mögliche Ausführungsform für den piezoelektrischen Tei! eines erfindungsgemäßen Decodier-Wandlers ist in Draufsicht schematisch in F i g. 5 gezeigt Als Basis dient hier eine kreisrunde Platte P aus piezoelektrischem Material. Die Platte ist aus zwei Schichten mit einer dazwischenliegenden gemeinsamen Elektrode aufgebaut (ähnlich wie die weiter oben beschriebenen Biegestreifen). Die Bitelektroden ic, Ic, Zc usw. auf einer der beiden Oberflächen der kreisförmigen Platte haben die Form konzentrischer Ringe, wobei die mittlere Bitelektrode (6c) auch als Kreisscheibe ausgebildet istAnother possible embodiment for the piezoelectric part! a decoding converter according to the invention is shown schematically in plan view in FIG. 5, a circular plate P made of piezoelectric material serves as the basis here. The plate is made up of two layers with a common electrode in between (similar to the bending strips described above). The bit electrodes ic, Ic, Zc etc. on one of the two surfaces of the circular plate are in the form of concentric rings, the middle bit electrode (6c) also being designed as a circular disk

Die kreisrunde Platte mit den Elektroden wird an der gesamten Peripherie eingespannt und hat den besonderen Vorteil daß sie direkt als Membran wirkt Es wird also bei dieser Ausführungsform ein weiteres Element eingespart. Der elektroakustisch^ Wandler mitsamt dem Decodierer besteht hier nur noch aus einer einzigen Platte mit einigen elektrischen Anschlüssen.The circular plate with the electrodes is clamped around the entire periphery and has the particular advantage that it acts directly as a membrane. In this embodiment, a further element is saved. The electro-acoustic transducers ^ together with the decoder consists here only of a single plate with some electrical connections.

F i g. 6 zeigt im Schnitt eine Hörkapsel 10 mit einem piezoelektrischen Decodierer-Wandler gemäß Fig.5, sowie einen dazupassenden Kunststoffdeckel 20 für ein Mikrotelefon. Die Hörkapsel besteht aus einem Gehäuse 11 mit einer Kappe 12, zwischen denen die piezoelektrische keramische Kreisplatte 13 eingespannt ist. Die Zuleitungen 14 der einzelnen Bitelektroden führen zu einer Anschlußplatte 15, mit welcher auch ein äußeres Zuleitungskabel 16 verbunden ist. Die gemeinsame Elektrode hat direkten Kontakt mit dem Gehäuse 11. welches seinerseits mit einem Massekontakt des Mikrotelefons in Berührung kommt. Die Kappe 12 der Hörkapsel hat Öffnungen 15 und 16, durch welche die von der piezoelektrischen Membran erzeugten Schallwellen nach außen dringen können.F i g. 6 shows in section an earpiece 10 with a piezoelectric decoder / converter according to FIG. 5, as well as a matching plastic cover 20 for a microphone. The earpiece consists of a housing 11 with a cap 12, between which the piezoelectric ceramic circular plate 13 is clamped. The feed lines 14 of the individual bit electrodes lead to a connection plate 15, to which an external feed cable 16 is also connected. The common electrode is in direct contact with the housing 11. which in turn comes into contact with a ground contact of the microtelephone. The cap 12 of the earpiece has openings 15 and 16 through which the sound waves generated by the piezoelectric membrane can penetrate to the outside.

Der Kunststoffdeckel 20 hat ein Gewinde 21. mit dem er am Mikrotelefon-Gehäuse befestigt wird, sowie eine ringförmige Schulter 22, die auf der Hörkapsel 10 aufliegt und diest in ihrer Position festhält. Des weiteren weist der Kunststoffdeckel rotationssymmetrische Strukturelemente 23 und 24 auf, in denen sich die Durchtrittsöffnungen 25 und 26 für den Schallfluß befinderi.The plastic cover 20 has a thread 21 with which it is attached to the microphone housing, as well as a annular shoulder 22 which rests on the earpiece 10 and which holds it in position. Further the plastic cover has rotationally symmetrical structural elements 23 and 24, in which the Passages 25 and 26 for the flow of sound located.

Die Strukturelemente bilden erstens eine Kammer 27, durch die der Frequenzgang des abgegebenen Schalles in beeinflußt werden kann. Das Strukiurelement 23 bildet außerdem mit der Außenwand des Kunststoffdeckels und mit der Kappe der Hörkapsel einen ringförmigen Hohlraum 28 mit einer schmalen ringförmigen Öffnung 29, die zusammen einen Helmholtzresonator darstellen. r» Eine solche, als akustisches Filter wirkende Gehäuseanordnung ist im Schweizer Patent (Docket SZ 9-71-007) beschrieben.The structural elements firstly form a chamber 27 through which the frequency response of the emitted sound can be influenced in. The structural element 23 forms also an annular one with the outer wall of the plastic cover and with the cap of the earpiece Cavity 28 with a narrow annular opening 29, which together represent a Helmholtz resonator. r »Such a housing arrangement, which acts as an acoustic filter, is in the Swiss patent (Docket SZ 9-71-007) described.

Mit den Resonator-Hohlräumen 27 und 28 kann manWith the resonator cavities 27 and 28 one can

eine Filterung akustisch durchführen, die insbesondereperform an acoustic filtering, in particular

ία bei PCM-Übertragung notwendig ist und für die man üncAnctpn pleL>tric/*ti4» Piltpr in iprtpn Tplpfrmonrtor^t einbauen müßte. ία is necessary for PCM transmission and for which üncAnctpn pleL> tric / * ti4 »Piltpr would have to be built into iprtpn Tplpfrmonrtor ^ t.

Die in F i g. 6 gezeigte akustische Filterung ist für die erfindungsgemäße Kombination von Decodierer und elektroakustischer Wandler sogar notwendig, weil ja eben wegen der Zusammenfassung keine Möglichkeit zur elektrischen Filterung nach der Decodierung mehr besteht.The in F i g. Acoustic filtering shown in FIG. 6 is for the inventive combination of decoder and electroacoustic converter is even necessary because, because of the summary, no possibility for electrical filtering after decoding.

Durch F i g. 6 wird die erreichte VereinfachungBy F i g. 6 becomes the simplification achieved

v> besonders deutlich: Decodierung, Filterung und Umsetzung der elektrischen Signale in Schallfluß sind in der Hörkapsel und ihrem Kunststoffdeckel zusammengefaßt Separate Decodierschaltung und elektrisches Analogfilter sind nicht mehr notwendig. v> particularly clear: decoding, filtering and conversion of the electrical signals into sound flow are combined in the earpiece and its plastic cover. Separate decoding circuit and electrical analog filter are no longer necessary.

Die erfindungsgemäße Kombination der Decodierung mit der elektrischen Umwandlung läßt sich auch mit dem elektrostatischen Wandlerprinzip verwirklichen. Eine mögliche Ausführungsform ist in Fig.7 schematisch dargestellt An einem Gehäuse ist eineThe combination according to the invention of decoding with electrical conversion can also be used realize with the electrostatic converter principle. One possible embodiment is shown in FIG shown schematically on a housing is a metallische Membran elastisch befestigt In geringem Abstand von der Membran sind Bitelektroden in Form konzentrischer Ringe (ähnlich wie in F i g. 5 dargestellt) angebracht Jede Bitelektrode bewirkt, wenn sie erregt wird, durch elektrostatische Kräfte eine Auslenkung dermetallic membrane elastically attached In a small amount Distance from the membrane are bit electrodes in the form of concentric rings (similar to that shown in Fig. 5) attached Each bit electrode, when excited, causes the electrostatic forces to deflect the Membran, die dem Stellenwert des betreffenden Codebits entspricht Auch hier addieren sich die Beiträge der einzelnen Bitelektroden, so daß bei geeigneter Dimensionierung der Bitelektroden eineMembrane that corresponds to the value of the code bit in question. Here, too, the add up Contributions of the individual bit electrodes, so that with suitable dimensioning of the bit electrodes a

direkte Decodierung und gleichzeitige Schallflußerzeugung stattfindet.direct decoding and simultaneous sound flow generation takes place.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist mit dem elektromagnetischen Prinzip möglich. Die Wicklung des Elektromagneten, welcher in einem elektroakustischen Wandler bei Erregung die Membran in Bevv/ung versetzt, wird hierbei in mehrere Wicklungen unterteilt. Die Anzahl Windungen wird für jede einzelne Wicklung so bemessen, daß bei Erregung durchAnother embodiment of the invention is possible with the electromagnetic principle. The winding of the electromagnet, which in an electroacoustic transducer when energized the membrane in Bevv / ung shifted, is divided into several windings. The number of turns will be for each individual winding dimensioned so that when excited

ein zugeordnetes Codebitsignal die bewirkte Membranauslenkung proportional dem Stellengewicht des entsprechenden Codebits ist. Da sich auch bei diesem elektromagnetischen Wandler die Anteile der einzelnen, separat durch die Codebits angesteuerten Wicklungen summieren, wird der Erfindung entsprechend eine integrierte Decodierung und Umsetzung der elektrischen Signale in Schallfluß erreicht.an assigned code bit signal the caused membrane deflection proportional to the position weight of the corresponding code bits. Since the proportions of the individual, Summing windings controlled separately by the code bits, is according to the invention a Integrated decoding and conversion of electrical signals into sound flow achieved.

llicr/u 2 Hhitt ZcichiHinccnllicr / u 2 Hhitt ZcichiHinccn

Claims

Patent claims:

1. Elektroakustischer Wandler mit durch Digitalsignale erregbarem Schwinger, dem in seiner Erstreckung hmtereinanderliegende, mit zunehmender Entfernung von einer durch seine Geometrie vorgegebenen Bezugsgröße in Abhängigkeit vom jeweils umzuwandelnden Digitalwert kleiner werdende, als Anregungselemente dienende Beläge, deren Wirkungen sich an einem schallerzeugenden Bauelement überlagern, zur entsprechenden Bereitstellung eines dem jeweiligen Digitalwert proportionalen Feldwertes zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger als Biegeschwinger (B) ausgebildet ist, dessen Bezugsgröße durch den Ort der Biegeschwinger-Einspannung definiert ist, wobei die einzelnen Beläge (1 bis 6) so bemessen sind, daß die bei deren Erregung durch gleiche Signale erfolgenden Auslenkungen des schallerzeugenden Bauelementes (M) proportional den Stellengewichten eines Digitalcodes sind.1.Electroacoustic transducer with an oscillator that can be excited by digital signals, the length of which is superimposed on one another and which becomes smaller with increasing distance from a reference value specified by its geometry depending on the respective digital value to be converted and serves as excitation elements, the effects of which are superimposed on a sound-generating component corresponding provision of a field value proportional to the respective digital value are assigned, characterized in that the oscillator is designed as a flexural oscillator (B) , the reference value of which is defined by the location of the flexural oscillator clamping, the individual coverings (1 to 6) being dimensioned so that the deflections of the sound-generating component (M) which occur when they are excited by the same signals are proportional to the digit weights of a digital code.

2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen piezoelektrischen Biegeschwinger (B)TtUt gemeinsamer Elektrode (G)und mehreren als Belägen dienenden separaten Anregungselektroden (1 bis 6).2. Electroacoustic transducer according to claim 1, characterized by a piezoelectric flexural oscillator (B) TtUt common electrode (G) and several separate excitation electrodes (1 to 6) serving as coatings.

3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungselektroden (1 bis 6) auf wenigstens einer der Oberflächen eines einsei .ig eingespannten piezoelektrischen Biegestreifens (B) linear nebeneinander angeordnet sind, während die gemeinsame Elektrode (C) innerhalb des Biegestreifens f£F}Spgt3. Electroacoustic transducer according to claim 2, characterized in that the excitation electrodes (1 to 6) are arranged linearly next to one another on at least one of the surfaces of a single-sided .ig clamped piezoelectric bending strip (B) , while the common electrode (C) within the bending strip f £ F} Spgt

4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Sätze von Anregungselektroden (1 a bis 6a, 1 b bis 6b) auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen des piezoelektrischen Biegeschwingers angebracht sind, wobei die gemeinsame Elektrode (G) in der Mitte des Biegestreifens (Fig.4) zwischen den beiden Sätzen der Anregungselektroden (la bis 6a, Ib bi.; 6b) eingelagert ist.4. Electroacoustic transducer according to claim 2 or 3, characterized in that two identical sets of excitation electrodes (1 a to 6a, 1 b to 6b) are mounted on the two opposite surfaces of the piezoelectric flexural oscillator, the common electrode (G) in the Middle of the bending strip (Fig.4) between the two sets of excitation electrodes (la to 6a, Ib bi .; 6b) is embedded.

5. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Anregungselektroden (I' bis 4') rechteckförmig sind und daß sie in zweidimensionaler Anordnung auf mindestens einer der Oberflächen einer einseitig eingespannten piezoelektrischen Biegeplatte angeordnet sind (F i g. 3).5. Electroacoustic transducer according to claim 1 and 2, characterized in that the separate Excitation electrodes (I 'to 4') are rectangular and that they are in a two-dimensional arrangement at least one of the surfaces of a piezoelectric bending plate clamped on one side are arranged (FIG. 3).

6. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an ihrem Umfang eingespannte, kreisförmige mit gemeinsamer Elektrode versehene piezoelektrische Biegeplatte (P), die einen Satz von als konzentrische Ringe ausgebildeten Anregungselektroden (1 cbis 6c) trägt (F i g. 5).6. Electroacoustic transducer according to claim 1, characterized by a circular piezoelectric bending plate (P) which is clamped on its circumference and is provided with a common electrode and which carries a set of excitation electrodes (1c to 6c) in the form of concentric rings (Fig. 5).

7. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Platte (P) selbst als schallerzeugendes Bauelement ausgebildet ist.7. Electroacoustic transducer according to claim 6, characterized in that the piezoelectric plate (P) itself is designed as a sound-generating component.

8. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Ausbildung als elektrostatischer Wandler, dessen gemeinsame Elektrode als Biegeschwinger gleichzeitig die an ihrem Umfang elastisch aufgehängte Membran bildet und der die als Ringelektroden in einer Ebene ausgebildeten Anregungselektroden gegenüberliegen (F i g. 1). 8. Electroacoustic transducer according to claim I, characterized by the design as an electrostatic transducer, the common electrode of which, as a flexural oscillator, simultaneously forms the membrane that is elastically suspended at its periphery and which is opposite the excitation electrodes designed as ring electrodes in one plane (Fig. 1).

9. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch I,9. Electroacoustic transducer according to claim I,

gekennzeichnet durch einen elektromagnetischen Wandler mit mehreren als Anregungselemente dienenden, auf eine Membran als Biegeschwinger jeweils eine entsprechende Kraft ausübenden Erregerwicklungen,characterized by an electromagnetic transducer with several as excitation elements serving, each exerting a corresponding force on a membrane as a flexural oscillator Excitation windings,

10, Elektroakustischer Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungselemente durch elektrische Binärsignale erregbar sind, deren jedes einer bestimmten Stelle eines Binärcodes mit linear addierbaren Stellengewichten zugeordnet ist10, electroacoustic transducer according to claims 1 to 9, characterized in that the Excitation elements can be excited by electrical binary signals, each of which has a specific location of a binary code with linearly addable digit weights