DE69425421T2

DE69425421T2 - Verstärkervorrichtung

Info

Publication number: DE69425421T2
Application number: DE69425421T
Authority: DE
Inventors: Ryoji Abe; Masaharu Ikeda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2014-09-17
Also published as: US5579397A; JPH07212148A; JP3437237B2; DE69425421D1; EP0664605B1; EP0664605A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker zur Verwendung bei einem Kondensatormikrophon.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Schaltungsanordnungen typischer konventioneller Verstärker für Kondensatormikrophone (im folgenden einfach als Mikrophone bezeichnet). Diese Anordnungen unterscheiden sich hauptsächlich bezüglich ihrer Pufferverstärker. Diese Pufferverstärker gehören zum FET-Typ mit gemeinsamem Sourceanschluß (common-source type) wie in Fig. 4 und zum FET-Typ mit Sourceanschlußfolgerschaltung (source-follower type) wie in Fig. 5. Der allgemeine Pufferverstärker ist aufgebaut durch Kombination einer Mikrophonkapsel mit einem solchen Pufferverstärker in einer Mikrophoneinheit. Die konventionellen Anordnungen werden nun der Reihe nach beschrieben.
In Fig. 4 ist eine Mikrophonkapsel 1 und eine Common-Source- Pufferverstärkerschaltung 11 gezeigt, die aus einer Diode 2 und einem FET 3 gebildet ist. Der Ausgangsanschluß eines Verstärkers 401 entspricht einem Verstärkerausgangsanschluß 15, mit dem der Drainanschluß des FET 3 verbunden ist. Dieser Verstärkerausgangsanschluß ist ferner über einen Lastwiderstand 43 mit einem Glättungsfilter 402 verbunden. Das Glättungsfilter 402 dient zum Entfernen von Störungen, etwa solche, die der Leistungsversorgung 5 überlagert sind. Ferner ist ein Lautsprecherverstärker 110 aus einer Leistungsverstärkerschaltung 6 und einem Lautsprecher 7 gezeigt. Dieser Lautsprecherverstärker dient zum Verstärken des Ausgangssignals, das von der Pufferverstärkerschaltung 11 über den Verstärkerausgangsanschluß 15 und einen Masseanschluß 14 zugeführt wird, und zum Umwandeln des verstärkten Signals durch den Lautsprecher 7 in Schall.
Es wird nun die Funktion dieser konventionellen Anordnung erläutert. Durch die Mikrophonkapsel 1 wird ein akustisches Drucksignal in ein Spannungssignal umgewandelt und dem Gateanschluß des FET 3 zugeführt, der über die Diode 2 vorgespannt ist. Dieses Spannungssignal wird durch die Steilheit des FET 3 in ein Stromsignal umgewandelt. Da der Drainanschluß des FET 3 über den Lastwiderstand 43 und das Glättungsfilter 402 mit der Leistungsversorgung verbunden ist, wird das Stromsignal durch den Lastwiderstand 43 wieder in ein Spannungssignal umgewandelt. Da der Drainstrom des FET 3 durch eine Veränderung der Drain-Source-Spannung aufgrund der Charakteristik des FET praktisch nicht verändert wird, kann näherungsweise angenommen werden, daß am Drainausgangsanschluß eine Stromquelle vorliegt. Schließlich tritt das an der Mikrophonkapsel 1 angelegte akustische Drucksignal über dem Lastwiderstand 43 in der Form eines zu seiner Größe proportionalen Spannungssignals auf.
Das über dem Lastwiderstand 43 anliegende Audio-Spannungssignal wird im Eingang der Leistungsverstärkerschaltung 6 zugeführt und dadurch in einem zum Ansteuern des Lautsprechers erforderlichen Umfang verstärkt. Die Leistungsverstärkerschaltung 6 ist dazu ausgelegt, mit einer einzigen Leistungsversorgung zu arbeiten, um den Aufbau einfach zu halten. Aus diesem Grund ist ein Ende des Eingangs der Leistungsverstärkerschaltung 6, an dem das Spannungssignal anliegt, mit der Minusseite der Leistungsversorgung 5 oder dem Masseanschluß 14 verbunden. Daher ist es notwendig, daß das von der Pufferverstärkerschaltung 11 erzeugte Ausgangssignal, das über dem Lastwiderstand 43 auftreten soll, zwischen dem Verstärkerausgangsanschluß 15 und dem Masseanschluß 14 erzeugt wird.
Die obige Bedingung kann erfüllt werden durch eine äquivalente Wechselstromerdung der Leistungsversorgung, mit der der Lastwiderstand 43 verbunden ist, oder durch einen Abzweig nur im Wechselstromsinn. Aus diesem Grund ist das Glättungsfilter 402 vorgesehen, um die der Leistungsversorgung 5 überlagerten Wechselstromkomponenten ausreichend zu vermindern. Wenn die Leistungsversorgung zu dem Lastwiderstand 43 hin eine Störungsüberlagerung aufweist, wird die Summe des über dem Lastwiderstand 43 erzeugten Audiosignals und der überlagerten Störspannung dem Eingangsanschluß der Leistungsverstärkerschaltung 6 zugeführt, wodurch in erhöhtem Umfang unnötige Störungen auftreten.
Der Verstärker 401 mit der Pufferverstärkerschaltung 11 vom Typ mit gemeinsamem Sourceanschluß (common-source type), wie in Fig. 11 gezeigt, muß also so ausgelegt sein, daß er die der Leistungsversorgung überlagerten Wechselstromstörungen weitgehend reduziert, da das an die Mikrophonkapsel 1 angelegte akustische Drucksignal über dem Lastwiderstand 43 auftritt, dessen eines Ende mit der Leistungsversorgung verbunden ist.
Bei einem Verstärker 501 mit einer FET-Source-Folgerpufferverstärkerschaltung 31, wie in Fig. 5 gezeigt, tritt das an die Mikrophonkapsel 1 angelegte akustische Drucksignal über einem Lastwiderstand 33 auf. Da ein Ende des Lastwiderstandes geerdet ist, gibt es fast keine Auswirkung der Wechselstromstörungen auf die Leistungsquelle und ist es daher nicht erforderlich, das Glättungsfilter 402 vorzusehen. Das Spannungssignal bei dem Source-Anschlußfolgertyp herauszuziehen, unterschiedet sich jedoch von dem Fall des Common-Source Typs, und somit sind die Signalphasen in beiden Fällen einander entgegengesetzt. Obwohl das an die Mikrophonkapsel 1 angelegte akustische Drucksignal in beiden Fällen die gleiche Phase hat, ist die Phase des von dem Ausgangsanschluß 15 erzeugten Spannungssignals in einem Fall entgegengesetzt zu dem anderen Fall. Die Pufferverstärkerschaltung 31 weist wegen dem Source-Folgeraufbau eine kleine Ausgangsimpedanz auf, so daß das Drainausgangsende näherungsweise als Spannungsquelle betrachtet werden kann.
Diese gegensätzliche Phasenbeziehung zwischen beiden Fällen bildet ein Problem, wenn mit dem Lautsprecherverstärker eine Mehrzahl Mikrophone verbunden sind, so daß die Signale daraus vermischt sind. Wenn Mikrophone verschiedener Phasen oder verschiedener Typen in Nähe zueinander verwendet werden, liegen an diesen Mikrophonen akustische Drucksignale aus der gleichen Schaltquelle an, so daß die Verstärker der Mikrophone jeweils Signale mit entgegengesetzten Phasen erzeugen. Da diese Signale vermischt werden, löschen sich insbesondere die niederfrequenten Komponenten der Signale gegenseitig aus, wodurch sich der Ton des erzeugten Signals verändert. Um dieses Problem zu vermeiden, werden die von den Mikrophonen zu den Verstärkern geführten Signale im allgemeinen hinsichtlich der Phasen abgeglichen.
Jedoch treten bei dem konventionellen Verstärker mit der FET-Common-Source- Pufferverstärkerschaltung aus Fig. 4, bei dem der Ausgangsanschluß der Pufferverstärkerschaltung über den Lastwiderstand mit der Leistungsversorgung verbunden ist, leicht Störungen durch den Glättungsfilter der Leistungsversorgung auf, so daß vor der Leistungsversorgung ein Glättungsfilter notwendig ist, damit die Wechselstromkomponenten aus der Leistungsversorgung entfernt werden können. Dies verkompliziert den Aufbau des Verstärkers.
Ferner müssen der Verstärker mit der Common-Source-Pufferverstärkerschaltung aus Fig. 4 und der Verstärker mit der FET-Source-Folgerpufferverstärkerschaltung aus Fig. 5 Signale mit der gleichen Phase erzeugen. Da konventionelle kleine Mikrophone keine Einrichtung zum Abgleichen der Phasen enthalten können, müssen in der Vorrichtung, mit der diese Verstärker wahrscheinlich verbunden werden, separat Phasenschalteinrichtungen vorgesehen sein. Dabei kann jedoch das Mikrophon, dessen Phase invertiert werden soll, von den anderen Mikrophonen hinsichtlich der äußeren Erscheinung der Mikrophone nicht unterschieden werden. Daher sind zusätzliche Arbeitsvorgänge zur Untersuchung des zu verwendenden Mikrophontyps notwendig, bevor die richtige Phaseneinstellung unter den Mikrophonen vorliegt.
Die JP-A-62076907 beschreibt eine elektroakustische Schaltung mit einem Mikrophon und einer Verstärkerschaltung. In der Verstärkerschaltung ist eine Stromspiegeleinrichtung zum Verhindern der Erzeugung eines Fehlers, etwa eines Kurzschlusses, ohne Verschlechterung des Signalrauschverhältnisses wegen Leistungsversorgungsstörungen vorgesehen. Dadurch sind durch diese Stromspiegeleinrichtung zwei Stromquellenschaltungen gegeben, und durch eine Rückkupplungseinrichtung werden die Ströme der Stromquellen so gesteuert, daß sie einander immer gleich sind.
Die US-A-3,512,100 beschreibt eine Audiofrequenzverstärkerschaltung mit einem Mikrophon und einem FET-Verstärker.
Die EP-A-0 355 918, die EP-A-0 259 879 und die US-A-4,558,287 beziehen sich auf Spannungsstromwandler, eine Operationsverstärkerschaltung bzw. eine Signalverarbeitungsschaltung, jeweils mit einer Stromspiegeleinrichtung.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine elektroakustische Schaltung zur Lösung der obigen Probleme anzugeben, oder eine elektroakustische Schaltung, die auch die FET-Common-Source-Pufferverstärkerschaltung ohne wesentliche Auswirkungen der überlagerten Störungen der Leistungsversorgung verwenden kann und eine Phasenumkehrfunktion zum Abgleich der Signalphasen beim FET-Common- Source-Typ oder FET-Source-Folgertyp des Pufferverstärkers aufweist, so daß sich das Anschließen vereinfacht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine elektroakustische Schaltung nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Da bei der ersten erfindungsgemäßen Anordnung ein an dem Ausgangsanschluß der Pufferverstärkerschaltung erzeugtes Audiostromsignal durch die Stromspiegeleinrichtung richtungsumgekehrt wird, wobei das Ausgangsende näherungsweise als Stromquelle arbeitet, und dann in den Lastwiderstand gelenkt wird, über dem somit ein Audiospannungssignal erzeugt wird, gibt es praktisch keine Auswirkungen der überlagerten Störungen in der Leistungsversorgung und kann die Phase umgekehrt werden.
Da bei der zweiten erfindungsgemäßen Anordnung die Stromspiegeleinrichtung und die Verbindungs- und Trenneinrichtungen, die zwischen die Pufferverstärkereinrichtung und den Eingangs- und den Ausgangsanschluß der Stromspiegeleinrichtung geschaltet sind, in der Vorrichtung vorgesehen sind, mit der die Pufferverstärkereinrichtung verbunden oder von der sie getrennt werden kann, kann eine Pufferverstärkereinrichtung des Typs, dessen Ausgangsende im wesentlichen als Stromquelle dient, oder des anderen Typs, dessen Ausgangsende im wesentlichen als Spannungsquelle dient, leicht angeschlossen werden, wobei die Phasen in beiden Fällen automatisch abgeglichen werden können, insbesondere ohne Berücksichtigung des Mikrophontyps oder der Pufferverstärkereinrichtung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Verstärkers des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Verstärkers mit einer angeschlossenen FET-Common-Source-Pufferverstärkerschaltung, und zwar nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Verstärkers mit einer angeschlossenen FET-Source-Folgerpufferverstärkerschaltung, und zwar nach dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines konventionellen Verstärkers mit einer FET-Common-Cource-Pufferverstärkerschaltung;
Fig. 5 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines weiteren konventionellen Verstärkers mit einer FET-Source-Folgerpufferverstärkerschaltung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Anhand Fig. 1 wird das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In Fig. 1 sind denen in Fig. 4 entsprechende ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Somit entsprechen der Fig. 4 die Mikrophonkapsel 1, die Diode 2, der FET 3, die Common-Source-Pufferverstärkerschaltung 11, der Ausgangsanschluß 15 des Verstärkers, der Massenanschluß 14, die Leistungsversorgung 5, die Leistungsverstärkerschaltung 6, der Lautsprecher 7 und der Lautsprecherverstärker 110. Das Ausgangsende der Pufferverstärkerschaltung 11 oder der Drainanschluß des FET 3 ist mit dem Eingangsende einer Stromspiegelschaltung 12 verbunden. Das Ausgangsende der Stromspiegelschaltung ist mit einem Ende eines Lastwiderstands 13 verbunden, dessen anderes Ende geerdet ist. Das Ausgangsende des Stromspiegels 12 dient als Ausgangsanschluß 15 des Verstärkers 101, und ist verbunden mit einem Eingangsende des Lautsprecherverstärkers 110. Die Stromspiegelschaltung 12 weist Transistoren 121, 123 und Widerstände 122, 124 auf.
Die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels wird nun erklärt. Wie bei dem konventionellen Beispiel aus Fig. 4 wird ein an die Mikrophonkapsel 1 angelegtes akustisches Drucksignal von dem FET 3 in ein Stromsignal oder einen Drainstrom umgewandelt. Dieser Drainstrom wird in den Eingangsanschluß der Stromspiegelschaltung 12 gelenkt. Wenn die Transistoren 121, 123 die gleichen Eigenschaften und die Widerstände 122, 124 den gleichen Wert haben, fließt aus dem Transistor 23 ein Kollektorstrom Ic der gleichen Größe wie der Drainstrom des FET 3. Wenn der Kollektorstrom Ic durch den Lastwiderstand 13 fließt, entsteht über den Lastwiderstand ein Spannungssignal. Das an die Mikrophonkapsel 1 angelegte akustische Drucksignal tritt letztlich über dem Lastwiderstand 13 als zu der Größe des akustischen Drucksignals proportionale Spannungssignal auf.
Wenn nun der Leistungsversorgung 5 eine Störung (Ripple) überlagert ist, verändert sich die Source-Drainspannung des FET 3. Der der Größe des akustischen Drucksignals proportionale Strom, der als Drainstrom des FET 3 auftritt, wird jedoch durch diese Spannungsveränderung kaum beeinflußt. Dies liegt an der bekannten erheblichen Größe des äquivalenten Wechselstromwiderstands des Drainanschlusses des FET 3, der somit als Stromquelle betrachtet werden kann. Auch wenn der Leistungsversorgung eine Störung überlagert ist, fließt in anderen Worten ein zu der Größe des akustischen Drucksignals proportionaler Drainstrom des FET 3 in das Eingangsende der Stromspiegelschaltung 12, und zwar praktisch ohne Auswirkung der Störungen darauf.
Da das Ausgangsende der Stromspiegelschaltung 12 dem Kollektor des Transistors 123 entspricht, ist der äquivalente Wechselstromwiderstand groß genug, um den Kollektorstrom zu einer Stromquelle zu machen. Der Kollektorstrom Ic des Transistors 123 ist bestimmt durch die Basisemitterspannung des Transistors, wird jedoch durch die Kollektoremitterspannungsveränderungen kaum beeinträchtigt, da die Basisemitterspannung von dem Drainstrom des FET 3 abhängt. Daher wird der Ausgangsstrom aus der Stromspiegelschaltung 12 durch die Störung in der Leistungsversorgung 5 kaum beeinflußt. Daher wird das über dem Lastwiderstand 13 auftretende und zu der Größe des an die Mikrophonkapsel 1 angelegten akustischen Drucksignals proportionale Spannungssignal ebenfalls kaum durch die Störungen der Leistungsversorgung 5 beeinträchtigt.
Ferner nimmt die zwischen dem Ausgangsanschluß 15 und dem Massenanschluß 14 erzeugte Spannung bei ansteigendem Drainstrom des FET 3 bei dem konventionellen Beispiel aus Fig. 4 ab, steigt jedoch bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 an, und zwar wegen der unterschiedlichen Schaltungsanordnungen. In anderen Worten ist die Spannungsphase bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 im Vergleich zu der bei dem konventionellen Beispiel mit der FET-Common- Source-Pufferverstärkerschaltung 11 aus Fig. 4 umgekehrt. Daher ist die Phase des Ausgangs des Verstärkers 101 des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 die gleiche wie die des konventionellen Verstärkers 501 mit der FET-Source- Folgerpufferverstärkerschaltung 31 aus Fig. 5.
Daher wird der Verstärker bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch Störungen wie die Ripplestörungen der Leistungsversorgung nicht leicht beeinträchtigt und kann die Funktion der Phasenumkehr erzielen.
Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel die Stromspiegelschaltung 12 zwischen der Leistungsquelle und den Emittertransistoren 121, 123 vorgesehene Widerstände 122, 124 aufweist, ist diese Schaltungsanordnung dahingehend vorteilhaft, daß sie zwei diskrete Transistoren verwendet, deren Charakteristiken ähnlich sind, jedoch wegen der Streuung leicht unterschiedliche Werte haben. In anderen Worten kann bei Verwendung der Widerstände 122, 124 mit großen Werten eine Unempfindlichkeit der Transistoren 121, 123 eine Unempfindlichkeit gegenüber dem Unterschied Ihrer Basisemitterspannungen und Stromverstärkungsfaktoren HFE im Hinblick auf die Erzielung des gleichen Kollektorstroms erzeugt werden, und ferner eine Erhöhung des äquivalenten Wechselstromwiderstands am Ausgangsende der Stromspiegelschaltung 12. Da jedoch über den Widerständen ein großer Spannungsabfall auftritt, ist diese Anordnung nicht geeignet für die Anwendung mit einer Niederspannungsquelle. Wenn diese Transistoren auf einem einzigen Siliziumtyp für eine integrierte Halbleiterschaltung hergestellt wurden und daher die gleichen Charakteristiken haben, weil sie unter gleichen Bedingungen hergestellt wurden, kann der Widerstandswert dieser Widerstände verringert werden, und in manchen Fällen können diese Widerstände weggelassen werden.
Obwohl bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Eingangsstrom und der Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung 12 gleich sind, können sie aber auch ungleich sein.
Während ferner bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Stromspiegelschaltung 12 aus Bipolartransistoren aufgebaut ist, kann die Stromspiegelschaltung auch aus beliebigen anderen Elementen aufgebaut werden, solange sie einen großen äquivalenten Wechselstromwiderstand am Ausgangsende aufweist und als Stromquelle zu betrachten ist.
Ferner erwartet man von der Stromspiegelschaltung 12 bei dem obigen Ausführungsbeispiel eine Linearität zwischen dem Eingangsstrom und dem Ausgangsstrom, so daß Verzerrungen zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom vermieden werden können. Wenn jedoch die Wechselstromkomponente der an den Gateanschluß des FET 3 angelegten Spannung ansteigt, nimmt die Nichtlinearität in der Beziehung zwischen der Stärke der Veränderung des Drainstroms und der Stärke der Veränderung der Gatespannung zu, wodurch sich eine Verzerrung in der Spannungsstromumwandlung ergibt. Um diese Verzerrung durch eine umgekehrte Charakteristik auszugleichen, kann die Eingangs-/Ausgangscharakteristik der Stromspiegelschaltung nichtlinear ausgelegt werden. Dies kann leicht erzielt werden, indem Widerstände 122, 124 mit unterschiedlichen Werten in der Stromspiegelschaltung 12 verwendet werden.
Das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel wird anhand Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 sind denjenigen in Fig. 1 entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Eine Mikrophoneinheit 20 ist aufgebaut aus der Mikrophonkapsel 1, der Common-Source-Pufferverstärkerschaltung 11 und dem Lastwiderstand 13. Ein Lautsprecherverstärker 210 ist aufgebaut aus der Stromspiegelschaltung 12, der Leistungsversorgung 5, der Leistungsverstärkerschaltung 6 und dem Lautsprecher 7. Verbindungsanschlüsse 24, 25, 26 und 27 dienen als Verbindungs- und Trenneinrichtung zum trennbaren Verbinden der Mikrophoneinheit 200 und des Lautsprecherverstärkers 210.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die folgenden Tatsachen. Der Verstärker ist aufgebaut wie die Mikrophoneinheit 200, die Stromspiegelschaltung 12 ist in dem Lautsprecherverstärker 210 inbegriffen, der Lastwiderstand 13 für die Ausgangsspannung ist mit der Mikrophoneinheit 200 verbunden und die Mikrophoneinheit 200 und der Lautsprecherverstärker 210 sind durch die Verbindungs- und Trenneinrichtungen 24, 25, 26 und 27 verbunden. Außer diesen Unterschieden ist der gesamte elektrische Aufbau der Mikrophoneinheit und des Lautsprecherverstärkers der gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel, und zumindest auch die Funktion bei diesem Ausführungsbeispiel die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Lautsprecherverstärker 210 ist der gleiche wie in Fig. 2, jedoch ist eine Mikrophoneinheit 300 gebildet aus einer FET-Source-Folgerpufferverstärkerschaltung 31 wie bei dem konventionellen Beispiel aus Fig. 5, der Mikrophonkapsel 1 und den Verbindungs- und Trenneinrichtungen 24, 25, 26 und 27. Da der Lautsprecherverstärker 210 und die Verbindungsanschlüsse 24, 25, 26 und 27 den Anordnungen in den Fig. 2 und 3 gemeinsam sind, kann daher eine beliebige der Mikrophoneinheiten 200 und 300 über die Verbindungsanschlüsse mit dem Lautsprecherverstärker verbunden werden.
Der Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels ist der gleiche wie bei dem konventionellen Beispiel aus Fig. 5, mit Ausnahme der Stromspiegelschaltung 12. Da bei dieser Schaltungsanordnung das Eingangsende der Stromspiegelschaltung 12 mit der Leistungsquelle so verbunden ist, daß der Stromfluß nicht verhindert wird, fließt auch der Ausgangsstrom nicht und wird daher der Knoten der Verbindungs- und Trenneinrichtung 25 gar nicht beeinflußt. In anderen Worten ist die Stromspiegelschaltung 12 tatsächlich angeschlossen, jedoch äquivalent zu einer Trennung, da kein Strom hindurch fließt.
Da also bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 die Stromspiegelschaltung 12 und die Verbindungs- und Trenneinrichtungen 24, 25, 26 und 27 an der Eingangsseite des Lautsprecherverstärkers 210 vorgesehen sind, an dem die Pufferverstärkerschaltung 11, 31 trennbar angeschlossen ist, kann die Mikrophoneinheit mit der FET-Common-Source-Pufferverstärkerschaltung 11 oder der Mikrophoneinheit der FET-Source-Folgerpufferverstärkerschaltung 31 elektrisch mit dem Lautsprecherverstärker verbunden werden, wobei die Phase abgeglichen ist.
Der Lastwiderstand 13 in Fig. 2 und der Lastwiderstand 33 in Fig. 3 sind jeweils in der Mikrophoneinheit 200 bzw. 300 vorgesehen, da dies zur Einstellung des Widerstandswerts entsprechend dem Drainstrom und der Steilheit des FET 3 vorteilhaft ist. Wenn dieser Aspekt nicht wesentlich ist, kann jedoch der Lastwiderstand in dem Lautsprecherverstärker 210 vorgesehen sein.
Während bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 das Eingangsende der Stromspiegelschaltung 12 mit der Leistungsversorgung verbunden ist, muß es ferner nicht unbedingt irgendwo angeschlossen sein, solange dem Eingangsende des Lautsprecherverstärkers 210, der mit dem Ausgangsende verbunden ist, kein Wechselstromsignal zugeführt wird. In anderen Worten kann in das Eingangsende der Stromspiegelschaltung 12 ein Gleichstrom gelenkt werden, solange die Veränderungen vernachlässigbar klein sind. Es kann z. B. verwendet werden zum Vorspannen des Eingangsabschnitts der Vorrichtung, an der ein Mikrophon angeschlossen ist, oder es kann eine Information vorliegen, welcher Mikrophontyp angeschlossen ist.
Wie sich aus den obigen Ausführungsbeispielen ergibt, hat diese Erfindung die folgenden Wirkungen.
a) Da der Ausgangsstrom der Pufferverstärkereinrichtung und der Ausgangsstrom der Stromspiegeleinrichtung bei einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung nicht verändert werden, wird der zu dem akustischen Drucksignal proportionale Signalstrom auch nicht verändert. Also verändert sich die über dem Lastwiderstand auftretende und zu dem akustischen Drucksignal proportionale Ausgangspannung bei einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung ebenfalls nicht.
b) Da der Signalstrom aus der Pufferverstärkereinrichtung durch die Stromspiegeleinrichtung einmal in seiner Richtung verändert wird, wird die zu dem akustischen Drucksignal proportionale Ausgangspannung des Verstärkers in der Phase verändert.
c) Da die Stromspiegeleinrichtung und die Verbindungs- und Trenneinrichtungen als Schnittstelle zwischen der Mikrophoneinheit und den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Stromspiegeleinrichtung in der Vorrichtung vorgesehen sind oder in den Lautsprecherverstärker, an dem die Pufferverstärkereinrichtung trennbar angeschlossen ist, kann der Ausgang einer Mikrophoneinheit eines Typs mit dem Eingangsende des Stromspiegels verbunden werden, wenn die Einheit dieses Typs eine Pufferverstärkereinrichtung aufweist, deren Ausgangsende näherungsweise als Stromquelle betrachtet werden kann, und kann der Ausgang der Mikrophoneinheit des anderen Typs mit dem Ausgangsende des Stromspiegels verbunden werden, wobei an das Eingangsende des Stromspiegels kein Signal angelegt wird, wenn bei diesem Typ die Pufferverstärkereinrichtung näherungsweise als Spannungsquelle betrachtet werden kann. Auch wenn die Phase des Ausgangssignals aus der Pufferverstärkerschaltung eines Typs von der des anderen Typs unterschiedlich ist, kann also die Phasenabgleicheinstellung ohne Berücksichtigung der Anschlußlegung automatisch durchgeführt werden.

Claims

1. Elektroakustische Schaltung mit:

einer Mikrophonkapsel (1) zum Umwandeln eines akustischen Drucksignals in ein Spannungssignal und

einem Verstärker (101), der aufweist:

eine Pufferverstärkereinrichtung (11) mit einem Eingang mit hohem Widerstand und einem im wesentlichen als Stromquelle zu betrachtenden Ausgangsende; und

eine Stromspiegeleinrichtung (12) zum Verändern einer Richtung eines Ausgangsstroms der Pufferverstärkereinrichtung zum Invertieren einer Phase des Ausgangsstroms der Pufferverstärkereinrichtung und mit einem Ausgangsende, das im wesentlichen als Stromquelle zu betrachten ist, wobei das Ausgangsende der Stromspiegeleinrichtung als Ausgang des Verstärkers (101) dient; und

ersten mit einem Eingangsende der Stromspiegeleinrichtung verbundenen Verbindungs- und Trennanschlüssen (26, 27);

zweiten mit einem Ausgangsende der Stromspiegeleinreichtung verbundenen Verbindungs- und Trennanschlüssen (24, 25),

wodurch die Pufferverstärkereinrichtung (11) trennbar über die Anschlüsse mit der Stromspiegeleinrichtung verbunden werden kann.

2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der eine Eingangs/Ausgangsübertragungskennlinie der Stromspiegeleinrichtung (12) so eingestellt ist, daß sie eine Nichtlinearität aufweist, um eine in der Pufferverstärkereinrichtung (11) verursachte Nichtlinearität zu verringern.

3. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Stromspiegeleinrichtung (12) Bipolartransitoren aufweist.

4. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Pufferverstärkereinrichtung (11) mit einem Kondensatormikrophon (1) als Einheit (200) kombiniert ist.

5. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Pufferverstärkerschaltung (11) einen Feldeffekttransistor (3) mit einem mit der Mikrophonkapsel verbundenen Gateanschluß und einem geerdeten Sourceanschluß aufweist, wobei das Spannungssignal aus der Mikrophonkapsel durch die Pufferverstärkereinrichtung in ein Stromsignal umgewandelt wird;

die Stromspiegelschaltung (12) Bipolartransistoren (121, 123) aufweist und mit einem Drainanschluß des Feldeffekttransistors (3) der Pufferverstärkereinrichtung verbunden ist, wobei die Stromspiegelschaltung einen ausreichend großen äquivalenten Wechselstromwiderstand aufweist, um als Stromquelle betrachtet zu werden;

ein Lastwiderstand (13) mit der Stromspiegelschaltung verbunden ist, um ein zu einer Größe des an die Mikrophonkapsel angelegten akustischen Drucksignals proportionales Spannungssignal zu erzeugen; und

eine Leistungsverstärkerschaltung (6) zum Verstärken des an dem Lastwiderstand erzeugten Spannungssignals und Antreiben eines Lautsprechers (7) vorgesehen ist.

6. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit:

einer Mikrophoneinheit (200) mit der Mikrophonkapsel (1) und der Pufferverstärkerschaltung (11), die einen Feldeffekttransistor (3) mit einem mit der Mikrophonkapsel verbundenen Gateanschluß und einem geerdeten Sourceanschluß aufweist und das Spannungssignal aus der Mikrophonkapsel in ein Stromsignal umwandelt, und einem mit der Stromspiegelschaltung zur Erzeugung eines zu dem an die Mikrophonkapsel angelegten akustischen Drucksignal proportionalen Spannungssignals verbundenen Lastwiderstand (13);

einem Lautsprecherverstärker (210) mit der Stromspiegelschaltung (12), die Bipolartransistoren (121, 123) aufweist, mit einem Drainanschluß des Feldeffekttransistors der Pufferverstärkerschaltung (11) verbunden ist und einen ausreichend großen äquivalenten Wechselstromwiderstand aufweist, um als Stromquelle betrachtet zu werden, und einer Leistungsverstärkerschaltung (6) zum Verstärken des an dem Lastwiderstand erzeugten Spannungssignals und Antreiben eines Lautsprechers (7); und

einer Verbindungseinrichtung (24, 25, 26, 27) zum trennbaren Verbinden der Mikrophoneinheit (200) und des Lautsprecherverstärkers (210).

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1-5 mit

einer Mikrophoneinheit (300) mit der Mikrophonkapsel (1) und der Pufferverstärkerschaltung (31), die einen Feldeffekttransistor (3) mit einem mit der Mikrophonkapsel verbundenen Gateanschluß und einem über einen Lastwiderstand (33) geerdeten Sourceanschluß aufweist und das Spannungssignal aus der Mikrophonkapsel in ein Stromsignal umwandelt, wobei der Lastwiderstand ein zu der Größe des an die Mikrophonkapsel angelegten akustischen Drucksignals proportionales Spannungssignal erzeugt;

einem Lautsprecherverstärker (210) mit der Stromspiegelschaltung (12), die Bipolartransistoren (121, 123) aufweist, zwischen einen Drainanschluß und einen Sourceanschluß des Feldeffekttransistors der Pufferverstärkerschaltung geschaltet ist und einen ausreichend großen äquivalenten Wechselstromwiderstand aufweist, um als Stromquelle betrachtet zu werden, und einer Leistungsverstärkerschaltung (6) zum Verstärken des an dem Lastwiderstand erzeugten Spannungssignals und Antreiben eines Lautsprechers (7); und

einer Verbindungseinrichtung (24, 25, 26, 27) zum trennbaren Verbinden der Mikrophoneinheit (300) und des Lautsprecherverstärkers (210).

Patentansprüche

1. Elektroakustische Schaltung mit:

einem Verstärker (101), der aufweist:

5. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Puffenrerstärkerschaltung (11) einen Feldeffekttransistor (3) mit einem mit der Mikrophonkapsel verbundenen Gateanschluß und einem geerdeten Sourceanschluß aufweist, wobei das Spannungssignal aus der Mikrophonkapsel durch die Pufferverstärkereinrichtung in ein Stromsignal umgewandelt wird;

6. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit:

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1-5 mit