專利名稱：用于驅(qū)動(dòng)傳聲器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及前置放大器。本發(fā)明尤其涉及用于傳聲器的高阻抗輸出前置放大器電路。
背景技術(shù)：
在傳聲器的早期歷史中只有基于真空管的放大器可使用。真空管的高輸出阻抗，連同所需的約有100伏DC的高電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)真空管，工程師被迫使用基于變壓器的耦合來(lái)驅(qū)動(dòng)典型混合器臺(tái)的低阻抗輸入。按慣例,傳聲器組件包括在共同機(jī)殼內(nèi)的固定配置中的傳聲器兀件和前置放大器電路。傳聲器組件通常也包括輸出端子，在其中輸出由傳聲器元件生成并且由傳聲器前置放大器電路放大的信號(hào)。由于驅(qū)動(dòng)真空管傳聲器前置放大器電路所需的功率如此之高，所 以必須使用獨(dú)立的電源單元來(lái)驅(qū)動(dòng)真空管傳聲器前置放大器電路。真空管傳聲器前置放大器電路通常內(nèi)置于傳聲器機(jī)殼中。為了在漫長(zhǎng)的電線上發(fā)送由傳聲器生成的對(duì)噪聲相當(dāng)敏感的信號(hào)，使用一種公共傳輸技術(shù)。這個(gè)被熟知的傳輸技術(shù)使用兩個(gè)信號(hào)線和一個(gè)公共地線。原則上這兩個(gè)信號(hào)線包括至少在振幅方面上相同的信號(hào)。第一信號(hào)線包括相移180度的信號(hào)并且第二信號(hào)線包括非偏移信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)具有相同的振幅。因此這兩個(gè)信號(hào)的差值可以計(jì)算為S-(-S) =2S。任何通過(guò)電線輸入的噪音將保持“非偏移”并且理論上噪音將在減法階段消失。這已被N-N = O的計(jì)算證明。下一步發(fā)展是晶體管的引進(jìn)?；诰w管的傳聲器前置放大器與基于真空管的傳聲器前置放大器相比消耗非常少量的功率，因此消除了組合的傳聲器前置放大器電路和傳聲器設(shè)備對(duì)獨(dú)立電源的需要。在已知的傳聲器組件中布置晶體管傳聲器前置放大器電路以使傳聲器前置放大器具有兩個(gè)輸出(“熱”和“冷”)。第一輸出與第二輸出相比以180度相移來(lái)驅(qū)動(dòng)。從而通過(guò)利用差分相移信號(hào)來(lái)模擬“舊”的信號(hào)特性并實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)使用已知的解決方案以降低噪音?，F(xiàn)代的高端傳聲器今天有時(shí)仍會(huì)利用將公共中點(diǎn)出口用作信號(hào)地的變壓器，以驅(qū)動(dòng)“熱”和“冷”輸出。變壓器是一個(gè)重且昂貴的組件，因此一種依賴于晶體管技術(shù)的“無(wú)變壓器技術(shù)”在幾十年前被引進(jìn)?；诰w管技術(shù)的已知傳聲器前置放大器電路的輸入級(jí)，通常具有高輸入阻抗以便防止信號(hào)減小。來(lái)自傳聲器前置放大器電路的前置放大信號(hào)通常輸出到音頻放大器，或者混合器臺(tái)，其提供主要的信號(hào)增益和混合可能性。用于容性換能器的現(xiàn)有技術(shù)的傳聲器前置放大器電路是低輸出阻抗電壓輸出設(shè)備并且這些現(xiàn)有技術(shù)傳聲器前置放大器電路的一個(gè)問(wèn)題是需要昂貴的電路調(diào)諧，即電路可能必須被激光調(diào)諧以滿足精度的要求。因此“無(wú)變壓器技術(shù)”具有一個(gè)缺點(diǎn)，即必須配置晶體管傳聲器前置放大器電路以使它的振幅和相移二者都具有非常精確的精度。這個(gè)精度(由音頻專業(yè)知識(shí)指示)必須優(yōu)于+/-I%。這當(dāng)然可以由現(xiàn)有電路實(shí)現(xiàn)，但是需要重要和非常昂貴的激光電路調(diào)諧?，F(xiàn)有解決方案的另一問(wèn)題是缺少如所想地那樣“獲取”盡可能多的放大的可能性。已知的傳聲器前置放大器電路應(yīng)被設(shè)置為最大放大，這將在反饋環(huán)路中具有不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。反饋環(huán)路包括所謂的“幻象”電源的輸入和傳聲器前置放大器低阻抗輸出?！盎孟蟆彪娫词侵府?dāng)傳聲器前置放大器電路和傳聲器不需要獨(dú)立電源的時(shí)候。但已知解決方案的另一個(gè)問(wèn)題是需要傳聲器前置放大器電路的輸出I禹合電容器。在沒(méi)有輸出I禹合電容器的情況下，DC電源連接到傳聲器前置放大器電路的必然結(jié)果將是有電流沖擊。這可以因?yàn)橐阎獋髀暺髑爸梅糯笃麟娐肥堑洼敵鲎杩闺娐范贸鼋Y(jié)論。因此，這將導(dǎo)致傳聲器前置放大器電路的輸出電路將遭受由半供應(yīng)電壓引起的電流沖擊，這是由于傳聲器前置放大器電路的輸出電路的低輸出阻抗以及其工作點(diǎn)通常在供應(yīng)電壓(通常為48VDC)中間附近的事實(shí)。供應(yīng)電壓必須在這個(gè)級(jí)別以使傳聲器前置放大器電路正常工作。如上所述，所供應(yīng)的DC電壓的一半將使得大電流快速通過(guò)相當(dāng)?shù)偷妮敵鲎杩挂砸饘?duì)傳聲器前置放大器電路的嚴(yán)重?fù)p害。已知解決方案的另一個(gè)問(wèn)題是傳聲器前置放大器電路的大小。在組合的傳聲器和傳聲器前置放大器組件中，保持尺寸降低到最小以使傳聲器元件和前置放大器電路二者安置在共同的機(jī)殼中是重要的。通過(guò)上述討論可以得出結(jié)論，存在對(duì)改善的傳聲器前置放大器電路的需要
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述提到的至少一些問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的進(jìn)一步目的是提供一種用于在傳聲器前置放大器的第一和第二輸出端子處提供放大的差分信號(hào)的傳聲器前置放大器，其包括第一壓控電流生成器，被配置用于將由相關(guān)聯(lián)的傳聲器產(chǎn)生的電壓信號(hào)接收、放大和轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)輸出。其中第一壓控電流生成器包括操作率禹合到以下各項(xiàng)的第一高阻抗輸入電路第一輸出電路，其操作I禹合于第二壓控電流生成器的第二高阻抗輸入電路，進(jìn)一步操作耦合于第一輸出端子；以及第二輸出電路，其操作耦合于第三壓控電流生成器的第三高阻抗輸入電路，進(jìn)一步操作耦合于第二輸出端子。其中第三壓控電流生成器被配置用于在第一輸出端子處提供被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)，以及第二壓控電流生成器被配置用于在第二輸出端子處提供被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是傳聲器前置放大器電路輸出端不需要出口耦合電容器。本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是消除傳聲器前置放大器電路的連接(打開開關(guān))期間的過(guò)載。此外，通?？赡艹霈F(xiàn)在低阻抗特性的高負(fù)載處的不穩(wěn)定影響的風(fēng)險(xiǎn)被消除。而且另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是傳聲器前置放大器電路體積小并且易于建立。采用可用的標(biāo)準(zhǔn)組件很容易制作足夠精度的壓控電流生成器而無(wú)需后面的電路調(diào)諧。因此很容易利用以下所述的本發(fā)明實(shí)施例建立小型的、魯棒的傳聲器前置放大器電路。


在本發(fā)明實(shí)施例的下述描述中，將參考這些附圖，在附圖中圖I是示出本發(fā)明示例性實(shí)施例的示圖，示出具有作為信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的壓控電流生成器的傳聲器前置放大器電路。圖2是示出當(dāng)負(fù)載為純阻性時(shí)具有作為信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的壓控電流生成器的傳聲器前置放大器電路的示圖。圖3是示出當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)具有作為信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的壓控電流生成器的傳聲器前置放大器電路的示圖。
具體實(shí)施例方式圖I不出根據(jù)本發(fā)明不例性實(shí)施例實(shí)施的且f禹合于傳聲器(MIC)IlO的差分傳聲器前置放大器120。該差分傳聲器前置放大器120和傳聲器(MIC) 110在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中被安裝在同一機(jī)殼內(nèi)，該機(jī)殼沒(méi)有在圖中示出。此外傳聲器110可能具有為了清晰描述沒(méi)有在此示出的額外信號(hào)放大電路。在操作上，憑借其結(jié)構(gòu)，信號(hào)電壓由傳聲器110的傳聲器元件111產(chǎn)生并且通過(guò)輸入耦合電容器112被饋送到傳聲器前置放大器電路120的輸入端400。即信號(hào)電壓作為信號(hào)接地電勢(shì)190和由傳聲器元件111產(chǎn)生的電壓電勢(shì)之間的電勢(shì)差而產(chǎn)生。傳聲器前置放大電路120將在下面更詳細(xì)地描述，且由前置放大器電路120產(chǎn)生的信號(hào)電流作為反對(duì)稱電流信號(hào)被饋送。即從節(jié)點(diǎn)A流出的電流信號(hào)幅度大約(最好就是)等于從節(jié)點(diǎn)B流出的電流信號(hào)幅度的幅度。然而，從節(jié)點(diǎn)A流出的電流相對(duì)于從節(jié)點(diǎn)B流出的電流異相180度。供應(yīng)電壓V+被提供給壓控電流生成器102和壓控電流生成 器103的輸入端，分別產(chǎn)生偏置電流IJP 12。供應(yīng)電壓V+也被提供給壓控電流生成器101，產(chǎn)生流經(jīng)101的偏置電流來(lái)自傳聲器110的電壓信號(hào)被饋送給流過(guò)偏置DC電流I。的壓控電流生成器101,所述偏置DC電流I。可能由來(lái)自傳聲器110的輸入電壓信號(hào)向上和向下調(diào)制。必須做調(diào)制以使得總會(huì)流動(dòng)偏置電流Itl，無(wú)論它有多小。偏置電流的功能是不會(huì)把流過(guò)壓控電流生成器101的電流驅(qū)動(dòng)至O。偏置電流Itl的存在是為了防止信號(hào)“削減”。因此偏置電流I。流經(jīng)電阻Rl和R2，以使得基于輸入使壓控電流生成器101的第一輸出401和第二輸出402被向上或向下調(diào)制。輸出端401和402處的電壓信號(hào)分別通過(guò)相移電路130引導(dǎo)，通過(guò)電阻Rl和R2耦合于供應(yīng)電壓V+和地190之間。在輸出端402取得的經(jīng)過(guò)電阻R2的電壓信號(hào)將與輸入信號(hào)同相并且同時(shí)在輸出端401取得的經(jīng)過(guò)電阻Rl的電壓信號(hào)與輸入電壓信號(hào)相比正好相移180度。相移電路130的振幅精度將由電阻Rl和R2的精度決定。在相移電路130之后，輸出電壓信號(hào)將通過(guò)電容器Cl和C2被饋送到兩個(gè)出口電路。來(lái)自第一壓控電流生成器101的輸出端401的電壓通過(guò)電容器Cl被饋送到第二壓控電流生成器102的輸入端500。來(lái)自第二壓控電流生成器102的輸出端402的電壓被通過(guò)電容器C2饋送到第三壓控電流生成器102的輸入端600。因此出口電路102，103分別是即兩個(gè)單獨(dú)并且獨(dú)立的壓控電流生成器102和103。來(lái)自壓控電流生成器102的輸出電流“熱”或(respectively)來(lái)自壓控電流生成器103的輸出“冷”將為180度相移或O度相移。壓控電流生成器102、103的高輸出阻抗將分別在A和B上的電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)為獨(dú)立于輸出信號(hào)電流的瞬時(shí)值可用的值(額定電壓，但通常不局限于 48VDC)。通過(guò)利用壓控電流生成器102、103并且將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電流信號(hào)，與為了不“燒起來(lái)”而必須具有阻塞電容器的電壓輸出級(jí)相比上述電路總是DC耦合于A和B。I.簡(jiǎn)而言之在示例性實(shí)施例中提供了一種差分傳聲器前置放大器電路120，其在傳聲器前置放大器的第一 A和第二 B輸出端子處提供放大的差分信號(hào),該差分傳聲器前置放大器電路120包括第一壓控電流生成器101,其被配置用于將由相關(guān)聯(lián)的傳聲器110產(chǎn)生的電壓信號(hào)接收、放大和轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，第一壓控電流生成器101具有操作耦合于第一輸出電路401和操作I禹合于第二輸出電路402的第一高阻抗輸入電路400,所述的第一輸出電路401和第二輸出電路402通過(guò)相移電路130耦合至第二壓控電流生成器102的第二高阻抗輸入電路500 (其操作耦合于第一輸出端子A)以及第三壓控電流生成器103的第三高阻抗輸入電路600 (其操作耦合于第二輸出端子B)，所述相移電路130配置為通過(guò)將所接收的電壓信號(hào)相移O度或者180度來(lái)產(chǎn)生差分電流信號(hào)。其中第三壓控電流生成器103被配置用于在第一輸出端子B上提供具有非偏移相位的被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)，以及第二壓控電流生成器102被配置用于在第二輸出端子A上提供具有180度相移的被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)。圖2示出被用于分別通過(guò)壓控電流生成器102和103的電流輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載231,232的傳聲器前置放大器電路120。在所示的阻性情況下，通過(guò)在電阻231和232上運(yùn)用歐姆定律U = R*I將輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電壓信號(hào)Vut。圖3示出被用于分別通過(guò)壓控電流生成器102和103的電流輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載331的傳聲器前置放大器電路120。在感性情況下，即當(dāng)耦合于變壓器331、332時(shí)，認(rèn)識(shí)到 在輸出端332得到乘以轉(zhuǎn)化比的初級(jí)繞組331中驅(qū)動(dòng)的電流。輸出電壓信號(hào)Vut將由電流驅(qū)動(dòng)的有源電路或通過(guò)引導(dǎo)繞組332中的電流通過(guò)電阻(未示出)而轉(zhuǎn)換并得到通過(guò)電阻的電壓信號(hào)。貫穿整個(gè)公開內(nèi)容，詞“包括”或“包含”以非限制的意義而使用，即意思是“至少包括”。雖然本文可能采用具體術(shù)語(yǔ)，但它們僅以通用和描述性意義被使用而不是出于限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種用于在傳聲器前置放大器的第一(A)和第二(B)輸出端子處提供放大的差分信號(hào)的差分傳聲器前置放大器電路(120)，其特征為 -第一壓控電流生成器(101)，其被配置用于將由相關(guān)聯(lián)的傳聲器(110)產(chǎn)生的電壓信號(hào)接收、放大和轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)輸出，其中第一壓控電流生成器(101)包括第一高阻抗輸入電路(400)，其操作耦合于以下各項(xiàng) _第一輸出電路(401);其操作I禹合于第二壓控電流生成器(102)的第二高阻抗輸入電路(500),進(jìn)一步操作f禹合于第一輸出端子(A)； 以及 _第二輸出電路(402),其操作f禹合于第三壓控電流生成器(103)的第三高阻抗輸入電路(600)，進(jìn)一步操作耦合于第二輸出端子(B)； 其中第三壓控電流生成器(103)被配置用于在第一輸出端子(B)處提供被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)，以及第二壓控電流生成器(102)被配置用于在第二輸出端子(A)處提供被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的設(shè)備，進(jìn)一步包括 -相移電路(130)，其被配置用于通過(guò)將所接收的電壓信號(hào)相移O度或者180度來(lái)產(chǎn)生差分電流信號(hào)，該相移電路(130) I禹合于第一壓控電流生成器(101)的輸出電路(401,402)和配置為在第二輸出端子(A)處提供具有180度相移的被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)的第二壓控電流生成器(102)的輸入電路(500)以及配置為在第一輸出端子(B)處提供具有非偏移相位的被放大和轉(zhuǎn)換的差分電流信號(hào)的第三壓控電流生成器(103)的輸入電路(600)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中相移電路(130)包括 -第一電阻(Rl)，其一端稱合于第一壓控電流生成器(101)的第一輸出電路(401),且另一端耦合于供應(yīng)電壓端子(V+)； -第一電容器(Cl),其一端稱合于第一壓控電流生成器(101)的第一輸出電路(401)與第一電阻(Rl)之間的位置，且另一端耦合于第二壓控電流生成器(102)的第二高阻抗輸入電路(500)； -第二電阻(R2),其一端稱合于第一壓控電流生成器(101)的第二輸出電路(402),且另一端耦合于公共端子(190);以及 -第二電容器(C2),其一端稱合于第一壓控電流生成器(101)的第二輸出電路(402)與第二電阻(R2)之間的位置，且另一端耦合于第三壓控電流生成器(103)的第三高阻抗輸入電路(600)。
全文摘要
公開了一種用于在傳聲器前置放大器(120)的第一(A)和第二(B)輸出端子處提供放大的差分信號(hào)的差分傳聲器前置放大器電路(120)，其包括第一壓控電流生成器(101)，第二壓控電流生成器(102)以及第三壓控電流生成器(103)，它們?nèi)勘慌渲糜糜趯⒂上嚓P(guān)聯(lián)的傳聲器(110)產(chǎn)生的電壓信號(hào)接收、放大和轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)輸出。
文檔編號(hào)H03F3/45GK102971963SQ201080063175
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者S-A·埃里克森 申請(qǐng)人:萊克桑德電子研究公司