專利名稱：幻象電源供電傳聲器的電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個傳聲器。
背景技術：
該傳聲器包括從處理器，控制電子元件，A/D與D/A轉換器，LED顯示器等組中選擇的至少一個傳聲器炭精盒，至少一個聲頻放大器，和至少一個另外的功率接收機，它們的供電是來自通過聲頻電纜的電纜導線的一個幻象供電單元，即所謂“幻象電源”，其中傳聲器包括用于單獨的功率接收機的電源電路，電源電路包括一個把通過聲頻電纜的電纜導線傳輸?shù)闹绷麟娹D變?yōu)榻涣麟姷目刂茊卧粋€連接到控制單元的變壓器，以及用于單獨的功率接收機的供電環(huán)路，其中供電環(huán)路是通過變壓器上的分離線圈電感耦合到控制單元產(chǎn)生的交流電，并彼此耦合。
傳聲器的供電傳統(tǒng)上是由一個電源提供，例如，利用混頻器。在幻象電源供電過程中，饋電電壓的正極是通過聲頻電纜的兩個電纜導線的兩個恒等的饋電線電阻來施加。電流的返回是通過連接到XLR插頭的插腳1的第三個導線。為能夠有效地利用為電容式傳聲器的電源而由幻象電源提供的電壓，傳聲器的電流消耗應該盡可能地小，以防止在饋電線電阻上的過大的電壓降。48-V電容式傳聲器的最大電流消耗是10mA。根據(jù)DIN EN61938(原來的IEC268)，幻象電源在這里是標準化的。
為在傳聲器膜上產(chǎn)生值通常是在20-100直流電壓范圍內的極化電壓，可以主要利用組合電路部件或電壓轉換器。其余的傳聲器電子元件一般是由線性穩(wěn)壓提供電源，這可維持電源饋電電壓或電源電流在一個預定值。對于具有小功率消耗的傳聲器來說，該類型的電源是適當?shù)?。當在傳聲器中的功率消耗增加時，例如通過使用處理器，A/D轉換器，LED顯示器等等，該線性穩(wěn)壓會成為問題。在這種情況下，由幻象電源可實現(xiàn)的能量的一大部分在線性穩(wěn)壓元件中被破壞。然而，根據(jù)標準，由于幻象電源是由饋電線電阻在其電流中限制，用于聲頻放大器的最大供電電壓因為在傳聲器中的線性穩(wěn)壓而立即降低，這導致傳聲器的最大音頻輸出電壓的降低。
另外的問題包括極化電壓的產(chǎn)生。通常是通過一個高歐姆電阻對傳聲器膜施加該電壓。這里，所需的功率非常低。用于產(chǎn)生該實際上是無功率極化電壓的高效穩(wěn)壓器也是難以構造的。
另一個問題是關于傳聲器的遠程控制。利用傳聲器，存在著一種增長的需要，即能通過遠程控制來調節(jié)或改變重要的傳聲器參數(shù)。這些參數(shù)包括在膜上的極化電壓和電容式傳聲器的相關靈敏性，傳聲器的指向性，幻象電源(12V，24V或48V)的類型，序列號，來自制造商的校準數(shù)據(jù)，以及信號的一個弱化和用于聲頻信號的一個可連接濾波器。
DE 3 933 870 A1公開了遠程控制傳聲器參數(shù)的一種方法，這些參數(shù)如指向性，步進式聲音濾波器或初步衰減。在該方法中，傳送到電纜導線的供電電壓是通過一個遠程控制單元來調節(jié)，例如，在一個混頻表中，方式是其數(shù)量代表傳聲器的控制信息。在傳聲器這邊，供電電壓是不耦合的，并應用到一個評價電路，評價電路產(chǎn)生一個控制信號作為供電電壓的量的函數(shù)。通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪@一方法，只有少量的控制信息可以被傳輸?shù)絺髀暺?，因此，也只有一些參?shù)是可以在傳聲器中被遠程控制。
一個另外的迄今未最好地解決的問題是關于在電容式傳聲器的膜上極化電壓的產(chǎn)生。極化電壓的電平是直接包含在傳聲器碳精盒的靈敏性的電平中。結果，在極化電壓的幫助下，也可能來調節(jié)電容式碳精盒的靈敏性。在結合使用雙膜碳精盒時，這是特別有利的，因為這些碳精盒不僅允許調節(jié)靈敏性，而且允許調節(jié)指向性，這是在對具有極化電壓的單個膜進行單獨供電的情形下。
如何在固定電阻或微調電阻的幫助下調節(jié)極化電壓是已知的。在該過程中，在傳聲器的組裝中，發(fā)生極化電壓的一次性調節(jié)。這里，指向性一度可利用固定的電阻比率被預定。利用該方法，由傳聲器炭精盒的組裝引起，以及由老化過程引起的靈敏性的容許量補償是僅可能有困難。為了這個目的，在傳聲器的組裝狀態(tài)中的靈敏性的音頻測量過程中，將需要極化電壓的一個補償。也不太可能的是，在不同的指向性情況下進行靈敏性的容許補償。
美國4,541,112號文件公開了一個具有可調節(jié)脈沖發(fā)生器的電-聲換能器，把電流DC轉換成AC。連接到脈沖發(fā)生器的一個變壓器允許電感去耦單個的功率接收機。供電環(huán)路是通過變壓器上的分離線圈電感耦合到脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的交流電。該文件被包括在本文的描述中，作為參考。
關于傳聲器的電源，需要一種解決辦法，其中由幻象電源可實現(xiàn)的功率被最優(yōu)使用，并被轉換成單獨的輸出接收機所需的操作電壓，如聲頻放大器，傳聲器碳精盒，處理器，控制器，A/D轉換器，LED顯示器等等。這里，目標將是能盡可能大地利用通過幻象電源實現(xiàn)的電源的一部分，給聲頻放大器供電。關于這些要求的最新技術中的嚴重缺點是在原電流吸收中的不規(guī)則性和波動，由此，這些不規(guī)則性是可被傳遞的，能干擾整個傳聲器的正確和有效操作。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，利用上述傳聲器可達到這些目標，其特征表現(xiàn)為，供電電路是提供在具有高歐姆恒流發(fā)生器的輸入側，由此，有關幻象電源單元的電路形成一個恒流源。
在DC/DC轉換器的輸入處的恒流發(fā)生器的使用保證了恒定源電流吸收。有關幻象電源單元的恒流發(fā)生器像一個恒流源，它代表用于供電電路的一個恒流發(fā)生器。具有盡可能高的歐姆級的一個恒流發(fā)生器在其它效果中簡化了DC/AC轉換過程中產(chǎn)生的切換漣波的濾波，因而同時防止了對音頻信號上干擾的覆蓋。
在本發(fā)明的一個實施例中，傳聲器被描述的特征是，恒流發(fā)生器是一個晶體管LED電流發(fā)生器。利用該電流發(fā)生器，LED是在流向上操作。結果，對LED施加一個恒壓，同時這樣的電壓也施加到具有射極電阻的晶體管的串行連接的基極射極二極管。該實施例描述了一種極好的方法，以不昂貴的方式來克服最新技術水平中的缺點。
在本發(fā)明的一個實施例中，傳聲器被描述的特征是，恒流發(fā)生器包括具有另外一個集成恒流發(fā)生器的兩個逆向耦合的退化晶體管。
該電路是優(yōu)選的，因為根據(jù)一個恒流和一個較高的起動電阻，它具有更好的特征。
在這過程中，上述功率接收機所要求的所有電壓是由一個供電電路產(chǎn)生，例如由一個DC/DC轉換器產(chǎn)生，它具有以下特點。該供電電路是以這樣的方式來被調節(jié)或操作，即有一個對幻象電源單元的功率適配。因此，幻象電源單元可實現(xiàn)的最大可能功率可總是由傳聲器的供電電路來消耗。供電電路的源電流消耗是恒定的。因此，相對于幻象電源單元，供電電路像是一個恒流源。單個功率接收機的單獨的供電環(huán)路在供電電路中通過變壓器被分開，以滿足單個的功率接收機的不同要求用于聲頻放大器的極化電壓，適度電壓和適度電流消耗的高電壓和小電流，以及用于數(shù)字電子元件的低電壓與大電流，具有盡可能小的功率損耗。
根據(jù)本發(fā)明，電容式傳聲器的有利效果是明顯的利用提出的電源概念，由幻象電源單元實現(xiàn)的電功率最優(yōu)地被應用。結果，傳聲器可被提供新的功能(例如，遠程控制，新的操作概念，自動補償?shù)目赡苄?，等?，而傳聲器的最大聲頻輸出電壓保持不變?；旧鲜侨我夤β实臉O化電壓的產(chǎn)生實際上是作為由在變壓器上的簡單的另外的線圈產(chǎn)生的副產(chǎn)品而發(fā)生。
一個另外的優(yōu)勢是，作為盡可能高的一個歐姆級的使用結果，在供電電路的輸入處利用一個恒定的電源，供電電路的切換漣波或DC/DC轉換器的切換漣波可非常容易地被過濾掉。
利用在傳聲器中增加的適應可能性，如改變極化電壓及其靈敏性，雙膜碳精盒的指向性的持續(xù)變化和存儲校準數(shù)據(jù)的微處理器的控制信號的改變，以及頻率范圍的修改，最大聲頻輸出電壓的修改，或聲頻放大器的THD的修改，存在著一種需要，即通過一個遠程控制，基本上是更高速率的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺髀暺鳌?br> 根據(jù)本發(fā)明，這些目標可以通過遠程控制傳聲器的方法達到，被描述的特征是，一個調頻電壓是作為控制信號被施加到兩個電纜導線中的至少一個，通過電纜導線，還可發(fā)生幻象供電，以及在傳聲器一側的調頻電壓被施加到一個控制電子元件，例如一個微控制器或一個CPLD(復合可編程邏輯設備)，微控制器或一個CPLD根據(jù)調頻控制信號可發(fā)送命令給單個的功率接收機。
在該方法中，一個調頻電壓覆蓋在幻象電源的供電電壓上。數(shù)據(jù)傳輸是從一個發(fā)送器通過聲頻線路到傳聲器，例如，發(fā)送器是配置在一個混合表或在混合表之前的一個設備中。FSK調制的載頻在這里是高于由傳聲器傳輸?shù)穆曨l范圍。
通過利用調頻信號傳輸，與利用直流電的傳輸相比，可以獲得一個基本上更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。結果，利用一個特定的協(xié)議，大量的參數(shù)可被傳輸。用于調制的載頻最好是大約100kHz，它們可以利用濾波器從聲頻信號中分離。
為滿足電容式傳聲器的極化電壓中的低容許量的這一要求，例如，考慮到靈敏性，要到達±0.5dB的容許量，這需要一種解決辦法，允許即使在傳聲器的組裝狀態(tài)下也可進行極化電壓的靈活調節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，這可通過電容式傳聲器來得到，描述的特征是，電容式傳聲器包括用于調節(jié)極化電壓的至少一個電路，其中調節(jié)極化電壓的電路包括提供有一個非調節(jié)電壓的模擬調節(jié)環(huán)路，以及一個數(shù)字調節(jié)環(huán)路，其中，數(shù)字調節(jié)環(huán)路包括一個控制電子元件，例如一個微處理器或一個CPLD，提供給模擬調節(jié)環(huán)路的用于極化電壓的一個希望值，它是利用校正因子計算的，以及為了反饋的目的，模擬調節(jié)環(huán)路的輸出是與控制電子元件連接。
在該過程中，極化電壓是通過集成在傳聲器中的一個電壓調節(jié)環(huán)路來調節(jié)。極化電壓的希望值是由控制電子元件通過D/A轉換器預先建立在該電路中。結果，可執(zhí)行極化電壓的分級微調。極化電壓的希望值也可通過遠程控制被傳輸?shù)娇刂齐娮釉?。獲得的極化電壓的容許量現(xiàn)在取決于參考電壓源的容許量和熱反應。
在傳聲器中通過數(shù)字控制調節(jié)環(huán)路的極化電壓的調節(jié)允許非常精確的、抗干擾的和遠程可控的電容式傳聲器的極化電壓的調節(jié)。結果，在電容式傳聲器的制造和測量技術驗證的過程中，獲得關于靈敏性和指向性的十分狹窄的容許量要求成為可能。極化電壓的遠程可控調節(jié)具有的優(yōu)勢是，通過固定電阻或微調電阻的重新調節(jié)不再是必須的；這一事實在成本方面具有一個好的效果。與利用固定不變的極化電壓的現(xiàn)有解決辦法相比，與根據(jù)本發(fā)明的電容式傳聲器有關的下面的另外的可能性也產(chǎn)生了。
作為雙膜碳精盒的單獨特征的函數(shù)，在不同地調節(jié)指向性的情形下，不同的傳聲器靈敏性可被補償，并且可以存儲補償極化電壓所需要的要求校正因子。
例如，與如上所述的遠程控制一起，極化電壓可以在關閉的傳聲器的聲頻測量過程中被校準，校正因子可再次被存儲。
在操作過程中具有改變遠程控制傳聲器的極化電壓及其指向效果的可能性是有特別的優(yōu)勢。例如，傳聲器在音頻上可跟隨如在劇場的演出中的移動演員。
根據(jù)本發(fā)明的電容式傳聲器允許傳聲器靈敏性的老化引起的重新校準，而沒有必要拆卸傳聲器，這又意味著消費者費用的節(jié)省。在代替?zhèn)髀暺魈季械倪^程中，傳聲器的原來的靈敏性因此在以后還可重新調節(jié)，也就是說，在合并之后，通過遠程控制。


下面，參考附圖進一步解釋本發(fā)明。在圖中圖1表示根據(jù)本發(fā)明的、具有供電電路的一個電容式傳聲器的框圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的、具有供電電路的一個電容式傳聲器的實施例的框圖；圖3表示根據(jù)最新技術水平的一個晶體管-LED恒定-電源的電路圖；圖4表示根據(jù)最新技術水平的具有逆向耦合晶體管的恒定電源的電路圖；圖5表示連接到遠程控制單元的電容式傳聲器的一個框圖；圖6表示具有用于調節(jié)極化電壓的集成電路的一個電容式傳聲器的框圖；和圖7表示調節(jié)極化電壓的電路，包括一個模擬和一個數(shù)字調節(jié)環(huán)路。
具體實施例方式
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個傳聲器的主要部件的一個框圖。在圖5中所示的傳聲器的幻象電源是由幻象供電單元31通過饋電線電阻32、33來執(zhí)行，饋電線電阻32、33的量值相同，是配置在可以在混合表中或混合表之前的三極插座4例如一個XLR插座的后面。這樣的幻象電源是表示在圖5中。根據(jù)標準，三個幻象電源是可能的用于12V、24V或48V電源的饋電線電阻的相關值分別是680Ω，1.2KΩ，或6.8KΩ。這里的線路1和2代表由幻象供電單元提供的電纜導線；線路3代表地線，通常連接到接地的電纜屏蔽。通過聲頻電纜，即通過線路1、2與電阻5、6，幻象供電單元31連接到根據(jù)本發(fā)明的供電電路11的輸入處。電容7平滑供電電壓，與接地相抵。電阻5與6是傳聲器中的饋電線電阻。使用它們以使傳聲器的電源從聲頻放大器10的輸出處去耦。傳聲器的饋電線電阻5與6被分配作為幻象電源31的另外的內電阻。當幻象供電單元的內電阻等于傳聲器中供電電路11的內電阻時，存在功率適配。這樣，在功率調節(jié)的情況下，一半的幻象電源的電壓是用于供電電路11的供電電壓。可由幻象供電單元31產(chǎn)生的最大的該功率現(xiàn)在是通過供電電路11以DC/DC轉換器的形式分配給傳聲器中所有能耗的部件。剩余功率在這里是由聲頻放大器10使用，以獲得傳聲器的盡可能高的最大聲頻輸出電壓。關于不同的電源電壓(根據(jù)標準的12V，24V或48V)，可以這樣的方式來設計電路，即自動地產(chǎn)生對不同幻象電源的功率適配。該任務然后是由下文描述的控制單元12承擔。
供電電路11包括一個電源13，一個控制單元12和一個連接到控制單元12的變壓器14。具有變壓器14的控制單元12形成一個電路單元，其中DC電壓轉換成AC電壓。在該情況下，變壓器是振蕩產(chǎn)生電路的一部分。一般來說，交流電也可由獨立于變壓器的控制單元12產(chǎn)生。控制單元12則包括獨立于變壓器的一個振蕩周期，來產(chǎn)生交流電。變壓器只服務于轉換交流電為單獨的輸出電壓的功能。
在一個優(yōu)選實施例中，AC信號具有范圍為100-130kHz的一個頻率。AC信號也可自由振蕩；這表示用于這樣的電路的最簡單實施例的可能性。唯一重要的因素是AC信號的頻率范圍必須在聲頻范圍之外，以不產(chǎn)生對聲頻信號的任何干擾，該干擾不能由簡單的濾波來消除。另一方面，頻率也不應太高，因為否則的話，電路的效率降低，并可以有傳輸干擾。
利用100-130kHz的頻率的另一個優(yōu)勢是，該頻率也可被用作在傳聲器中提供的控制電子元件39的周期脈沖。結果，數(shù)字技術產(chǎn)生的干擾信號被最小化，因為沒有另外混合的產(chǎn)物是在數(shù)字周期時間與DC/DC轉換器的振蕩頻率之間產(chǎn)生。
產(chǎn)生的AC信號被施加到變壓器14。作為在變壓器上單獨的分離線圈的結果，分離的電流環(huán)路15、16、17被產(chǎn)生，以提供單獨的能量消耗部件。該去耦允許，與盡可能小的功率損耗一起，同時提供給要求高電壓和低電流的消耗部件，以及具有高電流消耗和低電壓的消耗部件。在單獨的供電環(huán)路15、16、17中的二極管18、19、20和電容器21、22、23表示把AC電壓轉換成DC電壓的一個整流器電路。當然，來自最新技術水平的更復雜和更高效率的整流器可以在單獨的供電環(huán)路中提供。供電環(huán)路16服務于提供給傳聲器碳精盒9以極化電壓，這是通過電阻8施加到傳聲器碳精盒9。
當然本發(fā)明不限于電容式傳聲器，因為任何種類的傳聲器，尤其是動態(tài)傳聲器可被連接到幻象電源。單獨的功率接收機是由幻象供電單元以圖1和2中所示的同樣方式來供電。但在動態(tài)傳聲器的情況下，極化電壓不是必需的，因此不需要供電環(huán)路16。
在DC/DC轉換器的輸入處的恒流發(fā)生器13的使用保證了恒定的源電流的吸收。與幻象供電單元31相比，恒流發(fā)生器13像是一個恒流源，它表示供電電路11的一個恒流發(fā)生器。具有盡可能高歐姆級的恒流發(fā)生器13，在其它效果中，簡化了DC/AC轉換過程中產(chǎn)生的切換漣波的濾波，因而它同時防止了在聲頻信號上的干擾的覆蓋。該類型的電子組件對于熟悉現(xiàn)有技術的專業(yè)人士是熟知的。來自當前技術水平的恒流發(fā)生器的電路示例示意在圖3和4中。圖3表示具有雙極晶體管的一個“晶體管LED”恒流發(fā)生器。關于該電流發(fā)生器，LED是操作在流向上。結果，一個恒定電壓施加給LED，這樣的電壓也被施加到具有射極電阻的晶體管的基極射極二極管的串行連接上。因此，由該電流發(fā)生器帶來的電流是I＝(ULED-Ubc)/Re，其中ULED是在LED的電壓降，Ubc是基極射極電壓，Re是射極電阻。
圖4中的電路包括一個恒流發(fā)生器，它具有兩個逆向耦合的退化晶體管28、29，以及另外一個集成的恒流發(fā)生器30。該電路是優(yōu)選的，因為考慮到恒流與較高的起動電阻它具有更好的特性。電流發(fā)生器30在初步電阻RC時產(chǎn)生一個電壓降，它等于在晶體管28的射極電阻Re的電壓降URC。這里恒流發(fā)生器的電流是I＝URC/Re。晶體管29與晶體管28一起形成一個逆向耦合退化系統(tǒng)，以保證在電阻Rc和Re的相同的電壓降。結果，電流發(fā)生器的電流I也保持恒定。電流發(fā)生器30的電流因此以相差一個因子100而小于最終流入到DC/DC轉換器11的恒流。
當然，其它類型的恒流發(fā)生器也可提供，例如，具有反相操作放大器的一個電流發(fā)生器，Howland電流發(fā)生器等等。
由供電電路11產(chǎn)生的用于聲頻放大器10的供電電壓在優(yōu)選實施例中沒有被調節(jié)。在傳聲器碳精盒9的供電環(huán)路16中，在二極管18與電阻8之間提供一個調節(jié)電路47、48，包括一個數(shù)字調節(jié)環(huán)路47與一個模擬調節(jié)環(huán)路48，被提供用于施加到傳聲器碳精盒9的極化電壓。圖6與圖7一起表示這樣的一個優(yōu)選遠程可控的調節(jié)電路47、48。極化電壓的調節(jié)所需的控制信號可以通過兩個電纜導線1與2中的至少一個來傳輸。這樣的調節(jié)電路47、48的詳細結構與操作方法在下文中描述。在其余的供電環(huán)路中，也可以提供調節(jié)電路，提供的電流與電壓限制不是在數(shù)字電路部分已經(jīng)提供。在圖1與2的優(yōu)選實施例中，在聲頻放大器10的供電環(huán)路15中沒有提供調節(jié)電路。結果，全部的功率——不是使用在其它電路部分，如處理器，控制電子元件39，傳聲器碳精盒9的極化電壓，A/D或D/A轉換器44、46，LED顯示器25——可用于聲頻放大器10。結果，高的最大聲頻輸出電壓可以在聲頻放大器10的電流節(jié)省設計中獲得，以得到一個高的最大聲頻輸出電壓。原則上，聲頻放大器10的供電電壓作為結果也可超過幻象電源實現(xiàn)的電壓。由于供電電路11的行動的方法，也可能為聲頻放大器10產(chǎn)生非常簡單的正和負的供電電壓。結果，聲頻放大器10也能利用接地作為靜止電勢。聲頻放大器(10)的饋電電壓因此可以是關于接地對稱的。
在一個更有利的實施例中，上述類型的DC/DC轉換器11以大約82％的效率工作。因為，即使在最有利的情況下，在DC/DC轉換器也有功率損耗，如果可能的話，串行連接消耗元件到DC/DC轉換器是有利的。作為利用恒流發(fā)生器13的結果，可能容易地連接具有恒流消耗的消耗元件，例如邏輯電源24，以實現(xiàn)一個固定直流，如為控制電子元件39，或LED顯示器25，A/D或D/A轉換器44、46等串行地連接到DC/DC轉換器11。
供電電路11的相應實施例表示在圖2中。與圖1相比，不同之處是只有極化電壓與用于聲頻放大器10的電壓是通過DC/DC轉換器產(chǎn)生。其它消耗元件，像用于實現(xiàn)固定的預定直流的邏輯電源24，例如用于控制電子元件39或LED顯示器25，是串行連接到DC/DC轉換器。數(shù)字電源的串行連接的DC/DC轉換器11充當活動的負載電阻，其中在該電阻中使用的能量不轉換成熱能，而是以相當大的比例轉換成聲頻放大器10與傳聲器碳精盒9上的極化電壓所能使用的電源。
如圖2所示，與實現(xiàn)參考電壓的邏輯電源24或另外的數(shù)字電子元件一起，提供一個齊納二極管27，它特別好地適用于穩(wěn)定該電壓。通過該二極管27，不被消耗的而是由恒流發(fā)生器13傳遞的任何電流被釋放到接地。原則上，可以使用任何其它恒流發(fā)生器或分路調節(jié)器，而替代齊納二極管27。
釋放功率是恒流發(fā)生器13的電流與施加到供電電路11的電壓的產(chǎn)物。在圖1的框圖中，整個電壓施加給DC/DC轉換器11，所有電壓是通過DC/DC轉換器產(chǎn)生。在圖2的框圖中，電壓被分成施加到DC/DC轉換器11的一部分和施加到LED25與數(shù)字電源的第二個部分。DC/DC轉換器代表LED25或數(shù)字電源的一個活動的初步電阻。由于數(shù)字電源的電流消耗不是恒定的，但電流I通過電流發(fā)生器13保持恒定，取決于數(shù)字電子元件的操作狀態(tài)而存在的過載電流必須通過齊納二極管27被放出。對于聲頻放大器10的電源來說，功率P＝I×DC/DC轉換器的電壓×DC/DC轉換器的功率級是可用的。對于LED與數(shù)字電子元件來說，功率P＝I×數(shù)字電子元件與LED具有的電壓是可用的。
為了進行說明，給出一個例子在不控制的狀態(tài)下，聲頻放大器10的電流消耗大約是0.8mA，數(shù)字電子元件的電流消耗大約是4.2mA。電流發(fā)生器13傳送大約是4.7mA的一個恒流。這樣在該特殊條件下，使數(shù)字電子元件的電壓不通過DC/DC轉換器，而是利用到DC/DC轉換器的一個串行連接將是更有利的。甚至，在另外的研究中，可以發(fā)現(xiàn)，關于能量更有利的是，如在圖1的框圖所示的，引導所有需要的電壓通過DC/DC轉換器。
在該情況下聲頻放大器10的電源電壓的轉換可以導致放大器的最大可用功率P＝4.7mA×18V×0.82＝69mW。這樣在聲頻放大器10的電壓是U＝P/I＝69mW/0.8mA＝55V。該電壓是大大高于幻象供電單元31在功率適配過程中傳遞的24V電壓。但是由于在碳精盒9的膜上也產(chǎn)生極化電壓，聲頻放大器10的供電電壓值在實際達到時是略低于該值，但仍大大高于沒有DC/DC轉換器時可用的24V電壓。
圖5表示連接到一個發(fā)送器或一個遠程控制單元55的傳聲器54。重要傳聲器參數(shù)的遠程控制在這里是直接通過聲頻電纜，即通過線路1、2而發(fā)生?？刂茊卧?5最好是在混頻器上，或配置在其前面。具有參數(shù)控制輸入34的微控制器35控制頻率調制器36，它饋送具有相同電平的調頻信號到聲頻電纜的兩個電纜導線1、2。調頻信號然后作為通用模式信號在輸入差分放大器42中被抑制。同時，幻象電源單元31的供電電壓通過饋電線電阻32、33被提供到兩個電纜導線1、2。在一個優(yōu)選實施例中，調頻信號提供給聲頻電纜的唯一一個導線，即導線2，它不用于聲頻信號。
在一個優(yōu)選實施例中，調頻信號是由FSK(移頻鍵控)或CPFSK(連續(xù)相位FSK)來產(chǎn)生。兩種調制是數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸技術中已知的方法。原則上，也可能利用ASK(移幅鍵控)或PSK(移相鍵控)調制。但是，ASK更可能受到干擾，PSK調制從電路技術的觀點看是難以執(zhí)行。與已知的上述方法的應用相比，在傳聲器中使用的情況下，關鍵因素是調制信號必須從一個模擬信號，聲頻信號中分離。即使只有調頻信號饋入不打算用于聲頻信號的導線2，聲頻電纜的兩個導線1、2之間的電容耦合引起聲頻信號的干擾。電容耦合取決于聲頻電纜的構造與長度。因此，盡管控制信號是已知的，但過濾干擾是困難的。
在傳聲器中，調頻電壓是通過濾波器37，如一個帶通濾波器從聲頻信號中分離，包含在其中的控制信息是通過控制電子元件39，如一個微控制器或一個CPLD(復合可編程邏輯設備)來評價。電纜導線2是通過電容43從接地脫開。控制電子元件39連接到功能是作為電壓比較器的一個比較器38的前面。例如，通過控制電子元件39的輸出的命令到達供電電路11，如圖1與2中可看見的，聲頻放大器10，處理器，控制電子元件39，A/D或D/A轉換器44、46等等。
在兩個聲頻線路1、2的調頻是在遠程控制單元55中執(zhí)行，遠程控制單元55最好是位于混合表的附近。在遠程控制單元55中，一方面，載率必須是在向傳聲器54的方向上施加，另一方面，在混合表的方向上，所有調頻必須被抑制。只有來自傳聲器54的聲頻信號必須被傳輸。為使調頻的抑制更簡單，調制是在具有相同電平的聲頻線路1、2兩者上執(zhí)行。在遠程控制單元55中，結果，調頻信號表現(xiàn)為輸入差分放大器42的一個通用模式信號，因而作為常用的模式信號，它可以適當?shù)乇灰种?。在遠程控制的第二個變體中，調頻只發(fā)生在不傳輸聲頻信號的線路中，即線路2。在朝向混合表的方向上，在該變體中，調頻信號可以通過在低通濾波器41中濾波被消除。包括饋電線電阻32、33以及差分放大器42和低通濾波器的幻象供電單元31沒有必要集成在遠程控制單元中，如圖5所示。例如，它們也可在混合表中提供。
在控制信號從遠程控制單元55到傳聲器54的傳輸過程中，為保證控制信號實際已到達控制電子元件39，后者響應控制信號，給遠程控制單元55發(fā)送一個數(shù)據(jù)確認消息。數(shù)據(jù)確認消息也可以是一個調頻信號。用于遠程控制功能的數(shù)據(jù)確認消息不是絕對必要的；但這以另外電子元件為代價增加了系統(tǒng)的可靠性。
上述遠程控制方法當然不限于電容式傳聲器，因為任何種類的傳聲器的單個的功率接收機，尤其是在動態(tài)傳聲器中，可以通過幻象電源來操作。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的電容式傳聲器，其中極化電壓的調節(jié)是通過兩極控制調節(jié)環(huán)路進行。這里，第二個數(shù)字調節(jié)環(huán)路47是覆蓋在內部模擬調節(jié)回路48之上。結果，在傳聲器碳精盒9上產(chǎn)生一個適于調節(jié)的、免于干擾的極化電壓變得可能。
一個優(yōu)選的具有控制信息的調頻信號，是通過電纜導線傳輸，還連接到幻象供電單元31，經(jīng)過濾波器37和比較器38到達控制電子元件39。根據(jù)本發(fā)明的有關傳聲器的遠程控制的詳細表述在上面已經(jīng)提供。特別是還參見圖5?？刂齐娮釉?9的控制也可通過在傳聲器自身的調節(jié)設備或操作元件而進行。也可能的是，控制電子元件連接到一個用于無線傳輸?shù)臒o線電或紅外線接口，或連接到一個電纜接口。極化電壓的控制信號中獲得的希望值是由控制電子元件39通過D/A轉換器46傳送到模擬調節(jié)48。替代D/A轉換器，也可以使用一個脈沖寬度調制電路(PWM)。盡管PWM電路具有較低的轉換速率，但它們廉價，因此十分適于調節(jié)這些轉換器中的恒定電平。圖7是一個實施例示例，表示控制電子元件39，例如是一個微調制器或一個CPLD，如何與D/A轉換器或PWM46一起作用于模擬調節(jié)環(huán)路48。許多模擬調節(jié)環(huán)路在最新技術水平中是已知的，了解本發(fā)明的專業(yè)人士容易選擇這樣的調節(jié)環(huán)路的尺寸。如圖6中所示意的，模擬調節(jié)環(huán)路48包括一個調節(jié)電路56和一個電壓除法器49、50。調節(jié)電路56或全部模擬調節(jié)環(huán)路48的細節(jié)是表示在圖7中。
模擬調節(jié)環(huán)路48最好是由具有一個約為100-120V的非調節(jié)電壓的一個供電電路11來提供。DC/DC轉換器可以是與上述相同的類型，或與圖1與2中所示的相同。電阻5和6是傳聲器中的饋電線電阻。它們用于從聲頻放大器10的輸出脫開傳聲器的電源。電阻5和6在尺寸上是相同的，以保持線路1與2的對稱。
當然本發(fā)明不限于電容式傳聲器供電的幻象電源。例如，電容式傳聲器的單個功率接收機的電源也可由位于傳聲器中的電池提供。
由D/A轉換器或PWM46提供的希望值，或更準確地說，極化電壓的校正值是通過操作放大器52與實際值相比較。希望值是根據(jù)在傳聲器的制造過程中測量的校準數(shù)據(jù)來計算，并編程進入控制電子元件。作為這種計算的一個參考值，可以利用導線上的一個準確參考電壓45或在打印測量過程中被編程進入控制電子元件的一個參考電壓。例如，參考電壓45可以由邏輯電源24實現(xiàn)。這樣的邏輯電源24，最好是由DC/DC轉換器11來饋送，這沒表示在圖7中，而是表示在圖1與2中。
為抑制高頻干擾對模擬調節(jié)環(huán)路48的干擾影響，一個優(yōu)選實施例提供了在D/A轉換器或PWM46與模擬調節(jié)環(huán)路48的輸入之間的一個低通濾波器51，如在圖7中所示。模擬調節(jié)環(huán)路48產(chǎn)生的實際值通過電壓除法器49、50被吸收，并通過一個阻抗轉換器53施加到操作放大器52的反相輸入。反饋電路加上阻抗轉換器不包含在圖6的示意圖中。同時，該電壓也被加到數(shù)字調節(jié)環(huán)路47的A/C轉換器44的輸入上。結果數(shù)字信號是作為反饋作用于控制電子元件39的。結果，外部數(shù)字調節(jié)環(huán)路47被關閉。在圖7中，電壓除法器由電阻49、50表示，通過電壓除法器可以吸收實際值。如在圖7中所示，A/D轉換器44，控制電子元件39，以及D/A轉換器46也可集成在一個單個部件中。
作為模擬調節(jié)48的輸出，可以得到調節(jié)的極化電壓，它通過高歐姆電阻8被加到傳聲器炭精盒9。校正電壓或相應的校正因子是計算一個調節(jié)的和免于干擾的極化電壓所需要的，可對應于不同設定，這反映出特定的靈敏性，導向特性，和老化參數(shù)；它們也可存儲在控制電子元件39提供的存儲器中，并隨時可以訪問。
這些校正因子可以由具有關閉傳聲器的遠程控制在以后改變(例如，在服務部門或通過銷售商，以及也可能是由消費者)。除了可由老化或由傳聲器炭精盒的替代而形成的傳聲器特征的可能校正之外，現(xiàn)場的消費者特殊的傳聲器調諧也因而是可能的。
本發(fā)明不限于單獨的這些實施例示例。當然，也可以想到的是，可利用其中合并了上述電路的全部或至少一些上述電路的傳聲器。例如，所有遠程可控的組件的遠程控制可以在傳聲器中提供；同樣，供電電路11可提供所有傳聲器中想象到的功率接收機的電源。
權利要求
1.傳聲器包括從處理器，控制電子元件(39)，A/D與D/A轉換器(44，46)，LED顯示器(25)等組中選擇的至少一個傳聲器炭精盒(9)，至少一個聲頻放大器(10)，和至少一個另外的功率接收機，并且它們的供電是來自通過所述聲頻電纜的電纜導線(1，2)的一個幻象供電單元(31)，即所謂幻象電源，并且其中傳聲器包括一個用于單獨的功率接收機的電源電路，并且所述電源電路(11)包括一個把通過所述聲頻電纜的電纜導線(1，2)傳輸?shù)闹绷麟娹D變?yōu)榻涣麟姷目刂茊卧?12)，一個連接到所述控制單元(12)的變壓器(13)，以及用于單獨的功率接收機的供電環(huán)路(15，16，17)，其中供電環(huán)路(15，16，17)是通過所述變壓器(13)上的分離線圈電感耦合到所述控制單元(12)產(chǎn)生的交流電，并彼此耦合，其特征為，所述供電電路(11)提供在具有一個高歐姆恒流發(fā)生器(13)的輸入側上，從而有關所述幻象供電單元(31)的電路形成一個恒流源。
2.如權利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述恒流發(fā)生器(13)是一個晶體管-LED電流發(fā)生器。
3.如權利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述恒流發(fā)生器(13)包括兩個逆向耦合退化晶體管(28，29)，它具有一個另外的集成恒流發(fā)生器(30)。
4.如權利要求1至3的一個所述的傳聲器，其特征在于所述供電電路(11)的內電阻基本等同于所述幻象供電單元(31)的內電阻。
5.如權利要求1至4的一個所述的傳聲器，其特征在于具有恒流消耗的至少一個功率接收機，如處理器，控制電子元件(39)，A/D或D/A轉換器(44，46)，LED顯示器(25)等等，與所述供電電路(11)串行連接。
6.如權利要求1至5的一個所述的傳聲器，其特征在于，在用于所述傳聲器炭精盒(9)的所述供電環(huán)路(16)中，一個適宜的遠程可控調節(jié)電路(47，48)被提供用于設置所述極化電壓。
7.如權利要求1至6的一個所述的傳聲器，其特征在于所述音頻放大器(10)的供電電壓超過由所述幻象供電單元(31)提供的電壓。
8.如權利要求1至7的一個所述的傳聲器，其特征在于所述音頻放大器(10)的供電電壓與所述接地對稱。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳聲器，該傳聲器包括從處理器，控制電子元件，A/D與D/A轉換器，LED顯示器等組中選擇的至少一個傳聲器碳精盒，至少一個聲頻放大器，和至少一個另外功率接收機，它們的供電是來自通過聲頻電纜的電纜導線的幻象供電單元，即所謂幻象電源，其中傳聲器包括用于單獨功率接收機的電源電路，電源電路包括一個把通過聲頻電纜的電纜導線傳輸?shù)闹绷麟娹D變?yōu)榻涣麟姷目刂茊卧?，一個連接到控制單元的變壓器，以及用于單獨功率接收機的供電環(huán)路，其中供電環(huán)路是通過變壓器上分離線圈電感耦合到控制單元產(chǎn)生的交流電，并彼此耦合。本發(fā)明特征為，供電電路提供在具有一個高歐姆恒流發(fā)生器的輸入側上，從而與有關所述幻象供電單元的電路形成一個恒流源。
文檔編號H04R3/00GK1678136SQ20051006370
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權日2004年3月30日
發(fā)明者K·內爾 申請人:Akg聲學有限公司