驻极体胶囊

技术领域

本发明总体上涉及驻极体胶囊领域，更具体地涉及集成在驻极体胶囊中的阻抗转换器的电路配置，驻极体胶囊诸如用于预极化电容传声器中。

背景技术

驻极体胶囊通常用在传声器设计中并且很容易获得。然而，随着微机电系统(MEMS)胶囊的发展，驻极体胶囊逐渐淡出人们的视线，MEMS胶囊的生产成本更低，因此在大多数应用中已取代驻极体胶囊。然而，MEMS胶囊具有更大的噪声，并且不易获得定向极化响应。虽然这种效果不足以成为消费电子产品的问题，但是诸如专业人士使用的高端传声器的信号输出品质会受到明显影响。

随着MEMS胶囊的日益普及，用于制造低噪声高性能驻极体胶囊的电子元件的供应迅速减少。

因此，需要一种适用于高端传声器并提供与传统现有技术驻极体胶囊相当或改进的功能的驻极体胶囊电路的替代方法。本发明满足了这种需要。

发明内容

本发明总体上涉及驻极体胶囊领域，更具体地涉及集成在驻极体胶囊中的阻抗转换器的电路配置，驻极体胶囊诸如用于预极化电容传声器中。

如下面详述的，驻极体胶囊的电路可以包括一个或更多个场效应晶体管(FET)、二极管(例如齐纳二极管)、电阻器、电容器和电感器。

在一个方面，本发明提供了一种用于传声器中的驻极体胶囊，该驻极体胶囊包括布置在电路内的一个或更多个场效应晶体管(FET)、偏置二极管和偏置电阻器。

在另一方面，偏置二极管和偏置电阻器在电路内的定位可以被配置成在FET上提供组合的“混合偏置”。尽管二极管偏置提供了出色的降噪和信号增益，但缺乏温度稳定性，而电阻器偏置提供了温度稳定性，但在降噪上没有提供任何改善，因此认为混合偏置配置提供了两种现有技术偏置形式的协同组合。

在又一方面，驻极体胶囊还可以包括电路内的“胶囊式FET”，其定位可以被配置为偏置FET。在一个实施例中，胶囊FET可以是偏置电阻器的补充。在一个替代实施例中，胶囊FET可以代替电路中的偏置电阻器。

在又一方面，驻极体胶囊可以包括电路内的串联的电感器和一个或更多个电容器。电感器和电容器的布置结构可以有助于改进电路关于输出信号的噪声抑制。

虽然本发明易于有各种改型和替代形式，但其特定示例性实施例已在附图中通过示例的方式示出且已在文中进行详细描述。然而，应当理解，无意将本发明限制于所公开的特定实施例，相反，其意图是涵盖落入通过后附权利要求限定的本发明的范围内的所有改型、等效方案和替代方案。

附图说明

在附图中通过示例而不是限制的方式图示了实施例，其中，相似的附图标记指示相似的元件，并且其中：

图1A示出了包括驻极体胶囊的示例性传声器组件的分解图；

图1B示出了图1A的驻极体胶囊的示例性连接；

图2A示出了与示例性印刷电路板(PCB)联接的示例性驻极体胶囊的透视图；

图2B示出了与图2A的PCB脱耦的驻极体胶囊的透视图；

图2C示出了图2A的驻极体胶囊的侧视图；

图2D示出了图2A的驻极体胶囊的底视图；

图2E示出了图2A的驻极体胶囊和PCB的顶视图；

图3示出了示例性驻极体胶囊的分解图；

图4示出了示例性驻极体胶囊电路配置；和

图5示出了另一种示例性驻极体胶囊电路配置。

具体实施方式

本发明总体上涉及驻极体胶囊领域，更具体地涉及集成在驻极体胶囊中的阻抗转换器的电路配置，驻极体胶囊诸如用于预极化电容传声器中。传声器的驻极体胶囊可以包括栅极偏置场效应晶体管(FET)，以促进低噪声FET的偏置。有利地，在传声器的驻极体胶囊中使用低噪声FET提供了提高的温度稳定性，同时实现了较低的自身噪声。

现在来看附图，其中，相似的附图标记表示相似的部件，图1A示出了示例性的传声器组件100。如图所示，传声器组件100可以包括前帽102、粗网104、细网106、驻极体电容器胶囊108、导线组件110、防护网112、主体114、音频连接器116和后帽118。可以设想，可以使用任何类型的传声器或传声器元件，例如单向或全向传声器。

如图所示，传声器100的部件可以在前帽102与后帽118之间收纳在主体114内。虽然主体114被示出为基本上管状，但可以设想其他形状。如图所示，主体114可以包括一个或更多个开口115以允许声波进入。主体114和前帽/后帽102、118可以由相同材料或不同材料制成，例如金属、塑料等。

如上所述，传声器100可以包括一层或更多层网104、106、112。一层或更多层网可以用于调节传声器100的声阻抗特性并且可以防止异物和细小的粒子侵入。可以使用的网材料的示例包括非金属(例如，非导电)材料，例如编织聚酯和聚酯上PVC织物。一般而言，网材料可以由表现出可接受的声学性能(例如90％或更高的声音透明度)的任何合适的织物材料形成。

如图1A-1B所示，传声器100还可以包括经由导线110连接到音频接口116的驻极体胶囊108。驻极体胶囊108可以包括场效应晶体管的偏置布置结构以实现低噪声，如下面详述的。虽然示出了导线，但也可以考虑其他连接类型，例如引脚连接或端子连接。如图1B所示，导线110可以被焊接到驻极体胶囊100的印刷电路板120上。

音频连接器116可以有助于将诸如模拟或数字频率的音频信号传输到例如扬声器。在一种情形中，音频连接器116可以是具有三到七个引脚的XLR连接器。

图2A-2E示出了示例性的驻极体胶囊200。如图所示，驻极体胶囊200可以包括壳体202和印刷电路板(PCB)204。壳体202可以包括顶面206和底面208。如图所示，PCB204可以例如经由接触弹簧与顶面206联接，如下面详述的。

尽管驻极体胶囊200不限于特定尺寸，但壳体202的宽度范围可以在大约四毫米与大约八毫米之间，并且优选地在大约五毫米与大约七毫米之间。在一个实施例中，壳体202的宽度为大约六又十分之三毫米。驻极体胶囊200的直径范围可以在大约四毫米与大约二十毫米之间，优选地在大约十二毫米与大约十六毫米之间。在一个实施例中，驻极体胶囊200的直径为大约十四毫米。

图3示出了示例性驻极体胶囊300的分解图。如图所示，驻极体胶囊300可以包括背板组件302、隔膜组件304和壳体306。壳体306可以构造成保持组件302、304的部件。

背板组件302可以包括支承件308。支承件308可以包括由一个或更多个内壁311限定的开口310。导电杆312可以可滑动地设置在开口310内。接触弹簧314设置在杆312周围，与开口310的内壁抵接。弹簧314可以有助于杆与减振盘316之间的电接触，减振盘316可以与背板318接触。减振盘316可以由非导电多孔材料构成，例如无纺布或泡沫。

背板318可以是涂有驻极体材料如聚四氟乙烯(PTFE)的导电穿孔盘，其被赋予永久极化电荷。虽然没有在图3中示出，但是背板318可以经由弹簧314与印刷电路板(PCB)电连接。

背板318也可以经由非导电垫圈322与组件304的隔膜320电隔离。隔膜320可以由柔性材料构成，该柔性材料被配置为响应于声波而振动。例如，隔膜320可以是形成振动膜片的柔性膜，该柔性膜将响应穿过网324的声波。隔膜320可以是静电极化的，使得响应于声波的振动导致在隔膜320与背板318之间产生交变电势。另外，背板318可以包括多个孔，这有助于隔膜320与背板318之间的音量水平。

图4和5示出了驻极体胶囊的示例性电路400、500，驻极体胶囊包括布置在电路内的一个或更多个场效应晶体管(FET)、偏置二极管和偏置电阻器。可进一步设想胶囊可以是一种需要极化电源的胶囊。

如图4和图5所示，驻极体胶囊可以包括栅极偏置场效应晶体管(FET)，以有助于低噪声FET的偏置。有利地，在驻极体胶囊中使用低噪声FET可降低成本，同时实现较低的自身噪声。

如图4所示，示例性的电路400可以包括两个FET或结型场效应晶体管(J-FET)404、406、电阻器408和电感器410、三个电容器412、414、416和三个测试点418、420、422。每个FET404、406都包括源极、漏极和栅极。

如图4所示，FET404、406可以根据偏置布置结构来进行布置，使得第一FET404可以是阻抗转换器低噪声FET，并且所述FET406可以是栅极偏置FET。输入402被提供给第一FET404和第二FET406的栅极。第一FET404的源极连接到第二FET406的源极并通过电阻器408接地。电容器416可以被配置为与电阻器408并联的旁路电容器。

第一FET404的漏极可以通过串联的电感器410和一个或更多个旁路电容器412、414接地。电感器410和电容器412、414的布置可以有助于电路关于输出信号422的改进的噪声抑制。由于第二FET406用于偏置第一FET404，所以第二FET406的漏极断开。

如图5所示，示例性的电路500可以包括两个FET504、506、两个电压基准二极管(例如齐纳二极管)508、510、两个电阻器512、514、三个电容器516、518、520和一个电感器522。每个FET504、506(可以是J-FET)都包括源极、漏极和栅极。

如图所示，FET504、506可以根据偏置布置结构来进行布置，使得第一FET504可以是阻抗转换器低噪声FET，并且所述FET506可以是栅极偏置FET。输入信号502可以提供给第一FET504和第二FET506的栅极。

第一FET504的源极连接到第二FET506的源极并通过两个齐纳二极管508、510接地，使得在源极处建立正偏置电势。在一个实施例中，齐纳二极管508、510可以是肖特基二极管。

齐纳二极管508、510可以与电阻器512和电容器516并联连接。偏置二极管和偏置电阻器在电路内的定位可以被配置为在FET504、506上提供组合的“混合偏置”。虽然电阻器512被示出为具有1K的电阻，但是该值可以变化以补偿FET504、506的特性的变化。

第一FET504的漏极可以通过串联的电感器522和一个或更多个旁路电容器518、520接地。电感器522和电容器518、520的布置结构可以有助于改善电路关于输出信号524的噪声抑制。

第一FET504的漏极也可以与电阻器514串联连接，电阻器514可以被配置为限流电阻器。由于第二FET506用于偏置第一FET504，所以第二FET506的漏极是断开。

如图4和图5所示，栅极偏置FET或J-FET可以有助于低噪声FET或J-FET的偏置，从而避免对为了实现所述偏置所需的成本和尺寸不能接受的部件的需要。这样一来，能够以降低的成本在驻极体胶囊传声器中使用低噪声J-FET，同时实现更低的自身噪声。

根据该描述，本发明的各个方面的进一步修改和替代实施例对本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，该描述应被解释为只是说明性的并且目的是为了教导本领域技术人员实施本发明的一般方式。应当理解，在本申请中示出和描述的本发明的形式将被视为实施例的示例。本申请中示出和描述的部件可以被替换，零件和过程可以颠倒，并且可以独立地使用本发明的某些特征，所有这些对于本领域技术人员在受益于该发明描述之后将是显而易见的。在不脱离后附的权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本申请中描述的要素做出变更。