Brevet FR2530911A1 — publié le 19840127

L'objet de l'invention est un transducteur électros- tatique, en particulier un microphone à condensateur,comportant un diaphragme formant électrode et une contre-électrode, appelée égale- ment socle ou plaque. Dans un microphone à condensateur de ce type, la contre-électrode, placée à une distance de 30 à 50 um derrière le diaphragne,constitue l'électrode rigide et immobile du microphone et se présente le plus souvent sous forme d'un disque plat conducteur électrique Ce disque est pourvu d'un nombre relativement grand d 2 perçages ou de fentes pour coupler la très étroite et petite chambre d'air entre le diaphragme et la contre- électrode, soit à d'autres moyens à activité acoustique, à l'intérieur du boîtier du micro- phone, soit, comme cela est nécessaire pour les microphones directifs, au champ accoustique extérieur à travers des moyens acoustiques qui y sont couplés De tellescontre-électrodes sont décrites> par exemple, dans les demandes de brevet allemand DE-AS 14 37 420 et DE-OS 24 30 068. Dans les transducteurs électrostatiques, en parti- culier dans les microphones à condensateur, la capacité du condensa- teur est déterminée essentiellement par l'aire de surface de la contreélectrode et du diaphragme conducteur électrique situé devant elle et par la distance qui les sépare Cependant, lorsque le diaphragme reçoit un son, une partieseulement de la capacité totale agit utilement pour la transmission dusignal la capacité efficace restante, appelée capacité parasitaire, qui est due essentiellement à des éléments fixes propres à la construction, entraîne la dégradation du facteur de transmission et du rapport signal/bruit, ainsi que l'aggravation des distorsions non linéaires Il est donc nécessaire que le rapport entre la capacité utile et la capacité parasitaire soit maintenu aussi élevé que possible. Les contre-électrodes connues jusqu'à présent, d'un diamàtre de plus de 15 mm, permettent encore de maintenir ce rapport suffisamment élevé pour que les effets négatifs comme ceux indiqiés ci-dessus restent dans des limites acceptables. Cependant, la miniaturisation, qui progresse éga- lement dans le domaine des microphones à condensateur, demande main- tenant que le diaphragme et la contre-électrode aient un diamètre inférieur à 7 am Il en résulte le probl'èe que la capacité êara- sitaire devienttrop grande par rapport à la capacit_ efficace utile. ainsi avec un dfi -zre des électrodes 3 e 58 mu -c:ne distance entre diaphragme et contre _actrode de 4 '9 un par exempe 1 'execu- tion cnn- entionnelle de la centre-électrode dae un, carpacité cara- sitaire de 3 4 p F et une capazité utile de seilament 3 p F. Le but de l'intention ezt de trouver pour la contre- électrode une forme avec laquelle la capacité efficace utile repre- sente d peu près 70 7 et la capacité parasitaire r-eprésente à peu 0 prè's 30 t de la capacité totale Selon l'inention, on obtient ce résultat par la prévision d'évidements périphériques ou créneaux sur une contre- électrode en forme de plaquette Par suite de la subsistance à son pourtour des portions saillantes, situées entre les créneaux et ayant une certeine red semblance avec les branches d'une étoile, une telle contre-électrode possède une capacité para- sitaire de 1,3 p F et une capacité utile de 3 p F pour un diamètre totalde 5,8 mani Le rapport capacité utile/capacité parasitaire est ainsi ramené à une valeur favorable Surtout, grace à cette nouvelle forme de la contre-électrode, la sensibilité du microphone à conden- sateur augmente de près de 30 %' par rapport à une contre-électrode de forme classique avec un diamètre total inférieur à 7 mn. Les évidements en forme d créneaux sur le pourtour de la contre-électrode forment un iassage vers l'arrière pour l'air contenu dans l'étroite et petite chambre d'air entre le diaphragme et la contre-électrode La fonction des perç,ages ou des fentes dans une contre-électrode classique est assure par les créneaux en coopération avec la bague entretoise entre la contre-électrode et le diaphrargme, de sorte que le couplage avec d'autres moyens à activité acoustique, tels que des frottements, des élasticités ou des iner- tances acoustiques, de mème que la liaison avec le champ acoustique n Pcessaire pour les microphones directifs, sont établis à travers les fentes formées entre la bague entretoise et les créneaux. La fabrication par découpage d'une contre-électrode en forme de plaquette selon l'invention, avec les créneaux sur le pourtour, surtout si sa forme ressemble a une étoile, est particu- lièrement simple et économique comparativement à la fabrication d'une 2 530911 contre-électrode de type classique En effet, lorsque le diamètre de la contre-électrode devient plus petit que 7 mm, l'exécution connue pose de grandes difficultés en ce qui concerne le choix d'un dia- mètre de trou ayant un rapport convenable avec l'épaisseur de la pla- quette et convenant au découpage des trous En beaucoup de cas, il faut alors faire appel à des procédés d'attaque qui sont bien plus onéreux que le découpage Le découpage très difficile de trous ou de fentes dans des matières synthétiques en particulier, par exemple dans du "Téflon"' pour la réalisation de contre-électrodes trans- formables en électrets, n'est plus nécesaire avec la nouvelle forma de la contre-électrode, parce que les créneaux sur le pourtour de la plaquette peuvent être formés facilement par découpage. Comme la capacité parasitaire agit seulement dans la région du bord de l'électrode, il est avantageux de donner aax cré- neauxune aire de surface si grande qu'elle diminue la capacité para- sitaire au maximum Selon une autre caractéristique de l'invention, l'aire totale des évidements ou créneaux représente jusqu'à % de l'aire de surface restante de l'électrode Ainsi, le rapport capacité utile/capacité parasitaire prend effectivement une valeur nécessaire à la réalisation d'un microphone à condensateur de haute- qualité grâce à sa sensibilité élevée, son bon facteur de transmis- sion, son bon rapport signal/bruit et ses faibles distorsions non linéaires. La surface de la contre-électrode-délimitée par les créneaux peut avoir la forme non seulement d'un cercle mais aussi celle d'un polygone, d'un oval ou d'une ellipse Toutefois, pour des raisons pratiques, on utilisera généralement la forme circulaire pour la fabrication d'un microphone à condensateur Il existe néanmoins des applications spéciales, tels que les appareils de correction auditive pour malentendants, o d'autres formes sont avantageuses, si bien que la contre-électrode, donc aussi le diaphragme d'un microphone à condensateur selon l'invention-,-peuvent avoir également un contour polygonal, ovale ou elliptique. Pour les différentes formes-de réalisation actuel- lement connues d'un transducteur électrostatique, par exemple avec tension de polarisation amende de l'extérieur au transducteur ou avec tension de polarisation produite à l'intérieur mame du transducteur à l'aide d'un électret, l'invention prévoit une contre- électrode qui peut être formée de façon connue de métal, de matière synthétique conductrice ou revêtue de métal ou d'un matériau agis- sant comme un étectret ou d'un métal recouvert d'un tel matériau. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement à la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: les figures la à lc sont des vues en plan de quelques contre-électrodes classiques la figure 2 est une coupe axiale d'un microphone. à condensateur comportant une contre-électrode selon l'invention la figure 3 e St une vue en plan d'une contre- électrode selon l'invention, de forme circulaire; et les figures 4 a à 4 d sont des vues en plan montrant différentes autres formes de réalisation de la contre-électrode selon l'invention. Les contre-électrodes 1, 2, 3 des figures la à lc, présentant des ajours, en particulier des perçages, représentent l'état connu de la technique Les perçages 4 sont généralement dis- posés suivant un dessin géométrique, tandis que les fentes 5 sont disposées en cercle La chambre d'air de faible hauteur entre le diaphragme et la contre-électrode peut être couplée à travers les perçages 4 comme à travers les fentes 5 à d'autres moyens acoustiques disposés derrière la contre-électrode La zone marginale pointillée 6 de la contre-électrode contribue pour une bonne part à la capacité parasitaire Le condensateur en anneau de cercle formé par cette zone annulaire et la zone marginale correspondante du diaphragme, situé en face et agissant comme électrode, possède une capacité qui est plus grande que la moitié de la capacité totale du condensateur formé par le diaphragme et la contre-électrode. La figure 2 représente un microphone à condensateur comportant une contreélectrode selon l'invention Il possède un bottier 7 dont le côté avant présente des ouvertures 7 a d'entrée du son A distance derrière ces ouvertures, le boîtier 7 contient une bague 8 sur laquelle est tendu un diaphragme 9, uné bague entre- toise 10 électriquement isolante et une contre-électrode 11. L'empilage ainsi formé est pressé par un ressort de maintien 12 contre un épaulement intérieur 7 bi le ressort 12 prenant appui sur une plaque -5 de fond 13 La contre-électrode 11 en forme de plaquette présente des créneaux lla le long de son pourtour A travers les fentes 14 a, ces créneaux permettent le couplage de la chambre d'air 14 à des moyens acoustiques situés derrière la contre éLectrode 1. La figure 3 représente l'exécution qui sera pro- bablement la plus importante d'une contre-électrode selon l'invantion. Cette contre-électrode est désignée par 15 et elle possède une forme circulaire avec des portions radialement saillantes 16 qui ont une certaine ressemblance avec les branches d'une étoile et qui sont déli- mitées par des créneaux 17 sur le pourtour Les aires d'électrode déterminantes pour la formation de la capacité parasitaire sont situées sur les portions saillantes 16, o elles forment des zones pointillées 18 Ces zones sont si petites, par rapport à l'aire de surface totale de l'électrode, que la capacité parasitaire ne représente plus qu'un tiers de la capacité totale, ce qui donne un rapport favorable entre la capacité efficace utile et la capacité parasitaire. Les figures 4 a 4 d représentent d'autres formes de réalisation possibles d'une contre-électrode selon l'invention en forme de plaquette Les pourtours 19 et 20 des exécutions selon les figures 4 a et 4 b correspondent grosso modo -un polygone, tandis que l'exécution selon la figure 4 c possède un pourtour 21 ovale et celle de la figure 4 d un pourtour 22 elliptique Les évidements en forme de créneaux pratiqués le long du bord d'électrode sont désignés respectivement par 19 a, 20 a, 21 a et 22 a. REVENDICATIIONS 1 Transducteur électrostatique, en particulier micro- phone à condensateur, comportant un diaphragme formant électrode et une contre-électroda, appelée également socle ou plaque, caractérisé en ce que la contre-électrode ( 11) affecte la forme d'une plaquette dont le pourtour présente des évidements ou créneaux (la, 17, l 9 a, a, 21 a, 22 a). 2 Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aire totale des créneaux représente jusqu'à 70 % de l'aire de surface restante de la contre-électrode. 3 Transducteur selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la surface de la contre-électrode délimitée par les creneaux (la, 17, 19 a, 20 a, 21 a, 22 a) possède essentiellement la forme d'un cercle, d'un ova le, d'une ellipse ou d'un polygone régulier, en particulier d'un carré, d'un rectangle ou d'un hexagone (figures 3, 4). 4 Transducteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 l 3, caractérisé en ce que la contre-électrode ( 11) est formée de façon en soi connue de métal, d'une matière synthétique revêtue de métal, d'une matière synthétique électriquement conductrice, d'un matériau susceptible d'être transformé en électret ou d'un métal sur lequel a été appliqué un matériau susceptible d'être transformé en électret.