JP3499122B2 - Digital electroacoustic transducer - Google Patents

Digital electroacoustic transducer

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JP3499122B2
JP3499122B2 JP35923397A JP35923397A JP3499122B2 JP 3499122 B2 JP3499122 B2 JP 3499122B2 JP 35923397 A JP35923397 A JP 35923397A JP 35923397 A JP35923397 A JP 35923397A JP 3499122 B2 JP3499122 B2 JP 3499122B2
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signal
digital
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driving
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野 功 修 安
光 平 大 利
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  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログの音響信
号を扱う一般の情報通信機器、電気音響機器、計測機器
およびシステムのうち、これらの機器あるいはシステム
の入出力に関するもので、アナログの音響信号とディジ
タル化された機器あるいはシステム(以下機器等と略
す。)との接続に利用されるディジタル式電気音響変換
器およびそれを用いた装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to input / output of general information communication equipment, electro-acoustic equipment, measuring equipment and systems that handle analog acoustic signals. The present invention relates to a digital electroacoustic transducer used for connecting a digitalized device or system (hereinafter abbreviated as a device or the like) and a device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アナログ信号である音響信号とデ
ィジタル機器・システムとの接続は、入力側はアナログ
方式のマイクロホンとアナログ−ディジタル変換器を、
また出力側はディジタル−アナログ変換器と、アナログ
式ラウドスピーカまたはイヤホンを組み合わせて使用す
るのが一般的であった。この方式では、アナログ−ディ
ジタルおよびディジタル−アナログ変換器という特別な
電子機器が必要であるだけでなく、アナログ、ディジタ
ル両方式に適合する電子回路、機器、部品が必要であ
り、そのため価格の上昇、信頼性の低下、電力消費の増
大等の欠点があるだけでなく、アナログ信号とディジタ
ル信号の混在による雑音の発生等技術的に解決困難な事
項が多数あった。
2. Description of the Related Art Conventionally, the connection between an acoustic signal which is an analog signal and a digital device / system is such that an analog microphone and an analog-digital converter are connected on the input side.
Further, it is common to use a digital-analog converter and an analog loudspeaker or earphone in combination on the output side. This method requires not only special electronic equipment such as analog-digital and digital-analog converters, but also electronic circuits, equipment, and parts that are compatible with both analog and digital systems, which increases the price. In addition to the drawbacks such as reduced reliability and increased power consumption, there are many technically difficult items to solve, such as the generation of noise due to the mixing of analog and digital signals.

【0003】これらの欠点を補うべく考案された一つの
例として、文献「ディジタル直接駆動型スピーカの現
状」、柳沢武三郎、電子情報通信学会誌 Vol.78, No.5
pp565-569 1995年6月、に掲載されたディジタル
信号によって直接駆動する圧電型のラウドスピーカがあ
る。これは図9にその概要を示すごとく、圧電型のラウ
ドスピーカの電極を放射状に分割し、それぞれの面積
(角度)を2進のディジタル信号の各ビット桁位置に対
応させたものである。図9において、(a)は円形ラウ
ドスピーカの断面図、(b)はその圧電振動板上の電極
構造を示すもので、1は圧電振動板、2はステンレスシ
ート、3はアルミニウムシート、4はアルミニウムリン
グ、5は直線放射状の境界線によって分割絶縁された駆
動電極である。この方式では、分割絶縁される境界が直
線放射状であり、振動体すなわち円形振動板の固有分割
振動モードの節、腹と合致するため、周波数特性上に急
峻な凹凸が生ずる。この例ではそれを抑圧するために剛
性の高いステンレスシート2やアルミニュウムリング4
を円周上に取り付けるなどの工夫がなされている。
As one example devised to compensate for these drawbacks, the document "Current State of Digital Direct Drive Speakers", Takezaburo Yanagisawa, Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Vol.78, No.5.
pp565-569 June, 1995, there is a piezoelectric loudspeaker driven directly by digital signals. As shown in the outline in FIG. 9, the electrodes of the piezoelectric loudspeaker are radially divided, and the areas (angles) of the electrodes are made to correspond to the bit digit positions of the binary digital signal. 9, (a) is a cross-sectional view of a circular loudspeaker, (b) shows the electrode structure on the piezoelectric diaphragm, 1 is the piezoelectric diaphragm, 2 is a stainless steel sheet, 3 is an aluminum sheet, 4 is Aluminum ring 5 is a drive electrode which is divided and insulated by a straight radial boundary line. In this method, the boundary to be divided and insulated is linear radial, and coincides with the nodes and antinodes of the natural divided vibration mode of the vibrating body, that is, the circular diaphragm, so that steep unevenness occurs in the frequency characteristic. In this example, in order to suppress it, the stainless steel sheet 2 and the aluminum ring 4 having high rigidity are used.
It has been devised such as mounting on the circumference.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧電型のラウドスピーカでは、構造が複雑になり、
振動体の重量が増加して能率が悪化するなどの欠点があ
る。またこのような条件の下でディジタル電気信号をア
ナログ音響信号に変換することは可能であるが、アナロ
グ音響信号をディジタル電気信号に変換することはでき
ない。したがってこの例のような装置を用いて機器等を
構成しても、入力においてアナログ信号を取り扱うた
め、前述の通り、アナログ、ディジタル混在に起因する
雑音等が残存する等の問題があった。
However, the above-mentioned conventional piezoelectric loudspeaker has a complicated structure,
There is a drawback that the weight of the vibrating body increases and the efficiency deteriorates. Further, under such conditions, it is possible to convert a digital electric signal into an analog acoustic signal, but it is not possible to convert an analog acoustic signal into a digital electric signal. Therefore, even if a device or the like is configured by using the device as in this example, since an analog signal is handled at the input, there is a problem that noise or the like due to the mixture of analog and digital remains as described above.

【0005】本発明は、このような従来の技術課題を解
決しようとするものであり、能率および周波数特性に優
れ、構造簡単にして構成の容易な、ディジタル電気信号
からアナログ音響信号への変換器を一つのコンポーネン
トとして構成することができ、アナログ音響信号から直
接ディジタル電気信号に変換可能なディジタル式電気音
響変換器およびこれを用いた装置を提供することを目的
とするものである。
The present invention is intended to solve such a conventional technical problem, and is a converter from a digital electric signal to an analog acoustic signal, which is excellent in efficiency and frequency characteristics, has a simple structure and is easy to configure. It is an object of the present invention to provide a digital electroacoustic transducer capable of directly converting an analog acoustic signal into a digital electrical signal and a device using the same, which can be configured as a single component.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、静電型電気音響変換器の駆動用電極を
1:2:4:8:・・・と2の指数倍の割合で分割絶縁
してディジタル信号のビットに対応させた直接変換型デ
ィジタル発音体と、これを帰還ループの一部に用いたデ
ィジタルマイクロホンとでディジタル式電気音響変換器
を構成したものである。これにより、アナログ−ディジ
タル変換器の不要なディジタル伝送音声通信機等を実現
することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention uses a driving electrode of an electrostatic electroacoustic transducer with an index multiple of 1: 2: 4: 8 :. A digital electroacoustic transducer is constituted by a direct conversion type digital sounding body which is divided and insulated in proportion to correspond to a bit of a digital signal, and a digital microphone which uses this as a part of a feedback loop. As a result, it is possible to realize a digital transmission voice communication device that does not require an analog-digital converter.

【0007】また、このようなディジタル駆動式静電型
発音体と、これと振動膜を共用したコンデンサマイクロ
ホンの出力をデルタ変調し、その出力を演算して発音体
駆動信号を生成し、振動膜の振動を演算し、常にゼロに
保つよう制御するディジタル式電気音響変換装置を構築
することができる。この場合、発音体駆動信号は振動膜
面上で外来音圧と相殺することになるため、これがマイ
クロホンとしてのディジタル出力になる。
Further, the output of such a digital drive type electrostatic sounding body and a condenser microphone sharing the same with the vibrating membrane is delta-modulated, and the output is calculated to generate a sounding body driving signal. It is possible to construct a digital electroacoustic transducer that calculates the vibration of the and is controlled so as to always keep it at zero. In this case, the sounding body drive signal cancels out the external sound pressure on the vibrating membrane surface, and this becomes a digital output as a microphone.

【0008】以上の構成により、能率および周波数特性
に優れ、構造簡単にして構成の容易な、ディジタル電気
信号からアナログ音響信号への変換器を一つのコンポー
ネントとして構成することができ、アナログ音響信号か
ら直接ディジタル電気信号に変換可能なディジタル式電
気音響変換器およびこれを用いた装置を提供することが
できる。
With the above configuration, a converter from a digital electric signal to an analog acoustic signal, which is excellent in efficiency and frequency characteristics, has a simple structure and is easy to configure, can be configured as one component. It is possible to provide a digital electroacoustic converter that can be directly converted into a digital electric signal and a device using the same.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、一枚の導電性振動膜と、これに対向して平行に設置
されて、ディジタル信号の各ビット桁位置に対応するよ
う2の指数倍の大きさに面積が分割絶縁された複数の電
極を有する駆動用電極と、前記導電性振動膜のもう一方
の側に対向して同様に平行に設置されて音孔を有する振
動検出用電極等の振動検出手段とを有する電気音響変換
部と、前記駆動用電極の個々の電極と対応する電極駆動
用電源との間を接・断する電極駆動回路、振動検出手段
によって得られる振動膜の振動変位信号のレベル変換用
プリアンプ、該プリアンプの出力信号を一定のクロック
周波数によって標本化し、そのレベルを一つ以前のサン
プルと比較してデルタ変調処理を施し、その結果を2進
数値とみなして累積加算し、さらにその結果である2進
数を外部との接続のインターフェースに整合するクロッ
クによってデータサンプリングし、その出力を電極駆動
信号として前記電極駆動回路に所定のフォーマットで供
給するための駆動信号供給回路とを備えたものである。
これにより、能率および周波数特性に優れ、構造簡単に
して構成の容易な、ディジタル電気信号からアナログ音
響信号への変換を行い、また、アナログ音響信号から直
接ディジタル電気信号に変換可能なディジタル式電気音
響変換装置を提供することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the first aspect of the present invention, one conductive vibrating membrane is installed in parallel with the conductive vibrating membrane so as to correspond to each bit digit position of a digital signal. having a driving electrode, the conductive diaphragm of the other opposite to the side disposed likewise parallel to and sound hole having a second index times the magnitude plurality of electrodes area is divided insulated of Electroacoustic conversion having vibration detection means such as vibration detection electrodes
Part and electrode drive corresponding to each electrode of the drive electrode
Drive circuit that connects and disconnects with the power supply for vibration, vibration detection means
For level conversion of vibration displacement signal of vibrating membrane obtained by
Preamplifier, output signal of the preamplifier is a constant clock
Sampling by frequency, and its level is
Performs delta modulation processing compared to pull and outputs the result in binary
It is regarded as a numerical value and cumulatively added, and the result is the binary
A clock to match the number to the interface of the connection with the outside.
Data is sampled and the output is driven by an electrode
Provided as a signal to the electrode drive circuit in a predetermined format.
And a drive signal supply circuit for supplying the electric power.
As a result, a digital electroacoustic that excels in efficiency and frequency characteristics, has a simple structure and is easy to configure, can convert a digital electric signal into an analog acoustic signal, and can directly convert an analog acoustic signal into a digital electric signal. A conversion device can be provided.

【0010】 本発明の請求項2に記載の発明は、請求
項1に記載の発明について、前記電気音響変換部は、
枚の導電性振動膜と、これに対向して平行に設置され
て、ディジタル信号の各ビット桁位置に対応するよう2
の指数倍の大きさに面積が分割絶縁された複数の電極を
有する駆動用電極および振動検出用電極を兼ねた固定電
極とを備えたディジタル式電気音響変換装置である。こ
れにより、能率および周波数特性に優れ、構造簡単にし
て構成の容易な、ディジタル電気信号からアナログ音響
信号への変換を行い、また、アナログ音響信号から直接
ディジタル電気信号に変換可能なディジタル式電気音響
変換装置を提供することができる。
The invention according to claim 2 of the present invention is a claim
With regard to the invention described in Item 1, the electroacoustic transducer is installed in parallel with one conductive vibrating membrane so as to correspond to each bit digit position of a digital signal.
Digital type electroacoustic transducer der having a fixed electrode area to the size of the index multiplied is also serving as a driving electrode and the vibration detecting electrode having a plurality of electrodes which are split insulation Ru. This
As a result, it is possible to convert a digital electric signal into an analog acoustic signal, which has excellent efficiency and frequency characteristics, and has a simple structure and easy configuration . Moreover, the digital electric acoustic can convert the analog acoustic signal directly into the digital electric signal. A conversion device can be provided.

【0011】 本発明の請求項3に記載の発明は、請求
項1に記載の発明について、前記電気音響変換部は、
動用電極の各電極が、放射状絶縁帯によって変形扇型に
分割されており、かつ、その分割線が半径方向には曲線
であり、中心の開き角によって決定される面積の割合
が、電極駆動信号として供給される2進数のディジタル
信号のビット桁位置に対応しているディジタル式電気音
響変換装置である。これにより、能率および周波数特性
に優れ、構造簡単にして構成の容易な、ディジタル電気
信号からアナログ音響信号への変換を行い、また、アナ
ログ音響信号から直接ディジタル電気信号に変換可能な
ディジタル式電気音響変換装置を提供することができ
る。
The invention according to claim 3 of the present invention is a claim
Regarding the invention according to Item 1, in the electroacoustic transducer , each electrode of the driving electrode is divided into a modified fan shape by a radial insulating band, and the dividing line is a curve in the radial direction.
And the proportion of the area is determined by the opening angle of the center, Ru binary bit digit position to support Lud Ijitaru electric acoustic converter der the digital signal supplied as an electrode drive signal. As a result, a digital electroacoustic that excels in efficiency and frequency characteristics, has a simple structure and is easy to configure, can convert a digital electric signal into an analog acoustic signal, and can directly convert an analog acoustic signal into a digital electric signal. A conversion device can be provided.

【0012】 本発明の請求項4に記載の発明は、請求
項1に記載の発明について、前記電気音響変換部は、
動用電極の各電極が、ほぼ等しい対向面積を持って互い
に絶縁された複数個の素片からなり、電極駆動信号とし
て供給される2進数のディジタル信号のビット桁位置に
対応してその個片を1個、2個、4個、8個・・・と2
の指数倍の個数を接続してなるディジタル式電気音響変
装置である。これにより、能率および周波数特性に優
れ、構造簡単にして構成の容易な、ディジタル電気信号
からアナログ音響信号への変換を行い、また、アナログ
音響信号から直接ディジタル電気信号に変換可能なディ
ジタル式電気音響変換装置を提供することができる。
The invention according to claim 4 of the present invention is a claim
In the invention of Item 1, in the electroacoustic transducer , each electrode of a driving electrode is composed of a plurality of pieces insulated from each other with substantially equal facing areas, and is supplied as an electrode driving signal. Corresponding to the bit digit position of the binary digital signal, the individual pieces are 1, 2, 4, 8, ...
Der connect the number of exponential multiplication of such Lud Ijitaru type electroacoustic transducer Ru. As a result, a digital electroacoustic that excels in efficiency and frequency characteristics, has a simple structure and is easy to configure, can convert a digital electric signal into an analog acoustic signal, and can directly convert an analog acoustic signal into a digital electric signal. A conversion device can be provided.

【0013】 本発明の請求項5に記載の発明は、一枚
の導電性振動膜と、これに対向して平行に設置されて、
ディジタル信号の各ビット桁位置に対応するよう2の指
数倍の大きさに面積が分割絶縁された複数の電極を有す
る駆動用電極と、前記導電性振動膜のもう一方の側に対
向して同様に平行に設置されて音孔を有する振動検出用
電極等の振動検出手段とを有する電気音響変換部と、前
記駆動用電極の個々の電極と対応する電極駆動用電源と
の間を接・断する電極駆動回路、振動検出手段によって
得られる振動膜の振動変位信号のレベル変換用プリアン
プ、該プリアンプの出力信号を一定のクロック周波数に
よって標本化し、そのレベルを一つ以前のサンプルと比
較してデルタ変調処理を施し、その結果を2進数値とみ
なして累積加算し、さらにその結果である2進数を外部
との接続のインターフェースに整合するクロックによっ
てデータサンプリングし、その出力を電極駆動信号とし
て前記電極駆動回路に所定のフォーマットで供給するた
めの駆動信号供給回路とを備え、前記振動検出用電極
は、対向する導電性の振動膜とともに形成する静電容量
が、前記一定のクロック周波数よりも約10倍高い周波
数の共振回路の一部を構成し、振動膜の振動に起因する
前記静電容量の変化を電気信号の変化に変換して、これ
を振動膜の振動変位信号とすることを特徴として、アナ
ログ信号である音響信号とディジタル電気信号とを直接
接続するディジタル式電気音響変換装置である。これに
より、能率および周波数特性に優れ、構造簡単にして構
成の容易な、ディジタル電気信号からアナログ音響信号
への変換を行い、また、アナログ音響信号から直接ディ
ジタル電気信号に変換可能なディジタル式電気音響変換
装置を提供することができる。
The invention according to claim 5 of the present invention is a sheet
It is installed in parallel with the conductive vibration film of
Use two fingers to correspond to each bit digit position of the digital signal.
Has multiple electrodes that are divided into several areas and insulated
Drive electrode and the other side of the conductive vibrating membrane.
For vibration detection with sound holes installed in parallel and facing each other
An electroacoustic conversion unit having a vibration detection means such as an electrode,
Each electrode of the drive electrodes and the corresponding electrode drive power supply
An electrode drive circuit that connects and disconnects between
Prean for level conversion of vibration displacement signal of the obtained vibrating membrane
The output signal of the preamplifier to a constant clock frequency
Therefore, sample and compare the level with the previous sample.
Delta modulation processing is performed, and the result is regarded as a binary value.
Then, cumulative addition is performed, and the resulting binary number is externally
With a clock that matches the interface of the connection with
Data is sampled and the output is used as the electrode drive signal.
Supply to the electrode drive circuit in a predetermined format.
And a drive signal supply circuit for
Is the capacitance formed with the opposite conductive vibrating membrane
Is about 10 times higher than the fixed clock frequency
Due to the vibration of the vibrating membrane, which forms part of a number of resonant circuits
Converting the change in capacitance into a change in electrical signal,
Is used as the vibration displacement signal of the vibrating membrane.
Directly outputs audio signals that are log signals and digital electrical signals
Ru digital electroacoustic transducer der to be connected. to this
More excellent efficiency and frequency characteristics, easy configuration to simplify the structure, performs a conversion to an analog audio signal from the digital electrical signals, also can be converted digital type electroacoustic transducer in direct digital electrical signals from an analog audio signal
A device can be provided.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】(実施の形態)図1は本発明の実施の形態
における電気音響変換器の構造例を示す。この電気音響
変換器は、全体として円筒状であり、図1(a)はその
横断面図であり、図1(b)は図1(a)における駆動
用電極12の振動膜10の側からみた平面図であり、扇
状が歪んだ形の電極に分割され、それぞれ曲線の絶縁体
によって絶縁されている。図1(a)において、10は
振動膜、11は振動検出用電極、12は駆動用電極、1
3は音孔、14は絶縁性のハウジング、15、16はそ
れぞれエレクトレット膜である。図1(b)において、
20〜27は複数個に分割された駆動電極で、この例で
は8ビットのディジタル信号に対応するよう8個に分割
されている。28は絶縁体である。この例では振動膜1
0に対する駆動力を均一化するため、全体を3等分し、
その中で8ビットの2進化されたディジタル信号に対応
するためそれぞれの面積が 1:2:4:8:16:32:64:128 の割合で分割されたものが3組、それぞれ120度の位
置に配置されている。この結果、2進化されたディジタ
ル信号が駆動用電極12に与えられたときには振動膜1
0上に加振力が発生する。その大きさは、駆動用電極1
2上のエレクトレット膜15、16の表面電位(一定)
と電極駆動用電源の電圧(一定)と駆動用電極12の面
積の積に比例し、静止時の振動膜10と駆動用電極12
の間隔(一定)に反比例する。これらの中で分割された
駆動用電極12の個々の面積は、信号の各ビット桁位置
に対応して上述のように配分されているため、該当する
桁位置に信号(ビット)が存在するときに、その桁位置
に対応した大きさの駆動力が同時に発生し、振動膜10
上で加算されて加振力となる。かくして振動膜10は、
与えられたディジタル信号に対応した大きさのアナログ
量としての振動を行って音響信号を放射し、結果的に電
気−機械−音響の変換の過程のうち、電気−機械変換は
同時にディジタル−アナログの変換も行うものである。
ここで、それぞれの電極およびこれを絶縁する部分は、
図示の通りの曲線であり、振動膜固有の振動モードにお
ける節、腹の線とは交差するため、固有振動の影響は少
なく、このままで平坦な周波数特性の電気音響変換特性
が得られる。
(Embodiment) FIG. 1 shows a structural example of an electroacoustic transducer according to an embodiment of the present invention. This electroacoustic transducer has a cylindrical shape as a whole, FIG. 1 (a) is a cross-sectional view thereof, and FIG. 1 (b) is from the vibrating membrane 10 side of the driving electrode 12 in FIG. 1 (a). FIG. 3 is a plan view of a fan, which is divided into electrodes having a distorted fan shape and insulated by curved insulators. In FIG. 1A, 10 is a vibrating membrane, 11 is a vibration detection electrode, 12 is a drive electrode, and 1
Reference numeral 3 is a sound hole, 14 is an insulating housing, and 15 and 16 are electret films. In FIG. 1 (b),
Drive electrodes 20 to 27 are divided into a plurality of pieces, and in this example, they are divided into eight pieces so as to correspond to an 8-bit digital signal. 28 is an insulator. In this example, the vibrating membrane 1
To equalize the driving force for 0, divide the whole into 3 equal parts,
In order to correspond to an 8-bit binarized digital signal, three areas are divided at a ratio of 1: 2: 4: 8: 16: 32: 64: 128. It is located in a position. As a result, when the binarized digital signal is applied to the driving electrode 12, the vibrating membrane 1
Excitation force is generated on 0. The size of the driving electrode 1
Surface potential of electret films 15 and 16 on 2 (constant)
In proportion to the product of the voltage (constant) of the electrode driving power source and the area of the driving electrode 12, the vibrating film 10 and the driving electrode 12 at rest are
Inversely proportional to the interval (constant). Since the individual areas of the driving electrodes 12 divided among these are distributed as described above corresponding to each bit digit position of the signal, when a signal (bit) exists at the corresponding digit position. In addition, a driving force of a magnitude corresponding to the digit position is simultaneously generated, and the vibrating membrane 10
The above is added to give the exciting force. Thus, the vibrating membrane 10 is
Vibration is performed as an analog quantity of a magnitude corresponding to a given digital signal to radiate an acoustic signal, and as a result, in the process of electrical-mechanical-acoustic conversion, electrical-mechanical conversion is simultaneously performed by digital-analog. It also performs conversion.
Here, the respective electrodes and the part that insulates them are
The curve is as shown in the figure, and since it intersects the nodal line and the antinode line in the vibration mode peculiar to the vibrating membrane, the influence of the natural vibration is small, and the electroacoustic conversion characteristic having a flat frequency characteristic is obtained as it is.

【0022】図2は本発明を実施するための他の例であ
って、図1における駆動用電極12に相当するものであ
る。図2において、30は絶縁体、31は導電面であ
る。絶縁体30に囲まれた導電面31は素片として駆動
用電極全体に分布して平面を構成する。この素片はディ
ジタルの電極駆動信号のビット桁位置に対応して1個、
2個、4個、8個、・・・を、その背面においてリード
線42によって接続することによって、前述した電極面
積の配分と同様の動作を行わせている。この場合、素片
の1個または複数個を振動検出用電極33として使用す
ることができ、その場合には振動膜の片面のみの設置で
も機能を満たすことができる。
FIG. 2 shows another example for carrying out the present invention, which corresponds to the driving electrode 12 in FIG. In FIG. 2, 30 is an insulator and 31 is a conductive surface. The conductive surface 31 surrounded by the insulator 30 is distributed as a piece over the entire driving electrode to form a flat surface. One of this piece corresponds to the bit digit position of the digital electrode drive signal,
By connecting the two, four, eight, ... To the back surface by the lead wire 42, the same operation as the above-mentioned distribution of the electrode area is performed. In this case, one or more of the element pieces can be used as the vibration detection electrode 33, and in that case, the function can be satisfied even if only one surface of the vibration film is installed.

【0023】図3は振動検出用電極11に関する他の例
であって、周波数領域で分離することにより駆動用電極
12と振動検出用電極11とを共用可能とするものであ
る。図3において、40は導電性振動膜、41は固定電
極、42は共振用インダクタンス、43は高周波発振
器、44は整流器である。振動膜40と固定電極41と
によって形成される静電容量は、共振用インダクタンス
42とともに共振周波数foを形成している。高周波発
振器43の発振周波数は、foからわずかに異なってい
る。外来音圧または電極からの駆動力によって導電性振
動膜40が振動した場合、上記静電容量が変化し、した
がって共振周波数も変化する。これにより整流器44に
到来する高周波電圧が振動膜の振動に対応して変化し、
振動検出端子45において振動を検出することができ
る。なお46は低周波阻止用コンデンサ、47は高周波
阻止用インダクタンス、48は低周波すなわち電極駆動
信号端子である。高周波発振器43の共振周波数は、電
極駆動信号よりも10倍程度高くできるため、低周波阻
止用コンデンサ46と高周波阻止用インダクタンス47
とによって回路的に分離することにより、電極駆動と振
動検出を同一の部材によって構成することができる。
FIG. 3 shows another example of the vibration detecting electrode 11, in which the driving electrode 12 and the vibration detecting electrode 11 can be shared by separating them in the frequency domain. In FIG. 3, 40 is a conductive vibrating film, 41 is a fixed electrode, 42 is a resonance inductance, 43 is a high frequency oscillator, and 44 is a rectifier. The capacitance formed by the vibrating film 40 and the fixed electrode 41 forms the resonance frequency fo together with the resonance inductance 42. The oscillation frequency of the high frequency oscillator 43 is slightly different from fo. When the conductive vibrating film 40 vibrates due to the external sound pressure or the driving force from the electrodes, the capacitance changes, and therefore the resonance frequency also changes. As a result, the high-frequency voltage that reaches the rectifier 44 changes in response to the vibration of the vibrating membrane,
Vibration can be detected at the vibration detection terminal 45. Reference numeral 46 is a low frequency blocking capacitor, 47 is a high frequency blocking inductance, and 48 is a low frequency or electrode drive signal terminal. Since the resonance frequency of the high frequency oscillator 43 can be made about 10 times higher than that of the electrode driving signal, the low frequency blocking capacitor 46 and the high frequency blocking inductance 47 are provided.
The electrodes can be driven and the vibration can be detected by the same member by separating the circuits by using.

【0024】この高周波による振動検出を図4に示す。
図4において、横軸は周波数、50は高周波発振器43
の発振周波数、51は静止時における振動膜40と固定
電極41による静電容量と共振用インダクタンス42に
よる共振曲線、52は振動膜40が振動することによっ
て振動したときの共振曲線、53は振動検出端子45か
ら出力された振動である。
The vibration detection by this high frequency is shown in FIG.
In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency, and 50 represents the high frequency oscillator 43.
Of the vibration frequency, 51 is a resonance curve by the capacitance of the vibrating membrane 40 and the fixed electrode 41 and the resonance inductance 42 at rest, 52 is a resonance curve when the vibrating membrane 40 vibrates, and 53 is vibration detection. The vibration is output from the terminal 45.

【0025】図5は上記したディジタル式電気音響変換
器を用いたディジタル式電気音響変換装置の構成を示す
ものである。図5において、60はディジタル式電気音
響変換器、61は電極駆動用電源、62はディジタル式
電気音響変換器70の駆動用電極601に接続された電
極駆動回路であって、電極駆動用電源61と駆動用電極
60aとの間の接続の接・断を、供給されるディジタル
駆動信号に応じて行うものである。63は駆動信号供給
回路、64はサンプリング回路、65はディジタルマイ
クロホン出力端子、66は演算回路、67はデルタ変調
回路であり、よく知られているように減算器、コンパレ
ータおよび局部積分器により構成されている。68はサ
ンプリング・ホールド回路、69はディジタル式電気音
響変換器60の振動検出用電極602とサンプリング・
ホールド回路68との間に接続されたプリアンプであ
る。この図において60〜65では、一般のディジタル
オーディオ機器との接続整合性の観点から、例えば4
4.1キロヘルツのクロック周波数によって動作し、6
6〜68では良く知られているデルタ変調の特性から、
より高い周波数のクロックによって動作するものであ
り、2つのクロックの間の整合は、サンプリング回路6
4によって実行する。
FIG. 5 shows the structure of a digital electroacoustic transducer using the above-mentioned digital electroacoustic transducer. In FIG. 5, 60 is a digital electroacoustic transducer, 61 is an electrode driving power source, 62 is an electrode driving circuit connected to the driving electrode 601 of the digital electroacoustic transducer 70, and the electrode driving power source 61 The connection and disconnection between the drive electrode 60a and the drive electrode 60a are performed according to the supplied digital drive signal. Reference numeral 63 is a drive signal supply circuit, 64 is a sampling circuit, 65 is a digital microphone output terminal, 66 is an arithmetic circuit, and 67 is a delta modulation circuit, which is composed of a subtractor, a comparator and a local integrator as is well known. ing. Reference numeral 68 is a sampling and holding circuit, 69 is a vibration detection electrode 602 of the digital electroacoustic transducer 60 and a sampling electrode.
It is a preamplifier connected between the hold circuit 68. In this figure, 60 to 65 are, for example, 4 from the viewpoint of connection consistency with general digital audio equipment.
Operates with a clock frequency of 4.1 kHz, 6
From 6 to 68, which is well known,
It operates with a clock of a higher frequency, and the matching between the two clocks depends on the sampling circuit 6
Execute by 4.

【0026】次に、このディジタル式電気音響変換装置
の動作について説明する。ディジタル式電気音響変換器
60は、図1に示したように、コンデンサマイクロホン
とコンデンサスピーカを振動膜を共用化させて一体化し
たものである。コンデンサマイクロホンとコンデンサス
ピーカはよく知られており、マイクロホンについては、
その出力電圧が外部音圧による振動膜の変位とエレクト
レット表面電位(または成極電圧)に比例することが知
られている。コンデンサスピーカ(またはイヤホン)の
出力音圧は、静電的に振動膜に加えられる駆動力に比例
し、その大きさはエレクトレット表面電位(または成極
電圧)および外部から与えられる信号電圧と、振動膜に
対向する駆動用電極の面積の大きさで決定されることは
周知である。そこで、ディジタル信号の各ビットの桁位
置に対応して、 20 :21 :22 :23 :24 :・・・・・・ =1:2:4:8:16:・・・・・ の割合で電極面積を定め、既に述べたようにビットの存
在する場合に、一定電圧の電極駆動用電源61と分割さ
れた駆動用電極601との間の接続を「接」として駆動
力を与える。これにより、ディジタル信号の数値にした
がった大きさの駆動力を振動膜603に与える。すなわ
ち振動膜603を介した電気−機械−音響の変換と、デ
ィジタル−アナログ変換を同時に行うものである。その
際、印加するディジタル電気信号は、すべての桁位置に
対して電圧が一定であり、かつ十分に高いクロック周波
数を持っているものとすると、駆動力の周波数特性は平
坦と見なすことができる。一方、振動膜603は、その
形状、材料から決まる固有の自由振動モードを持つた
め、駆動力の振動膜面上の分布が自由振動モードと重な
った場合には、共振が生じ周波数特性上の凹凸を生ず
る。円形振動膜の自由振動モードは、半径上の節、腹を
持つモードと、同心円上に節、腹を持つものとが有るこ
とが知られている。本実施の形態では、これらのモード
と駆動力分布が重なることがないよう、分割された駆動
力用電極601が変形扇状または複数の素片を連結した
ものとなっている。
Next, the operation of this digital electroacoustic transducer will be described. As shown in FIG. 1, the digital electroacoustic transducer 60 is one in which a condenser microphone and a condenser speaker are integrated by sharing a vibrating membrane. Condenser microphones and condenser speakers are well known.
It is known that the output voltage is proportional to the displacement of the vibrating membrane due to the external sound pressure and the electret surface potential (or polarization voltage). The output sound pressure of a condenser speaker (or earphone) is proportional to the driving force that is electrostatically applied to the vibrating membrane, and its magnitude depends on the electret surface potential (or polarization voltage) and the signal voltage applied from the outside, and the vibration. It is well known that it is determined by the size of the area of the driving electrode facing the film. Therefore, corresponding to the digit position of each bit of the digital signal, 2 0 : 2 1 : 2 2 : 2 3 : 2 4 : ... = 1: 2: 4: 8: 16: ... .. The electrode area is determined by the ratio, and when a bit is present as described above, the connection between the electrode driving power source 61 having a constant voltage and the divided driving electrode 601 is defined as "contact" and the driving force is set. give. As a result, a driving force having a magnitude according to the numerical value of the digital signal is applied to the vibrating membrane 603. That is, the electrical-mechanical-acoustic conversion via the vibrating membrane 603 and the digital-analog conversion are simultaneously performed. At that time, if the applied digital electric signal has a constant voltage for all digit positions and has a sufficiently high clock frequency, the frequency characteristic of the driving force can be regarded as flat. On the other hand, since the vibrating film 603 has a unique free vibration mode determined by its shape and material, when the distribution of the driving force on the vibrating film surface overlaps with the free vibration mode, resonance occurs and unevenness in the frequency characteristics occurs. Cause It is known that the free vibration modes of the circular vibrating membrane include a mode having a node and an antinode on a radius and a mode having a node and an antinode on a concentric circle. In the present embodiment, the divided driving force electrodes 601 are formed into a deformed fan shape or a plurality of pieces are connected so that the driving force distribution does not overlap with these modes.

【0027】このようにして駆動された振動膜603
は、駆動力すなわちディジタル電気信号に比例して加振
力が発生して振動し、その振動変位は振動検出用電極6
02によって検出される。検出された振動変位信号は、
プリアンプ69でレベルが調整された後、サンプリング
・ホールド回路68で高速のクロック信号でサンプリン
グされ、デルタ変調回路67で、そのサンプル値の一つ
前のものと比較して、その差がスレッショルド以上に増
加している場合に+1、減少している場合に−1、差が
スレッショルド以内であれば0なる出力パルスを発生す
る、いわゆるデルタ変調の操作を行う。このようにして
得られる+1、−1または0なる出力を2進数とみなし
て演算回路66に供給する。演算回路66は、この値に
基づいて駆動信号を加減算し、新しい駆動信号を作成す
る。ここで外部から供給されるディジタル電気信号が無
い場合、検出され演算回路66に与えられるものは、音
孔を経由して振動膜603上に到達する音響信号の加振
力によるものである。演算回路66においては、振動膜
の振動変位が小となるよう常に加減算が行われているた
め、振動膜603は、ディジタル信号の最下位ビットの
範囲内の精度で音響信号に抗して静止している。言い換
えれば入射する音響信号によって与えられる振動膜60
3面上の圧力と、演算回路66から駆動信号供給回路6
3と電極駆動回路62、駆動用電極601を経由して振
動膜603に与えられる駆動力が、誤差範囲内でバラン
スしている。すなわち振動膜603の表裏面からの加振
力のバランスであることから、演算回路66の出力すな
わち駆動力は、符号が逆で1サンプリング遅れて音響信
号に比例した大きさのもので、かつディジタル化された
ものである。すなわちディジタルマイクロホンが実現さ
れたもので、図5にディジタルマイクロホン出力65と
して示されている。この場合、振動変位信号およびその
プリアンプは単に増減のみを観察するものであるから、
直線性についての要求は、かなり狭い範囲での単調増減
が必要な程度である。
The vibrating membrane 603 driven in this way
Generates a vibration force in proportion to the driving force, that is, a digital electric signal, and vibrates, and the vibration displacement is the vibration detection electrode 6
Detected by 02. The detected vibration displacement signal is
After the level is adjusted by the preamplifier 69, it is sampled by the high-speed clock signal by the sampling and holding circuit 68, and the difference is more than the threshold value compared with the one before the sampled value by the delta modulation circuit 67. A so-called delta modulation operation is performed in which an output pulse of +1 when increasing, −1 when decreasing, and 0 when the difference is within the threshold is performed. The output of +1, -1 or 0 obtained in this way is regarded as a binary number and supplied to the arithmetic circuit 66. The arithmetic circuit 66 adds or subtracts the drive signal based on this value to create a new drive signal. Here, when there is no digital electric signal supplied from the outside, what is detected and given to the arithmetic circuit 66 is due to the excitation force of the acoustic signal that reaches the vibrating membrane 603 through the sound hole. In the arithmetic circuit 66, since the addition and subtraction are always performed so that the vibration displacement of the vibrating membrane is small, the vibrating membrane 603 stands still against the acoustic signal with accuracy within the range of the least significant bit of the digital signal. ing. In other words, the vibrating membrane 60 provided by the incident acoustic signal
The pressure on the third surface and the driving signal supply circuit 6 from the arithmetic circuit 66.
3, the driving force applied to the vibrating film 603 via the electrode driving circuit 62 and the driving electrode 601 is balanced within the error range. That is, since the vibration force from the front and back surfaces of the vibrating membrane 603 is balanced, the output of the arithmetic circuit 66, that is, the driving force, has a sign opposite to that of one sampling delay, and has a magnitude proportional to the acoustic signal, and is digital. It has been transformed into That is, a digital microphone has been implemented and is shown in FIG. 5 as digital microphone output 65. In this case, the vibration displacement signal and its preamplifier only observe increase and decrease,
The linearity requirement is such that a monotonic increase / decrease within a fairly narrow range is required.

【0028】図6はこれを模式的に示したものである。
図6において、横軸はすべて同一の時間軸であって、7
0は振動膜に到来する音響信号の圧力波形、711はデ
ルタ変調を施すためのクロック信号、721は入力に対
するデルタ変調を施すプロセス、731はデルタ変調出
力、74はこれを数値表示したもの、75はその数値を
累積加算した結果である。ここに76はデルタ変調にお
ける量子化のスレッショルドを示す。712は外部との
接続のためのクロック信号であり、77はそのクロック
によって前記の累積加算結果をサンプリングしたもの
で、電極駆動信号であると同時にディジタルマイクロホ
ン出力信号となるものである。78はこれを波形表示し
たもので、入力波形をサンプリングした形となってい
る。79はこの信号による振動膜に対する駆動力と入力
音圧との合成された駆動力、およびそれに比例する信号
膜の振動変位、722はこの振動変位に対するデルタ変
調のプロセンス、732はその結果であって、当然なが
ら731に示した元のデルタ変調出力731と同じもの
である。
FIG. 6 schematically shows this.
In FIG. 6, the horizontal axes are all the same time axis, and
0 is a pressure waveform of an acoustic signal arriving at the vibrating membrane, 711 is a clock signal for performing delta modulation, 721 is a process for performing delta modulation on the input, 731 is delta modulation output, 74 is a numerical display of this, 75 Is the result of cumulative addition of the numerical values. Here, 76 indicates the threshold of quantization in delta modulation. Reference numeral 712 is a clock signal for external connection, and 77 is a sample of the cumulative addition result by the clock, which is an electrode drive signal and a digital microphone output signal at the same time. Reference numeral 78 is a waveform display of this, which has a form in which the input waveform is sampled. Reference numeral 79 is a composite driving force of the driving force for the vibrating membrane and the input sound pressure by this signal, and the vibration displacement of the signal film proportional thereto, 722 is a delta modulation process sense for this vibration displacement, and 732 is a result thereof. As a matter of course, it is the same as the original delta modulation output 731 shown in 731.

【0029】上述したディジタル式電気音響変換装置
は、あらゆる音声通信システム、音響機器等に適用でき
る。図7にはその簡単な例として、ディジタル伝送路を
有する音声通信システムを示す。図7において、80は
本発明のディジタル式電気音響変換装置におけるディジ
タルマイクロホン、81はディジタル信号のレベル調整
器(2個)、83はディジタル伝送路、84は波形整形
器、85は本発明のディジタル式電気音響変換装置にお
けるディジタル発音体、86はシステムの電源である。
なお図8において、点線はアナログ信号路、実線はディ
ジタル信号路を表す。
The above-mentioned digital electroacoustic transducer can be applied to any voice communication system, audio equipment, and the like. As a simple example, FIG. 7 shows a voice communication system having a digital transmission line. In FIG. 7, 80 is a digital microphone in the digital electroacoustic converter of the present invention, 81 is a digital signal level adjuster (two), 83 is a digital transmission line, 84 is a waveform shaper, and 85 is the digital of the present invention. A digital sounding body in the electro-acoustic transducer, 86 is a power source of the system.
In FIG. 8, dotted lines represent analog signal paths and solid lines represent digital signal paths.

【0030】図8は従来の技術による同様な音声通信シ
ステムの例を示すものであり、90は従来技術によるマ
イクロホン、91は直線増幅器、92はアナログ−ディ
ジタル変換器、93はディジタル伝送路、94は波形整
形器、95はディジタル−アナログ変換器、96は直線
増幅器、97は従来技術によるラウドスピーカ、98は
システムの電源である。なお図8において、点線はアン
ログ信号路を、実線はディジタル信号路を表す。
FIG. 8 shows an example of a similar voice communication system according to the prior art. 90 is a microphone according to the prior art, 91 is a linear amplifier, 92 is an analog-digital converter, 93 is a digital transmission line, and 94 is. Is a waveform shaper, 95 is a digital-analog converter, 96 is a linear amplifier, 97 is a conventional loudspeaker, and 98 is a power supply for the system. In FIG. 8, the dotted line represents the unlogged signal path and the solid line represents the digital signal path.

【0031】図8の従来例との対比に示すごとく、本実
施の形態における有用性は図7において、システムのす
べてがディジタル化されていることから了解せられる。
すなわち図8に存在するアナログ−ディジタル変換器9
2、ディジタル−アナログ変換器95が除去されている
ことが最大の特徴である。これは本発明によるディジタ
ル式電気音響変換装置がアナログ−ディジタル変換器と
ディジタル−アナログ変換器の機能を持っているためで
ある。このことは、各種の利便をもたらすものである。
技術的にはアナログ回路とディジタル回路が混在するこ
とによる雑音、誘導妨害、などの障害から解放される。
価格面からは部品の標準化、無調整化等による低価格
化、機器システムの通用面からは部品数の減少による高
信頼化等等、計り知れないものがである。なお、機器、
システムをディジタル化することの社会的、技術的な優
位性についてはここに述べることを省略することは許容
されると思われる。
As shown in comparison with the conventional example of FIG. 8, the usefulness of the present embodiment can be understood from FIG. 7 because the entire system is digitized.
That is, the analog-digital converter 9 existing in FIG.
2. The greatest feature is that the digital-analog converter 95 is removed. This is because the digital electroacoustic converter according to the present invention has the functions of an analog-digital converter and a digital-analog converter. This brings various conveniences.
Technically, it is freed from noise, inductive interference, and other obstacles caused by the mixture of analog and digital circuits.
In terms of price, standardization of parts, price reduction due to non-adjustment, etc., and in terms of universal use of equipment systems, there are immeasurable things such as high reliability due to a decrease in the number of parts. In addition, equipment,
It may be acceptable to omit the discussion here on the social and technical advantages of digitizing the system.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように本実施の形態によれば、静
電型電気音響変換器の駆動用電極を1:2:4:8:・
・・と2の指数倍の割合で分割絶縁してディジタル信号
のビットに対応させた直接変換型ディジタル発音体と、
これを帰還ループの一部に用いたディジタルマイクロホ
ンとでディジタル式電気音響変換器を構成したので、ア
ナログ−ディジタル変換器の不要なディジタル伝送音声
通信機等を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the driving electrodes of the electrostatic electroacoustic transducer are set to 1: 2: 4: 8 :.
..And direct conversion type digital sounding body which is divided and insulated at a ratio of exponent of 2 and corresponds to bits of a digital signal,
Since the digital electroacoustic converter is configured with the digital microphone using this as a part of the feedback loop, it is possible to realize a digital transmission voice communication device that does not require an analog-digital converter.

【0033】また本発明は、このようなディジタル駆動
式静電型発音体と、これと振動膜を共用したコンデンサ
マイクロホンの出力をデルタ変調し、その出力を演算し
て発音体駆動信号を生成し、振動膜の振動を演算し、常
にゼロに保つよう制御するディジタル式電気音響変換装
置を構成することができる。この場合、発音体駆動信号
は振動膜面上で外来音圧と相殺することになるため、こ
れがマイクロホンとしてのディジタル出力になる。
Further, the present invention delta-modulates the output of such a digital drive type electrostatic sounding body and a condenser microphone sharing the diaphragm with this, and calculates the output to generate a sounding body drive signal. It is possible to configure a digital electroacoustic transducer that calculates the vibration of the vibrating membrane and controls so as to always keep it at zero. In this case, the sounding body drive signal cancels out the external sound pressure on the vibrating membrane surface, and this becomes a digital output as a microphone.

【0034】したがって、本発明は、能率および周波数
特性に優れ、構造簡単にして構成の容易な、ディジタル
電気信号からアナログ音響信号への変換器を一つのコン
ポーネントとして構成することができ、アナログ音響信
号から直接ディジタル電気信号に変換可能なディジタル
式電気音響変換器およびこれを用いた装置を提供するこ
とができる。
Therefore, according to the present invention, a converter from a digital electric signal to an analog acoustic signal, which is excellent in efficiency and frequency characteristics, has a simple structure and is easy to configure, can be configured as one component. It is possible to provide a digital electroacoustic transducer which can be directly converted into a digital electric signal from the device and a device using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のディジタル式電気音響変換器の一例を
示す横断面図(a)と駆動用電極の平面図(b)
FIG. 1 is a cross-sectional view (a) showing an example of a digital electroacoustic transducer of the present invention and a plan view (b) of driving electrodes.

【図2】本発明のディジタル式電気音響変換器の他の例
を示す駆動用電極の平面図
FIG. 2 is a plan view of a driving electrode showing another example of the digital electroacoustic transducer of the present invention.

【図3】本発明のディジタル式電気音響変換器の他の例
を示す概念図
FIG. 3 is a conceptual diagram showing another example of the digital electroacoustic transducer of the present invention.

【図4】図3に示したディジタル式電気音響変換器の動
作を説明するための特性図
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the operation of the digital electroacoustic transducer shown in FIG.

【図5】本発明のディジタル式電気音響変換器を用いた
装置の構成を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an apparatus using the digital electroacoustic transducer of the present invention.

【図6】図5に示した装置の動作を説明するための特性
FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining the operation of the device shown in FIG.

【図7】図5に示した装置を用いた音声通信システムの
一例を示すブロック図
7 is a block diagram showing an example of a voice communication system using the apparatus shown in FIG.

【図8】従来における同様な音声通信システムの一例を
示すブロック図
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a similar voice communication system in the related art.

【図9】従来におけるディジタル直接駆動型スピーカの
構造図を示す横断面図(a)と駆動用電極の平面図
(b)
FIG. 9 is a cross-sectional view (a) showing a structural diagram of a conventional digital direct drive type speaker and a plan view (b) of driving electrodes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 振動膜 11 振動検出用電極 12 駆動用電極 13 音孔 14 絶縁性ハウジング 20〜27 分割された駆動電極 28 絶縁帯 30 絶縁板 31 導電面 32 リード線 33 検出用電極 40 導電性振動膜 41 固定電極 44 整流器 45 振動検出端子 46 低周波阻止コンデンサ 47 高周波阻止インダクタンス 48 電極駆動端子 50 発振器の発振周波数 51 静止時における共振曲線 52 振動膜が変移したときの共振曲線 60 ディジタル式電気音響変換器 61 電極駆動用電源 62 電極駆動回路 63 駆動信号供給回路 64 サンプリング回路 65 ディジタルマイクロホン出力 66 演算回路 67 デルタ変調回路 68 サンプリング・ホールド回路 69 プリアンプ 601 駆動用電極 602 振動検出用電極 603 振動膜 70 振動膜に到来する音響信号の圧力波形 711 デルタ変調を施すためのクロック信号 712 外部との接続のためのクロック 721 入力に対するデルタ変調を施すプロセス 722 振動膜の振動変位に対するデルタ変調を施すプ
ロセス 732 デルタ変調出力 74 デルタ変調出力の数値表示 75 デルタ変調出力の累積加算結果 76 デルタ変調の量子化スレショルド 77 デルタ変調出力の累積加算結果外部クロックによ
るサンプリング結果=電極駆動信号=ディジタルマイク
ロホン出力 78 電極駆動信号の波形表示 79 動作時の振動膜の振動変位およびその振動変位信
号(両者は比例しているから簡単のため一つで表示) 80 本発明のディジタル式電気音響装置におけるディ
ジタルマイクロホン 81、84 ディジタル信号のレベル調整器 82 ディジタル伝送路 85 本発明のディジタル式電気音響変換器装置のおけ
るディジタル発音帯 90 従来技術によるマイクロホン 91 直線増幅器 92 アナログ−ディジタル変換器 93 ディジタル伝送路 94 波形整形器 95 ディジタル−アナログ変換器 96 直線増幅器 97 従来技術によるラウドスピーカ 98 システムの電源
10 Vibrating Membrane 11 Vibration Detection Electrode 12 Driving Electrode 13 Sound Hole 14 Insulating Housing 20-27 Divided Driving Electrode 28 Insulating Band 30 Insulating Plate 31 Conductive Surface 32 Lead Wire 33 Detection Electrode 40 Conductive Vibration Membrane 41 Fixed Electrode 44 Rectifier 45 Vibration detection terminal 46 Low frequency blocking capacitor 47 High frequency blocking inductance 48 Electrode driving terminal 50 Oscillation frequency 51 Oscillation frequency 51 Resonance curve at rest 52 Resonance curve when the vibrating membrane is displaced 60 Digital electroacoustic transducer 61 Electrode Drive power supply 62 Electrode drive circuit 63 Drive signal supply circuit 64 Sampling circuit 65 Digital microphone output 66 Arithmetic circuit 67 Delta modulation circuit 68 Sampling and holding circuit 69 Preamplifier 601 Drive electrode 602 Vibration detection electrode 603 Vibrating film 70 Arrival at the vibrating film Sound signal Pressure Waveform 711 Clock Signal 712 for Delta Modulation Clock 721 for External Connection 721 Process for Delta Modulation on Input 722 Process for Delta Modulation on Vibration Displacement of Vibrating Membrane 732 Delta Modulation Output 74 Numerical Value of Delta Modulation Output Display 75 Cumulative addition result of Delta modulation output 76 Quantization threshold of Delta modulation 77 Cumulative addition result of Delta modulation output Sampling result by external clock = Electrode drive signal = Digital microphone output 78 Waveform display of electrode drive signal 79 Vibration film during operation Vibration displacement signal and its vibration displacement signal (both are proportional and therefore are shown as one for simplicity) 80 Digital microphones 81, 84 in the digital electroacoustic apparatus of the present invention Digital signal level adjuster 82 Digital transmission line 85 Starting Digital sound band 90 in the digital electroacoustic transducer device of the prior art Microphone 91 of the prior art 91 Linear amplifier 92 Analog-digital converter 93 Digital transmission line 94 Waveform shaper 95 Digital-analog converter 96 Linear amplifier 97 Loudspeaker of the prior art 98 System power supply

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−106300(JP,A) 特開 昭58−171199(JP,A) 特開 昭56−165490(JP,A) 特開 昭54−102119(JP,A) 特開 昭64−44010(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 19/02 H04R 3/12 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-3-106300 (JP, A) JP-A-58-171199 (JP, A) JP-A-56-165490 (JP, A) JP-A-54-102119 (JP , A) JP 64-44010 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H04R 19/02 H04R 3/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一枚の導電性振動膜と、これに対向して
平行に設置されて、ディジタル信号の各ビット桁位置に
対応するよう2の指数倍の大きさに面積が分割絶縁され
た複数の電極を有する駆動用電極と、前記導電性振動膜
のもう一方の側に対向して同様に平行に設置されて音孔
を有する振動検出用電極等の振動検出手段を有する電気
音響変換部と、前記駆動用電極の個々の電極と対応する
電極駆動用電源との間を接・断する電極駆動回路、振動
検出手段によって得られる振動膜の振動変位信号のレベ
ル変換用プリアンプ、該プリアンプの出力信号を一定の
クロック周波数によって標本化し、そのレベルを一つ以
前のサンプルと比較してデルタ変調処理を施し、その結
果を2進数値とみなして累積加算し、さらにその結果で
ある2進数を外部との接続のインターフェースに整合す
るクロックによってデータサンプリングし、その出力を
電極駆動信号として前記電極駆動回路に所定のフォーマ
ットで供給するための駆動信号供給回路とを備えたディ
ジタル式電気音響変換装置。
And 1. A single conductive diaphragm, is installed parallel to and opposed to, the area to the size of the second index times so as to correspond to each bit digit position of the digital signal is split insulation A driving electrode having a plurality of electrodes, and an electric device having a vibration detecting means such as a vibration detecting electrode having a sound hole and arranged in parallel to face the other side of the conductive vibration film.
Corresponding to the acoustic transducer and the individual electrodes of the drive electrodes
Electrode drive circuit that connects and disconnects with the electrode drive power supply, vibration
The level of the vibration displacement signal of the vibrating membrane obtained by the detection means.
Conversion preamplifier, a constant output signal of the preamplifier
Sampling is done by the clock frequency, and its level is one or more.
Compared to the previous sample, it was delta-modulated and the resulting
The result is regarded as a binary value and cumulative addition is performed.
Match a binary number to the interface for external connections
Data sampling with the clock
A predetermined former is provided to the electrode driving circuit as an electrode driving signal.
Drive signal supply circuit for supplying
Zital type electro-acoustic transducer.
【請求項2】 前記電気音響変換部は、一枚の導電性振
動膜と、これに対向して平行に設置されて、ディジタル
信号の各ビット桁位置に対応するよう2の指数倍の大き
さに面積が配分されて分割絶縁された複数の電極を有す
る駆動用電極および振動検出用電極を兼ねた固定電極と
を備えた請求項1記載のディジタル式電気音響変換
2. The electro-acoustic transducer is installed in parallel with one conductive vibrating membrane and is opposed thereto, and has an exponential multiple of 2 so as to correspond to each bit digit position of a digital signal. digital type electroacoustic transducer instrumentation of claim 1, wherein the area has a fixed electrode which also serves as a driving electrode and the vibration detecting electrode having a plurality of electrodes divided insulated been allocated to
Place
【請求項3】 前記電気音響変換部は、駆動用電極の各
電極が、放射状絶縁帯によって変形扇型に分割されてお
り、かつ、その分割線が半径方向には曲線であり、中心
の開き角によって決定される面積の割合が、電極駆動信
号として供給される2進数のディジタル信号のビット桁
位置に対応している請求項1記載のディジタル式電気音
響変換装置
3. In the electroacoustic transducer , each electrode of a driving electrode is divided into a modified fan shape by a radial insulating band, and the dividing line is a curved line in a radial direction, and a center opening is formed. the ratio of the area determined by the corners, binary digital signal corresponding to not that請 Motomeko 1 Symbol placement digital type electroacoustic transducer of the bit digit position of which is supplied as electrode driving signal.
【請求項4】 前記電気音響変換部は、駆動用電極の各
電極が、ほぼ等しい対向面積を持って互いに絶縁された
複数個の素片からなり、電極駆動信号として供給される
2進数のディジタル信号のビット桁位置に対応してその
個片を1個、2個、4個、8個・・・と2の指数倍の個
数を接続してなることを特徴とする請求項1記載のディ
ジタル式電気音響変換装置
4. The electroacoustic conversion unit comprises a plurality of segments, in which each electrode of a driving electrode is insulated from each other with substantially equal facing areas, and is a binary digital signal supplied as an electrode driving signal. 1 the pieces corresponding to the bit digit position of the signal, 2, 4, No placement claim 1 Symbol, characterized in that formed by connecting 8 ... and the number of exponent times 2 digital type electroacoustic transducer.
【請求項5】 一枚の導電性振動膜と、これに対向して
平行に設置されて、ディジタル信号の各ビット桁位置に
対応するよう2の指数倍の大きさに面積が分割絶縁され
た複数の電極を有する駆動用電極と、前記導電性振動膜
のもう一方の側に対向して同様に平行に設置されて音孔
を有する振動検出用電極等の振動検出手段とを有する電
気音響変換部と、前記駆動用電極の個々の電極と対応す
る電極駆動用電源との間を接・断する電極駆動回路、振
動検出手段によって得られる振動膜の振動変位信号のレ
ベル変換用プリアンプ、該プリアンプの出力信号を一定
のクロック周波数によって標本化し、そのレベルを一つ
以前のサンプルと比較してデルタ変調処理を施し、その
結果を2進数値とみなして累積加算し、さらにその結果
である2進数を外部との接続のインターフェースに整合
するクロックによってデータサンプリングし、その出力
を電極駆動信号として前記電極駆動回路に所定のフォー
マットで供給するための駆動信号供給回路とを備え、前
記振動検出用電極は、対向する導電性の振動膜とともに
形成する静電容量が、前記一定のクロック周波数よりも
約10倍高い周波数の共振回路の一部を構成し、振動膜
の振動に起因する前記静電容量の変化を電気信号の変化
に変換して、これを振動膜の振動変位信号とすることを
特徴として、アナログ信号である音響信号とディジタル
電気信号とを直接接続するディジタル式電気音響変換
5. A single conductive vibrating membrane and the opposite
Installed in parallel, at each bit digit position of the digital signal
The area is divided and insulated to the size corresponding to the exponent of 2
Drive electrode having a plurality of electrodes, and the conductive vibrating film
The other side of the sound hole is similarly installed in parallel
And a vibration detecting means such as a vibration detecting electrode having
It corresponds to the gas-acoustic converter and the individual electrodes of the driving electrodes.
Electrode drive circuit that connects and disconnects with the electrode drive power supply
Of the vibration displacement signal of the vibrating membrane obtained by the motion detection means.
Bell conversion preamplifier, constant output signal of the preamplifier
Sampled according to the clock frequency of
Compared with the previous sample, Delta modulation processing is applied,
The result is regarded as a binary value and cumulative addition is performed.
Matches the binary number that is the interface of the connection with the outside
Data is sampled by the clock
To the electrode drive circuit as a predetermined signal.
A drive signal supply circuit for supplying with a mat,
The vibration detection electrode should be
Capacitance formed is more than the constant clock frequency
A vibrating membrane that forms part of a resonant circuit with a frequency about 10 times higher.
Change in the capacitance caused by the vibration of the
To the vibration displacement signal of the vibrating membrane.
Characteristically, acoustic signals that are analog signals and digital signals
Digital type electroacoustic transducer instrumentation for connecting the electrical signal directly
Place
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