CN101534467B - 电容式麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电容式麦克风，包括由振动片和对置电极构成电容器并进行声电转换的麦克膜片、对从麦克膜片输出的声音信号进行阻抗变换的FET、以及由电阻和电容器构成并连接在FET上而可调整较低频段的信号电平的CR电路。可以从FET的漏极引出输出端子，在FET的源极与接地之间连接CR电路。另外，可以具有开关，该开关用于切换为将CR电路连接在FET的源极与接地之间的状态、以及使CR电路短路而将FET的源极接地的状态。
Description
技术领域
本发明涉及电容式麦克风，尤其涉及能够有效利用内置的阻抗变换器的特性、并在减少使用的元件的同时调整频率特性的电子电路。
背景技术
当遇到风或振动时，麦克风会在声音信号中产生较大的噪音。将这些噪音称为风噪音、振动噪音。这些噪音的频率成分位于较低频段，因此通过使麦克风的频率响应特性的低频带一侧衰减，能够抑制上述噪音的产生，易于进行目标声音的拾取。
如电容器型麦克风单元那样，在内置阻抗变换器的麦克风单元中，一般通过设置在上述阻抗变换器之前的声电转换器、即麦克风膜片(mic capsule：传声器炭精盒)(以下称为“麦克膜片”)的特性来决定频率特性。另外，已知如下方法：通过由电容器和电阻构成的CR滤波器来按频带调整从构成阻抗变换器的FET(FieldEffect Transistor：场效应晶体管)的漏极一侧输出的信号的电平，并使之衰减。
图4示出现有的电容式麦克风的一般的电路例。在图4中，麦克风单元1具有麦克膜片2和作为阻抗变换器的FET3。麦克膜片2如众所周知的那样，具有由薄膜构成的振动片、与该振动片隔着预定的间隙而相对、且与振动片一同构成电容器的对置电极。除了在单元壳等中容纳该麦克膜片2之外，还在其中容纳振动片固定器、电路基板等，由此构成麦克风单元1。麦克膜片2的输出端子的一端连接在FET3的栅极上，另一端接地。FET3的漏极通过电阻Rd而连接在电源Vcc的正极上，FET3的源极接地。从FET3的漏极引出输出端子5。
图4所示的现有例的频率特性如上所述，由麦克膜片2决定。为了调整该电容式麦克风单元的频率特性，例如，需要在输出端子5或与其电一体连接的部位上追加由电容器和电阻等构成滤波电路。并且，为了抑制或消除混入声电转换后的声音信号中的上述风噪音、振动噪音而设定上述滤波电路的特性，使得衰减较低频段。
图5示出现有的电容器麦克风的另一例。麦克风单元的结构与图4所示的现有例的结构相同。对相同构成部分标记相同的标号。在图5中，FET3的漏极连接在电源Vcc的正极上，FET3的源极通过电阻R1而接地。FET3的源极还通过电容器C1和用于导通/断开的开关4而连接在晶体管Q1的基极上，与开关4并联连接有电阻R2。开关4用于切换麦克风的频率特性，使电容器C1和晶体管Q1的基极之间导通/断开，如图所示那样，在处于断开的状态时，使电阻R2有效，成为平坦的频率特性，当切换为导通时，使电阻R2无效(短路)，成为使低频衰减的频率特性。晶体管Q1的集电极连接在电源Vcc的正极上，发射极通过电阻R5而接地，在发射极上连接输出端子5，从发射极输出信号。在晶体管Q1的基极与电源Vcc的正极之间连接有电阻R3，在基极与接地之间连接有电阻R4。因此，电源电压Vcc被电阻R4、R3分压而施加在晶体管Q1的基极上。
在图5所示的现有例中，晶体管Q1作为连接在该电路之后的防止麦克放大器等的输入阻抗的影响的缓冲放大器来发挥作用。虽然不使用该缓冲放大器就能够安装基于CR的滤波器电路来调整频率特性，但会对性能产生一些影响。在图5所示的例子中，从FET3的源极引出输出端子5，但也可从漏极引出，也能够删除或降低低频。并联连接在开关4上的电阻R2通过使电容器C1的两端子之间的电压恒定，也有助于在开关4的导通/断开中避免产生噪音。
根据图4、图5所示的现有例，为了除去风噪音、振动噪音，需要在电容式麦克风单元1的外部添加电路元件来构成电子电路。
但是，在使用麦克风的各种设备、例如视频录像机等中，采用利用上述设备的电源作为电容器麦克风的电源的所谓插入式电源方式。该方式为：当在视频录像机等设备中安装电容式麦克风时，连接电路以使得从上述设备的电源向电容器麦克风提供电源。
然而，根据图4、图5所示的现有的电容式麦克风，在采用了插入式电源方式的设备中，无法做成可对频率特性进行调整的结构。
在音响设备中适当设定或可改变音响信号的频率响应的技术被提出了各种方案(例如，参照专利文献1、专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5)。
但是，这些专利文献记载的发明并不是在本发明申请的电容式麦克风中具备特有的结构，并没有发现技术思想与本发明申请相同的电容式麦克风的在先技术。
[专利文献1]日本特开平5-327380号公报
[专利文献2]日本特开平10-241105号公报
[专利文献3]日本特开2007-129619号公报
[专利文献4]日本特开2001-189988号公报
[专利文献5]日本特开平6-204755号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容式麦克风，其利用自身所具有的作为阻抗变换器的FET来构成电子电路，从而能够不添加外部电路而用简单的电路结构来具有低频侧衰减功能。
本发明的目的还在于提供一种电容式麦克风，即使是所谓的插入式电源(plug in power)方式的电容式麦克风，也能够容易使之具有低频侧衰减功能。
本发明的电容式麦克风的主要特征在于，包括由振动片和对置电极构成电容器来进行声电转换的麦克膜片、对从麦克膜片输出的声音信号进行阻抗变换的FET、由电阻和电容器构成并连接在FET上来调整较低频段的信号电平的CR电路。
可以从FET的漏极引出输出端子，在FET的源极与接地之间连接CR电路。
可以具有可切换为将CR电路连接在FET的源极与接地之间的状态、以及使CR电路短路来将FET的源极接地的状态的开关。
如果连接麦克风使用的设备是能通过连接麦克风来从上述设备的电源向麦克风供电的插入式电源方式，则能够设为适于该插入式电源方式的电容式麦克风。
能够调整低频段的信号电平的CR电路连接在对从麦克膜片输出的声音信号进行阻抗变换的FET上，因此能够不添加外部电路而用简单的电路结构来具有低频侧衰减功能。
即使是使用麦克风的设备为插入式电源方式，也能够具有低频侧衰减功能。
附图说明
图1是表示本发明的电容式麦克风的实施例的电路图。
图2是表示本发明的电容式麦克风的另一实施例的电路图。
图3是表示由本发明的电容式麦克风所得到的频率特性的例子的特性曲线图。
图4是表示现有的电容式麦克风的例子的电路图。
图5是表示现有的电容式麦克风的另一例子的电路图。
图6是表示由现有的电容式麦克风所得到的频率特性的例子的特性曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的电容式麦克风的实施例。对与图4、图5所示的现有例的结构相同的构成部分标记相同的标号。
[实施例1]
在图1中，麦克风单元1具有麦克膜片2和作为阻抗变换器的FET3。麦克膜片2如已经描述的那样，具有由薄膜构成的振动片、以及与该振动片隔着预定的间隙相对并与振动片一同构成电容器的对置电极。除了在单元壳等中容纳该麦克膜片2之外，还在其中容纳振动片固定器、电路基板等，由此构成麦克风单元1。上述振动片接收声波，按照声压来振动，由振动片和对置电极构成的电容器的静电电容变化，该变化作为电子信号的变化而被输出。即，麦克膜片2为声电转换元件。
麦克膜片2的输出端子的一端连接在FET3的栅极上，另一端接地。FET3的漏极通过电阻Rd而连接在电源Vcc的正极上。FET3的源极通过并联连接有电阻Rs和电容器Cs的CR电路6而接地。CR电路6作为滤波器来发挥作用。从FET3的漏极引出输出端子51，从FET3的源极也引出输出端子52。从输出端子52输出与从输出端子51输出的信号反相的信号。不需要设置两个输出端子51、52这两者，具有任意一方、例如输出端子51即可。
具有上述CR电路6是该实施例的特征。CR电路6是一种滤波器，按照频率来调整由麦克膜片2进行声电转换、并由FET3进行阻抗变换后的信号的电平，由此调整频率特性。为了降低风噪音、振动噪音，将CR电路6的电阻Rs的值和电容器Cs的电容设定为低频段衰减那样的值。CR电路6有效利用偏压内置型FET3的特性而连接在其源极与接地(GND)之间。FET3与麦克膜片2、电路基板等一同被容纳在单元壳中而构成麦克风单元1，因此CR电路6也能够安装在上述电路基板上而容纳在单元壳中。
若要在现有的电容式麦克风中安装用于降低风噪音、振动噪音等的低频段降低用CR电路等构成的滤波器，则如图4、图5所示的现有例中说明的那样，将会外部添加在麦克风单元的输出端子上。因此，现有的电容式麦克风并没有考虑将如上所述那样的滤波器容纳在麦克风单元内。另外，根据图1所示的本发明的实施例，有效利用偏压内置型FET3的特性而在其源极与接地之间连接CR电路6，从而利用较少的电路素子来获得低频段的衰减特性。
根据上述实施例，在作为上述插入式电源方式的麦克风来构成的情况下是有效的。所谓插入式电源方式如已经说明的那样，是如下方式：当在视频录像机等设备中安装电容式麦克风时，连接电路使得从上述设备的电源向电容式麦克风提供电源。对于作为插入式电源方式的麦克风来构成上述实施例的麦克风，例如以FET3的漏极和电阻Rd的连接点7、向接地GND的连接点8作为边界来分为麦克风一侧和设备一侧。当在设备中安装麦克风时，通过连接点7、8而在设备上连接麦克风，从内置在设备一侧的电源提供电源电压Vcc。
根据图1所示的实施例，用于低频段电平衰减的CR电路6被安装在麦克风单元1内，因此，即使将使用了该麦克风单元1的麦克风取为插入式电源方式，也能不添加其他的电路而使之具有低频段电平的衰减功能。
对此，根据图4、图5所示那样的现有的电容式麦克风，在为插入式电源方式的情况下，并没有考虑使之具有低频段电平的衰减功能，因此无法从麦克风单元1的输出来使低频段电平衰减。
接着，说明图1所示的实施例的工作、尤其是低频段电平的衰减工作。设电源电压为Vcc，电阻Rd的端子电压为Vd，FET3的漏极-源极之间的电压为Vds，CR电路6的端子电压为Vs。设麦克膜片2的出电压为Ei，输出端子51即FET3的漏极电压为Ed，输出端子52即FET3的源极电压为Es。各电阻的值由对各个电阻标记的符号来表示。
在各工作电压为Vd≈Vds≈Vs的情况下，Rd≈Rs、Ei≈Es≈Ed。
假设Rs极小时，Es＜＜-Ed。
在这种情况下，来自麦克膜片2的输入信号Ei被放大，其放大幅度A为：A＝|yfs|Rd。yfs是小信号传输导纳。
在图1所示的实施例中，其结构是，在FET3的源极与接地GND之间连接有使电容器Cs和电阻Rs并联连接的的CR电路6，添加了由CR电路6构成的电流反馈路径。电容器Cs依赖于频率，其电阻值Rc为：RC＝1/ωC＝1/2πfC。因此，在较低频率中，电容器Cs的电阻值Rc较大，电阻Rs的电阻值起支配作用。因此，当设CR电路6的电阻为Ru时，Ru≈Rs，若Rs相对于Rd为极大的值，则Es＞＞-Ed。
相反，在较高的频率中，电容器Cs的电阻值Rc较小，电阻Rs的电阻值被忽略，Ru≈Rc，若Rc相对于Rd为极小的值，则Es＜＜-Ed。
因此，输出端子51的输出信号电平成为在低频段被抑制的特性，能够衰减较低频段所包含的风噪音、振动噪音，从而输出有明确目的的声音信号。
图3示出由上述实施例得到的频率特性。横轴是频率，纵轴是信号电平(振幅)。上侧的由粗线表示的曲线是在麦克风的正面测得的曲线，下侧的曲线在麦克风的背面测得的曲线。根据图3所示的特性曲线，低频段被衰减。这与示出不具有CR电路6的现有电容式麦克风的频率特性的图6相比，更加明显。图6所示的特性曲线所得到的现有的电容式麦克风仅在不具有CR电路6这一点上与上述实施例不同，其他的条件相同。
[实施例2]
接着，说明图2所示的第二实施例。该实施例与图1所示的实施例的不同点在于，在FET3的源极与接地GND之间设置有切换开关9。开关9如图示那样被连接为能选择以下两种模式：通过使CR电路6介于FET3的源极与接地GND之间来使CR电路6发挥作用的模式；和通过使CR电路6短路来将FET3的源极直接接地，从而使CR电路6不发挥作用的模式。当开关9选择使CR电路6不发挥作用的模式时，能够获得麦克风单元1原有状态的频率特性。因此，输出端子仅从FET3的漏极引出。当开关9如图示那样选择使CR电路6发挥作用的模式时，能与图1所示的实施例同样地获得使较低频段衰减之后的频率特性。上述开关9被设在麦克风壳的适当位置上，用户能够根据个人喜好来进行切换。
Claims (2)
1.一种电容式麦克风，包括：
用振动片和对置电极构成电容器并进行声电转换的麦克膜片；
对从上述麦克膜片输出的声音信号进行阻抗变换的偏压内置型场效应晶体管；以及
由被并联连接的第一电阻和电容器构成的一种滤波器即与上述场效应晶体管的源极连接来调整低频段的信号电平的CR电路，
所述电容式麦克风的特征在于，
上述FET与上述麦克膜片、电路基板一同被收纳在单元壳中，
上述CR电路被安装在上述电路基板上，
上述麦克膜片的输出端子被连接在上述场效应晶体管的栅极与接地之间，
电源被连接在上述场效应晶体管的漏极上，并且输出端子从上述场效应晶体管的漏极引出，
上述CR电路被安装在上述电路基板上，且被连接在上述场效应晶体管的源极与接地之间来降低由上述场效应晶体管进行阻抗变换后的低频段的信号电平，
上述电容式麦克风具有一端直接连接在设备的电源上、另一端连接在上述场效应晶体管的漏极上的第二电阻以使得上述电容式麦克风适合插入式电源方式，该插入式电源方式是通过将上述电容式麦克风连接在设备上而使上述设备的电源与上述场效应晶体管的漏极连接的方式，
在将上述第一电阻的值设为Rs，将上述第二电阻的值设为Rd，将上述CR电路的电阻值设为Ru，将构成上述CR电路的上述电容器的电阻值设为Rc时，上述Ru被设定成：在较低频率中，与上述Rs大致相等并且比上述Rd大；在较高频率中，与上述Rc大致相等并且比上述Rd小，
在较低频率中，若上述Rs相对于上述Rd为极大的值，则上述场效应晶体管的漏极电压Ed与源极电压Es的关系为：Es》－Ed；在较高频率中，若上述Rc相对于上述Rd为极小的值，则Es《－Ed，上述输出端子的信号电平在低频段被抑制。
2.根据权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，
上述电容式麦克风还具有开关，该开关用于在以下两种状态之间进行切换：
将上述CR电路连接在上述场效应晶体管的源极与接地之间的状态；和
使上述CR电路短路来使上述场效应晶体管的源极接地的状态。
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