JP2002232997A - エレクトレットコンデンサマイクの駆動回路 - Google Patents
エレクトレットコンデンサマイクの駆動回路Info
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- JP2002232997A JP2002232997A JP2001024334A JP2001024334A JP2002232997A JP 2002232997 A JP2002232997 A JP 2002232997A JP 2001024334 A JP2001024334 A JP 2001024334A JP 2001024334 A JP2001024334 A JP 2001024334A JP 2002232997 A JP2002232997 A JP 2002232997A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低消費電力化を実現できるエレクトレットコン
デンサマイクの駆動回路を提供する。 【解決手段】振動膜の振動に応じて容量が変化するコン
デンサと、ゲートが上記コンデンサの第１の電極に接続
され、ソースが上記コンデンサの第２の電極および基準
電位に接続されたＦＥＴとを有するエレクトレットコン
デンサマイク１０の駆動回路２０Ａにおいて、電源電圧
の供給ラインとＦＥＴのドレインとの間に接続されたド
レイン抵抗Ｒ２１と、ＦＥＴのドレインＤへの電力供給
ラインをタイミングパルスに応じて電気的な接続状態と
非接続状態に切り替えるスイッチ２２と、スイッチ２２
の接続状態と非接続状態の切り替えのためのタイミング
パルスを発生するタイミング発生回路２３とを設ける。
デンサマイクの駆動回路を提供する。 【解決手段】振動膜の振動に応じて容量が変化するコン
デンサと、ゲートが上記コンデンサの第１の電極に接続
され、ソースが上記コンデンサの第２の電極および基準
電位に接続されたＦＥＴとを有するエレクトレットコン
デンサマイク１０の駆動回路２０Ａにおいて、電源電圧
の供給ラインとＦＥＴのドレインとの間に接続されたド
レイン抵抗Ｒ２１と、ＦＥＴのドレインＤへの電力供給
ラインをタイミングパルスに応じて電気的な接続状態と
非接続状態に切り替えるスイッチ２２と、スイッチ２２
の接続状態と非接続状態の切り替えのためのタイミング
パルスを発生するタイミング発生回路２３とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトレットコ
ンデンサマイクの駆動回路に関するものである。
ンデンサマイクの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、一般的なエレクトレットコンデ
ンサマイクの構成を示す図である。図６に示すように、
エレクトレットコンデンサマイク１０は、コンデンサ１
１、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略記する）
１２、筐体１３、および回路基板１４を主構成要素とし
て有している。
ンサマイクの構成を示す図である。図６に示すように、
エレクトレットコンデンサマイク１０は、コンデンサ１
１、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略記する）
１２、筐体１３、および回路基板１４を主構成要素とし
て有している。
【０００３】コンデンサ１１は、振動膜１１１と僅かな
空隙を隔てて配置されている背電極（第１の電極）１１
２により構成されている。振動膜１１１は、厚さ数十μ
ｍ導電性の薄膜であるエレクトレット膜１１３と、その
片面に施された金属めっき１１４により構成され、エレ
クトレット膜１１３が空気圧の変動によって振動する。
この振動により、コンデンサ１１の静電容量が変化す
る。振動膜１１１は金属めっき（第２の電極）１１４の
導電性で電気的に筐体１３に接続されている。また、Ｆ
ＥＴ１２のゲートＧは、コンデンサ１１の背電極１１２
に電気的に接続されている。
空隙を隔てて配置されている背電極（第１の電極）１１
２により構成されている。振動膜１１１は、厚さ数十μ
ｍ導電性の薄膜であるエレクトレット膜１１３と、その
片面に施された金属めっき１１４により構成され、エレ
クトレット膜１１３が空気圧の変動によって振動する。
この振動により、コンデンサ１１の静電容量が変化す
る。振動膜１１１は金属めっき（第２の電極）１１４の
導電性で電気的に筐体１３に接続されている。また、Ｆ
ＥＴ１２のゲートＧは、コンデンサ１１の背電極１１２
に電気的に接続されている。
【０００４】図７は、エレクトレットコンデンサマイク
の等価回路を示す図である。上述したように、コンデン
サは背電極、振動膜間の静電容量である。コンデンサマ
イクに使用されるＦＥＴは一般的に、Ｎ接合型ＦＥＴ
で、たとえば特開昭６１−１６０９６２号公報、特開昭
５１−６５１２号公報にあるように、ゲートとソース間
に抵抗Ｒ１またはダイオードＤ１によって高抵抗が形成
されているものが多い。したがって、ゲート・ソース間
の電圧は静的状態では０Ｖになっている。また、ゲート
Ｇは背電極１１２に、ソースＳは筐体１３、さらに振動
膜１１１に接続されているので、振動膜１１１と背電極
１１２間の電圧は０Ｖである。
の等価回路を示す図である。上述したように、コンデン
サは背電極、振動膜間の静電容量である。コンデンサマ
イクに使用されるＦＥＴは一般的に、Ｎ接合型ＦＥＴ
で、たとえば特開昭６１−１６０９６２号公報、特開昭
５１−６５１２号公報にあるように、ゲートとソース間
に抵抗Ｒ１またはダイオードＤ１によって高抵抗が形成
されているものが多い。したがって、ゲート・ソース間
の電圧は静的状態では０Ｖになっている。また、ゲート
Ｇは背電極１１２に、ソースＳは筐体１３、さらに振動
膜１１１に接続されているので、振動膜１１１と背電極
１１２間の電圧は０Ｖである。
【０００５】図８は、エレクトレットコンデンサマイク
の従来の駆動回路の構成例を示す図である。
の従来の駆動回路の構成例を示す図である。
【０００６】この駆動回路２０においては、エレクトレ
ットコンデンサマイクを構成するＦＥＴのドレインＤに
負荷用抵抗素子（以下、ドレイン抵抗という）Ｒ２１の
一端が接続され、ソースはグランドＧＮＤに接続されて
いる。また、ＦＥＴのドレインＤは増幅回路２１の入力
に接続され、ドレイン抵抗Ｒ２１の他端が電源電圧ＶCC
の供給ラインに接続されている。
ットコンデンサマイクを構成するＦＥＴのドレインＤに
負荷用抵抗素子（以下、ドレイン抵抗という）Ｒ２１の
一端が接続され、ソースはグランドＧＮＤに接続されて
いる。また、ＦＥＴのドレインＤは増幅回路２１の入力
に接続され、ドレイン抵抗Ｒ２１の他端が電源電圧ＶCC
の供給ラインに接続されている。
【０００７】図９は、エレクトレットコンデンサマイク
用ＦＥＴであるＮＥＣ社製の２ＳＫ６６０のゲート・ソ
ース間電圧とドレイン電流の特性例を示す図である。図
９において、横軸がゲート・ソース間電圧ＶGSを表し、
縦軸がドレイン電流ＩD を表している。また、図１０
は、ドレイン・ソース間電圧とドレイン電流の特性例を
示す図である。図１０において、横軸がドレイン・ソー
ス間電圧ＶDSを表し、縦軸がドレイン電流ＩD を表して
いる。
用ＦＥＴであるＮＥＣ社製の２ＳＫ６６０のゲート・ソ
ース間電圧とドレイン電流の特性例を示す図である。図
９において、横軸がゲート・ソース間電圧ＶGSを表し、
縦軸がドレイン電流ＩD を表している。また、図１０
は、ドレイン・ソース間電圧とドレイン電流の特性例を
示す図である。図１０において、横軸がドレイン・ソー
ス間電圧ＶDSを表し、縦軸がドレイン電流ＩD を表して
いる。
【０００８】図９に示すように、ゲート・ソース間電庄
ＶGSが０Ｖのときドレイン電流ＩDが流れる。この電流
ＩD は、図８から解かるように、ドレイン・ソース間電
圧ＶDSが１Ｖ以上であれば、ドレイン・ソース間電圧Ｖ
DSが変化してもほとんど変化しない。
ＶGSが０Ｖのときドレイン電流ＩDが流れる。この電流
ＩD は、図８から解かるように、ドレイン・ソース間電
圧ＶDSが１Ｖ以上であれば、ドレイン・ソース間電圧Ｖ
DSが変化してもほとんど変化しない。
【０００９】ドレインＤにはドレイン抵抗Ｒ２１が接続
されているので、このドレイン電流ＩD によって電圧降
下が生じる。この電圧が静的動作点となる。ゲート・ソ
ース間交流的電庄変動が生じると、ゲート・ソース間電
圧とドレイン電流の特性に従ってドレイン電流が変化
し、この電流変化をドレイン抵抗Ｒ２１で電圧変動に変
換して出力する。
されているので、このドレイン電流ＩD によって電圧降
下が生じる。この電圧が静的動作点となる。ゲート・ソ
ース間交流的電庄変動が生じると、ゲート・ソース間電
圧とドレイン電流の特性に従ってドレイン電流が変化
し、この電流変化をドレイン抵抗Ｒ２１で電圧変動に変
換して出力する。
【００１０】ドレイン電圧がゲート・ソース間の電圧変
動に対してリニアに変動するためには、ドレイン電流が
ドレイン・ソース間電庄に依存せず、ゲート・ソース間
電圧により決まる領域で動作するように、ドレイン抵抗
Ｒ２１を選ばなければならない。つまり、図１０に従え
ば、ドレイン電圧が静的、動的状態で１Ｖ以上となるよ
うに選ばなければならない。このようにしたとき、ドレ
インＤには、平均してゲート・ソース間電圧０Ｖの時の
ドレイン電流が流れ続ける。その電流は通常数百μＡと
なる。
動に対してリニアに変動するためには、ドレイン電流が
ドレイン・ソース間電庄に依存せず、ゲート・ソース間
電圧により決まる領域で動作するように、ドレイン抵抗
Ｒ２１を選ばなければならない。つまり、図１０に従え
ば、ドレイン電圧が静的、動的状態で１Ｖ以上となるよ
うに選ばなければならない。このようにしたとき、ドレ
インＤには、平均してゲート・ソース間電圧０Ｖの時の
ドレイン電流が流れ続ける。その電流は通常数百μＡと
なる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このため、従来技術によ
ってエレクトレットコンデンサマイクを低消費電力機器
に使用しようとしたときに、消費電力が大きな問題とな
る。そこで、エレクトレットコンデンサマイクを目覚ま
し時計などの低消費電力機器に使用する場合、消費電力
が問題となるため、使用時（音声の録音時）にのみエレ
クトレットコンデンサマイク部の電源を投入し、通常は
オフにするなどの対策をしていた。
ってエレクトレットコンデンサマイクを低消費電力機器
に使用しようとしたときに、消費電力が大きな問題とな
る。そこで、エレクトレットコンデンサマイクを目覚ま
し時計などの低消費電力機器に使用する場合、消費電力
が問題となるため、使用時（音声の録音時）にのみエレ
クトレットコンデンサマイク部の電源を投入し、通常は
オフにするなどの対策をしていた。
【００１２】しかしながら、特開平１１−２１８３６１
号公報、特開平１１−１９０５６号公報のように、ドア
センサや生体計測センサに使用する場合、センサは常時
動作状態にしておく必要があり、上記のエレクトレット
コンデンサマイクを目覚まし時計などのような対策を採
用することはできず、低消費電力化をすることができな
いという不利益があった。
号公報、特開平１１−１９０５６号公報のように、ドア
センサや生体計測センサに使用する場合、センサは常時
動作状態にしておく必要があり、上記のエレクトレット
コンデンサマイクを目覚まし時計などのような対策を採
用することはできず、低消費電力化をすることができな
いという不利益があった。
【００１３】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、低消費電力化を実現できるエレ
クトレットコンデンサマイクの駆動回路を提供すること
にある。
のであり、その目的は、低消費電力化を実現できるエレ
クトレットコンデンサマイクの駆動回路を提供すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、振動膜の振動に応じて容量が変化するコ
ンデンサと、ゲートが上記コンデンサの第１の電極に接
続され、ソースが上記コンデンサの第２の電極および基
準電位に接続された電界効果トランジスタとを有するエ
レクトレットコンデンサマイクの駆動回路であって、電
源と上記電界効果トランジスタのドレインとの間に接続
されたドレイン抵抗と、上記電源による上記電界効果ト
ランジスタのドレインおよびソースに流れる電流をタイ
ミングパルスに応じて入切する電流制御手段と、上記電
流制御手段の状態の切り替えのためのタイミングパルス
を発生するパルス発生手段とを有する。
め、本発明は、振動膜の振動に応じて容量が変化するコ
ンデンサと、ゲートが上記コンデンサの第１の電極に接
続され、ソースが上記コンデンサの第２の電極および基
準電位に接続された電界効果トランジスタとを有するエ
レクトレットコンデンサマイクの駆動回路であって、電
源と上記電界効果トランジスタのドレインとの間に接続
されたドレイン抵抗と、上記電源による上記電界効果ト
ランジスタのドレインおよびソースに流れる電流をタイ
ミングパルスに応じて入切する電流制御手段と、上記電
流制御手段の状態の切り替えのためのタイミングパルス
を発生するパルス発生手段とを有する。
【００１５】また、本発明では、上記電流制御手段によ
りドレインおよびソースに電流が流れる状態に切り替え
られている期間に発生するドレイン出力電圧を検出し、
電流が流れない状態に切り替えられている期間に当該ド
レイン出力電圧を保持するレベルホールド回路を有す
る。
りドレインおよびソースに電流が流れる状態に切り替え
られている期間に発生するドレイン出力電圧を検出し、
電流が流れない状態に切り替えられている期間に当該ド
レイン出力電圧を保持するレベルホールド回路を有す
る。
【００１６】また、本発明では、上記パルス発生手段
は、ドレインおよびソースに電流が流れる状態に切り替
えられている期間より、流れない状態に切り替えられて
いる期間が長くなるように上記タイミングパルスを発生
する。
は、ドレインおよびソースに電流が流れる状態に切り替
えられている期間より、流れない状態に切り替えられて
いる期間が長くなるように上記タイミングパルスを発生
する。
【００１７】本発明によれば、パルス発生手段によりタ
イミングパルスが発生されて電流制御手段に供給され
る。電流制御手段ではタイミングパルスを受けて、電源
による電界効果トランジスタのドレインおよびソースに
流れる電流がタイミングパルスに応じて入切される。こ
れにより、エレクトットコンデンサマイクの特性を生か
し、駆動電源を間欠的にオン、オフして使用することが
でき、ドレイン電流は高速に確定される。
イミングパルスが発生されて電流制御手段に供給され
る。電流制御手段ではタイミングパルスを受けて、電源
による電界効果トランジスタのドレインおよびソースに
流れる電流がタイミングパルスに応じて入切される。こ
れにより、エレクトットコンデンサマイクの特性を生か
し、駆動電源を間欠的にオン、オフして使用することが
でき、ドレイン電流は高速に確定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】第１実施形態 図１は、本発明に係るエレクトレットコンデンサマイク
の駆動回路の第１の実施形態を示す回路図であって、従
来例を示す図７と同一構成部分は同一符号をもって表し
ている。
の駆動回路の第１の実施形態を示す回路図であって、従
来例を示す図７と同一構成部分は同一符号をもって表し
ている。
【００１９】すなわち、本駆動回路２０Ａは、駆動対象
のエレクトレットコンデンサマイク１０、ドレイン抵抗
Ｒ２１、増幅回路２１、電流制御手段としてのスイッチ
２２、パルス発生手段としてのタイミング発生回路２
３、およびレベルホールド回路２４を有している。
のエレクトレットコンデンサマイク１０、ドレイン抵抗
Ｒ２１、増幅回路２１、電流制御手段としてのスイッチ
２２、パルス発生手段としてのタイミング発生回路２
３、およびレベルホールド回路２４を有している。
【００２０】スイッチ２２は、接点ａがドレイン抵抗Ｒ
２１の他端に接続され、接点ｂが電源電圧ＶCCの供給ラ
インに接続され、タイミング発生回路２３により発生さ
れるタイミングパルスＳ２３に従い、エレクトレットコ
ンデンサマイク１０のＦＥＴのドレインＤに電源電圧Ｖ
CCを供給するための電力供給ライン（電源との接続ライ
ン）を電気的な接続状態と非接続状態に切り替える（以
下、オン・オフという）。
２１の他端に接続され、接点ｂが電源電圧ＶCCの供給ラ
インに接続され、タイミング発生回路２３により発生さ
れるタイミングパルスＳ２３に従い、エレクトレットコ
ンデンサマイク１０のＦＥＴのドレインＤに電源電圧Ｖ
CCを供給するための電力供給ライン（電源との接続ライ
ン）を電気的な接続状態と非接続状態に切り替える（以
下、オン・オフという）。
【００２１】タイミング発生回路２３は、スイッチ２２
をオン・オフさせるタイミングパルスＳ２３を発生し、
スイッチ２２に供給する。
をオン・オフさせるタイミングパルスＳ２３を発生し、
スイッチ２２に供給する。
【００２２】レベルホールド回路２４は、エレクトレッ
トコンデンサマイク１０のＦＥＴのドレインＤに電圧が
供給されたとき、すなわちスイッチ２２がオンの期間に
発生するドレイン出力電圧を検出し、ドレインＤへの電
圧供給が絶たれたとき、すなわちスイッチ２２がオフに
なった期間このドレイン出力電圧を保持する。
トコンデンサマイク１０のＦＥＴのドレインＤに電圧が
供給されたとき、すなわちスイッチ２２がオンの期間に
発生するドレイン出力電圧を検出し、ドレインＤへの電
圧供給が絶たれたとき、すなわちスイッチ２２がオフに
なった期間このドレイン出力電圧を保持する。
【００２３】以下に、本エレクトレットコンデンサマイ
クの駆動回路２０Ａのより具体的な機能について、図面
に関連付けて説明する。
クの駆動回路２０Ａのより具体的な機能について、図面
に関連付けて説明する。
【００２４】図２は、図１の回路の各部の波形を示す図
である。図２において、波形ＡＷはエレクトレットコン
デンサマイク１０のＦＥＴのゲートに加わる電圧であ
る。波形ＢＷはスイッチ２２をオン・オフするタイミン
グパルスＳ２３で、ハイでスイッチ２３がオンし、ロー
でオフする。波形ＣＷは、ＦＥＴのドレインＤに現れる
波形であり、スイッチ２２がオフの時、電力の供給が断
たれ、ソースＳとほぼ同電位、つまり、回路におけるグ
ランドレベルに近い値になる。スイッチ２２がオンの時
には、その時のゲート・ソース間電圧ＶGSと、ＦＥＴの
ゲート・ソース間電圧とドレイン電流の特性に従ったド
レイン電流が流れ、ドレイン抵抗Ｒ２１によって、その
電流分の電圧降下が生じる。
である。図２において、波形ＡＷはエレクトレットコン
デンサマイク１０のＦＥＴのゲートに加わる電圧であ
る。波形ＢＷはスイッチ２２をオン・オフするタイミン
グパルスＳ２３で、ハイでスイッチ２３がオンし、ロー
でオフする。波形ＣＷは、ＦＥＴのドレインＤに現れる
波形であり、スイッチ２２がオフの時、電力の供給が断
たれ、ソースＳとほぼ同電位、つまり、回路におけるグ
ランドレベルに近い値になる。スイッチ２２がオンの時
には、その時のゲート・ソース間電圧ＶGSと、ＦＥＴの
ゲート・ソース間電圧とドレイン電流の特性に従ったド
レイン電流が流れ、ドレイン抵抗Ｒ２１によって、その
電流分の電圧降下が生じる。
【００２５】前述した図９および図１０から解かるよう
に、ゲート・ソース間電圧ＶGSとドレイン電流ＩD は、
ドレイン・ソース間電圧ＶDSに関わらず、ほぼ比例して
いるので、ドレインＤには、ゲート・ソース間電圧ＶGS
と逆相の電圧変化が現れる。
に、ゲート・ソース間電圧ＶGSとドレイン電流ＩD は、
ドレイン・ソース間電圧ＶDSに関わらず、ほぼ比例して
いるので、ドレインＤには、ゲート・ソース間電圧ＶGS
と逆相の電圧変化が現れる。
【００２６】波形ＤＷはレベルホールド回路２４の出力
で、量子化された電圧波形が現れる。必要に応じて、増
幅回路２１に帯域制限を加えて、ローパスフィルタ機能
をもたせれば、階段状の量子化ノイズは除去される。こ
のとき、ＦＥＴにはスイッチ２２がオンしたときにのみ
電流が流れるので、オン期間がオフ期間の１／１００で
あれば、平均電流も１／１００となり、消費電流が大幅
に削減される。
で、量子化された電圧波形が現れる。必要に応じて、増
幅回路２１に帯域制限を加えて、ローパスフィルタ機能
をもたせれば、階段状の量子化ノイズは除去される。こ
のとき、ＦＥＴにはスイッチ２２がオンしたときにのみ
電流が流れるので、オン期間がオフ期間の１／１００で
あれば、平均電流も１／１００となり、消費電流が大幅
に削減される。
【００２７】以下、エレクトレットコンデンサマイク１
０においては、電源のオン・オフに関わらず、そのＦＥ
Ｔのゲートに、振動膜に加わる空気圧の変動に応じた電
圧変化が現れることを説明する。エレクトレット膜は、
電気的に半永久的に分極している高分子材料よりなり、
磁石に半永久的に磁界が形成されているのと同じように
内部に半永久的に電界を形成している。
０においては、電源のオン・オフに関わらず、そのＦＥ
Ｔのゲートに、振動膜に加わる空気圧の変動に応じた電
圧変化が現れることを説明する。エレクトレット膜は、
電気的に半永久的に分極している高分子材料よりなり、
磁石に半永久的に磁界が形成されているのと同じように
内部に半永久的に電界を形成している。
【００２８】図３は、エレクトレットコンデンサマイク
の内部の電界の状態を示す図である。なお、図３では、
各部に付した符号は、基本的に同一構成であることから
図６および図７と同じ符号を用いている。
の内部の電界の状態を示す図である。なお、図３では、
各部に付した符号は、基本的に同一構成であることから
図６および図７と同じ符号を用いている。
【００２９】図３において、Ｅ1 はエレクトレット膜１
１３に分極によって永久的に形成されている電界、Ｅ2
はエレクトレット膜１１３と背電極（第１の電極）１１
２のなす空隙の電荷、エレクトレット膜１１３の厚さを
ｄ1 、空隙の間隔をｄ2 とすると静的状態においては、
背電極１１２と金属めっき１１４の間の電位は０Ｖであ
るから次の式が成り立つ。
１３に分極によって永久的に形成されている電界、Ｅ2
はエレクトレット膜１１３と背電極（第１の電極）１１
２のなす空隙の電荷、エレクトレット膜１１３の厚さを
ｄ1 、空隙の間隔をｄ2 とすると静的状態においては、
背電極１１２と金属めっき１１４の間の電位は０Ｖであ
るから次の式が成り立つ。
【００３０】
【数１】Ｅ1 ｄ1 ＋Ｅ2 ｄ2 ＝０
【００３１】エレクトレットコンデンサマイク１０のエ
レクトレット膜１１１は強い分極を示し、Ｅ1 ｄ1 の値
は数百Ｖになる。したがって、エレクトレット膜１１１
と背電極１１２のなす空隙には強い電界Ｅ2 が存在して
いる。この状態で、振動膜１１１に加わる空気圧に変化
が生じ、エレクトレット膜１１３と背電極１１２のなす
空隙の間隔がδｄ2 変化したとし、その変化時間が振動
膜１１１と背電極１１２聞の静電竜容量ＣとＦＥＴ１２
のゲートとソース間に接続された高抵抗Ｒ１によって決
まる電荷放電の時定数に対して十分に小さいとき、つま
り、間隙の変化期間に電荷の変化がほとんどなかったと
すると、電界にも変化がなく、第１の電極としての背電
極１１２と第２の電極としての金属めっき１１３の間の
電位は、次のようになる。
レクトレット膜１１１は強い分極を示し、Ｅ1 ｄ1 の値
は数百Ｖになる。したがって、エレクトレット膜１１１
と背電極１１２のなす空隙には強い電界Ｅ2 が存在して
いる。この状態で、振動膜１１１に加わる空気圧に変化
が生じ、エレクトレット膜１１３と背電極１１２のなす
空隙の間隔がδｄ2 変化したとし、その変化時間が振動
膜１１１と背電極１１２聞の静電竜容量ＣとＦＥＴ１２
のゲートとソース間に接続された高抵抗Ｒ１によって決
まる電荷放電の時定数に対して十分に小さいとき、つま
り、間隙の変化期間に電荷の変化がほとんどなかったと
すると、電界にも変化がなく、第１の電極としての背電
極１１２と第２の電極としての金属めっき１１３の間の
電位は、次のようになる。
【００３２】
【数２】Ｅ1 ｄ1 ＋Ｅ2 （ｄ2 ＋δｄ2 ）＝Ｅ2 ｄ2
【００３３】ＦＥＴ１２のゲートＧとソースＳの間に
は、Ｅ2 δｄ2 なる電圧が発生する。ＦＥＴ１２のゲー
ＧトとドレインＤ、ゲートＧとソースＳ間のインピーダ
ンスは極めて高く、ゲートＧへのドレインＤ、ソースＳ
からの電流の出入りはほとんどないため、ドレインＤに
電圧が加えられていてもいなくても、上記の動作に影響
を及ばさない。よって、第１の実施形態のスイッチがオ
ン・オフに関わらず、ゲート電圧は振動膜に加わる空気
圧の変動に応じて、変化し続けている。ゲート・ソース
間の電圧ＶGSは常に確定しているので、電源をオンした
とき（スイッチ２２をオンしたとき）ドレイン電流ＩD
はきわめて高速に確定する。よって、極めて短時間のオ
ン特間で出力を取り出すことができる。
は、Ｅ2 δｄ2 なる電圧が発生する。ＦＥＴ１２のゲー
ＧトとドレインＤ、ゲートＧとソースＳ間のインピーダ
ンスは極めて高く、ゲートＧへのドレインＤ、ソースＳ
からの電流の出入りはほとんどないため、ドレインＤに
電圧が加えられていてもいなくても、上記の動作に影響
を及ばさない。よって、第１の実施形態のスイッチがオ
ン・オフに関わらず、ゲート電圧は振動膜に加わる空気
圧の変動に応じて、変化し続けている。ゲート・ソース
間の電圧ＶGSは常に確定しているので、電源をオンした
とき（スイッチ２２をオンしたとき）ドレイン電流ＩD
はきわめて高速に確定する。よって、極めて短時間のオ
ン特間で出力を取り出すことができる。
【００３４】この方式でエレクトレットコンデンサマイ
クを使用したドアセンサを開発した。パルス発生回路
は、時計用のＣＭＯＳＩＣを使用した。発信源は３２ｋ
Ｈｚで、１２８Ｈｚのパルスを発生する。消費電力はき
わめて低く、３５０ｎＡでこの回路を付加することで全
体の消費電力はほとんど増加しない。ドアの開閉による
空気圧の変化は、１０Ｈｚ以下であり、サンプリング周
期は１２８Ｈｚで十分である。サンプリングパルスは５
μ秒とした。消費電力は第１の実施形態に示す全ての回
路で５μＡとなった。
クを使用したドアセンサを開発した。パルス発生回路
は、時計用のＣＭＯＳＩＣを使用した。発信源は３２ｋ
Ｈｚで、１２８Ｈｚのパルスを発生する。消費電力はき
わめて低く、３５０ｎＡでこの回路を付加することで全
体の消費電力はほとんど増加しない。ドアの開閉による
空気圧の変化は、１０Ｈｚ以下であり、サンプリング周
期は１２８Ｈｚで十分である。サンプリングパルスは５
μ秒とした。消費電力は第１の実施形態に示す全ての回
路で５μＡとなった。
【００３５】このエレクトレットコンデンサマイクを従
来方式で駆動したときの消費電流は１６０μＡであっ
た。すなわち、本発明に係る駆動回路では、１／３０以
下に消費電力を低減させることができた。
来方式で駆動したときの消費電流は１６０μＡであっ
た。すなわち、本発明に係る駆動回路では、１／３０以
下に消費電力を低減させることができた。
【００３６】以上説明したように、振動膜の振動に応じ
て容量が変化するコンデンサと、ゲートが上記コンデン
サの第１の電極に接続され、ソースが上記コンデンサの
第２の電極および基準電位に接続されたＦＥＴとを有す
るエレクトレットコンデンサマイク１０の駆動回路２０
Ａにおいて、電源電圧の供給ラインとＦＥＴのドレイン
との間に接続されたドレイン抵抗Ｒ２１と、ＦＥＴのド
レインＤへの電力供給ラインをタイミングパルスに応じ
て電気的な接続状態と非接続状態に切り替えるスイッチ
２２と、スイッチ２２の接続状態と非接続状態の切り替
えのためのタイミングパルスを発生するタイミング発生
回路２３と、スイッチ２２により電力供給ラインが接続
状態に切り替えられている期間に発生するドレイン出力
電圧を検出し、電力供給ラインが非接続状態に切り替え
られている期間にドレイン出力電圧を保持するレベルホ
ールド回路２４とを設けたので、エレクトットコンデン
サマイク１０の特性を生かし、駆動電源を間欠的にオ
ン、オフして使用することができ、飛躍的な低消費電力
化を図ることができる利点がある。
て容量が変化するコンデンサと、ゲートが上記コンデン
サの第１の電極に接続され、ソースが上記コンデンサの
第２の電極および基準電位に接続されたＦＥＴとを有す
るエレクトレットコンデンサマイク１０の駆動回路２０
Ａにおいて、電源電圧の供給ラインとＦＥＴのドレイン
との間に接続されたドレイン抵抗Ｒ２１と、ＦＥＴのド
レインＤへの電力供給ラインをタイミングパルスに応じ
て電気的な接続状態と非接続状態に切り替えるスイッチ
２２と、スイッチ２２の接続状態と非接続状態の切り替
えのためのタイミングパルスを発生するタイミング発生
回路２３と、スイッチ２２により電力供給ラインが接続
状態に切り替えられている期間に発生するドレイン出力
電圧を検出し、電力供給ラインが非接続状態に切り替え
られている期間にドレイン出力電圧を保持するレベルホ
ールド回路２４とを設けたので、エレクトットコンデン
サマイク１０の特性を生かし、駆動電源を間欠的にオ
ン、オフして使用することができ、飛躍的な低消費電力
化を図ることができる利点がある。
【００３７】なお、第１の実施形態において、スイッチ
２２とドレイン抵抗Ｄ２１の接続を入れ替えても同じ効
果が得られることはいうまでもない。
２２とドレイン抵抗Ｄ２１の接続を入れ替えても同じ効
果が得られることはいうまでもない。
【００３８】第２実施形態 図４は、本発明に係るエレクトレットコンデンサマイク
の駆動回路の第２の実施形態を示す回路図である。
の駆動回路の第２の実施形態を示す回路図である。
【００３９】本第２の実施形態と上述した第１の実施形
態が異なる点は、パルス発生手段としてタイミング発生
回路の代わりにマイクロコンピュータ２５を用い、マイ
クロコンピュータ２５によりスイッチ２２をオン、オフ
させるためのマイクロコンピュータパルス（タイミング
パルス）Ｓ２５を発生するようにしたことにある。
態が異なる点は、パルス発生手段としてタイミング発生
回路の代わりにマイクロコンピュータ２５を用い、マイ
クロコンピュータ２５によりスイッチ２２をオン、オフ
させるためのマイクロコンピュータパルス（タイミング
パルス）Ｓ２５を発生するようにしたことにある。
【００４０】また、パルス発生手段としてのマイクロコ
ンピュータ２５に備えられたアナログ／デジタル（Ａ／
Ｄ）コンバータ２５１で同期してドレイン出力を取り込
めば、レベルホールド回路は不要となる。
ンピュータ２５に備えられたアナログ／デジタル（Ａ／
Ｄ）コンバータ２５１で同期してドレイン出力を取り込
めば、レベルホールド回路は不要となる。
【００４１】本第２の実施形態によれば、上述した第１
の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４２】第３実施形態 図５は、本発明に係るエレクトレットコンデンサマイク
の駆動回路の第３の実施形態を示す回路図である。
の駆動回路の第３の実施形態を示す回路図である。
【００４３】本第３の実施形態と上述した第１の実施形
態が異なる点は、電流制御手段としてスイッチの代わり
にドレイン抵抗Ｒ１の他端に直接、タイミング発生回路
２３によりタイミングパルス（図２のＢＷ）を与えるド
ライバ回路２６を設けたことによる。
態が異なる点は、電流制御手段としてスイッチの代わり
にドレイン抵抗Ｒ１の他端に直接、タイミング発生回路
２３によりタイミングパルス（図２のＢＷ）を与えるド
ライバ回路２６を設けたことによる。
【００４４】本第３の実施形態によれば、上述した第１
の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エレクトットコンデンサマイクの特性を生かし、駆動電
源を間欠的にオン、オフして使用することができ、これ
により飛躍的な低消費電力化を図ることができる利点が
ある。
エレクトットコンデンサマイクの特性を生かし、駆動電
源を間欠的にオン、オフして使用することができ、これ
により飛躍的な低消費電力化を図ることができる利点が
ある。
【図１】本発明に係るエレクトレットコンデンサマイク
の駆動回路の第１の実施形態を示す回路図である。
の駆動回路の第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の回路の各部の波形を示す図である。
【図３】エレクトレットコンデンサマイクの内部の電界
の状態を示す図である。
の状態を示す図である。
【図４】本発明に係るエレクトレットコンデンサマイク
の駆動回路の第２の実施形態を示す回路図である。
の駆動回路の第２の実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明に係るエレクトレットコンデンサマイク
の駆動回路の第３の実施形態を示す回路図である。
の駆動回路の第３の実施形態を示す回路図である。
【図６】一般的なエレクトレットコンデンサマイクの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図７】エレクトレットコンデンサマイクの等価回路を
示す図である。
示す図である。
【図８】エレクトレットコンデンサマイクの従来の駆動
回路の構成例を示す図である。
回路の構成例を示す図である。
【図９】エレクトレットコンデンサマイク用ＦＥＴのゲ
ート・ソース間電圧とドレイン電流の特性例を示す図で
ある。
ート・ソース間電圧とドレイン電流の特性例を示す図で
ある。
【図１０】エレクトレットコンデンサマイク用ＦＥＴの
ドレイン・ソース間電圧とドレイン電流の特性例を示す
図である。
ドレイン・ソース間電圧とドレイン電流の特性例を示す
図である。
１０…エレクトレットコンデンサマイク １１…コンデンサ １１１…振動膜 １１２…背電極（第１の電極） １１３…エレクトレット膜 １１４…金属メッキ（第２の電極） １２…電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） １３…筐体 １４…回路基板 Ｒ２１…ドレイン抵抗（負荷用抵抗素子） ２０Ａ，２０Ｂ…エレクトレットコンデンサマイクの駆
動回路 ２１…増幅回路 ２２…スイッチ ２３…タイミング発生回路 ２４…レベルホールド回路 ２５…マイクロコンピュータ ２５１…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ ２６…ドライバ回路
動回路 ２１…増幅回路 ２２…スイッチ ２３…タイミング発生回路 ２４…レベルホールド回路 ２５…マイクロコンピュータ ２５１…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ ２６…ドライバ回路
Claims (3)
- 【請求項１】 振動膜の振動に応じて容量が変化するコ
ンデンサと、ゲートが上記コンデンサの第１の電極に接
続され、ソースが上記コンデンサの第２の電極および基
準電位に接続された電界効果トランジスタとを有するエ
レクトレットコンデンサマイクの駆動回路であって、 電源と上記電界効果トランジスタのドレインとの間に接
続されたドレイン抵抗と、 上記電源による上記電界効果トランジスタのドレインお
よびソースに流れる電流をタイミングパルスに応じて入
切する電流制御手段と、 上記電流制御手段の状態の切り替えのためのタイミング
パルスを発生するパルス発生手段とを有するエレクトレ
ットコンデンサマイクの駆動回路。 - 【請求項２】 上記電流制御手段によりドレインおよび
ソースに電流が流れる状態に切り替えられている期間に
発生するドレイン出力電圧を検出し、電流が流れない状
態に切り替えられている期間に当該ドレイン出力電圧を
保持するレベルホールド回路を有するを有する請求項１
記載のエレクトレットコンデンサマイクの駆動回路。 - 【請求項３】 上記パルス発生手段は、ドレインおよび
ソースに電流が流れる状態に切り替えられている期間よ
り、流れない状態に切り替えられている期間が長くなる
ように上記タイミングパルスを発生する請求項１または
２記載のエレクトレットコンデンサマイクの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001024334A JP2002232997A (ja) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | エレクトレットコンデンサマイクの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001024334A JP2002232997A (ja) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | エレクトレットコンデンサマイクの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002232997A true JP2002232997A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18889489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001024334A Pending JP2002232997A (ja) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | エレクトレットコンデンサマイクの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002232997A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006033269A1 (ja) * | 2004-09-24 | 2006-03-30 | Hosiden Corporation | 信号増幅回路及びこれを備えた加速度センサ |
| WO2019167643A1 (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | 学校法人帝京大学 | 鼻腔通気度検査装置 |
-
2001
- 2001-01-31 JP JP2001024334A patent/JP2002232997A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006033269A1 (ja) * | 2004-09-24 | 2006-03-30 | Hosiden Corporation | 信号増幅回路及びこれを備えた加速度センサ |
| WO2019167643A1 (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | 学校法人帝京大学 | 鼻腔通気度検査装置 |
| JPWO2019167643A1 (ja) * | 2018-02-27 | 2021-02-25 | 学校法人帝京大学 | 鼻腔通気度検査装置 |
| JP7214242B2 (ja) | 2018-02-27 | 2023-01-30 | 学校法人帝京大学 | 鼻腔通気度検査装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050328 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050816 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051220 |