JP2005109842A - Amplifier circuit for condenser microphone - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifier circuit for a condenser microphone having little noise and little variations in voltage gain. <P>SOLUTION: This amplifier circuit 10 for a condenser microphone is connected to one terminal of an ECM (electret condenser microphone) 12 through a terminal A. A gate is connected to the terminal A, a drain is connected to the ground, one end of a constant current source is connected to a source and a p channel MOSFET 14 (metal oxide semiconductor film electric field-effect transistor) constituting a source follower is connected to the source. A source follower output by a p channel MOSFET 14 is amplified by an emitter follower of an NPN type transistor 20 and outputted from a terminal C. The constant current source 16 is connected to the source of the p channel MOSFET 14, an input of the constant current source 16 is connected to the collector of the NPN type transistor 20 to be a combination of a power source and an output terminal to the outside. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はコンデンサ・マイクロフォン用増幅器、特にMOSFETを用いたエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォン用増幅器に関する。   The present invention relates to an amplifier for a condenser microphone, and more particularly to an electret condenser microphone amplifier using a MOSFET.

コンデンサ・マイクロフォン(Condenser Microphone)は、静電容量の変化を利用して、音圧を電気信号に変換する。そのコンデンサは、固定電極と導電性の振動板との間に、外部からの直流電源によって静電気を蓄えて形成され、音圧によって振動板が振動すると固定電極との距離が変化して、静電容量が変化する。コンデンサ・マイクロフォンは、原音に対する追従性がよく、ダイナミックレンジも広いという特徴がある。エレクトレット・コンデンサ型マイクロフォン(ECM:Electret Condenser Microphone)は、コンデンサ・マイクロフォンの電極にエレクトレット効果を応用したものである。ここで、エレクトレット効果とは、合成樹脂やフィルム、プラスチックなどの高分子物質に、高い電界をかけたとき、電界を取り去っても物質にプラスまたはマイナスの電荷が残るという効果をいう。ECMは、外部直流電源を必要としない、小型・軽量、低コストであるという特徴を有し、特に携帯電話等のモバイル機器に広く用いられている。   A condenser microphone converts a sound pressure into an electric signal by using a change in capacitance. The capacitor is formed by storing static electricity between the fixed electrode and the conductive diaphragm by an external DC power source. When the diaphragm vibrates due to sound pressure, the distance from the fixed electrode changes, and The capacity changes. Condenser microphones are characterized by good followability to the original sound and wide dynamic range. An electret condenser microphone (ECM) applies an electret effect to an electrode of a condenser microphone. Here, the electret effect means an effect that when a high electric field is applied to a polymer material such as a synthetic resin, a film, or a plastic, a positive or negative charge remains in the material even if the electric field is removed. The ECM does not require an external DC power source, has a feature of being small, light, and low in cost, and is particularly widely used for mobile devices such as mobile phones.

ECMの静電容量は一般に2〜5pFであり、可聴帯域の低域まで音圧信号を取り出すためには、数GΩの入力インピーダンスの入力回路が必要となる。このような高い入力インピーダンスで受けた信号を後続回路に伝送するための増幅回路として、ECMの出力信号を接合型電界効果トランジスタ(FET)のゲートに入力するソース接地回路が用いられている(例えば特許文献1参照)。   The capacitance of the ECM is generally 2 to 5 pF, and an input circuit with an input impedance of several GΩ is required to extract a sound pressure signal to a low audible band. As an amplifier circuit for transmitting a signal received with such a high input impedance to a subsequent circuit, a grounded source circuit that inputs an ECM output signal to the gate of a junction field effect transistor (FET) is used (for example, Patent Document 1).

特開2000−260786号公報JP 2000-260786 A

接合型FETを用いたソース接地回路では、[電圧利得]=gm×RDで決定される(gm:相互コンダクタンス、RD:ドレイン抵抗)。接合型FETの生産工程において、gmを一定に制御することは難しく、一般に50%から200%程度ばらつく特性を有し、gmによってランク分けが行われる。そのgmばらつきに伴ってソース接地回路の電圧利得がばらついてしまうという問題があった。   In a common source circuit using a junction FET, [voltage gain] = gm × RD is determined (gm: mutual conductance, RD: drain resistance). In the production process of the junction type FET, it is difficult to control gm to be constant, and generally has a characteristic of varying from about 50% to 200%, and ranking is performed according to gm. There is a problem that the voltage gain of the common source circuit varies with the variation in gm.

さらに、接合型FETには、ゲートリーク電流が存在し、特にゲートリーク電流が増加する高温動作環境において、接合型FETを用いたソース接地回路では、ノイズが増える、無効消費電力が増える等の問題がある。   Furthermore, there are gate leakage currents in junction FETs, especially in high-temperature operating environments where gate leakage currents increase. In common source circuits using junction FETs, noise increases and reactive power consumption increases. There is.

そこで、接合型FETをゲートリーク電流が極めて小さいMOS型FETに置き換えるとすると、ECMは、ゼロバイアス信号を出力するため、その信号を受ける入力回路は、pチャネルMOSFETのソースフォロア構成を採らざるを得ない。このpチャネルMOSFETのソースフォロア構成は、電圧利得が約1となり、単純に置き換えただけでは、後続回路に入力するための信号レベルまで増幅することができないという問題があった。   Therefore, if the junction FET is replaced with a MOS FET having a very small gate leakage current, the ECM outputs a zero bias signal, and the input circuit receiving the signal must adopt a source follower configuration of a p-channel MOSFET. I don't get it. The source follower configuration of this p-channel MOSFET has a voltage gain of about 1, and there is a problem that it cannot be amplified to a signal level for input to a subsequent circuit by simply replacing it.

そこで本願発明は、コンデンサ・マイクロフォンの出力信号をpチャネルMOS−FETのゲートに入力し、増幅を行うコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路を提供する。   Accordingly, the present invention provides an amplifying circuit for a condenser microphone that performs amplification by inputting the output signal of the condenser microphone to the gate of a p-channel MOS-FET.

本発明のコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路は、ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の出力に接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)と、ベースが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、エミッタがエミッタ抵抗を介して接地され、コレクタが信号出力端子兼外部電源端子に接続されたNPN型トランジスタと、前記NPN型トランジスタのコレクタと電源の間に接続されるコレクタ抵抗と、を備え、前記定電流源の入力は、前記NPN型トランジスタのコレクタに接続された3端子構成である。   The amplifier circuit for a condenser microphone of the present invention has a p-channel MOSFET that constitutes a source follower with a gate connected to one terminal of the condenser microphone, a drain grounded, and a source connected to the output of a constant current source. (Metal oxide field effect transistor), an NPN transistor having a base connected to the source of the p-channel MOSFET, an emitter grounded via an emitter resistor, and a collector connected to a signal output terminal and an external power supply terminal; A collector resistor connected between the collector of the NPN transistor and a power source, and the input of the constant current source has a three-terminal configuration connected to the collector of the NPN transistor.

この構成によれば、ECMの出力信号をゲートリーク電流の少ないpチャネルMOSFETのゲートに入力させるため、増幅回路から発生するノイズを抑制することができる。また、電圧利得が、高い精度で生産できる抵抗の抵抗値によって決まるため、FETのgmばらつきの影響を排除することができる。   According to this configuration, since the output signal of the ECM is input to the gate of the p-channel MOSFET having a small gate leakage current, noise generated from the amplifier circuit can be suppressed. Further, since the voltage gain is determined by the resistance value of the resistor that can be produced with high accuracy, the influence of the gm variation of the FET can be eliminated.

また、本発明の他の態様では、ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の出力に接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)と、ベースが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、エミッタがエミッタ抵抗を介して接地され、コレクタが信号出力兼第1の外部電源端子に接続されたNPN型トランジスタと、前記NPN型トランジスタのコレクタと電源の間に接続されるコレクタ抵抗と、を備え、前記定電流源の入力は、第2の外部電源に接続された4端子構成である。   In another aspect of the present invention, a p-channel MOSFET (source channel follower) is configured such that the gate is connected to one terminal of the condenser microphone, the drain is grounded, the source is connected to the output of the constant current source. A metal oxide field effect transistor), an NPN transistor having a base connected to the source of the p-channel MOSFET, an emitter grounded via an emitter resistor, and a collector connected to the signal output and the first external power supply terminal And a collector resistor connected between the collector of the NPN transistor and a power source, and the input of the constant current source has a four-terminal configuration connected to a second external power source.

この構成によれば、pチャネルMOSFETのソース電位が、NPN型トランジスタのコレクタと電源の間に接続されるコレクタ抵抗の電圧降下の影響を受けないため、出力のダイナミックレンジを広くとることができ、減電特性を良くすることができる。   According to this configuration, since the source potential of the p-channel MOSFET is not affected by the voltage drop of the collector resistance connected between the collector of the NPN transistor and the power supply, the dynamic range of the output can be widened. The power reduction characteristics can be improved.

また、本発明の他の態様では、ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の一端が接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFETと、ゲートが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、ソースがエミッタ抵抗を介して接地され、ドレインが信号出力端子兼外部電源端子に接続されたnチャネルMOSFETと、前記nチャネルMOSFETのドレインと電源の間に接続されるドレイン抵抗と、を備え、前記定電流源の入力は、前記nチャネルMOSFETのドレインに接続された3端子構成である。   According to another aspect of the present invention, a gate is connected to one terminal of the condenser microphone, a drain is grounded, a source is connected to one end of a constant current source, and a p-channel MOSFET constituting a source follower is provided. , An n-channel MOSFET whose gate is connected to the source of the p-channel MOSFET, whose source is grounded via an emitter resistor, and whose drain is connected to a signal output terminal / external power supply terminal; A drain resistor connected in between, and the input of the constant current source has a three-terminal configuration connected to the drain of the n-channel MOSFET.

また、本発明の他の態様では、ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の一端が接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFETと、ゲートが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、ソースがエミッタ抵抗を介して接地され、ドレインが信号出力兼第1の外部電源端子に接続されたnチャネルMOSFETと、前記nチャネルMOSFETのドレインと電源の間に接続されるドレイン抵抗と、を備え、前記定電流源の入力は、第2の外部電源に接続された4端子構成である。   According to another aspect of the present invention, a gate is connected to one terminal of the condenser microphone, a drain is grounded, a source is connected to one end of a constant current source, and a p-channel MOSFET constituting a source follower is provided. An n-channel MOSFET having a gate connected to the source of the p-channel MOSFET, a source grounded via an emitter resistor, and a drain connected to the signal output and first external power supply terminal; and a drain of the n-channel MOSFET; And a drain resistor connected between power supplies, and the input of the constant current source has a four-terminal configuration connected to a second external power supply.

また、本発明の他の態様では、前記定電流源は、抵抗である。   In another aspect of the invention, the constant current source is a resistor.

また、本発明の他の態様では、前記pチャネルMOSFETのゲートとドレインとの間に、順方向接続されたダイオードを備える。   In another aspect of the present invention, a diode connected in the forward direction is provided between the gate and drain of the p-channel MOSFET.

この構成によれば、入力に過大な電圧が掛かった場合に、pチャネルMOSFETのゲートに過大電圧が加わることを防止することができる。   According to this configuration, it is possible to prevent an excessive voltage from being applied to the gate of the p-channel MOSFET when an excessive voltage is applied to the input.

また、本発明の他の態様では、前記pチャネルMOSFETのゲートとドレインとの間に接続される入力抵抗を備える。   In another aspect of the present invention, an input resistor connected between the gate and drain of the p-channel MOSFET is provided.

この構成によれば、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路を回路素子数の削減により小型・軽量、低コスト化することができる。   According to this configuration, the capacitor / microphone amplifier circuit can be reduced in size, weight, and cost by reducing the number of circuit elements.

以上のように本発明では、コンデンサ・マイクロフォンの出力をpチャネルMOSFETのゲートに入力し、増幅を行う。したがって、接合型FETのゲートに入力させる構成で問題であった、ゲートリーク電流によるノイズ、無効消費電力、およびgmばらつきによる電圧利得のばらつきを抑制することができる。   As described above, in the present invention, the output of the capacitor microphone is input to the gate of the p-channel MOSFET to perform amplification. Therefore, it is possible to suppress the noise due to the gate leakage current, the reactive power consumption, and the variation in voltage gain due to the variation in gm, which are problems in the configuration of inputting to the gate of the junction FET.

また、従来の接合型FETを用いた増幅回路と同様に3端子構成とすることができるため、そのまま置き換えることにより、周辺回路、生産設備等の変更の必要が無く、広く本発明の回路を適用することができる。   In addition, since it can be a three-terminal configuration like an amplifier circuit using a conventional junction FET, it is not necessary to change peripheral circuits, production facilities, etc. by replacing it as it is, and the circuit of the present invention can be widely applied. can do.

また、本発明の増幅回路によれば、電圧利得は、高い精度で製造できる抵抗値によって決まるため、トランジスタの製造ばらつきによるランク分け等の必要が無くなり、低コストで生産することができる。   Further, according to the amplifier circuit of the present invention, the voltage gain is determined by the resistance value that can be manufactured with high accuracy, so that it is not necessary to rank the transistor due to manufacturing variations of transistors, and the voltage gain can be produced at a low cost.

さらに、ECMユニットとして、電源端子と出力端子を共通化し、外部端子を2端子構成とすることにより、小型化に有利となる。   Further, as the ECM unit, the power supply terminal and the output terminal are made common and the external terminal has a two-terminal configuration, which is advantageous for downsizing.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1は、本発明の実施形態1に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10の回路図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit diagram of a condenser microphone amplifying circuit 10 according to Embodiment 1 of the present invention.

コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10は、端子A,BおよびCを備える3端子構成を成している。   The condenser microphone amplifying circuit 10 has a three-terminal configuration including terminals A, B and C.

エレクトレット・コンデンサ型マイクロフォン(ECM)12の一端が端子Aに電気的に接続され、端子Aは、pチャネルMOSFET14のゲートに接続され、ECMに発生した静電容量の変化は、pチャネルMOSFET14のドレイン電流の変化に変換される。ここで、ECM12に入力される空気振動を、等価回路としてマイク入力信号1と示している。   One end of an electret condenser microphone (ECM) 12 is electrically connected to a terminal A. The terminal A is connected to the gate of the p-channel MOSFET 14, and the capacitance change generated in the ECM is caused by the drain of the p-channel MOSFET 14. It is converted into a change in current. Here, the air vibration input to the ECM 12 is indicated as a microphone input signal 1 as an equivalent circuit.

pチャネルMOSFET14のソースには、定電流源16の出力が接続され、例えば、5μAの定電流が供給される。定電流量は、消費電力、ノイズの低減、減電圧特性からより小さいことが望ましい。さらに、ドレインは、端子Bに接続され、端子Bはグランドに接地される。ソースは、NPNトランジスタ20のベースに接続され、定電流源16からの電流とpチャネルMOSFET14のドレイン電流との差の電流がNPNトランジスタ20のベースに流れる。   The output of the constant current source 16 is connected to the source of the p-channel MOSFET 14, and a constant current of 5 μA, for example, is supplied. The constant current amount is desirably smaller in view of power consumption, noise reduction, and voltage reduction characteristics. Further, the drain is connected to the terminal B, and the terminal B is grounded. The source is connected to the base of the NPN transistor 20, and a difference current between the current from the constant current source 16 and the drain current of the p-channel MOSFET 14 flows to the base of the NPN transistor 20.

NPNトランジスタ20はエミッタ接地回路を構成し、コレクタは、前記定電流源16の入力と、電源兼出力端子Cとが接続され、端子Cから外部にコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10の出力信号を出力する。端子Cと外部電源との間には、コレクタ抵抗24を通して電源に接続され、前記出力信号は、コレクタ抵抗24で発生する電圧降下として得られる。また、エミッタは、エミッタ抵抗22が接続され、例えば、エミッタ抵抗22を2kΩとすれば、エミッタ電流が50μAであれば、100mVの電圧降下を生じ、出力信号はこの電圧降下として端子Cから出力される。   The NPN transistor 20 constitutes a grounded emitter circuit, and the collector is connected to the input of the constant current source 16 and the power supply / output terminal C, and the output signal of the capacitor / microphone amplifier circuit 10 is output from the terminal C to the outside. To do. The terminal C and the external power source are connected to the power source through the collector resistor 24, and the output signal is obtained as a voltage drop generated at the collector resistor 24. The emitter is connected to the emitter resistor 22. For example, if the emitter resistor 22 is 2 kΩ, an emitter current of 50 μA causes a voltage drop of 100 mV, and the output signal is output from the terminal C as this voltage drop. The

コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10の電圧利得Avは、端子Cと外部電源との間に接続されるコレクタ抵抗24の抵抗値Rcと、エミッタ抵抗22の抵抗値22とによって、Av=Rc/Reと決まる。   The voltage gain Av of the capacitor / microphone amplifying circuit 10 is given by Av = Rc / Re by the resistance value Rc of the collector resistor 24 connected between the terminal C and the external power supply and the resistance value 22 of the emitter resistor 22. Determined.

したがって、実施形態1に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10において、電圧利得Avは、FETの相互コンダクタンスに比べ、高い精度で生産できるコレクタ抵抗24の抵抗値Rcと、エミッタ抵抗22の抵抗値22との2つの抵抗値のみによって決まるため、電圧利得Avを高い精度で均一化することができ、トランジスタの製造ばらつきによるランク分け等の必要が無くなり、低コストで生産することができる。   Therefore, in the capacitor / microphone amplifying circuit 10 according to the first embodiment, the voltage gain Av includes the resistance value Rc of the collector resistor 24 and the resistance value 22 of the emitter resistor 22 that can be produced with higher accuracy than the mutual conductance of the FET. Therefore, the voltage gain Av can be made uniform with high accuracy, and there is no need for ranking due to manufacturing variations of the transistors, so that the production can be performed at low cost.

pチャネルMOSFET14のゲートとドレインとの間には何も接続しなくても良いが、図1に示すように入力抵抗18を接続しても良い。この入力抵抗によりpチャネルMOSFET14のゲートを、入力抵抗18を介して直流成分をグランド電位に安定させることができる。接続される入力抵抗18は、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10の入力インピーダンスを決め、2〜5pFのECMの静電容量に対して、可聴帯域の低域まで特性を確保するために、数GΩの抵抗値とする。   It is not necessary to connect anything between the gate and drain of the p-channel MOSFET 14, but an input resistor 18 may be connected as shown in FIG. With this input resistance, the DC component of the gate of the p-channel MOSFET 14 can be stabilized to the ground potential via the input resistance 18. The input resistor 18 to be connected determines the input impedance of the capacitor / microphone amplifier circuit 10 and is several GΩ in order to secure the characteristic to the low range of the audible band with respect to the ECM capacitance of 2 to 5 pF. Resistance value.

ここで、入力抵抗18の替わりにダイオードを用いても良い。ダイオードをpチャネルMOSFET14のゲートとグランドの間に順方向に接続することにより、ゲート電位のゼロバイアス近傍において、40GΩ程度の抵抗値が得られ、かつ、端子Aに対して過大な電圧が加わった場合に、順電圧で電流をバイパスさせ、pチャネルMOSFET14を破壊から保護することができる。   Here, a diode may be used instead of the input resistor 18. By connecting the diode in the forward direction between the gate of the p-channel MOSFET 14 and the ground, a resistance value of about 40 GΩ was obtained in the vicinity of the zero bias of the gate potential, and an excessive voltage was applied to the terminal A. In some cases, the current can be bypassed with a forward voltage to protect the p-channel MOSFET 14 from breakdown.

また、入力抵抗18と並列にダイオードを順方向接続することが好ましい。この構成によれば、入力インピーダンスを抵抗の抵抗値により所望の値とすることができ、かつ、ダイオードによりpチャネルMOSFET14にダイオードのVF(約0.7V)以上の電圧が掛かることを防ぐことができる。 In addition, a diode is preferably forward-connected in parallel with the input resistor 18. According to this configuration, the input impedance can be set to a desired value by the resistance value of the resistor, and the diode is prevented from applying a voltage higher than the diode V F (about 0.7 V) to the p-channel MOSFET 14. Can do.

また、NPNトランジスタ20は、nチャンネルMOSFETに置き換えることもできる。この場合、ソース共通回路を構成し、ゲートにpチャネルMOSFET14のソースが接続され、ドレインは、前記定電流源16の入力端子と、電源兼出力端子Cが接続され、ソースは、抵抗22が接続され、pチャネルMOSFET14のソース電位をnチャンネルMOSFETのドレイン電流に変換する。電圧利得Avは、nチャンネルMOSFETの相互インダクタンスをgm、抵抗22の抵抗値をRe、端子Cと外部電源との間に接続される抵抗24の抵抗値をRcとすると、Av=−Rc/((1/gm)+Re)となる。   Further, the NPN transistor 20 can be replaced with an n-channel MOSFET. In this case, a source common circuit is formed, the source of the p-channel MOSFET 14 is connected to the gate, the input is connected to the input terminal of the constant current source 16 and the power supply / output terminal C, and the source is connected to the resistor 22. Then, the source potential of the p-channel MOSFET 14 is converted into the drain current of the n-channel MOSFET. The voltage gain Av is represented by Av = −Rc / (, where gm is the mutual inductance of the n-channel MOSFET, Re is the resistance value of the resistor 22, and Rc is the resistance value of the resistor 24 connected between the terminal C and the external power supply. (1 / gm) + Re).

また、定電流源16は、抵抗に置き換えることもできる。一般に外部電源は定電圧電源であるので、抵抗は、定電流源として動作する。この構成によれば、実施形態1に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10を小型・軽量、低コスト化することができる。   The constant current source 16 can be replaced with a resistor. Since the external power supply is generally a constant voltage power supply, the resistor operates as a constant current source. According to this configuration, the capacitor / microphone amplifier circuit 10 according to the first embodiment can be reduced in size, weight, and cost.

[実施形態2]
図2は、本発明の実施形態2に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路11の回路図である。コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路11は、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10に対して、定電流源16の電源をNPNトランジスタ20のコレクタ端子Cと独立させ、端子Dとした4端子構成としたものである。
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a circuit diagram of the condenser microphone amplifying circuit 11 according to the second embodiment of the present invention. The capacitor / microphone amplifier circuit 11 has a four-terminal configuration in which the power source of the constant current source 16 is independent of the collector terminal C of the NPN transistor 20 and is a terminal D, as compared with the capacitor / microphone amplifier circuit 10. .

コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10のダイナミックレンジは、pチャネルMOSFET14のソース電位の振幅に比例する。したがって、実施形態1に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10の場合、pチャネルMOSFET14のソース電位は、外部電源電圧からコレクタ抵抗24での電圧降下を引いた電位以下となり、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路に対する電圧利得の要求から決まるコレクタ抵抗24が、ダイナミックレンジを制限するものとなる。   The dynamic range of the condenser microphone amplifying circuit 10 is proportional to the amplitude of the source potential of the p-channel MOSFET 14. Therefore, in the case of the capacitor / microphone amplifier circuit 10 according to the first embodiment, the source potential of the p-channel MOSFET 14 is equal to or lower than the potential obtained by subtracting the voltage drop at the collector resistor 24 from the external power supply voltage. The collector resistor 24 determined from the voltage gain requirement limits the dynamic range.

また、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10に高い電圧利得を発生させるためには、コレクタ抵抗24の抵抗値を高くする必要がある。しかしながら、コレクタ抵抗24の抵抗値を高くすると、抵抗から発生するノイズが増大し、さらにコレクタ抵抗24で生じる電圧降下が大きくなり、減電特性が悪化するという問題がある。   In order to generate a high voltage gain in the capacitor / microphone amplifier circuit 10, it is necessary to increase the resistance value of the collector resistor 24. However, when the resistance value of the collector resistor 24 is increased, there is a problem that noise generated from the resistor is increased, a voltage drop generated in the collector resistor 24 is increased, and a power reduction characteristic is deteriorated.

一方、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路11では、定電流源16の電源をNPNトランジスタ20のコレクタ端子Cと独立させた構成のため、pチャネルMOSFET14のソース電位は、直接外部電源電圧まで振幅をとることができ、コレクタ抵抗24での電圧降下の影響を排除し、外部電源電圧を有効に利用した広いダイナミックレンジを有する増幅をノイズを増加させることなく、行うことができる。   On the other hand, since the capacitor / microphone amplifier circuit 11 has a configuration in which the power source of the constant current source 16 is independent from the collector terminal C of the NPN transistor 20, the source potential of the p-channel MOSFET 14 directly takes an amplitude up to the external power source voltage. Thus, the influence of the voltage drop at the collector resistor 24 is eliminated, and amplification having a wide dynamic range that effectively uses the external power supply voltage can be performed without increasing noise.

また、定電流源16の電源をコレクタ端子Cから独立させた構造であるため、定電流源16のバイアス電流によるノイズが出力に影響を及ぼすことを排除することができる。   In addition, since the power source of the constant current source 16 is independent from the collector terminal C, it is possible to eliminate the influence of noise due to the bias current of the constant current source 16 on the output.

[実施形態3]
図3は、本発明の実施形態3に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路30の構成を示す図である。コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路30は、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10に対して、定電流源16を2つのカレント・ミラー回路で構成したものである。
[Embodiment 3]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the capacitor / microphone amplifier circuit 30 according to the third embodiment of the present invention. The condenser microphone amplifying circuit 30 is configured such that the constant current source 16 is composed of two current mirror circuits with respect to the condenser microphone amplifying circuit 10.

外部電源電圧から外部に接続されたコレクタ抵抗24と、抵抗46と、コレクタとベースを短絡したNPN型トランジスタ42のベース−エミッタと、順方向接続されたダイオード40と、を経由する回路に流れる電流は、定電流I0となり、外部電源電圧と、外部に接続されたコレクタ抵抗24とが決まる場合、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路30においては、抵抗46のみによって定電流I0を決めることができる。   Current flowing in the circuit from the external power supply voltage via the collector resistor 24 connected to the outside, the resistor 46, the base-emitter of the NPN transistor 42 whose collector and base are short-circuited, and the diode 40 connected in the forward direction. When the external power supply voltage and the collector resistor 24 connected to the outside are determined, the capacitor / microphone amplifier circuit 30 can determine the constant current I0 only by the resistor 46.

NPN型トランジスタ42、44、ダイオード40および抵抗48により第1のカレント・ミラー回路が構成され、この定電流I0におけるダイオード40の電圧降下を抵抗48で割った電流値が抵抗48に流れる定電流電流I1となる。NPN型トランジスタ44のベース電流は小さいため無視すると、PNP型トランジスタ50のエミッタ電流は定電流I1となる。   The NPN transistors 42 and 44, the diode 40, and the resistor 48 constitute a first current mirror circuit, and a constant current flowing through the resistor 48 is obtained by dividing the voltage drop of the diode 40 at the constant current I0 by the resistor 48. I1. If the base current of the NPN transistor 44 is small and ignored, the emitter current of the PNP transistor 50 becomes a constant current I1.

コレクタとベースを短絡したPNP型トランジスタ50とPNP型トランジスタ52とにより第2のカレント・ミラー回路が構成され、PNP型トランジスタ52のエミッタ電流は、定電流I1となり、pチャネルMOSFET14のソースに入力される定電流となる。   The PNP transistor 50 and the PNP transistor 52 whose collector and base are short-circuited constitute a second current mirror circuit. The emitter current of the PNP transistor 52 becomes a constant current I1 and is input to the source of the p-channel MOSFET 14. Constant current.

ここで、実施形態2で説明したように、NPNトランジスタ20の電源端子Cと、定電流源の電源端子Dとを独立させ、4端子構成とすることが好ましい。   Here, as described in the second embodiment, it is preferable that the power supply terminal C of the NPN transistor 20 and the power supply terminal D of the constant current source are independent and have a four-terminal configuration.

図4は、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路30において、NPNトランジスタ20の電源端子と定電流源の電源端子を共通とした3端子構成とした場合と、NPNトランジスタ20の電源端子と定電流源の電源端子とを独立させ4端子構成とした場合の外部電源電圧と電圧利得の関係をプロットした図である。   FIG. 4 shows a case where the capacitor / microphone amplifier circuit 30 has a three-terminal configuration in which the power supply terminal of the NPN transistor 20 and the power supply terminal of the constant current source are common, and the power supply terminal of the NPN transistor 20 and the power supply of the constant current source. It is the figure which plotted the relationship between the external power supply voltage at the time of making a terminal independent and having a 4 terminal structure, and a voltage gain.

所定の外部電源電圧以上であれば、コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路30は、一定の電圧利得特性を有するが、3端子構成とした場合、外部電源電圧が2.0V以下では、pチャネルMOSFET14のソース電位の振幅が小さくなり、電圧利得は急激に減少する。   The capacitor / microphone amplifier circuit 30 has a certain voltage gain characteristic when the external power supply voltage is equal to or higher than a predetermined external power supply voltage. The amplitude of the potential decreases, and the voltage gain decreases rapidly.

一方、4端子構成の場合、pチャネルMOSFET14のソース電位が、コレクタ抵抗24における電圧降下の影響を受けないので、外部電源電圧が1.5Vまで、一定の電圧利得特性を保つことができる。   On the other hand, in the case of the four-terminal configuration, the source potential of the p-channel MOSFET 14 is not affected by the voltage drop in the collector resistor 24, so that a constant voltage gain characteristic can be maintained until the external power supply voltage is 1.5V.

したがって、3端子構成に比べ、4端子構成とした場合、減電圧特性をよくすることができる。   Therefore, the voltage reduction characteristic can be improved when the four-terminal configuration is used compared to the three-terminal configuration.

本発明の実施形態1に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路10の回路図である。1 is a circuit diagram of a capacitor / microphone amplifier circuit 10 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態2に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路11の回路図である。It is a circuit diagram of the amplifier circuit 11 for capacitor | condenser microphones which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路30の回路図である。It is a circuit diagram of the amplifier circuit 30 for capacitor | condenser microphones which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3に係るコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路30の回路図において、3端子構成とした場合と、4端子構成とした場合の外部電源電圧と電圧利得の関係をプロットした図である。In the circuit diagram of the capacitor / microphone amplifier circuit 30 according to the third embodiment of the present invention, the relationship between the external power supply voltage and the voltage gain when the three-terminal configuration is used and when the four-terminal configuration is used is plotted.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイク入力信号、10,11,30 マイクロフォン用増幅回路、14 pチャネルMOSFET、16 定電流源、18 入力抵抗、20,42,44,50,52 トランジスタ、22,24,46,48 抵抗、40 ダイオード。   1 Microphone input signal 10, 11, 30 Microphone amplifier circuit, 14 p-channel MOSFET, 16 constant current source, 18 input resistance, 20, 42, 44, 50, 52 transistor, 22, 24, 46, 48 resistance, 40 diode.

Claims (7)

コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路であって、
ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の出力に接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)と、
ベースが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、エミッタがエミッタ抵抗を介して接地され、コレクタが信号出力端子兼外部電源端子に接続されたNPN型トランジスタと、
前記NPN型トランジスタのコレクタと電源の間に接続されるコレクタ抵抗と、
を備え、
前記定電流源の入力は、前記NPN型トランジスタのコレクタに接続された3端子構成であることを特徴とするコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路。
An amplifier circuit for a condenser microphone,
A p-channel MOSFET (metal oxide field effect transistor) constituting a source follower with a gate connected to one terminal of the capacitor microphone, a drain grounded, and a source connected to the output of a constant current source;
An NPN transistor having a base connected to the source of the p-channel MOSFET, an emitter grounded via an emitter resistor, and a collector connected to a signal output terminal / external power supply terminal;
A collector resistor connected between the collector of the NPN transistor and a power source;
With
An input circuit for the constant current source has a three-terminal configuration connected to the collector of the NPN transistor, and is an amplifier circuit for a condenser microphone.
コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路であって、
ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の出力に接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)と、
ベースが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、エミッタがエミッタ抵抗を介して接地され、コレクタが信号出力兼第1の外部電源端子に接続されたNPN型トランジスタと、
前記NPN型トランジスタのコレクタと電源の間に接続されるコレクタ抵抗と、
を備え、
前記定電流源の入力は、第2の外部電源に接続された4端子構成であることを特徴とするコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路。
An amplifier circuit for a condenser microphone,
A p-channel MOSFET (metal oxide field effect transistor) constituting a source follower with a gate connected to one terminal of the capacitor microphone, a drain grounded, a source connected to the output of a constant current source,
An NPN transistor having a base connected to the source of the p-channel MOSFET, an emitter grounded via an emitter resistor, and a collector connected to the signal output and the first external power supply terminal;
A collector resistor connected between the collector of the NPN transistor and a power source;
With
An input circuit for the constant current source has a four-terminal configuration connected to a second external power source.
コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路であって、
ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の一端が接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFETと、
ゲートが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、ソースがエミッタ抵抗を介して接地され、ドレインが信号出力端子兼外部電源端子に接続されたnチャネルMOSFETと、
前記nチャネルMOSFETのドレインと電源の間に接続されるドレイン抵抗と、
を備え、
前記定電流源の入力は、前記nチャネルMOSFETのドレインに接続された3端子構成であることを特徴とするコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路。
An amplifier circuit for a condenser microphone,
A p-channel MOSFET having a gate connected to one terminal of the capacitor microphone, a drain grounded, a source connected to one end of a constant current source, and constituting a source follower;
An n-channel MOSFET having a gate connected to the source of the p-channel MOSFET, a source grounded via an emitter resistor, and a drain connected to a signal output terminal / external power supply terminal;
A drain resistor connected between the drain of the n-channel MOSFET and a power source;
With
An input circuit for the constant current source has a three-terminal configuration connected to the drain of the n-channel MOSFET.
コンデンサ・マイクロフォン用増幅回路であって、
ゲートが前記コンデンサ・マイクロフォンの一方の端子に接続され、ドレインが接地され、ソースが定電流源の一端が接続されて、ソースフォロアを構成するpチャネルMOSFETと、
ゲートが前記pチャネルMOSFETのソースに接続され、ソースがエミッタ抵抗を介して接地され、ドレインが信号出力兼第1の外部電源端子に接続されたnチャネルMOSFETと、
前記nチャネルMOSFETのドレインと電源の間に接続されるドレイン抵抗と、
を備え、
前記定電流源の入力は、第2の外部電源に接続された4端子構成であることを特徴とするコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路。
An amplifier circuit for a condenser microphone,
A p-channel MOSFET having a gate connected to one terminal of the capacitor microphone, a drain grounded, a source connected to one end of a constant current source, and constituting a source follower;
An n-channel MOSFET having a gate connected to the source of the p-channel MOSFET, a source grounded via an emitter resistor, and a drain connected to the signal output and first external power supply terminal;
A drain resistor connected between the drain of the n-channel MOSFET and a power source;
With
An input circuit for the constant current source has a four-terminal configuration connected to a second external power supply.
請求項1から4のいずれか1項に記載のコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路であって、
前記定電流源は、抵抗であることを特徴とするコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路。
An amplifier circuit for a condenser microphone according to any one of claims 1 to 4,
2. The capacitor / microphone amplifier circuit according to claim 1, wherein the constant current source is a resistor.
請求項1から5のいずれか1項に記載のコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路であって、
前記pチャネルMOSFETのゲートとドレインとの間に、順方向接続されたダイオードを備えることを特徴とするコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路。
An amplifying circuit for a condenser microphone according to any one of claims 1 to 5,
A capacitor microphone amplifying circuit comprising a diode connected in a forward direction between a gate and a drain of the p-channel MOSFET.
請求項1から5のいずれか1項に記載のコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路であって、
前記pチャネルMOSFETのゲートとドレインとの間に接続される入力抵抗を備えることを特徴とするコンデンサ・マイクロフォン用増幅回路。
An amplifying circuit for a condenser microphone according to any one of claims 1 to 5,
An amplifying circuit for a condenser microphone comprising an input resistor connected between the gate and drain of the p-channel MOSFET.
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