JP2008028879A

JP2008028879A - マイクアンプ

Info

Publication number: JP2008028879A
Application number: JP2006201463A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Suzuki; 達也鈴木; Yasuhiro Kaneda; 安弘金田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; System Solutions Co Ltd
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-02-07
Also published as: TW200824260A; KR20080010300A; US20080025531A1; CN101115328A

Abstract

【課題】オペアンプを使用したマイクアンプでは、オペアンプの入力端子に発生してしまう寄生容量の影響を受けてコンデンサマイクのマイク感度が低下してしまうという問題があった。
【解決手段】音声を電圧信号に変換するコンデンサマイク１００と、該コンデンサマイクからの入力信号が反転入力端子に印加され、直流バイアス電圧が非反転入力端子に印加されるオペアンプ１０１と、該オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサ１０３と、前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗１０４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は音声を電圧信号に変換するコンデンサマイクからの音声信号を増幅するマイクアンプに係り、特にIC化した場合に発生する寄生容量の影響を低減したマイクアンプに関する。

音声を電圧信号に変換するコンデンサマイクが知られている。コンデンサマイクは、容量で構成される。Q=C・V（Qは電荷、Cはコンデンサの容量、Vはコンデンサの両端間電圧）の公式におけるコンデンサの容量Cが音声によって変化すると、電荷が一定の状態ではコンデンサの両端間電圧Vが変化するという原理によって音声が電圧信号に変換される。

図２は、コンデンサマイクの動作原理図を示す。半導体チップ上に一対の容量電極とそれらの容量電極間に容量誘電体が介在されてなるコンデンサマイク１０が形成され、一対の容量電極間にバイアス用電源２０が抵抗３０を介して接続される。一対の容量電極は外部からの音声（音圧）によって微少振動することでコンデンサマイクの容量値が微少変化する。するとコンデンサマイク１０の出力信号Ｖもそれに応じて微少変化し、その出力信号Ｖをマイクアンプで増幅することで音声出力信号を得ることができる。

このコンデンサマイクからの音声信号を増幅するマイクアンプとしてはオペアンプを使用したものが考えられる。

尚、先行技術文献として以下の特許文献１、特許文献２がある。
特開２０００−２３６３８３号公報特開２００１−１０２８７５号公報

しかしながら、上記のオペアンプを使用したマイクアンプでは、オペアンプの入力端子に発生してしまう寄生容量の影響を受けてコンデンサマイクのマイク感度が低下してしまうという問題があった。

オペアンプは、ICで構成されるとICのパッドや初段のトランジスタのゲート容量などに寄生的に発生する容量が、オペアンプの入力端子から見える。

この寄生的に発生する容量が、コンデンサマイクからの音声信号を減衰させる。具体的には、コンデンサマイクからの音声信号は、コンデンサマイクの容量と寄生的に発生する容量とで分圧されてしまう。

そして、この分圧された音声信号が後段のオペアンプで増幅される。この際、前記音声信号は分圧されているので、信号レベルが低下している。そこで、その減衰分を補うために前記オペアンプの増幅率をあげたい。しかし、前記オペアンプの増幅率をあげるとフロアノイズが増加するという別の問題が発生する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされ、音声を電圧信号に変換するコンデンサマイクと、該コンデンサマイクからの入力信号が反転入力端子に印加され、直流バイアス電圧が非反転入力端子に印加されるオペアンプと、該オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサと、前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗とを備える。オペアンプの帰還動作によりオペアンプの反転入力端子の電位は、一定電圧に固定されるので前記反転入力端子に寄生容量がついていてもその影響は現れない。

本発明によれば、オペアンプの寄生容量の影響を大幅に低減できる。

また、本発明によれば、コンデンサマイクからの入力信号が寄生容量の影響で減衰しないので、オペアンプのゲインを上げる必要がなくフロアノイズの発生が小さくなりS/Nが良くなる。つまり、マイク感度が上がる。

また、本発明によれば、マイクアンプ全体の利得をコンデンサマイクと帰還用のコンデンサとの容量比に応じて設定できる。

本発明の実施の形態について、図１を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態のコンデンサマイクのマイクアンプを示す。

図１は、音声を電圧信号に変換するコンデンサマイク（１００）と、該コンデンサマイク（１００）からの入力信号が反転入力端子（−）に印加され、直流バイアス電圧が非反転入力端子（＋）に印加されるオペアンプ（１０１）と、該オペアンプ（１０１）の反転入力端子（−）と出力端子（１０２）との間に接続されたコンデンサ（１０３）と、前記オペアンプ（１０１）の反転入力端子（−）と出力端子（１０２）との間に接続された抵抗（１０４）、コンデンサマイク（１００）に直流のバイアスを与えるマイクバイアス源（１０５）を備える。

オペアンプ（１０１）の２つの入力端子には、ICのパッドや初段のトランジスタのゲート容量などに起因する寄生容量が付いてしまう。この寄生容量を示すのが反転入力端子（−）につながっている寄生容量（１０６）である。

図１のオペアンプ（１０１）の非反転入力端子（＋）は、直流バイアス源（１０７）に接続されている。オペアンプ（１０１）は、非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）の電圧が等しくなるように抵抗（１０４）を介して負帰還動作をする。

このため、オペアンプ（１０１）の反転入力端子（−）の電圧は、常に一定となり、コンデンサマイク（１００）から信号変化が伝わっても、その変化によって反転入力端子（−）の電圧が変わることはない。

次に、オペアンプ（１０１）の総合利得を求める。図１のマイクアンプの総合利得Gは、
G＝C1/{C3＋（C1+C2+C3）/A}・・・（１）
となる。
但し、コンデンサマイク（１００）の容量：C1
寄生容量（１０６）の容量：C2
コンデンサ（１０３）の容量：C3
オペアンプ（１０１）の裸利得：A

抵抗（１０４）の抵抗値は大きく設定し、信号に対して無視する式（１）において、裸利得Aが無限大に大きいとすると、
G＝C1/C3・・・（２）
となる。

ここで、式（２）においては寄生容量（１０６）の容量C２の項がなくなっている。オペアンプ（１０１）の反転入力端子（−）には寄生容量（１０６）の影響を受けた信号が発生せず、オペアンプ（１０１）の総合利得にも容量C２の項がないので、オペアンプ（１０１）の出力端子（１０２）には寄生容量の影響を受けない音声信号を得ることができる。式（１）と図１からわかるように、本願では帰還信号をコンデンサ（１０３）を介して戻している。

この接続により、寄生容量（１０６）の容量C２を１/Aに小さくすることができる。このように、寄生容量（１０６）が見かけ上は大変小さくなるのでマイク感度が低下しない。マイク感度が低下しなければ、マイクアンプの総合利得Gを増加させる必要がないのでフロアノイズの発生を少なくできる。

このように本発明によれば、オペアンプの寄生容量の影響を大幅に低減できる。また、コンデンサマイクからの入力信号が寄生容量の影響で減衰しないので、オペアンプのゲインを上げる必要がなくフロアノイズの発生が小さくなりS/Nが良くなる。

さらに、マイクアンプ全体の利得をコンデンサマイクと帰還用のコンデンサとの容量比に応じて設定できるという効果も奏する。

本発明の実施形態に係るマイクアンプを示す図である。コンデンサマイクの動作原理を示す図である。

符号の説明

１００コンデンサマイク
１０１オペアンプ
１０２出力端子
１０３コンデンサ
１０４抵抗
１０５マイクバイアス源

Claims

音声を電圧信号に変換するコンデンサマイクと、
該コンデンサマイクからの入力信号が反転入力端子に印加され、直流バイアス電圧が非反転入力端子に印加されるオペアンプと、
該オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサと、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗と、
を備えることを特徴とするマイクアンプ。
前記オペアンプの反転入力端子には寄生容量が発生し、該寄生容量は前記オペアンプの裸利得が高いほど前記オペアンプの総合利得への影響が小さいことを特徴とする請求項１記載のマイクアンプ。
前記コンデンサマイクと前記コンデンサとの容量比に応じて前記オペアンプの総合利得が決まることを特徴とする請求項１記載のマイクアンプ。