JP2023037258A

JP2023037258A - マイクロホンモジュールおよびマイクロホン装置

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Publication number: JP2023037258A
Application number: JP2021143899A
Authority: JP
Inventors: 誠竹本; Makoto Takemoto; 晋米田; Susumu Yoneda
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2023-03-15
Also published as: WO2023032343A1; US20240137699A1

Abstract

【課題】広帯域において平坦性を有し且つ接続配線を少なくする。【解決手段】マイクロホンモジュールは、増幅回路と、ハイパスフィルタと、バッファ回路と、第１ローパスフィルタと、分離回路と、第２ローパスフィルタとを備える。増幅回路は、マイクロホン信号と参照電圧との差を増幅した増幅信号を出力する。ハイパスフィルタは、増幅信号をフィルタリングした高域増幅信号を出力する。バッファ回路は、高域増幅信号をバッファリングした音声信号を出力する。第１ローパスフィルタは、直流電源に重畳された音声信号をフィルタリングした低域通過バイアス電圧を出力する。分離回路は、低域通過バイアス電圧から外部回路の影響を除いた内部バイアス電圧を出力する。第２ローパスフィルタは、内部バイアス電圧をフィルタリングした参照電圧を出力する。ハイパスフィルタから増幅回路までの回路は、オープンループゲインが０ｄＢより小さくなるように設定される。【選択図】図１

Description

本開示は、マイクロホンモジュールおよびマイクロホン装置に関する。

車両の車室内に搭載されるマイクロホンモジュールは、例えば、ハンズフリー通話および音声認識等のために用いられたり、車室内の騒音を低減するＡｃｔｉｖｅＮｏｉｓｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ(ＡＮＣ)のために用いられたりする。ハンズフリー通話用のマイクロホンモジュールは、ＩＴＵ－Ｔ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｏｎ－Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｅｃｔｏｒ）Ｐ．１１２０およびＩＴＵ－ＴＰ．１１３０等の規格に代表されるように、近年、１０ｋＨｚを超える周波数特性が規定されている。ＡＮＣ用のマイクロホンモジュールは、約３０Ｈｚから２００Ｈｚまでの低周波領域の振幅および位相の平坦性が要求される。このように、ハンズフリー通話用のマイクロホンモジュールとＡＮＣ用のマイクロホンモジュールとは、カバーする周波数帯域が異なっている。このため、従来、ハンズフリー通話用のマイクロホンモジュールおよびＡＮＣ用のマイクロホンモジュールは、それぞれ別々の装置として車両に搭載されていた。

また、車室内に搭載されるマイクロホンモジュールは、後段機器との親和性を考慮して接続配線の本数が少ないことが要求される。このため、車室内に搭載されるマイクロホンモジュールは、外部の電源から直流電力を受け取る電力線と、音声信号の出力線とが共用化された２線式であることが望まれていた。

特開２０１９－２０８１２８号公報特表２０１５－５０７８７７号公報

しかしながら、従来、ハンズフリー通話およびＡＮＣに共用可能な低域から高域までの広帯域において振幅の平坦性を有する２線式のマイクロホンモジュールを設計することは困難であった。

本開示の目的は、広帯域における振幅の平坦性を有する接続配線の少ないマイクロホンモジュール、およびマイクロホン装置を提供することである。

本開示に係るマイクロホンモジュールは、マイクロホン素子と、増幅回路と、ハイパスフィルタと、バッファ回路と、第１ローパスフィルタと、分離回路と、第２ローパスフィルタと、を備える。前記マイクロホン素子は、収音した音声を表すマイクロホン信号を出力する。前記増幅回路は、少なくとも第１周波数以上、前記第１周波数より高い第２周波数以下の周波数成分を増幅するバンドパス特性を有し、演算増幅器を用いて、前記マイクロホン信号と参照電圧との差を増幅した増幅信号を出力する。前記ハイパスフィルタは、低域を減衰させ、高域を通過させる高域通過特性を有し、前記増幅信号をハイパスフィルタリングした高域増幅信号を出力する。前記バッファ回路は、前記高域増幅信号をバッファリングして、音声信号として出力する。前記第１ローパスフィルタは、高域を減衰させ、低域を通過させる低域通過特性を有し、直流電源に重畳された前記音声信号をローパスフィルタリングした低域通過バイアス電圧を出力する。前記分離回路は、前記低域通過バイアス電圧を受け取り、前記低域通過バイアス電圧から外部回路の影響を除いた内部バイアス電圧を出力する。前記第２ローパスフィルタは、高域を減衰させ、低域を通過させる低域通過特性を有し、前記内部バイアス電圧をローパスフィルタリングした電圧を所定の抵抗比で分圧した電圧を、前記参照電圧として出力する。前記ハイパスフィルタの入力端子から、前記第１ローパスフィルタおよび前記第２ローパスフィルタを介して、前記増幅回路の出力端子までの回路における第１周波数から第２周波数までの範囲のオープンループゲインが、０ｄＢより小さくなるように、前記ハイパスフィルタ、前記第１ローパスフィルタ、前記第２ローパスフィルタおよび前記増幅回路のパラメータが設定される。

本開示に係るマイクロホンモジュールおよびマイクロホン装置によれば、広帯域おける振幅の平坦性を有するとともに接続配線を少なくすることができる。

図１は、実施形態に係るマイクロホン装置の構成を示す図である。図２は、マイクロホンモジュールにおける、ハイパスフィルタから増幅回路までのオープンループゲインを説明するための図である。図３は、ハイパスフィルタの構成を示す図である。図４は、ハイパスフィルタの周波数特性を示す図である。図５は、第１ローパスフィルタの構成を示す図である。図６は、第１ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。図７は、第２ローパスフィルタの構成を示す図である。図８は、第２ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。図９は、増幅回路の構成を示す図である。図１０は、増幅回路の周波数特性を示す図である。図１１は、ハイパスフィルタから増幅回路までのオープンループゲインの周波数特性を示す図である。図１２は、マイクロホンモジュールの周波数特性を示す図である。図１３は、マイクロホン装置の変形例の構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本開示に係るマイクロホン装置１０の実施形態について説明する。

図１は、実施形態に係るマイクロホン装置１０の構成を示す図である。実施形態に係るマイクロホン装置１０は、車両の車室内に搭載され、ハンズフリー通話およびＡＮＣに共用して用いられる音声信号を出力する。なお、マイクロホン装置１０は、このような用途に限らず、他の用途に用いられてもよい。

マイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０と、直流電源２１と、正側キャパシタ２２と、負側キャパシタ２３と、正側抵抗２４と、負側抵抗２５とを備える。

マイクロホンモジュール２０は、周囲の音声を収音し、収音した音声を表す音声信号を出力する。本実施形態において、マイクロホンモジュール２０は、差動の音声信号を出力する。より詳しくは、マイクロホンモジュール２０は、正側モジュール出力端子３１から正側の音声信号を出力し、負側モジュール出力端子３２から負側の音声信号を出力する。負側の音声信号は、正側の音声信号に対して位相が反転した信号である。

直流電源２１は、直流電圧を発生する。直流電源２１は、マイクロホンモジュール２０へと駆動電力を供給する。本実施形態において、直流電源２１の負側端子は、グランドに接続される。

正側キャパシタ２２は、マイクロホンモジュール２０の正側モジュール出力端子３１と、正側音声出力端子３３との間に接続される。正側キャパシタ２２は、マイクロホンモジュール２０から出力された正側の音声信号の直流成分をカットし、直流成分がカットされた正側の音声信号を正側音声出力端子３３から出力させる。

負側キャパシタ２３は、マイクロホンモジュール２０の負側モジュール出力端子３２と、負側音声出力端子３４との間に接続される。負側キャパシタ２３は、マイクロホンモジュール２０から出力された負側の音声信号の直流成分をカットし、直流成分がカットされた負側の音声信号を負側音声出力端子３４から出力させる。

正側抵抗２４は、正側モジュール出力端子３１と、直流電源２１の正側端子との間に接続される。負側抵抗２５は、負側モジュール出力端子３２と、直流電源２１の負側端子との間に接続される。これにより、マイクロホンモジュール２０は、正側モジュール出力端子３１と負側モジュール出力端子３２との間は、直流電源２１から発生される直流電圧が印加される。さらに、マイクロホンモジュール２０の負側モジュール出力端子３２は、負側抵抗２５を介してグランドに接続される。

このようなマイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０の正側モジュール出力端子３１および負側モジュール出力端子３２から、差動の音声信号を出力することができる。具体的には、マイクロホン装置１０は、正側モジュール出力端子３１から直流成分がカットされた正側の音声信号を出力し、負側モジュール出力端子３２から、直流成分がカットされた負側の音声信号を出力することができる。

また、このようなマイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０の正側モジュール出力端子３１と負側モジュール出力端子３２との間に、直流電源２１から発生された直流電圧が、外部バイアス電圧として供給される。これにより、マイクロホン装置１０は、直流電源２１から発生された直流電圧を駆動源として動作することができる。さらに、このようなマイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０から出力される音声信号の出力線と、マイクロホンモジュール２０へと駆動電力を供給する電力線とを共通化し、マイクロホンモジュール２０の接続配線を少なくすることができる。

マイクロホンモジュール２０は、マイクロホン素子５０と、増幅回路５１と、ハイパスフィルタ５２と、バイアス抵抗５３と、バッファ回路５４と、第１ローパスフィルタ５５と、分離回路５６と、第２ローパスフィルタ５７と、参照入力抵抗５８とを備える。

マイクロホン素子５０は、周囲の音声を収音し、収音した音声を表すマイクロホン信号を出力する。マイクロホン素子５０は、少なくとも第１周波数以上、第１周波数より高い第２周波数以下の周波数成分の音声を集音する。マイクロホン装置１０が車両の車室内に搭載され、ハンズフリー通話およびＡＮＣに用いる音声信号を出力する場合、第１周波数は、ＡＮＣを実行するために必要となる最低の周波数である例えば約３０Ｈｚである。また、この場合、第２周波数は、ハンズフリー通話を実行するために必要となる最高の周波数である例えば１０ｋＨｚである。

増幅回路５１は、演算増幅器１０１を含む。増幅回路５１は、マイクロホン素子５０からマイクロホン信号を取得する。増幅回路５１は、少なくとも第１周波数以上、第２周波数以下の周波数成分の振幅および位相を平坦に増幅するバンドパス特性を有し、演算増幅器１０１を用いて、マイクロホン信号と参照電圧との差を増幅した増幅信号を出力する。

一例として、増幅回路５１は、演算増幅器１０１と、第１抵抗１０２と、第１キャパシタ１０３と、第２抵抗１０４と、第３抵抗１０５と、第２キャパシタ１０６とを含む。第１抵抗１０２、第１キャパシタ１０３および第２抵抗１０４は、増幅回路５１の入力端子５１ａと、演算増幅器１０１の反転入力端子との間に直列に接続される。第１抵抗１０２、第１キャパシタ１０３および第２抵抗１０４は、増幅回路５１の入力端子５１ａの側から、第１抵抗１０２、第１キャパシタ１０３および第２抵抗１０４の順で接続される。第３抵抗１０５は、演算増幅器１０１の反転入力端子と、演算増幅器１０１の出力端子との間に接続される。第２キャパシタ１０６は、演算増幅器１０１の反転入力端子と、演算増幅器１０１の出力端子との間に接続される。

演算増幅器１０１は、反転入力端子に、マイクロホン素子５０から出力されたマイクロホン信号が、第１抵抗１０２、第１キャパシタ１０３および第２抵抗１０４を介して入力される。また、演算増幅器１０１は、非反転入力端子に、第２ローパスフィルタ５７から出力された参照電圧が参照入力抵抗５８を介して入力される。このような構成の増幅回路５１は、バンドパス特性を有し、マイクロホン信号と参照電圧との差を増幅した増幅信号を、出力端子５１ｂから出力することができる。

ハイパスフィルタ５２は、増幅回路５１から出力された増幅信号を取得する。ハイパスフィルタ５２は、低域を減衰させ、高域を通過させる高域通過特性を有し、増幅信号をハイパスフィルタリングした高域増幅信号を出力する。

ハイパスフィルタ５２は、抵抗およびキャパシタにより構成されるフィルタ回路である。一例として、ハイパスフィルタ５２は、第３キャパシタ１０９と、第４抵抗１１０とを含む。第３キャパシタ１０９は、ハイパスフィルタ５２の入力端子５２ａと、ハイパスフィルタ５２の出力端子５２ｂとの間に接続される。第４抵抗１１０は、ハイパスフィルタ５２の出力端子５２ｂと、マイクロホンモジュール２０の負側モジュール出力端子３２との間に接続される。このような構成のハイパスフィルタ５２は、入力端子５２ａに、増幅回路５１から出力された増幅信号が入力される。そして、このような構成のハイパスフィルタ５２は、出力端子５２ｂから、増幅信号をハイパスフィルタリングした高域増幅信号を出力することができる。

バッファ回路５４は、ハイパスフィルタ５２から出力された高域増幅信号を取得する。バッファ回路５４は、高域増幅信号をバッファリングして、音声信号として出力する。本実施形態においては、バッファ回路５４は、正側モジュール出力端子３１から差動の音声信号のうちの正側の音声信号を出力し、負側モジュール出力端子３２から差動の音声信号のうちの負側の音声信号を出力する。

一例として、バッファ回路５４は、バイポーラトランジスタを用いたエミッタフォロア回路であり、直流電源２１から発生された外部バイアス電圧がバイアスとして供給される。例えば、バッファ回路５４は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである。この場合、バッファ回路５４として機能するバイポーラトランジスタは、ベースにハイパスフィルタ５２の出力端子５２ｂが接続され、エミッタに正側モジュール出力端子３１が接続され、コレクタに負側モジュール出力端子３２が接続される。また、バッファ回路５４として機能するバイポーラトランジスタのベースは、バイアス抵抗５３を介して、正側モジュール出力端子３１に接続される。このような構成のバッファ回路５４は、高域増幅信号をバッファリングした音声信号を出力することができる。

第１ローパスフィルタ５５は、直流電源２１に重畳された音声信号を、正側モジュール出力端子３１および負側モジュール出力端子３２を介して取得する。第１ローパスフィルタ５５は、高域を減衰させ、低域を通過させる低域通過特性を有し、直流電源２１に重畳された音声信号をローパスフィルタリングした低域通過バイアス電圧を出力する。

第１ローパスフィルタ５５は、抵抗およびキャパシタにより構成されるフィルタ回路である。一例として、第１ローパスフィルタ５５は、第５抵抗１１３と、第６抵抗１１４と、第４キャパシタ１１５とを含む。第５抵抗１１３は、第１ローパスフィルタ５５の入力端子５５ａと、第１ローパスフィルタ５５の出力端子５５ｂとの間に接続される。第６抵抗１１４は、第１ローパスフィルタ５５の出力端子５５ｂと、マイクロホンモジュール２０の負側モジュール出力端子３２との間に接続される。第４キャパシタ１１５は、第１ローパスフィルタ５５の出力端子５５ｂと、マイクロホンモジュール２０の負側モジュール出力端子３２との間に接続される。このような構成の第１ローパスフィルタ５５は、入力端子５５ａに、直流電源２１に重畳された音声信号が供給される。そして、このような構成の第１ローパスフィルタ５５は、出力端子５５ｂから、直流電源２１に重畳された音声信号をローパスフィルタリングした低域通過バイアス電圧を出力することができる。

分離回路５６は、第１ローパスフィルタ５５から出力された低域通過バイアス電圧を取得する。分離回路５６は、低域通過バイアス電圧から外部回路の影響を除いた内部バイアス電圧を出力する。外部回路は、マイクロホンモジュール２０の外部に設けられた回路であり、正側モジュール出力端子３１および負側モジュール出力端子３２に接続された回路である。すなわち、分離回路５６は、低域通過バイアス電圧をバッファリングした内部バイアス電圧を出力する。

分離回路５６は、バイポーラトランジスタにより構成される。一例として、分離回路５６は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであって、ベースが第１ローパスフィルタ５５の出力端子５５ｂに接続され、コレクタに外部バイアス電圧が印加され、エミッタから内部バイアス電圧を出力する。このような構成の分離回路５６は、直流電源２１から発生された外部バイアス電圧がバイアスとして供給される。そして、このような構成の分離回路５６は、低域通過バイアス電圧をバッファリングした内部バイアス電圧として出力することができる。

第２ローパスフィルタ５７は、分離回路５６から出力された内部バイアス電圧を取得する。第２ローパスフィルタ５７は、高域を減衰させ、低域を通過させる低域通過特性を有し、分離回路５６から出力された内部バイアス電圧をローパスフィルタリングした電圧を所定の抵抗比で分圧した電圧を、参照電圧として出力する。例えば、参照電圧は、内部バイアス電圧の中点を表す電圧である。例えば、参照電圧は、内部バイアス電圧を１／２にした電圧である。

第２ローパスフィルタ５７は、抵抗およびキャパシタにより構成されるフィルタ回路である。一例として、第２ローパスフィルタ５７は、第７抵抗１１７と、第８抵抗１１８と、第５キャパシタ１１９とを含む。第７抵抗１１７は、第２ローパスフィルタ５７の入力端子５７ａと、第２ローパスフィルタ５７の出力端子５７ｂとの間に接続される。第８抵抗１１８は、第２ローパスフィルタ５７の出力端子５７ｂと、マイクロホンモジュール２０の負側モジュール出力端子３２との間に接続される。第５キャパシタ１１９は、第２ローパスフィルタ５７の出力端子５７ｂと、マイクロホンモジュール２０の負側モジュール出力端子３２との間に接続される。このような構成の第２ローパスフィルタ５７は、入力端子５７ａに、分離回路５６から出力された内部バイアス電圧が供給される。そして、このような構成の第２ローパスフィルタ５７は、出力端子５７ｂから、直流電源２１から供給された内部バイアス電圧をローパスフィルタリングした電圧を、第７抵抗１１７と第８抵抗１１８との抵抗比により分圧した参照電圧を出力することができる。なお、参照電圧が内部バイアス電圧を１／２にした電圧である場合、第７抵抗１１７と第８抵抗１１８とは、同一の抵抗値である。

そして、このような第２ローパスフィルタ５７から出力された参照電圧は、参照入力抵抗５８を介して、増幅回路５１内の演算増幅器１０１の非反転入力端子に入力される。これにより、増幅回路５１は、演算増幅器１０１を用いて、マイクロホン信号と参照電圧との差を増幅した増幅信号を出力することができる。

さらに、マイクロホン素子５０、および、増幅回路５１内の演算増幅器１０１は、分離回路５６から出力された内部バイアス電圧により駆動される。すなわち、マイクロホン素子５０および演算増幅器１０１は、電源電圧として内部バイアス電圧が印加される。内部バイアス電圧は、分離回路５６によって外部回路による影響が除かれている。従って、マイクロホン素子５０および演算増幅器１０１は、外部回路、すなわち、直流電源２１等のマイクロホンモジュール２０の外部に設けられた回路によるインピーダンスの変動およびノイズ等の影響を受けずに、動作をすることができる。

図２は、マイクロホンモジュール２０における、ハイパスフィルタ５２から増幅回路５１までのオープンループゲインを説明するための図である。

マイクロホンモジュール２０は、第１周波数から第２周波数までの周波数範囲において、発振が生じないようにパラメータが設定される。具体的には、マイクロホンモジュール２０は、ハイパスフィルタ５２の入力端子５２ａから、第１ローパスフィルタ５５および第２ローパスフィルタ５７を介して、増幅回路５１の出力端子５１ｂまでの回路における第１周波数から第２周波数までの範囲のオープンループゲインが、０ｄＢより小さくなるように、ハイパスフィルタ５２、第１ローパスフィルタ５５、第２ローパスフィルタ５７および増幅回路５１のパラメータが設定される。すなわち、ハイパスフィルタ５２、第１ローパスフィルタ５５、第２ローパスフィルタ５７および増幅回路５１は、ハイパスフィルタ５２の入力端子５２ａから、第１ローパスフィルタ５５および第２ローパスフィルタ５７を介して、増幅回路５１の出力端子５１ｂまでの回路における第１周波数から第２周波数までの範囲のオープンループゲインが０ｄＢより小さくなるように、抵抗値およびキャパシタンスが設定される。

ループ回路は、オープンループゲインが０ｄＢ以上となると、自己発振を引き起こす。従って、本実施形態に係るマイクロホンモジュール２０は、ハイパスフィルタ５２の入力端子５２ａから、第１ローパスフィルタ５５および第２ローパスフィルタ５７を介して、増幅回路５１の出力端子５１ｂまでのループ回路のオープンループゲインを０ｄＢより小さくすることにより、自己発振を発生させないようにすることができる。これにより、本実施形態に係るマイクロホンモジュール２０は、第１周波数から第２周波数までの周波数範囲において、振幅が平坦な音声信号を出力することができる。

図３は、ハイパスフィルタ５２の構成を示す図である。ハイパスフィルタ５２は、図３に示すように構成される。第３キャパシタ１０９のキャパシタンスをＣ_３とし、第４抵抗１１０の抵抗値をＲ_４とした場合、ハイパスフィルタ５２の入力端子５１ａから出力端子５１ｂまでの間の伝達関数は、式（１）のように表される。

図４は、ハイパスフィルタ５２の減衰量の周波数特性を示す図である。ハイパスフィルタ５２は、図４に示すように、所定のカットオフ周波数より低い周波数範囲である低域を減衰させ、所定のカットオフ周波数以上の周波数範囲である高域を通過させる周波数特性を有する。

図５は、第１ローパスフィルタ５５の構成を示す図である。第１ローパスフィルタ５５は、図５に示すように構成される。第５抵抗１１３の抵抗値をＲ_５とし、第６抵抗１１４の抵抗値をＲ_６とし、第４キャパシタ１１５のキャパシタンスをＣ_４とした場合、第１ローパスフィルタ５５の入力端子５５ａから出力端子５５ｂの伝達関数は、式（２）のように表される。

図６は、第１ローパスフィルタ５５の減衰量の周波数特性を示す図である。第１ローパスフィルタ５５は、図６に示すように、所定のカットオフ周波数以上の周波数範囲である高域を減衰させ、所定のカットオフ周波数より低い周波数範囲である低域を通過させる周波数特性を有する。

図７は、第２ローパスフィルタ５７の構成を示す図である。第２ローパスフィルタ５７は、図７に示すように構成される。第７抵抗１１７の抵抗値をＲ_７とし、第８抵抗１１８の抵抗値をＲ_８とし、第５キャパシタ１１９のキャパシタンスをＣ_５とした場合、第２ローパスフィルタ５７の入力端子５７ａから出力端子５７ｂの伝達関数は、式（３）のように表される。

図８は、第２ローパスフィルタ５７の減衰量の周波数特性を示す図である。第２ローパスフィルタ５７は、図８に示すように、所定のカットオフ周波数以上の周波数範囲である高域を減衰させ、所定のカットオフ周波数より低い周波数範囲である低域を通過させる周波数特性を有する。

図９は、増幅回路５１の構成を示す図である。増幅回路５１は、図９に示すように構成される。第１抵抗１０２の抵抗値をＲ_１とし、第１キャパシタ１０３のキャパシタンスをＣ_１とし、第２抵抗１０４の抵抗値をＲ_２とし、第３抵抗１０５の抵抗値をＲ_３とし、第２キャパシタ１０６のキャパシタンスをＣ_２とした場合、増幅回路５１の入力端子５１ａから出力端子５１ｂの伝達関数は、式（４）のように表される。

図１０は、増幅回路５１の増幅量の周波数特性を示す図である。増幅回路５１は、図１０に示すように、第１周波数から第２周波数までの範囲を所定の増幅率で平坦に増幅し、第１周波数より低い低域の増幅率を周波数が低くなるほど低下させ、第２周波数より高い高域の増幅率を周波数が高くなるほど低下させる周波数特性を有する。すなわち、増幅回路５１は、バンドパス特性を有する。

図１１は、ハイパスフィルタ５２から増幅回路５１までのオープンループゲインの周波数特性を示す図である。

ハイパスフィルタ５２から増幅回路５１までの回路の伝達特性は、ハイパスフィルタ５２、第１ローパスフィルタ５５、第２ローパスフィルタ５７および増幅回路５１の伝達特性を加算した特性となる。従って、ハイパスフィルタ５２から増幅回路５１までのオープンループゲインの周波数特性は、図４、図６、図８および図１０の周波数特性を加算した図１１に示すような特性となる。

図１１に示すように、ハイパスフィルタ５２から増幅回路５１までの回路のオープンループゲインの周波数特性は、全ての周波数範囲において０ｄＢより小さい。例えば、図１１に示す周波数特性は、１Ｈ近傍において最も高くなっているが、－１０ｄＢ程度である。従って、マイクロホンモジュール２０は、内部に形成されたループ回路において自己発振をしないようにパラメータが設定される。

図１２は、マイクロホンモジュール２０における、増幅回路５１の入力端子５１ａから、ハイパスフィルタ５２の出力端子５２ｂまでの周波数特性を示す図である。

マイクロホンモジュール２０の全体の周波数特性は、図１２に示す周波数特性に、マイクロホン素子５０の周波数特性を加算した特性となる。図１２に示すように、マイクロホンモジュール２０は、１０Ｈｚから１０ｋＨｚまでの増幅率が平坦となる周波数特性を有する。これにより、マイクロホンモジュール２０は、第１周波数（例えば３０Ｈｚ）から第２周波数（１０ｋＨｚ）まで、自己発振が生じず、振幅が平坦であって、少ない歪で精度の良い音声信号を出力することができる。

以上のように、本実施形態に係るマイクロホン装置１０は、広帯域における振幅の平坦性および低域における位相の平坦性を有し、且つ、マイクロホンモジュール２０と外部装置との接続配線を少なくすることができる。

図１３は、変形例に係るマイクロホン装置１０の構成を示す図である。

変形例に係るマイクロホンモジュール２０は、差動の音声信号に代えて、シングルエンドの音声信号を出力する。変形例に係るマイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０と、直流電源２１と、正側キャパシタ２２と、正側抵抗２４とを備える。変形例に係るマイクロホンモジュール２０は、負側モジュール出力端子３２が直接グランドに接続される。正側キャパシタ２２および正側抵抗２４のそれぞれは、図１の接続関係と同一である。

このような変形例に係るマイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０の正側モジュール出力端子３１から、音声信号を出力することができる。具体的には、変形例に係るマイクロホン装置１０は、正側モジュール出力端子３１から直流成分がカットされた音声信号を出力する。

さらに、変形例に係るマイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０の正側モジュール出力端子３１と負側モジュール出力端子３２との間に、直流電源２１から発生された直流電圧を、外部バイアス電圧として印加することができる。従って、このようなマイクロホン装置１０は、マイクロホンモジュール２０から出力される音声信号の出力線と、マイクロホンモジュール２０へと駆動電力を供給する電力線とを共通化し、マイクロホンモジュール２０の接続配線を少なくすることができる。

そして、マイクロホンモジュール２０は、図１の構成と同一である。従って、このような構成の変形例に係るマイクロホン装置１０も、広帯域における振幅の平坦性および低域における位相の平坦性を有し、且つ、マイクロホンモジュール２０と外部装置との接続配線を少なくすることができる。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０マイクロホン装置、２０マイクロホンモジュール、２１直流電源、２２正側キャパシタ、２３負側キャパシタ、２４正側抵抗、２５負側抵抗、３１正側モジュール出力端子、３２負側モジュール出力端子、３３正側音声出力端子、３４負側音声出力端子、５０マイクロホン素子、５１増幅回路、５２ハイパスフィルタ、５３バイアス抵抗、５４バッファ回路、５５第１ローパスフィルタ、５６分離回路、５７第２ローパスフィルタ、５８参照入力抵抗、１０１演算増幅器、１０２第１抵抗、１０３第１キャパシタ、１０４第２抵抗、１０５第３抵抗、１０６第２キャパシタ、１０９第３キャパシタ、１１０第４抵抗、１１３第５抵抗、１１４第６抵抗、１１５第４キャパシタ、１１７第７抵抗、１１８第８抵抗、１１９第５キャパシタ

Claims

収音した音声を表すマイクロホン信号を出力するマイクロホン素子と、
少なくとも第１周波数以上、前記第１周波数より高い第２周波数以下の周波数成分を増幅するバンドパス特性を有し、演算増幅器を用いて、前記マイクロホン信号と参照電圧との差を増幅した増幅信号を出力する増幅回路と、
低域を減衰させ、高域を通過させる高域通過特性を有し、前記増幅信号をハイパスフィルタリングした高域増幅信号を出力するハイパスフィルタと、
前記高域増幅信号をバッファリングして、音声信号として出力するバッファ回路と、
高域を減衰させ、低域を通過させる低域通過特性を有し、直流電源に重畳された前記音声信号をローパスフィルタリングした低域通過バイアス電圧を出力する第１ローパスフィルタと、
前記低域通過バイアス電圧を受け取り、前記低域通過バイアス電圧から外部回路の影響を除いた内部バイアス電圧を出力する分離回路と、
高域を減衰させ、低域を通過させる低域通過特性を有し、前記内部バイアス電圧をローパスフィルタリングした電圧を所定の抵抗比で分圧した電圧を、前記参照電圧として出力する第２ローパスフィルタと、
を備え、
前記ハイパスフィルタの入力端子から、前記第１ローパスフィルタおよび前記第２ローパスフィルタを介して、前記増幅回路の出力端子までの回路における前記第１周波数から前記第２周波数までの範囲のオープンループゲインが、０ｄＢより小さくなるように、前記ハイパスフィルタ、前記第１ローパスフィルタ、前記第２ローパスフィルタおよび前記増幅回路のパラメータが設定される
マイクロホンモジュール。
前記ハイパスフィルタは、抵抗およびキャパシタにより構成される
請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
前記バッファ回路は、バイポーラトランジスタを用いたエミッタフォロア回路であり、前記直流電源から出力される外部バイアス電圧がバイアスとして供給される
請求項１または２に記載のマイクロホンモジュール。
前記第１ローパスフィルタは、抵抗およびキャパシタにより構成される
請求項１から３の何れか一項に記載のマイクロホンモジュール。
前記分離回路は、バイポーラトランジスタであって、ベースが前記第１ローパスフィルタの出力端子に接続され、コレクタに前記直流電源が印加され、エミッタから前記内部バイアス電圧を出力する
請求項１から４の何れか一項に記載のマイクロホンモジュール。
前記第２ローパスフィルタは、抵抗およびキャパシタにより構成される
請求項１から５の何れか一項に記載のマイクロホンモジュール。
前記演算増幅器は、反転入力端子に前記マイクロホン信号が入力され、非反転入力端子に前記参照電圧が印加される
請求項１から６の何れか一項に記載のマイクロホンモジュール。
前記マイクロホン素子および前記演算増幅器は、前記内部バイアス電圧により駆動される
請求項１から７の何れか一項に記載のマイクロホンモジュール。
正側モジュール出力端子から正側の前記音声信号を出力し、負側モジュール出力端子から負側の前記音声信号を出力する請求項１から８の何れか一項に記載のマイクロホンモジュールと、
前記正側モジュール出力端子と、正側音声出力端子との間に接続される正側キャパシタと、
前記負側モジュール出力端子と、負側音声出力端子との間に接続される負側キャパシタと、
前記正側モジュール出力端子と、前記直流電源の正側端子との間に接続される正側抵抗と、
前記負側モジュール出力端子と、前記直流電源の負側端子との間に接続される負側抵抗と、
を備えるマイクロホン装置。
正側モジュール出力端子から前記音声信号を出力する請求項１から８の何れか一項に記載のマイクロホンモジュールと、
前記正側モジュール出力端子と、正側音声出力端子との間に接続される正側キャパシタと、
前記正側モジュール出力端子と、前記直流電源の正側端子との間に接続される正側抵抗と、
を備えるマイクロホン装置。