JP3057397B2 - Displacement proportional transducer - Google Patents

Displacement proportional transducer

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、出力電圧が振動子の
変位量に比例する型式の変位比例型変換器に関し、特に
詳しく言うと、変位比例型変換器の変換器ユニットを入
力信号と同相信号で励振して感度を高めるようにした変
位比例型変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement proportional type converter in which the output voltage is proportional to the amount of displacement of a vibrator. More specifically, the converter unit of the displacement proportional type converter is the same as an input signal. The present invention relates to a displacement proportional converter that is excited by a phase signal to increase sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】振動子の変位振幅に比例した出力電圧を
得る、例えばコンデンサマイクロホンやエレクトレット
コンデンサマイクロホン等に代表される変位比例型変換
器は、小型軽量化が可能で業務用から民生用まで幅広く
使用されている。コンデンサマイクロホンにおいては、
マイクロホンユニットの電極間に高抵抗を介して直流電
圧を加え、ユニットの容量変化によって高抵抗の両端に
生じる電圧の変化を電気信号として取り出すようになっ
ており、エレクトレットコンデンサマイクロホンはユニ
ットの固定極あるいは振動板をエレクトレット現象を持
つ薄膜で構成し、信号を取り出す側の電極を高インピー
ダンスで接続し、その電極の電荷Qは移動せず一定とな
るが、ユニットの静電容量Cの変化がQ=C×V(Vは
コンデンサの両極感の電圧)の関係にしたがって電圧変
化となってあらわれるので、この電圧変化を電気信号と
して取り出している。
2. Description of the Related Art Displacement proportional type converters, such as condenser microphones and electret condenser microphones, which obtain an output voltage proportional to the displacement amplitude of a vibrator, can be reduced in size and weight, and are widely used from business use to consumer use. in use. For condenser microphones,
A DC voltage is applied between the electrodes of the microphone unit through a high resistance, and a change in the voltage generated at both ends of the high resistance due to a change in the capacity of the unit is taken out as an electric signal.The electret condenser microphone has a fixed pole of the unit or The diaphragm is made of a thin film having an electret phenomenon, and the electrode on the signal extraction side is connected with high impedance. The electric charge Q of the electrode does not move and remains constant. Since a voltage change appears in accordance with the relationship of C × V (V is the voltage between both ends of the capacitor), this voltage change is extracted as an electric signal.

【0003】従来の変位比例型変換器をエレクトレット
コンデンサマイクロホンの場合を例にとり図3により更
に詳細に説明すると、マイクロホンユニット1の固定極
あるいは振動板のいずれか一方は、その容量変化を電圧
の変化として取り出すための抵抗2およびインピーダン
ス変換用のFET3のゲートに接続されている。すなわ
ち、一般にマイクロホンユニット1の静電容量は数10
pFであり、抵抗2の抵抗値としては数100MΩ以上
のものが必要になるが、マイクロホンにおいてはその出
力インピーダンスを数100Ωの低インピーダンスにす
る必要がある。そこで、抵抗2およびFET3により高
入力インピーダンスを低出力インピーダンスに変換して
いる。FET3のドレインは電源端子4に接続され、F
ET3のソースは出力端子5およびFET3のソースの
負荷抵抗である抵抗6を介して接地端子7に接続されて
いる。また、イクロホンユニット1の他方もこの接地端
子7に接続されている。なお、8,9はFET3のゲー
ト電位設定用の抵抗、10はFET3のゲート電位の交
流安定用のコンデンサである。
A conventional displacement proportional type converter will be described in more detail with reference to FIG. 3 by taking an electret condenser microphone as an example. One of the fixed pole and the diaphragm of the microphone unit 1 changes its capacitance by changing the voltage. And a gate of an impedance-converting FET 3. That is, the capacitance of the microphone unit 1 is generally several tens.
Although the resistance value of the resistor 2 is required to be several hundred MΩ or more, the output impedance of the microphone needs to be as low as several hundred Ω. Therefore, the high input impedance is converted to a low output impedance by the resistor 2 and the FET 3. The drain of the FET 3 is connected to the power supply terminal 4 and
The source of ET3 is connected to the ground terminal 7 via the output terminal 5 and the resistor 6 which is the load resistance of the source of the FET3. The other end of the microphone unit 1 is also connected to the ground terminal 7. Reference numerals 8 and 9 denote resistors for setting the gate potential of the FET 3, and 10 denotes a capacitor for stabilizing the gate potential of the FET 3 with AC.

【0004】このようなエレクトレットコンデンサマイ
クロホンにおいては、マイクロホンユニット1の静電容
量が小さいため、FET3の端子間に発生する静電容量
により入力信号が減衰したり、FET3の持つ相互コン
ダクタンスと負荷抵抗との関係からも入力信号が減衰し
てしまう。入力信号の減衰すなわち感度低下を向上させ
るため、従来よりマイクロホンユニット1の高出力化や
出力端子5にトランジスタやオペアンプ等で構成された
電子回路による増幅器を接続して出力を増幅したり、ト
ランスを接続して出力を昇圧する方法が採用されてい
る。
In such an electret condenser microphone, since the capacitance of the microphone unit 1 is small, the input signal is attenuated by the capacitance generated between the terminals of the FET 3, and the mutual conductance and load resistance of the FET 3 are reduced. Therefore, the input signal is attenuated also from the relationship. In order to improve the attenuation of the input signal, that is, the decrease in sensitivity, conventionally, the output of the microphone unit 1 is increased or the output terminal 5 is connected to an amplifier formed by an electronic circuit including a transistor or an operational amplifier to amplify the output or to connect the transformer. A method of connecting and boosting the output is adopted.

【0005】しかしながら、マイクロホンユニット1の
高出力化は振動板と固定極との吸着安定性や必要とする
周波数特性との関係からせいぜい数dBの感度アップし
か得られず、またトランスによる昇圧もその昇圧比を大
きくすると出力インピーダンが上昇して使用上不都合が
生じる。そこで一般的には増幅器を接続することが行な
われている。
However, the increase in the output of the microphone unit 1 can only increase the sensitivity by a few dB at most due to the adsorption stability between the diaphragm and the fixed pole and the required frequency characteristics. If the step-up ratio is increased, the output impedance increases, which causes inconvenience in use. Therefore, an amplifier is generally connected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、増幅器
を用いるためにはこの増幅器を働かせる電力が必要とな
り消費電力の増加となるばかりでなく、S/N比が前段
であるマイクロホンユニット1そして抵抗2とFET3
とによるインピーダンス変換回路のS/N比と同等ない
しは劣化してしまうことがある。
However, in order to use the amplifier, power for operating the amplifier is required, which not only increases the power consumption but also increases the S / N ratio of the microphone unit 1 and the resistor 2 in the preceding stage. FET3
And the S / N ratio of the impedance conversion circuit may be equal to or deteriorated.

【0007】そこでこの発明の目的は、変換器ユニット
を入力信号と同相信号で励振するという簡単な改良によ
り感度を高めた変位比例型変換器を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a displacement proportional type converter which has improved sensitivity by a simple improvement of exciting the converter unit with an input signal and an in-phase signal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、変換器ユニ
ットの音声入力信号による容量変化を電圧の変化として
取り出すためのインピーダンス変換回路を備え、音声入
力信号と同相の信号を出力する変位比例型変換器におい
て、インピーダンス変換回路の出力を変換器ユニットに
帰還させる正帰還ループを有することを特徴とするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises an impedance conversion circuit for extracting a capacitance change due to an audio input signal of a converter unit as a voltage change, and outputs a signal in phase with the audio input signal. The converter has a positive feedback loop that feeds back the output of the impedance conversion circuit to the converter unit.

【0009】[0009]

【作用】この構成により、変換器ユニットは音声入力信
号とともにインピーダンス変換回路からの出力信号も重
畳されるので、少なくともインピーダンス変換回路から
の出力信号分がプラスされた形で、変換器ユニットを励
磁することになり、変換器の感度を向上させることがで
きる。
With this configuration, the converter unit superimposes the output signal from the impedance conversion circuit together with the audio input signal, so that the converter unit is excited with at least the output signal from the impedance conversion circuit added. That is, the sensitivity of the converter can be improved.

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明の変位比例型変換器を上述し
た従来例と同様にエレクトレットコンデンサマイクロホ
ンに適用した場合を例に取り、図面に示す実施例につい
て説明する。なお、上述した従来例および各実施例にお
いて実質的に同じ構成要素には同一参照番号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment shown in the drawings will be described below by taking as an example the case where the displacement proportional type converter of the present invention is applied to an electret condenser microphone as in the above-mentioned conventional example. In the above-described conventional example and each embodiment, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0011】最初に図1に示す第1実施例について説明
すると、このエレクトレットコンデンサマイクロホン
は、出力端子5側をマイクロホンユニット1の固定極あ
るいは振動板の他方に接続して、FET3のソース・ホ
ロワ出力でマイクロホンユニット1の他方を励振するよ
うにしている以外は、上述従来例と同じである。これに
より、マイクロホンユニット1は音声入力信号とともに
インピーダンス変換回路からの出力信号も重畳されるの
で、少なくともインピーダンス変換回路からの出力信号
分をプラスしたかたちでマイクロホンユニット1を励振
することになり、感度を向上させることができる。この
ような正帰還をマイクロホンユニット1にかけても、F
ET3のソース・ホロワ出力は音声入力信号と同相であ
り、音声入力信号のレベルを1とした場合、マイクロホ
ンユニット1に1未満を帰還すれば音による発振は生じ
ることはない。そして、マイクロホンユニット1は数p
F〜数10pFと静電容量が小さいため、FET3の端
子間に発生する静電容量で入力信号は減衰し、またFE
T3が有する相互コンダクタンスやFET3の負荷抵抗
である抵抗6とによっても減衰を生じるので、FET3
のソース・ホロワにおいては帰還量は1未満にすること
ができる。
First, the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. In this electret condenser microphone, the output terminal 5 side is connected to the other of the fixed pole of the microphone unit 1 or the other of the diaphragm, and the source-follower output of the FET 3 is output. Is the same as the above-mentioned conventional example, except that the other unit of the microphone unit 1 is excited. As a result, the microphone unit 1 is also superimposed with the audio input signal and the output signal from the impedance conversion circuit, so that the microphone unit 1 is excited with at least the output signal from the impedance conversion circuit plus, and the sensitivity is reduced. Can be improved. Even if such positive feedback is applied to the microphone unit 1, F
The source / follower output of the ET3 is in phase with the audio input signal, and when the level of the audio input signal is 1, if the feedback is less than 1 to the microphone unit 1, no oscillation due to sound will occur. And the microphone unit 1 has several p
Since the capacitance is as small as F to several tens of pF, the input signal is attenuated by the capacitance generated between the terminals of the FET 3 and the FE
Attenuation is also caused by the mutual conductance of T3 and the resistance 6 which is the load resistance of FET3.
In the source follower described above, the feedback amount can be made smaller than 1.

【0012】したがって、FET3による減衰をできる
だけ小さくなるように、FET3の相互コンダクタンス
であるソース側から見た内部インピーダンスと抵抗6の
比率が大きくなるように設定する。この場合、単に抵抗
6を大きくしただけでは、FET3の電流が減少し、相
互コンダクタンスが小さくなってしまう。
Therefore, the ratio of the internal impedance and the resistance 6 as viewed from the source side, which is the transconductance of the FET 3, is set to be large so that the attenuation by the FET 3 is minimized. In this case, if the resistance 6 is simply increased, the current of the FET 3 decreases and the transconductance decreases.

【0013】このように1つの正帰還ループを設けると
いう簡単な構成により、マイクロホンユニット1の感度
を高くすることができ、高感度の変換器を得ることがで
きる。ここで、図3に示した従来例の回路と、図1に示
す第1実施例の回路により入力静電容量が27pFのエ
レクトレットコンデンサマイクロホンユニットを駆動し
た場合の増幅度そしてノイズレベルを測定した結果、従
来例の増幅度、ノイズレベルがそれぞれ−0.8dB、
−122.3dB(A)であるのに対し、第1実施例で
は+32.9dB、−90.9dB(A)となり、S/
N比の改善度も2.3dBを示した。
With such a simple structure of providing one positive feedback loop, the sensitivity of the microphone unit 1 can be increased, and a high-sensitivity converter can be obtained. Here, the amplification degree and the noise level when the electret condenser microphone unit having the input capacitance of 27 pF was driven by the circuit of the conventional example shown in FIG. 3 and the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1 were measured. The amplification and the noise level of the conventional example are -0.8 dB, respectively.
In contrast to -122.3 dB (A), in the first embodiment, it becomes +32.9 dB and -90.9 dB (A), and S / S
The degree of improvement of the N ratio was also 2.3 dB.

【0014】図2に示す第2実施例は、上述第1実施例
にしたがって設定した時に必要以上に高感度になった場
合に、その感度を低くする場合を示している。すなわ
ち、上述した第1実施例の出力端子5と接地端子7との
間に直列接続された2つの抵抗11,12を接続し、そ
の中間点をマイクロホンユニット1の固定極あるいは振
動板の他方に接続している。以外は、第1実施例と同じ
である。抵抗11,12はブリーダ抵抗と称され、出力
を抵抗12の抵抗値を抵抗11と12の合計抵抗値で除
した比率だけ低下させた出力が中間点から得られるの
で、帰還させる信号をこの比率で低下させることがで
き、その結果全体の増幅度すなわち感度を低下させるこ
とができる。
The second embodiment shown in FIG. 2 shows a case where the sensitivity is lowered when the sensitivity becomes higher than necessary at the time of setting according to the first embodiment. That is, two resistors 11 and 12 connected in series are connected between the output terminal 5 and the ground terminal 7 of the above-described first embodiment, and the intermediate point is connected to the fixed pole of the microphone unit 1 or the other of the diaphragm. Connected. Other than the above, it is the same as the first embodiment. The resistors 11 and 12 are called bleeder resistors, and an output is obtained from the intermediate point in which the output is reduced by a ratio obtained by dividing the resistance value of the resistor 12 by the total resistance value of the resistors 11 and 12, so that the signal to be fed back is determined by this ratio. , And as a result, the overall amplification degree, that is, the sensitivity, can be reduced.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上のように、この発明の変位比例型変
換器は、インピーダンス変換回路の出力を変換器ユニッ
トに帰還させる正帰還ループを有しているので、変換器
ユニットは音声入力信号とともにインピーダンス変換回
路からの出力信号も重畳されるので、少なくともインピ
ーダンス変換回路からの出力信号分がプラスされた形
で、変換器ユニットを励振することになり、変換器の感
度を向上させることができる。また、従来のように増幅
器を用いたものに比較して、構成は格段にシンプルにな
り、省スペース、低コスト、低消費電力化が可能にな
り、S/N比を改善することもできる。
As described above, the displacement proportional type converter according to the present invention has the positive feedback loop for feeding back the output of the impedance conversion circuit to the converter unit. Since the output signal from the impedance conversion circuit is also superimposed, the converter unit is excited at least in a form in which the output signal from the impedance conversion circuit is added, and the sensitivity of the converter can be improved. Further, as compared with the conventional one using an amplifier, the configuration is much simpler, space saving, low cost, low power consumption can be achieved, and the S / N ratio can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の変換器の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロホンユニット 2,11,12 抵抗 3 FET 5 出力端子 7 接地端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microphone unit 2, 11, 12 Resistance 3 FET 5 Output terminal 7 Ground terminal

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 変換器ユニットの音声入力信号による容
量変化を電圧の変化として取り出すためのインピーダン
ス変換回路を備え、前記音声入力信号と同相の信号を出
力する変位比例型変換器において、前記インピーダンス
変換回路の出力を前記変換器ユニットに帰還させる正帰
還ループを有することを特徴とする変位比例型変換器。
1. A displacement proportional converter, comprising: an impedance conversion circuit for extracting a change in capacitance due to an audio input signal of a converter unit as a change in voltage; and outputting a signal in phase with the audio input signal. A displacement proportional converter having a positive feedback loop for feeding an output of a circuit back to the converter unit.
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