JP3456193B2 - コンデンサマイク装置 - Google Patents

コンデンサマイク装置

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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
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  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】音響振動を電気信号に変換す
るコンデンサマイク装置であって、特に、インピダンス
変換素子を内蔵した種類に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、コンデンサマイク装置は、例え
ば、実開昭58−85889号公報に記載された構造の
ものが知られている。このような構造のコンデンサマイ
ク装置を携帯電話器などで利用される場合、送信部から
の高周波信号の輻射により雑音を出力する問題がある。
この対策のため、例えば、実開昭62―58994号公
報に記載された電源回路の入力部に低域通過フィルタを
備えたものが知られている。さらに、コンデンサマイク
装置として、内部のFET(静電効果トランジスタ)の
ソース・ドレイン間にバイパスコンデンサを設ける方法
が知られている。
【0003】図3および図4は、このFETのソース・
ドレイン間にバイパスコンデンサを設けた、それぞれ断
面構造図および回路図である。
【0004】図3および図4において、コンデンサマイ
クユニット10aは、内部にゴミが浸入するのを防ぐ面
布11、音入力孔12、シールドを兼ねた金属ケース1
3、音響振動により振動する可動電極14、可動電極1
4を支持する可動電極リング15、固定電極17、可動
電極14と固定電極17とを絶縁するスペーサ16、固
定電極17を絶縁しながら支持する絶縁体18、可動電
極14と固定電極17とからなるコンデンサに発生する
電圧を緩衝増幅するFET19、回路配線をしながら背
面の封止を兼ねる配線板20、マイク信号出力端子2
2、マイク共通出力端子(接地端子)23、および、外
部から混入する高周波信号を共通出力端子にバイパスす
るバイパスコンデンサ21を備えている。
【0005】FET19は、内部にバイアス設定用の素
子(ダイオード)を内蔵している。可動電極14または
固定電極17はエレクトレット材料自身から成るかまた
はエレクトレット材料が付着させてあり、その表面に電
荷を蓄積させ、可動電極14と、固定電極17と、スペ
ーサ16とでコンデンサを形成している。
【0006】また、携帯電話器などの機器の母基板での
配線に供するマイク信号出力電送線路31、マイク信号
出力電送線路31に重畳してしまう高周波信号を低減す
るデカップルコンデンサ35(マイク信号出力電送線路
31と接地パターンの層間の寄生コンデンサも含まれ
る)、同様に、負荷抵抗32、電源33、増幅器34
は、携帯電話器などの機器内の母基板に設置されて、音
響信号を電気信号に変換するコンデンサマイク装置を構
成している。なお、図3(b)はコンデンサマイク装置
の端子を示しており、平面形状が円のため、向きが定ま
らなくとも接触がとれるように、同芯円上に配置してあ
る。これ以外に、ピン端子を持ったものもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような構成のコン
デンサマイク装置を携帯電話器などで利用する場合、機
器構成上、アンテナとコンデンサマイク装置は互いに離
れた部分に配置されやすい。これは、受話器は耳元に、
また、コンデンサマイク装置は口元に配置する必要があ
ることと、アンテナはできるだけ高い位置に配置した方
が、放射効率が高いため受話器の近くに配置されること
に由来している。さらに、機器の小型化とキャリア周波
数の高周波化によって、アンテナの長さが短くなり、ア
ンテナの輻射特性上、高い高周波電圧がアンテナの反対
側に誘起し、そこに位置するコンデンサマイク装置に加
わる高周波電圧が高くなってきている。また、配線長も
長く、高周波電圧が重畳しやすい配置になっている。そ
のため、従来の対策であるバイパスコンデンサ21だけ
では、対処できなくなってきている。さらに、携帯電話
器には2つの周波数バンドで利用するものもあり、それ
ぞれ異なる周波数での雑音対策をする必要が出てきてい
る。
【0008】本発明は、このような無線装置の送信部か
ら輻射または伝導される高周波信号により発生する雑音
出力を低減することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のコンデンサマイク装置は、音響振動により振
動する可動電極と、前記可動電極に対向して配置された
固定電極と、前記可動電極および前記固定電極の端子電
圧を緩衝増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力と装
置出力のあいだに挿入されたカスケード増幅手段とを備
えたものであり、無線装置の送信部から輻射または伝導
される高周波信号による雑音出力を、広いキャリア周波
数範囲において低減することができるという作用を有す
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1および図2を用いて説明する。
【0011】(実施の形態1)図1はコンデンサマイク
装置の回路を示している。図1において、コンデンサマ
イク装置は、可動電極14、固定電極17、内部にバイ
アス設定用の素子(ダイオード)を内蔵するFET1
9、外部から浸入する高周波信号を共通出力端にバイパ
スするバイパスコンデンサ21、マイク信号出力端子2
2、マイク共通出力端子(接地端)23、ゲートコモン
増幅器の構成をとりFET19に対してカスケード接続
されているFET25、携帯電話器などの機器の母基板
での配線に供するマイク信号出力電送線路31、マイク
信号出力電送線路31に重畳してしまう高周波信号を低
減するデカップルコンデンサ35(マイク信号出力電送
線路31と接地パターンの層間の寄生コンデンサも含ま
れる)、携帯電話器などの機器内の母基板に設置される
負荷抵抗32、電源33、増幅器34とから構成され
る。
【0012】可動電極14または固定電極17は、エレ
クトレット材料自身から成るかまたはエレクトレット材
料が付着させてあり、その表面には電荷が蓄積させてあ
り、それらはコンデンサを形成している。FET19
は、可動電極14と固定電極17からなるコンデンサの
両端に発生する電圧を緩衝増幅する。FET25のゲー
トはマイク共通出力端子(接地端)に、FET25のソ
ースはFET19のドレインに、FET25のドレイン
はマイク信号出力端子22に、それぞれ接続されてい
る。マイク信号出力電送線路31は、回路構成上、デカ
ップルコンデンサ35のところで高周波的に接地されて
いると見なしている。なお、断面構造は、カスケード接
続のFET25を除き、従来の図3と同じである。
【0013】図1において、音入力孔(図示せず)より
到来した音響振動は可動電極14に変位を与え、可動電
極14と固定電極17の距離を変化させ、その静電容量
Cの変化に変換される。表面に蓄積してある電荷Qが一
定なので、静電容量Cの変化はその端子電圧Vとなる
(電荷Q=静電容量C×電圧Vの関係)。この音響振動
に比例した信号電圧はFET19のゲート・ソース間に
加わり、FET19の相互コンダクタンスgmを乗じた
ドレインの電流の変化に変換され、信号電流となってF
ET25のソースに流入する。FET25はゲートコモ
ンであるため、ソースの信号電流はそのままドレインの
信号電流となって出力され、マイク信号出力端子22を
通じて、負荷抵抗32に流れ、負荷抵抗32(1〜2k
Ω)において、信号電流・負荷抵抗の積である音響信号
電圧に変換される。
【0014】次に、マイク信号出力端子22からの高周
波の浸入をについて説明する。もし、カスケード接続の
FET25が配置されていない場合、高周波信号はマイ
ク信号出力電送線路31を通じて、マイク信号出力端子
22に印加され、FET19のドレインに加わる。この
高周波信号は、FET19のドレイン・ゲート静電容量
を介してゲートに印加され、FET19のバイアス用ダ
イオードまたはFET19のチャネルとゲートのpn接
合によりAM検波され、直流分となり、可聴域の雑音に変
換される。一方、FET19のドレイン側にFET25
で構成されたカスケード増幅器が備えられている場合、
このカスケード増幅器は回路構成上、入力端であるソー
ス側から見たインピダンスが低く、出力端であるドレイ
ン側から見たインピダンスが高いため、出力端から入力
端への帰還が少ない。そのため、FET25のドレイン
が接続されているマイク信号出力端子22に生じた高周
波電圧は、大幅に減衰してFET19のドレインに到達
する。そのため、無線装置の送信部から輻射または伝導
される高周波信号により発生する雑音を低く抑えること
ができる。
【0015】なお、上記の実施の形態1の図1のコンデ
ンサマイク装置では、カスケード増幅手段であるFET
25はコンデンサマイクユニット10bのケースの中に
配置されているが、これは電気的な接続条件を満たせ
ば、他の場所に配置されていても同様の効果が得られ
る。
【0016】また、FET25のゲートが直接接地され
ているため、FET25のソース電位がそのままFET
19のドレイン電位になる。そのため、FET25のゲ
ートのピンチオフ電圧やゼロバイアスドレイン電流Id
ssを十分に大きくしないと、FET19のドレイン電
位が確保できず、大きな信号での歪みを増加させる問題
がある。次の実施の形態2では、これを解決する実施例
を説明する。(実施の形態2)図2はコンデンサマイク
装置の回路を示していて、上記の実施の形態1のコンデ
ンサマイク装置の回路の図1と異なるのは、カスケード
増幅手段であるFET25のゲートにバイアス電位を与
えるバイアス手段を備える点であり、FET25のゲー
トのピンチオフ電圧やゼロバイアスドレイン電流Ids
sの条件を緩和する例である。なお、構成要素で、番号
が同じ物は図1のものと同じであるので、重複する説明
は省略する。
【0017】実施の形態1の図1では、FET25のゲ
ートは直接接地されていたが、実施の形態2の図2で
は、FET19のゲートはFET26のソースに接続さ
れている。FET26はソース・接地間に抵抗27を備
えた自己バイアス構成になっており、そのドレイン電流
はほぼ一定になるため、抵抗27の電圧降下で決まるF
ET25のソース電位もほぼ一定になる。そのため、F
ET25のゲートがバイアスされ、FET19のドレイ
ン電位は上記図1の電位よりも大きくすることができ、
大きな信号でも歪みの増加を防止できる。コンデンサ2
8は、FET25のドレイン・ゲート間寄生容量を通じ
て流れる高周波電流を接地にバイパスする。このような
実施の形態1の図1の構成にない利点を有する実施の形
態2の図2は、さらに、上記の実施の形態1と同様の効
果も備えている。
【0018】なお、上記の実施の形態2の図2のコンデ
ンサマイク装置では、カスケード増幅手段であるFET
25およびバイアス手段であるFET26、抵抗27、
コンデンサ28はコンデンサマイクユニット10cのケ
ースの中に配置されているが、これは電気的な接続条件
を満たせば、他の場所に配置されていても同様の効果が
得られる。
【0019】以上のように、上記の実施の形態1または
実施の形態2のコンデンサマイク装置では、高周波信号
により発生する雑音出力を低減できる。
【0020】なお、上記の実施の形態1または実施の形
態2におけるカスケード増幅手段であるFET25およ
びバイアス手段であるFET26、抵抗27、コンデン
サ28は、その全てまたは一部が、携帯電話器などのコ
ンデンサマイク装置を利用する機器の母基板の極近傍に
実装されていてもよく、この場合でも、同様の効果が得
られる。さらに、これらはコンデンサマイク装置と母基
板の間に設けた子基板(小片の基板)に実装しても良
く、機器の母基板との間の接続がリード線やフレキシブ
ル配線基板の場合に好適であり、他の耐静電気部品(バ
リスタなど)、耐ラジオ障害対策(高容量のセラミック
コンデンサなど)部品もここに実装できるなどの利点も
得られる。この場合、コンデンサマイク装置のマイク信
号出力端子の形状は、上記の実施の形態1ないし実施の
形態2のような接触型に限らず、ピン端子型など子基板
へ装着できるものならば良い。
【0021】また、上記の実施の形態1におけるカスケ
ード増幅手段のFET25にはバイアス手段がないた
め、信号電流しかマイク信号出力端子22を通過しない
が、上記の実施の形態2におけるカスケード増幅手段で
は、バイアス手段であるFET26自身が消費する電流
が必要で、この電流はマイク信号出力端子22から取り
込むため、マイク信号電流を汚す危険がある。しかし、
上記の実施の形態2におけるカスケード増幅手段では、
バイアス手段であるFET26のドレイン電流が定電流
であるため、マイク出力信号に影響を与えない。このよ
うに、マイク信号出力端子22から取り込む回路が消費
する信号以外の電流は、定電流またはマイク信号電流と
相似に、または、非常に僅かな電流にする必要がある。
【0022】また、上記および上記の実施の形態1また
は実施の形態2において、カスケード増幅手段であるF
ETをFET19のドレイン側に設けているが、これは
FET19のソース側でも良い。ただし、この場合のF
ET25はNチャネルからPチャネルに換える必要があ
る。
【0023】また、上記および上記の実施の形態1また
は実施の形態2において、カスケード増幅手段を構成す
る素子にFETを用いているが、これは他のカスケード
増幅器を構成できる素子なら何でも良く、例えば、ベー
スコモン増幅回路を構成した接合型トランジスタであっ
ても、同様の効果を有する。この場合、エミッタ電位は
ベース電位よりも低いため、このベースを0.7V以上
にバイアスする必要がある。このような高めの電圧は、
しかし、大きな音響信号が加わるとマイク信号出力端の
電位は、これよりも低下するためそのままでは利用でき
ない。このような場合、マイク信号出力端の電位が必要
な値よりも大きな時刻で取り込み、これよりも低い際に
は遮断する構成を取ることで解決できる。
【0024】また、上記の実施の形態1ないし実施の形
態2における緩衝増幅手段にはFET19を用いている
が、これは、その他の素子、例えば、FET入力の演算
増幅器であっても同様に実施可能であり、出力信号を電
流で取り扱うものであれば同様の効果を得るものであ
る。
【0025】また、上記の実施の形態1〜2において、
FET19のドレイン側には弱められた高周波電圧が加
わっているが、マイク信号出力端子22には比較的大き
な高周波電圧が加わっているため、高周波電圧はコンデ
ンサマイクユニット内部の空間を伝って高インピダンス
の固定電極17およびFET19のゲートに印加する。
この原因による雑音は、固定電極17およびFET19
のゲートと、マイク信号出力端子22およびこれに接続
されるFET25およびFET26のドレイン端子との
間に静電シールドを設けることで軽減できる。
【0026】また、上記の実施の形態1ないし実施の形
態2では、固定電極17をケース13と区別した構造の
コンデンサマイク装置を用いているが、これは、その他
の構造、例えば、固定電極とケース13を兼用した構造
であっても同様に実施可能であり、同様の効果を得るも
のである。
【0027】また、上記の実施の形態1ないし実施の形
態2における音響振動を電気信号に変換する方式に、可
動電極14または固定電極17の表面に電荷を蓄積させ
るものを用いているが、これは、その他の方式、例え
ば、外部からバイアス電圧を供給するようなものであっ
たり、印加した交流バイアスを高インピダンスで電圧検
出するようなものであっても同様に実施可能であり、同
様の効果を得るものである。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、無線装置
の送信部から輻射または伝導される高周波信号により発
生する雑音出力を、少ない追加部品で低減できるコンデ
ンサマイク装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態1によるコンデンサマイ
ク装置の回路図
【図2】本発明の一実施の形態2によるコンデンサマイ
ク装置の回路図
【図3】(a) 従来のコンデンサマイクユニットの構
造断面図 (b) 従来のコンデンサマイクユニットの端子を示す
【図4】従来のコンデンサマイク装置の回路図
【符号の説明】
10a 従来のコンデンサマイク装置 10b 本発明の一実施の形態1のコンデンサマイク装
置 10c 本発明の一実施の形態2のコンデンサマイク装
置 11 面布 12 音入力孔 13 ケース 14 可動電極 15 可動電極リング 16 スペーサ 17 固定電極 18 絶縁体 19 FET(緩衝増幅手段) 20 配線板 21 バイパスコンデンサ 22 マイク信号出力端子 23 マイク共通出力端子 25 FET(カスケード増幅手段) 26 FET 27 抵抗 28 コンデンサ 31 マイク信号出力電送線路 32 負荷抵抗 33 電源 34 増幅器 35 デカップルコンデンサ

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音響振動により振動する可動電極と、前
    記可動電極に対向して配置された固定電極と、前記可動
    電極および前記固定電極の端子電圧を緩衝増幅する増幅
    手段と、前記増幅手段の出力端子と装置出力端子とのあ
    いだにカスケード増幅手段とを備えるコンデンサマイク
    装置。
  2. 【請求項2】 前記カスケード増幅手段は駆動手段を含
    み、前記駆動手段の電源は、前記装置出力端子から定電
    流で取得するように構成された請求項1に記載のコンデ
    ンサマイク装置。
  3. 【請求項3】 前記カスケード増幅手段は駆動手段を含
    み、前記駆動手段の電源は、前記装置出力端子からその
    電圧値に応じて一時的に取得し、蓄積しておき、否取得
    時に、蓄積した電圧を利用するように構成された請求項
    1に記載のコンデンサマイク装置。
  4. 【請求項4】 前記カスケード増幅手段はゲートコモン
    増幅回路の構成をしたFETであって、前記FETのソ
    ース電極が前記増幅手段の出力電流を受け、前記FET
    のドレイン電流が前記装置出力端子に流れるように構成
    された請求項1ないし3のいずれかに記載のコンデンサ
    マイク装置。
  5. 【請求項5】 前記カスケード増幅手段はベースコモン
    増幅回路構成したトランジスタであって、前記トランジ
    スタのエミッタ電極が前記増幅手段の出力電流を受け、
    前記トランジスタのコレクタ電流が前記装置出力端子に
    流れるように構成された請求項1ないし3のいずれかに
    記載のコンデンサマイク装置。
  6. 【請求項6】 前記カスケード増幅手段はゲートを前記
    増幅手段の共通出力端に接続したFETであって、前記
    FETのソース電極が前記増幅手段の出力電流を受け、
    前記FETのドレイン電流が前記装置出力端子に流れる
    ように構成された請求項4に記載のコンデンサマイク装
    置。
  7. 【請求項7】 前記増幅手段を電解効果トランジスタで
    構成したことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか
    に記載のコンデンサマイク装置。
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