JP4579778B2 - センサ用電源回路およびそれを用いたマイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンなどセンサ用電源回路およびそれを用いたマイクロホンユニットに関する。

携帯電話に代表される携帯型情報処理端末（以下、携帯端末と呼ぶ。）が広く普及してきている。その携帯端末を使用した情報通信は、現代の情報通信化社会において、必要不可欠になってきている。携帯端末は、電子メールなどのデータ通信機能と共に、音声通信を行う機能も備えている。携帯端末を用いた音声通信は、情報伝達における即時性という面において重要な役割を担っている。

携帯端末に搭載されるマイクロホンには、一般的にコンデンサマイクロホンが使用されている（例えば、非特許文献１参照。）。したがって、音声通信を適切に行うために高性能なコンデンサマイクロホンの需要が高まってきている。また、カメラ付携帯電話などの高機能携帯端末の普及に伴い、携帯端末の利用形態が変化してきている。例えば、携帯端末に備えられたカメラで撮影を行いながら音声通信を行う必要性も増加してきている。このような場合、音声を発する口元からマイク部分を離した状態でも、発する音声を拾える程度のマイク感度が要求される場合がある。このため、最近の携帯端末では、２つ以上のマイクロホン装置を用いてそれぞれ適切な感度に設定して使用していることが多い。感度を切り替えることが可能なマイクロホン装置が要求されている。

図１は、従来のコンデンサマイクロホンを使用しているマイクロホン装置１００の構成を示す模式的な回路図である。図１に示されているように、従来のマイクロホン装置１００は、コンデンサマイクロホン１０１と、ＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）１０２と、キャパシタ１０３と、抵抗１０４と抵抗１０５と、直流電源１０６と、直流電源１０８とを含んで構成されている。
コンデンサマイクロホン１０１は、入力される音声の音圧に対応して出力信号を生成する振動センサである。コンデンサマイクロホン１０１は、抵抗１０４を介して直流電源１０８に接続され、その直流電源１０８から特定のバイアス電圧が供給されている。また、コンデンサマイクロホン１０１の出力端はキャパシタ１０３を介してＪＦＥＴ１０２のゲートに接続されている。ＪＦＥＴ１０２は、そのコンデンサマイクロホン１０１から出力される出力信号に応答して、その出力信号を増幅した増幅信号を生成する増幅回路である。ＪＦＥＴ１０２で生成された増幅信号は出力端子１０７を介して出力される。
図１に示されているマイクロホン装置１００は、直流電源１０６と直流電源１０８とを備えているが、直流電源１０６から供給される電圧を所定の値に昇圧して、コンデンサマイクロホン１０１に印加するバイアス電圧を生成することも可能である。

図１に示されているマイクロホン装置１００に搭載されているコンデンサマイクロホン１０１は、背面電極に前述のバイアス電圧が供給されている。この背面電極と音圧を受けて振動する振動電極との間の静電容量の変化が出力となっている。
コンデンサマイクロホン装置の出力ばらつき、換言すると感度のばらつきは、コンデンサマイクロホン素子の感度特性のばらつきが第一の要因である。つまり、同一のバイアス電圧を印加して、所定の音圧を加えても、その出力がばらつくことになる。この理由は、コンデンサマイクロホンの製造時の電極間距離のばらつき等によることが知られている。
第二の要因は、ＪＦＥＴの増幅効率のばらつきである。これは、ＦＥＴ素子の製造ばらつき等によって発生する。したがって、コンデンサマイクロホン装置自体の感度のばらつきは、コンデンサマイクロホン素子と、ＪＦＥＴの部品特性のばらつきにより定まり、結果として、不良となるものも多く発生していた。

上記のようにセンサ装置、特に振動センサ装置（コンデンサマイクロホン装置）に構成部品に起因した製造ばらつきが発生した場合でも、そのばらつきに対応して適切な感度で動作することができるマイクロホン装置、つまりマイクロホンユニットが望まれている。

また、前述のように、センサ（コンデンサマイクロホン）の感度を切り替えて使用したい場合に、二つのマイクロホンユニットを使用するのではなく、一つのユニットで所望のセンサ感度に変更することが可能なマイクロホンユニットが望まれている。つまり、換言すると、所定の複数の感度を選択することができるマイクロホンユニットも望まれている。

ＰＡ音響システム：工学図書：平成８年出版

本発明が解決しようとする課題は、センサ装置、コンデンサマイクロホンなどの振動センサ装置が、部品特性等のばらつきにより感度がばらついても、そのばらつきに対応した所定の、一または複数の感度に設定することができ、その所定の感度で動作することができるセンサ装置用電源回路およびマイクロホンユニット等を提供することにある。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

上記課題を解決するために、以下のような電圧供給回路を構成し、その電圧供給回路と上述のセンサとを接続する。その電圧供給回路は、電圧制御回路（１０）と、電圧生成回路（１１）とを備える構成であることが好ましい。その電圧制御回路（１０）は、バイアス電圧値に応じて出力可変なセンサに対して印加される当該バイアス電圧値に対応した設定値を保持する記憶回路（１２）を有し、前記設定値に基づいた制御信号を前記電圧生成回路（１１）に供給する回路構成をとる。そして、その電圧生成回路（１１）を、前記制御信号に応答して前記センサ（２）に印加するバイアス電圧を生成するように構成する。このような電源供給回路を構成して、そのバイアス電圧をセンサ（２）に印加することで、上記センサ（２）の感度を適切に調整することができる。その設定値は、上記センサ（２）の感度が適切な場合のバイアス電圧に対応しているものである。その設定値は、そのセンサ（２）を製造した後に感度の調整を実行し、その感度調整後のバイアス電圧に対応して保持される。これによって、部品特性等のばらつきにより感度がばらついても、そのばらつきに対応した所定の、一または複数の感度に設定することができ、その所定の感度で動作することができる。

その電圧供給回路において、前記電圧制御回路（１０）はさらに、接続端（９）を含むように構成されていることが好ましい。その構成において、前記電圧制御回路（１０）は、前記接続端（９）を介して入力される設定値保持命令に応答して、前記記憶回路（１２）に所定のバイアス電圧に対応する前記設定値を記憶させるような電圧供給回路を構成する。つまり、その記憶回路（１２）は、接続端（９）を介して入力される設定値保持命令を受信した場合に、現在のバイアス電圧に対応する設定値を記憶する。その設定値保持命令を受信するまでに、バイアス電圧を段階的に変更するなどの感度調整を行うことが可能になり、より精度の高い感度調整をすることができるようになる。

さらに、上記課題を解決するために、上記のセンサ（２）がコンデンサマイクロホンである場合の解決手段を以下に述べる。そのような場合において、コンデンサマイクロホン（２）と、前記コンデンサマイクロホン（２）の出力信号を増幅する前記増幅回路（３）と、前記コンデンサマイクロホン（２）に印加するバイアス電圧を生成する電圧供給回路（１）とを具備するマイクロホンユニットを構成する。その電圧供給回路（１）は、前記コンデンサマイクロホン（２）に接続されており、電圧制御回路（１０）と電圧生成回路（１１）とを有する構成であることが好ましい。そして、前記電圧制御回路（１０）は、前記コンデンサマイクロホン（２）の感度を設定するための設定値を保持する記憶回路（１２）を有し、前記設定値に基づいた制御信号を前記電圧生成回路（１１）に供給する回路構成をとる。さらに、前記電圧生成回路（１１）を、前記制御信号に応答して前記コンデンサマイクロホン（２）に印加するバイアス電圧を生成するような回路構成にする。コンデンサマイクロホン（２）に接続された電圧供給回路（１）は、記憶回路（１２）に保持されている設定値に基づいたバイアス電圧を生成して、そのコンデンサマイクロホン（２）の背面電極に印加している。そのため、設定値を任意の値にすることで、供給するバイアス電圧を変化させることができる。

上記のようなマイクロホンユニットにおいて、前記電圧制御回路（１０）はさらに、接続端（９）を含むような構成にする。そして、前記電圧制御回路（１０）は、前記接続端（９）を介して入力される設定値保持命令に応答して、前記記憶回路（１２）に所定のバイアス電圧に対応する前記設定値を記憶し、保持させるような回路構成であるマイクロホンユニットを構成する。このような構成にすることで、設定値保持命令を受信するまでは、可変的にバイアス電圧を生成することが可能である。従って、例えば感度調整を実行する場合に、電圧値が異なる複数のバイアス電圧を、順次コンデンサマイクロホン（２）に印加することで、マイクロホンユニットの感度を適切な感度に収束させることが可能になる。

さらに、上記課題を解決するために、上記のセンサ（２）がコンデンサマイクロホン（２）である場合の感度調整方法を以下に述べる。
その感度調整方法は、コンデンサマイクロホン（２）と、増幅回路（３）と、前記コンデンサマイクロホン（２）に接続され、前記コンデンサマイクロホン（２）の感度を特定するための設定値に基づいてバイアス電圧を生成して前記コンデンサマイクロホン（２）に印加する電圧供給回路（１）とを有するマイクロホンユニットの感度調整方法であって、
（ａ）前記マイクロホンユニットからの出力電圧と基準電圧との差を検出するステップと、
（ｂ）前記差に基づいて、感度調整命令を出力するステップと、
（ｃ）前記感度調整命令に応答して、前記出力電圧を前記基準電圧に収斂させるステップと、
（ｄ）前記収斂時のバイアス電圧に対応する制御信号を、前記設定値として記憶するステップ
を具備する感度調整方法であることが好ましい。

ここで、上記課題を解決するために、以下のような感度調整装置（２０）を使用して感度調整を実行する。その感度調整装置（２０）は、コンデンサマイクロホン（２）と、前記コンデンサマイクロホン（２）に接続され、前記コンデンサマイクロホン（２）の感度を設定するための設定値に基づいてバイアス電圧を生成して前記コンデンサマイクロホン（２）に印加する電圧供給回路（１）とを有するマイクロホンユニットの感度調整装置（２０）であることが好ましい。そして、その感度調整装置（２０）が、内部に前記マイクロホンユニットの出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路（２２）と、制御命令生成回路（２４）とを有するように構成する。ここで、前記制御命令生成回路（２４）は、前記比較回路（２２）の出力に応答して前記マイクロホンユニットの出力電圧を前記基準電圧に収斂させる感度調整命令と、前記出力電圧が前記基準電圧に収斂したことに応答して設定保持命令とを発生するような回路構成であることが好ましい。

本発明によると、センサユニット、特に振動センサ（コンデンサマイクロホン）ユニットが、部品特性等のばらつきにより、感度がばらついてもそのばらつきに対応して適切な感度でセンサユニット（マイクロホンユニット）を動作させることが可能になる。従って、従来は不良として廃棄せざるを得なかったセンサユニット（マイクロホンユニット）の廃棄を大幅に削減することができる。

さらに、本発明によると、そのセンサ、特に振動センサ（コンデンサマイクロホン）の感度を切り替えて使用したい場合に、二つ以上のマイクロホンユニットを用いることなく、一つのセンサユニット（マイクロホンユニット）で所望の感度に変更させることができる。

以下に、本明細書に添付されている図面を使用して、本発明を実施するための形態について述べる。
［第１実施形態の構成］
図２は、本発明の第１実施形態におけるマイクロホンユニットの構成を例示するブロック図である。図２に示されているように、第１の実施の形態におけるマイクロホンユニットは、電圧供給回路１と、コンデンサマイクロホン２と、増幅回路３と、キャパシタ４と、抵抗５と抵抗６とを含んで構成されている。
なお、以下の説明中、マイクロホンユニットをマイクロホン装置という場合もあるが、実質的な差は無く、同一のものを別の呼び名にしただけである。また、コンデンサマイクロホンといえば、一般に増幅回路３などを含んだマイクロホンユニット、マイクロホン装置を言う場合もあるが、本明細書において、コンデンサマイクロホンは、後述するように振動センサとしてのマイクロホン素子を示すものとする。

電圧供給回路１は、コンデンサマイクロホン２に印加されるバイアス電圧を生成する電圧生成ユニットである。電圧供給回路１は、コンデンサマイクロホン２の感度が所定の感度になるようにそのバイアス電圧を生成し、コンデンサマイクロホン２に供給している。図２に示されているように、電圧供給回路１は第１ノードＮ１を介して電源７に接続されている。電圧供給回路１は、第１ノードＮ１から供給される電源電圧に基づいて、所定の電圧のバイアス電圧を生成している。電圧供給回路１で生成されたバイアス電圧は、第２ノードＮ２から出力され抵抗５を介してコンデンサマイクロホン２に印加されている。

コンデンサマイクロホン２は、電圧供給回路１から供給されるバイアス電圧に対応して、感度が特定されるコンデンサマイクロホン素子（振動センサ）である。コンデンサマイクロホン２は、振動板（電極）と背面電極とを備えている。背面電極には所定のバイアス電圧が印加されている。振動板は、入力される音声の音圧に応答して振動する。コンデンサマイクロホン２は、振動板が振動することで電極間の距離が変動する。したがって、その電極間距離の変動に応答してコンデンサマイクロホン２の静電容量が変化する。マイクロホンユニットに備えられたコンデンサマイクロホン２に蓄電される電荷が変化することで、マイクロホンユニットは、入力される音声に応答した出力を供給することができる。ここで、コンデンサマイクロホン２は、そのバイアス電圧が可変的に制御されることで、感度の調整や変更が可能である。コンデンサマイクロホン２は、外部から入力された音声の音圧を検出し、その音圧に対応する信号電圧を生成して出力している。

増幅回路３は、コンデンサマイクロホン２の出力を増幅する増幅装置である。図２に示されている増幅回路３は、接合型電界効果トランジスタで構成されているが、これは、本発明のマイクロホンユニットに搭載される増幅装置の構成を限定するものではない。図２に示されているように、増幅回路３は、電源７と接地線と間に接続され、増幅回路３のゲートは、キャパシタ４を介してコンデンサマイクロホン２に接続されている。コンデンサマイクロホン２から出力される信号電圧は、キャパシタ４を介して増幅回路３に供給され、増幅回路３は、入力された信号電圧に応答して、その信号を増幅している。その増幅された信号は、出力端８を介して出力されている。

図３は、第１の実施の形態における電圧供給回路１の内部構成を例示しているブロック図である。図３に示されているように、電圧供給回路１は、電圧制御回路１０と電圧生成回路１１とを含んで構成されている。

電圧制御回路１０は、電圧生成回路１１に出力するバイアス電圧制御信号Ｓ_１を生成
する制御機能ブロックである。電圧生成回路１１は、電圧制御回路１０から出力されるバイアス電圧制御信号Ｓ_１に応答してバイアス電圧を生成する電圧生成機能ブロックであ
る。その電圧制御回路１０は、さらに、記憶装置１２と、シリアル・パラレル変換回路１３と、デコーダ回路１４と、ＰＷＭデューティ制御回路１５とを含んで構成されている。また、電圧生成回路１１は、ＰＷＭ回路１６と、クロック発生回路１７と、多段チャージポンプ電源回路１８とを含んで構成されている。

記憶装置１２は、コンデンサマイクロホン２に印加されるバイアス電圧の電圧値を特定するための設定を記憶する情報記憶装置である。図２に示されているように、記憶装置１２は、デコーダ回路１４とＰＷＭデューティ制御回路１５との各々に接続されている。記憶装置１２はデコーダ回路１４から出力される命令に応答して情報を記憶する。
記憶装置１２は、デコーダ回路から出力される命令に応答してＰＷＭデューティ制御回路１５の情報を書き込み、また書き込み後はデコーダ回路１４から出力される命令に依存することなく読み出し専用記憶装置となり、ＰＷＭデューティ制御回路１５への情報読み出しを実行する。本発明における記憶装置１２は、不揮発性メモリで構成されることが好ましい。さらに具体的な例を挙げるならば、その不揮発性メモリがＥＥＰＲＯＭやポリシリヒューズタイプメモリなどで構成されることで、マイクロホンユニットのコストを低減させることが可能になる。なお、図示していないが、記憶装置１２は電源回路７に昇圧回路を介して接続されている。

シリアル・パラレル変換回路１３は、制御信号入力端９を介して供給されるシリアル信号（シリアル伝送された信号）をパラレル信号に変換するデータ変換機能ブロックである。本実施の形態のマイクロホンユニットは、携帯電話に代表される電子機器に搭載される。このような電子機器においては、装置内の各ユニットは、シリアル伝送でデータを送受信している。シリアル・パラレル変換回路１３は、シリアル伝送路を介して受信したデータに対して、シリアル・パラレル変換処理を実行して、その処理結果（命令）をデコーダ回路１４に出力している。

デコーダ回路１４は、シリアル・パラレル変換回路１３から供給される命令を解釈する演算処理機能ブロックである。デコーダ回路１４は、シリアル・パラレル変換回路１３から供給される信号に含まれる命令に対応して、演算処理を実行して後述する感度調整信号Ｓ_０をＰＷＭデューティ制御回路１５に出力している。

ＰＷＭデューティ制御回路１５は、コンデンサマイクロホン２の感度を調整するためのＰＷＭデューティ制御信号を生成する情報処理機能ブロックである。ＰＷＭデューティ制御信号は、バイアス電圧制御信号Ｓ_１に相当する制御信号であるので、以降の説明においてはＰＷＭデューティ制御信号に符号Ｓ_１を付して説明を行う。ＰＷＭデューティ制御回路１５は、チャージポンプのスイッチングパルス幅を決定するためのコード番号を保持しており、感度調整信号Ｓ_０に応答して、コード番号を変え、それを保持する。そしてそのコード番号に対応したＰＷＭデューティ制御信号Ｓ_１を生成し、ＰＷＭ回路１６に出力する。
ここで、ＰＷＭデューティ制御信号Ｓ_１は、コード番号、つまり、ディジタル値をＰＷＭ回路が読めるアナログ値に変換したものである。従ってＰＷＭデューティ制御回路１５は、Ｄ／Ａ変換回路（図示されず）を備えている。ＰＷＭ回路１６は、ＰＷＭデューティ制御回路１５から出力されるアナログ値のＰＷＭデューティ制御信号Ｓ_１に基づいた所定のデューティ比を有するクロックパルスを生成するクロックパルス生成機能ブロックである。クロック発生回路１７は、ＰＷＭ回路１６に一定の周期のクロックを供給しているクロック供給機能ブロックである。

多段チャージポンプ電源回路１８は、ＰＷＭ回路１６から供給されるクロックパルスに応答して特定の電圧を生成する電圧生成回路である。多段チャージポンプ電源回路１８が駆動することによって生成される電圧は、その多段チャージポンプ電源回路１８に供給されるクロックのデューティが変化することに対応して可変的である。

図４は、多段チャージポンプ電源回路１８の具体的な構成を例示する回路図である。図４に示されているように、第１の実施の形態における多段チャージポンプ電源回路１８は、多段に接続されているＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と、多段に接続されているキャパシタとを含んで構成されている。コンデンサマイクロホン２に印加されるバイアス電圧は、そのコンデンサマイクロホン２の性能に対応して所定の範囲に収まる電圧であることが好ましい。ここで例えば、そのコンデンサマイクロホン２が２Ｖ〜５０Ｖ程度のバイアス電圧に対応して駆動される素子であるとする。多段チャージポンプ電源回路１８が昇圧動作を行う場合、生成される電圧は多段チャージポンプ電源回路１８を構成するＦＥＴの段数に応じて昇圧される。したがって、多段チャージポンプ電源回路１８の段数は、多段チャージポンプ電源回路１８に供給される電源電圧の値と、コンデンサマイクロホン２の性能に基づいて決定されることが好ましい。

コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を昇圧する場合、多段チャージポンプ電源回路１８は、そのＦＥＴのスイッチング動作によりキャパシタに充電された電荷を順次昇圧する。多段チャージポンプ電源回路１８は、供給されるバイアス電圧制御信号Ｓ_１を受けたＰＷＭ回路１６からのクロックパルスに応答して動作することで、所望の電圧バイアス電圧を生成し、コンデンサマイクロホン２に印加している。

図６は、第１の実施形態におけるマイクロホンユニットの感度を調整する場合の構成を示すブロック図である。前述のように、量産されるマイクロホンユニットには製造ばらつきが存在する。従来は、感度が規格外の場合には、廃棄せざるを得なかったが、本実施の形態においては、検出された感度に対応して感度調整を行うことができる。そのため、製造ばらつきが発生した場合であっても、廃棄品の発生を大幅に低減させることができる。

図６に示されているように、マイクロホンユニットの感度の検出および調整が行われる場合（以下、感度調整時と呼ぶ。）に、感度調整装置２０に接続される。感度調整装置２０は、マイクロホンユニットの感度の検出と、感度調整用制御信号の出力とを行う情報処理機能ブロックである。その感度調整装置２０は、基準入力保持部２１と、比較回路２２と、ＡＤ変換回路２３と、制御信号生成回路２４とを含んで構成されている。基準入力保持部２１は、マイクロホンユニットの感度の基準値を保持する記憶機能ブロックである。基準入力保持部２１は、感度調整装置２０がマイクロホンユニットの感度を判断するための基準値を予め記憶している。比較回路２２は、コンデンサマイクロホン２の感度が所定の感度かどうかを判定する比較器である。比較回路２２は、二つの入力端を備え、その一つは、マイクロホンユニットの感度調整時には、出力端８に接続される。また、比較回路２２の他の入力端は、基準入力保持部２１に接続されている。比較回路２２は、出力端８から供給される出力電圧に応答して、基準入力保持部２１に保持されている値を読み込む。比較回路２２は、その読込んだ値と出力端８からの出力電圧を比較してその比較結果を出力する。

ＡＤ変換回路２３は、比較回路２２から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換機能ブロックである。図５に示されている比較回路２２は、前述の比較結果をアナログ信号で出力している。ＡＤ変換回路２３は比較回路２２から供給されるアナログ信号に応答してそのアナログ信号に対応するディジタル信号を生成し、制御信号生成回路２４に供給している。

制御信号生成回路２４は、ＡＤ変換回路２３から出力される信号に基づいて、制御信号を生成する情報処理機能ブロックである。制御信号生成回路２４は、比較回路２２から出力されＡＤ変換回路２３でディジタル変換された比較結果に基づいて、所定の制御信号を生成して電圧供給回路１に供給している。

なお、第１の実施形態においては、上記の感度調整装置２０がマイクロホンユニットに外部接続される場合について述べている。マイクロホンユニットを搭載する装置（例えば、携帯端末）の構成において、この感度調整装置を内部に搭載することが可能な場合、内部に備えられていても本発明の構成、動作が制限されることは無い。

［第１実施形態の動作］
図７は、第１の実施形態におけるマイクロホンユニットの感度調整動作を示すフローチャートである。図７に示されている感動調整動作は、調整対象のマイクロホンユニットが感度調整装置２０に接続されると開始する。感度調整装置２０に接続されたマイクロホンユニットのコンデンサマイクロホン２には、特定の音圧レベル（単位：ｄＢ）の音声信号が入力される。図７のステップＳ１において、マイクロホンユニットに接続された感度調整装置２０は、その入力される音圧レベルに応答してそのマイクロホンユニットから出力された出力電圧を検出する。なお、初期のバイアス設定値は、ゼロから、中央付近の値から、最高の値からのいずれからも選択することができる。これは例えば、ＰＷＭデューティ制御回路にそれらに相当する前述のコード暗号を保持させておくことで可能である。

ステップＳ２において、感度調整装置２０の比較回路２２は、供給される出力電圧に応答して、基準入力保持部２１で任意に設定できる電圧発生回路にて保持されている目標調整値に相当する基準電圧（以下、目標基準電圧と呼ぶ。）を読み込み、その出力電圧と目標基準電圧との比較結果をＡＤ変換回路２３を介して制御信号生成回路２４に供給する。制御信号生成回路２４は、その比較結果に基づいてコンデンサマイクロホン２の感度調整が必要かどうかの演算処理を行う。その演算処理の結果、感度調整が不要だった場合、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８において、制御信号生成回路２４は、現在のコンデンサマイクロホン２の感度を固定できるように、書き込み命令、つまり設定値保持命令を生成して制御信号入力端９を介して電圧供給回路１に供給する。

ステップＳ２において、制御信号生成回路２４での演算処理の結果、感度調整が必要だった場合、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３において、制御信号生成回路２４は、感度調整開始を電圧供給回路１に通知する調整開始信号を生成し、電圧供給回路１に送信する。生成される調整開始信号は、比較回路２２の比較結果に基づいて生成される。制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を昇圧する必要がある場合、多段チャージポンプ電源回路１８の出力電圧を昇圧するような命令（以下、昇圧命令と呼ぶ。）を含む調整開始信号を生成する。同様に、制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を降圧する必要がある場合、多段チャージポンプ電源回路１８の出力電圧を降圧するような命令（以下、降圧命令と呼ぶ。）を含む調整開始信号を生成する。

感度調整装置２０から出力される調整開始信号は、図６の制御信号入力端９を介してデコーダ回路１４に供給される。ステップＳ４において、調整開始信号を受信したデコーダ回路１４は、その調整開始信号を参照し、含まれている命令が昇圧命令か降圧命令かを確認する。その確認の結果、降圧命令が含まれている場合、処理はステップＳ５に進む。また、ステップＳ４において、その確認の結果、昇圧命令が含まれている場合、処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ５において、デコーダ回路１４は、その調整開始信号に含まれている命令（降圧命令）に応答して、感度調整信号Ｓ_０を生成してＰＷＭデューティ制御回路１５に供給する。ＰＷＭデューティ制御回路１５は、降圧命令である感度調整信号Ｓ_０に応答して、チャージポンプのスイッチングパルス幅を決定するためのコード番号を１ランク下げる。そしてそれを保持する。なお、本実施の形態では、コード番号の値が小さいものがスイッチングパルス幅が小さい、即ち、出力電圧が低くなるように設定されているものとする。ＰＷＭデューティ制御回路１５は、１ランク下げたコード番号に対応するバイアス電圧制御信号Ｓ_１を生成してＰＷＭ回路１６に供給する。

ステップＳ６において、図６のデコーダ回路１４は、その調整開始信号に含まれている命令（昇圧命令）に応答して、感度調整信号Ｓ_０を生成してＰＷＭデューティ制御回路１５に供給する。ＰＷＭデューティ制御回路１５は、昇圧命令である感度調整信号Ｓ_０に応答して、チャージポンプのスイッチングパルス幅を決定するためのコード番号を１ランク上げる。そして、それを保持する。ＰＷＭデューティ制御回路１５は、１ランク上げたコード番号に対応するバイアス電圧制御信号Ｓ_１を生成してＰＷＭ回路１６に供給する。
以上の降圧命令、または昇圧命令である感度調整信号Ｓ_０への応答は、後述する第２の実施形態および第３の実施形態でも同様であるので、対応する箇所での上記動作の詳細な説明は省略する。

電圧生成回路１１に備えられたＰＷＭ回路１６は、パルス制御信号に対応するクロックパルスを生成して多段チャージポンプ電源回路１８に供給する。多段チャージポンプ電源回路１８は、ＰＷＭ回路１６から供給されるクロックパルスに対応するバイアス電圧（以下、調整済バイアス電圧と呼ぶ。）を生成してコンデンサマイクロホン２に印加する。コンデンサマイクロホン２は、印加される調整済バイアス電圧に対応して感度が変更される。

ステップＳ７において、感度調整装置２０は、変更された感度が規定の感度に一致するかどうかの判断を実行する。その判断は制御信号生成回路２４で実行される。このときコンデンサマイクロホン２は、入力されている音声信号に応答して新たな出力を増幅回路３のゲートに供給している。そのため、増幅回路３は、その新たなセンサ出力に対応する出力電圧を感度調整装置２０に提供している。感度調整装置２０は、その新たなセンサ出力に対応する出力電圧と、基準入力保持部２１に保持されている目標基準電圧とを比較し、その比較結果をＡＤ変換回路２３を介して制御信号生成回路２４に提供する。制御信号生成回路２４は、その比較結果に基づいて上述の判断を実行する。

ステップＳ７における判断の結果、所定の感度を満足していない場合、処理は戻り更バイアス電圧の昇圧（または、降圧）が実行される。その判断の結果、所定の感度を満足した場合、処理はステップＳ８に進む。なお、ステップ７の判断の場合において、所定の感度と完全に一致していなくても、ある幅に入っていても満足したとすることができる。この判断基準の幅は、後述する第２、第３の実施形態においても同様であり、それらの箇所においての記載は省略する。

ステップＳ８において、制御信号生成回路２４は、コンデンサマイクロホン２が規定感度を満足したと判断したことに基づいて、そのバイアス電圧を保持させる命令、つまり設定値保持命令（書込命令）を生成し、デコーダ回路１４に出力する。デコーダ回路１４は、制御信号入力端９を介して供給される書込命令に応答して、記憶装置１２に現在のバイアス電圧に対応する情報を設定値として記憶させる信号（図６の信号Ｍ１）を出力する。記憶装置１２はその信号Ｍ１に応答してＰＷＭデューティ制御回路１５が保持している現在のバイアス電圧に対応する情報、つまり、チャージポンプのスイッチングパルス幅を決定するためのコード番号をＰＷＭデューティ制御回路１５より受け取り、設定値として書き込む。
なお、本実施の形態では、前述の設定値は直接ＰＷＭ回路１６を制御するものではなく、ＰＷＭデューティ制御回路１５が設定値に対応したバイアス電圧制御信号Ｓ_１を新たに生成し、それによりＰＷＭ回路１６を制御する。

第１の実施形態における感度調整後の通常状態における動作の説明を以下に行う。第１の実施形態においては、通常状態では、図５に示されているように、電圧供給回路１は、コンデンサマイクロホン２の感度調整完了に応答して、シリアル・パラレル変換回路１３とデコーダ回路１４とを休止させている。これにより、感度調整が完了した後の記憶装置１２に記憶された設定値を電圧制御回路の制御信号として固定的にすることが可能になる。
なお、調整完了後、記憶装置１２へ書きこまれた情報はデコーダ回路１４から出力される命令に依存することなく読み出し専用記憶措置となる。また、記憶装置１２に調整終了のフラグも記憶させ、電源再投入後にその情報を最初に読むことにより、シリアル・パラレル変換回路１３とデコーダ回路１４が休止中であることを判断し、ＰＷＭデューティ制御回路１５へ情報を一方的に出しつづけることが可能になり、調整終了後の感度を維持できる。なお、この設定値は、ＰＷＭデューティ制御回路でラッチをかける等により、保持しておくこともできる。
なお、図５において、制御信号入力端９とシリアル・パラレル変換回路１３、シリアル・パラレル変換回路１３とデコーダ回路１４、デコーダ回路１４とＰＷＭデューティ制御回路１５、デコーダ回路１４と記憶回路１２とを結ぶ線が鎖線で示されているが、これは、信号線自体は存在するが、前述のようにシリアル・パラレル変換回路１３とデコーダ回路１４とを休止させているため、これらの鎖線に相当する信号の供給がないことをわかりやすく示した図である。
つまり、鎖線による表示の意味は、この信号線を介して供給される信号が無いことを示している。この表示は、後述する第２の実施形態の図１１、第３の実施形態の図１８でも同様であるので、図１１、図１８の説明の中では省略する。また、図５において、シリアル・パラレル変換回路１３とデコーダ回路１４とが鎖線で示されているのは、前述の休止状態をわかりやすく示したものであり、物理的回路構成要素は当然に存在する。
上記のように、第1の実施形態におけるマイクロホンユニットに搭載された電圧供給回路１は、マイクロホンユニットを構成する各素子に製造ばらつきがある場合でも、その製造ばらつきに対応したバイアス電圧を生成することが可能である。

上述のマイクロホンユニットは、増幅回路３で増幅された信号を第３ノードＮ３から出力する構成であるが、これは、本発明の出力端を制限するものではない。図８は、第１の実施携帯におけるマイクロホンユニットの他の構成を示すブロック図である。図８に示されているように、そのマイクロホンユニットは、第４ノードＮ４に接続された出力端８を含んで構成されている。このように、そのマイクロホンユニットが、コンデンサマイクロホン２から出力される出力電圧を、第４ノードＮ４を介して出力端８に出力する構成にすることも可能である。

［第２実施形態の構成］
図９は、本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図９に示されているように、第２の実施形態におけるマイクロホンユニットは、デコーダ回路１４とＰＷＭデューティ制御回路１５との各々に接続された記憶装置３０を備えている。記憶装置３０は更に、第１記憶領域３０−１〜第ｎ記憶領域３０−ｎ（ｎ：２以上の自然数）の複数の記憶領域を備えている。その複数の記憶領域の各々は、異なる感度に対応する設定値を記憶している。

図１０は、本発明の第２の実施形態における感度調整時の構成を示すブロック図である。図１０に示されているように、第２の実施形態における感度調整装置２０は、比較回路２２に接続される基準入力保持部２５を含んで構成されている。その基準入力保持部２５は、さらに複数の任意に設定できる電圧発生回路にて保持されている目標調整値に相当する基準電圧（以下、目標基準電圧と呼ぶ。）を格納している。図１０に示されている基準入力保持部２５には、本実施の形態に関する理解を容易にするために、二つの目標基準電圧を備える構成を示しているが、これは、本発明における基準入力保持部２５の構成を限定するものではない。

図１１は、本発明の第２の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの構成を示すブロック図である。図１１に示されているように、第２の実施形態におけるマイクロホンユニットは、記憶装置３０に記憶された複数の設定値から、デコーダ回路１４から供給される感度決定信号Ｍ３に対応して、所定の設定値Ｍ４を特定してＰＷＭデューティ制御回路１５に出力している。

［第２実施形態の動作］
図１２Ａは、第２実施形態の感度調整動作の前半部分を示すフローチャートである。図１２Ｂは、第２実施形態の感度調整動作の後半部分を示すフローチャートである。以下では、マイクロホンユニットが第１感度と第２感度の二つの感度を切り替えることが可能な装置である場合を例に説明を行う。第２の実施形態における感動調整動作は、感度調整対象のマイクロホンユニットが感度調整装置２０に接続されると開始する。感度調整装置２０に接続されたマイクロホンユニットのコンデンサマイクロホン２には、第１感度に対応する音圧レベル（単位：ｄＢ）の音声信号が入力される。図１２ＡのステップＳ１１において、マイクロホンユニットに接続された感度調整装置２０は、その入力される音圧レベルに応答してそのマイクロホンユニットから出力された出力電圧を検出する。

ステップＳ１２において、感度調整装置２０の比較回路２２は、供給される出力電圧に応答して、第１基準入力２５−１に保持されている第１目標基準電圧を読み込み、その出力電圧と第１目標基準電圧との比較結果をＡＤ変換回路２３を介して制御信号生成回路２４に供給する。制御信号生成回路２４は、その比較結果に基づいてコンデンサマイクロホン２の感度調整が必要かどうかの演算処理を行う。その演算処理の結果、第１感度の感度調整が不要だった場合、第２感度に関する処理を実行するために、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、制御信号生成回路２４は、現在のコンデンサマイクロホン２の感度を固定できるように、書き込み命令を生成して制御信号入力端９を介して電圧供給回路１に供給する。

制御信号生成回路２４での演算処理の結果、感度調整が必要だった場合、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、制御信号生成回路２４は、第１感度の調整開始を電圧供給回路１に通知する第１感度調整開始信号を生成し、電圧供給回路１に送信する。生成される調整開始信号は、比較回路２２の比較結果に基づいて生成される。なお、ステップ１３以降ステップ１７までの動作は、第１の実施形態で記載した内容と同様であるので、この間の詳細な説明は省略する。

ステップＳ１７における判断の結果、規定の感度を満足していない場合、処理は戻り更にバイアス電圧の昇圧（または、降圧）が実行される。その判断の結果、規定感度を満足した場合、処理はステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、制御信号生成回路２４は、マイクロホンユニットが規定の第１感度に一致したと判断したことに基づいて、そのバイアス電圧を保持させる命令（書込命令）を生成し、デコーダ回路１４に出力する。デコーダ回路１４は、制御信号入力端９を介して供給される書込命令に応答して、第１基準入力２５−１に現在のバイアス電圧に対応する情報を、第１感度に対応する設定値として記憶させる信号（図１０の信号Ｍ１）を出力する。第１基準入力２５−１は、その信号Ｍ１に応答してＰＷＭデューティ制御回路１５から、現在のバイアス電圧を示す情報（図１０の信号Ｍ２）を読み出して第１基準入力２５−１に第１の設定値として記憶する。

マイクロホンユニットは、第１基準入力２５−１への記憶動作完了に応答して、第２感度に感度調整を開始する。コンデンサマイクロホン２には、その記憶動作完了に応答して第２感度に対応する音圧レベル（単位：ｄＢ）の音声信号が入力される。図１２ＢのステップＳ１９において、マイクロホンユニットに接続された感度調整装置２０は、その入力される音圧レベルに応答してそのマイクロホンユニットから出力された出力電圧を検出する。

ステップＳ１９において、感度調整装置２０の比較回路２２は、供給される出力電圧に応答して、第２基準入力２５−２に保持されている第２目標基準電圧を読み込み、その出力電圧と第２目標基準電圧との比較結果をＡＤ変換回路２３を介して制御信号生成回路２４に供給する。制御信号生成回路２４は、その比較結果に基づいてマイクロホンユニットの感度調整が必要かどうかの演算処理を行う。その演算処理の結果、第２感度の感度調整が不要だった場合、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、制御信号生成回路２４は、現在のマイクロホンユニットの感度を固定できるように、書き込み命令を生成して制御信号入力端９を介して電圧供給回路１に供給する。

制御信号生成回路２４での演算処理の結果、感度調整が必要だった場合、処理はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、制御信号生成回路２４は、第２感度の調整開始を電圧供給回路１に通知する第２感度調整開始信号を生成し、電圧供給回路１に送信する。生成される調整開始信号は、比較回路２２の比較結果に基づいて生成される。制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を昇圧する必要がある場合、昇圧命令を含む調整開始信号を生成する。同様に、制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を降圧する必要がある場合、降圧命令を含む調整開始信号を生成する。以下、第１感度調整と同様の処理を実行する。その後、ステップＳ２６において、制御信号生成回路２４は、コンデンサマイクロホン２が規定の第２感度に一致したと判断したことに基づいて、そのバイアス電圧を保持させる命令（書込命令）を生成し、デコーダ回路１４に出力する。デコーダ回路１４は、制御信号入力端９を介して供給される書込命令に応答して、第２基準入力２５−２に現在のバイアス電圧に対応する情報を、第１感度に対応する設定値として記憶させる信号（図１０の信号Ｍ１）を出力する。第１基準入力２５−１は、その信号Ｍ１に応答してＰＷＭデューティ制御回路１５から、現在のバイアス電圧を示す情報（図１０の信号Ｍ２）を読み出して第２基準入力２５−２に第２の設定値として記憶する。

上記のように、第２の実施形態におけるマイクロホンユニットに搭載された電圧供給回路１は、記憶装置３０を備えている。電圧供給回路１は、その記憶装置３０の複数の記憶領域に異なる感度に対応する設定値を記憶することが可能である。これにより、マイクロホンユニットを構成する各素子に製造ばらつきがある場合でも、その製造ばらつきに対応したバイアス電圧を生成し、さらにそのマイクロホンユニットが搭載される装置に、複数感度に対応する性能が要求される場合でも、一個のコンデンサマイクロホン２で複数感度に対応することが可能である。

図１３は、第２の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの動作を示すフローチャートである。第２の実施形態におけるマイクロホンユニットは、そのマイクロホンユニットを搭載している装置（携帯端末など）が駆動されることに対応して動作を開始する。以下では、本実施の形態のマイクロホンユニットが、第１感度（低感度）と第２感度（高感度）とを切り替えて動作する装置である場合を例に説明を行う。なお、感度の数を二つに説明を行うのは、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明のマイクロホンユニットの切替可能な感度の数を限定するものではない。

図１３のステップＳ３１において、図１１のデコーダ回路１４は、マイクロホンユニットが、複数の感度の中で、どの感度で駆動されているかを監視している。なお、開始直後の初期段階においては、第１設定値、第２設定値いずれの感度にするかの初期設定がなされており、選択された設定値に応じた制御信号が第１の実施形態と同様に電圧生成回路１０に供給され、所定のバイアス電圧が印加されることになっている。例えば、記憶装置３０の第１記憶領域３０−１に記憶された設定値が選択されているとする。ステップＳ３２において、デコーダ回路１４は、制御信号入力端９を介して送信される感度切替信号を受信したかどうかの判断を行う。その判断の結果、感度切替信号を受信していない場合、処理は戻り感度の監視を継続する。感度切替信号を受信した場合、処理はステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において、デコーダ回路１４は、受信した感度切替信号に対応するバイアス電圧を生成するために、記憶装置３０に切替後の感度に対応する設定値をＰＷＭデューティ制御回路１５に供給させるため、読出指示Ｍ３を出力する。ＰＷＭデューティ制御回路１５は、記憶装置３０から出力される切替後の設定値、つまり、第２記憶領域３０−２に記憶された設定値、具体的にはコード番号に基づいて、ＰＷＭデューティ制御信号Ｓ_１を生成しＰＷＭ回路１６に出力する。ＰＷＭ回路１６は、ＰＷＭデューティ制御信号Ｓ_１に応答して生成するクロックパルスのパルス幅を変更して多段チャージポンプ電源回路１８に供給する。

これによって、複数のマイクロホンユニットを備えることなく、複数感度に対応する装置を構成することが可能になる。

［第３実施形態の構成］
図１４は、本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。第３の実施の形態における電圧生成回路１１は、多段チャージポンプ電源回路３３の後段に更にチャージポンプ段数切替回路３４を含んで構成されている。また第３の実施の形態における電圧制御回路１０は、記憶装置３１と、そのチャージポンプ段数切替回路３４を制御する段数切替制御回路３２を備えている。図１４に示されている多段チャージポンプ電源回路３３は出力段数を複数の出力端を備えたチャージポンプ回路である。多段チャージポンプ電源回路３３は、チャージポンプ段数切替回路３４に接続され、チャージポンプ段数切替回路３４からの要求に応答して所定の出力端からバイアス電圧を出力する。また、第３の実施形態の電圧制御回路１０に備えられた段数切替制御回路３２は、制御信号入力端９を介して入力される制御信号に対応してチャージポンプ段数切替回路３４に多段チャージポンプ電源回路３３の段数切替を指示する制御回路である。

図１５は、第３の実施形態における多段チャージポンプ電源回路３３の構成を例示する回路図である。図１５に示されているように、第３の実施形態における多段チャージポンプ電源回路３３は、複数の出力端を備えている。図１５では、本発明の理解を容易にするために二つの出力端を有する多段チャージポンプ電源回路３３を例示するが、これは本発明における多段チャージポンプ電源回路３３の出力端の数を限定するものではない。

図１５に示されているように、第３の実施の形態における多段チャージポンプ電源回路３３は、多段に接続されているＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と、多段に接続されているキャパシタとを含んで構成されている。コンデンサマイクロホン２に印加されるバイアス電圧は、そのコンデンサマイクロホン２の性能に対応して所定の範囲に収まる電圧であることが好ましい。ここで例えば、そのコンデンサマイクロホン２が２Ｖ〜５０Ｖ程度のバイアス電圧に対応して駆動される素子であるとする。多段チャージポンプ電源回路３３が昇圧動作を行う場合、生成される電圧は多段チャージポンプ電源回路３３を構成するＦＥＴの段数に応じて昇圧される。多段チャージポンプ電源回路３３に備えられた複数の出力端は、最終段以外の任意の段数に対応する電圧を出力するように構成されている。ここで、多段チャージポンプ電源回路３３の全段数は、多段チャージポンプ電源回路３３に供給される電源電圧の値と、コンデンサマイクロホン２の性能に基づいて決定されることが好ましい。

コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を昇圧する場合、多段チャージポンプ電源回路３３は、そのＦＥＴのスイッチング動作によりキャパシタに充電された電荷を順次昇圧する。多段チャージポンプ電源回路３３は、供給されるＰＷＭデューティ制御信号（バイアス電圧制御信号Ｓ_１）に応答して動作することで、所望の電圧バイアス電圧を生成する。そして、チャージポンプ段数切替回路３４で切り替えられた段数の出力端からバイアス電圧を出力してコンデンサマイクロホン２に印加している。

図１６は、第３の実施形態における多段チャージポンプ電源回路３３に接続されるチャージポンプ段数切替回路３４の構成を示す回路図である。図１６に示されているように、チャージポンプ段数切替回路３４は、段数切替制御回路３２に接続されるフリップフロップ回路と、多段チャージポンプ電源回路３３の出力段を制御するトランジスタ（３４−１、３４−２）とを含んで構成されている。図１６に示されている抵抗５は、段数切替制御回路３２に接続されている。図１６に示されているチャージポンプ段数切替回路３４は、前述の（図１５に示されている）多段チャージポンプ電源回路３３に対応して構成されている。したがってチャージポンプ段数切替回路３４は、第５ノードＮ５を介して入力される段数切替命令に対応して二つの感度を切り替える動作を実行する。ここで、３以上の感度を切り替える場合、図１６に示されているチャージポンプ段数切替回路３４を、マルチプレクサ回路を備える構成に変更することで、３種類以上の出力段数を選択的に切り替えることが可能になる。

図１７は、第３の実施形態における感度調整時の構成を示すブロック図である。図１７に示されているように、第３の実施形態における感度調整装置２０は、比較回路２２に接続される基準入力保持部２６を含んで構成されている。その基準入力保持部２６は、さらに複数の目標基準電圧格納領域（２６−１〜２６−ｎ）を備え、各々の領域に目標基準電圧を格納している。図１７に示されている基準入力保持部２６は、目標基準電圧の切替命令を受信する接続端を備えている。基準入力保持部２６は、その接続端から入力される命令に応答して目標基準電圧を任意の目標基準電圧に選択的に変更することができる。

図１８は、第３の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの構成を示すブロック図である。図１８に示されているように、第３の実施形態におけるマイクロホンユニットは、記憶装置３１に記憶された複数の設定値から、デコーダ回路１４から供給される感度決定信号Ｍ８に対応する所定の設定値Ｍ９を特定し、ＰＷＭデューティ制御回路１５に出力している。また、段数切替制御回路３２は、感度決定信号Ｍ８に対応して出力される設定値Ｍ９に基づいて段数制御信号を生成し、チャージポンプ段数切替回路３４に供給する。

［第３実施形態の動作］
図１９Ａは、第３実施形態の動作の前半部分を示すフローチャートである。図１９Ｂは、第３実施形態の動作の後半部分を示すフローチャートである。以下では、第３の実施形態におけるマイクロホンユニットが、第１感度と第２感度の二つの感度を切り替えることが可能な装置である場合を例に説明を行う。第３の実施形態における感動調整動作は、感度調整対象のマイクロホンユニットが感度調整装置２０に接続されると開始する。感度調整装置２０に接続されたマイクロホンユニットのコンデンサマイクロホン２には、第1感度に対応する音圧レベル（単位：ｄＢ）の音声信号が入力される。図１９ＡのステップＳ４１において、マイクロホンユニットに接続された感度調整装置２０は、その入力される音圧レベルに応答して、そのマイクロホンユニットから出力された出力電圧を検出する。

ステップＳ４２において、感度調整装置２０の比較回路２２は、供給される出力電圧に応答して、第１基準入力２６−１に保持されている第1目標基準電圧を読み込み、その出力電圧と第1目標基準電圧との比較結果をＡＤ変換回路２３を介して制御信号生成回路２４に供給する。制御信号生成回路２４は、その比較結果に基づいてコンデンサマイクロホン２の感度調整が必要かどうかの演算処理を行う。その演算処理の結果、第1感度の感度調整が不要だった場合、第２感度に関する処理を実行するために、ステップＳ４９に進む。ステップＳ４９において、制御信号生成回路２４は、現在のコンデンサマイクロホン２の感度を固定できるように、書き込み命令を生成して、その命令を制御信号入力端９を介して電圧供給回路１に供給する。なお、第３の実施形態においては、後述するようにチャージポンプの段数設定も行う必要があるので、感度調整が必要なように初期値は感度ゼロまたは最大からはじめるのが好ましい。

制御信号生成回路２４での演算処理の結果、感度調整が必要だった場合、処理はステップＳ４３に進む。ステップＳ４３において、制御信号生成回路２４は、第１感度を調整するために、チャージポンプの段数を決定する。ステップＳ４４において、制御信号生成回路２４は、その第１感度の調整開始を電圧供給回路１に通知する第１感度調整開始信号を生成し、電圧供給回路１に送信する。生成される調整開始信号は、比較回路２２の比較結果に基づいて生成される。制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印可するバイアス電圧を昇圧する必要がある場合、昇圧命令を含む調整開始信号を生成する。同様に、制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印可するバイアス電圧を降圧する必要がある場合、降圧命令を含む調整開始信号を生成する。

感度調整装置２０から出力される調整開始信号は、制御信号入力端９を介してデコーダ回路１４に供給される。なお、この後、ステップＳ４５以降ステップ４８までの動作は、第１の実施形態または第２の実施形態と同様であるので詳しい説明は省略する。

ステップＳ４８における判断の結果、所定の感度を満足していない場合、処理は戻り更にバイアス電圧の昇圧（または、降圧）が実行される。その判断の結果、所定の感度を満足した場合、処理はステップＳ４９に進む。

ステップＳ４９において、制御信号生成回路２４は、コンデンサマイクロホン２が規定の第１感度に一致したと判断したことに基づいて、そのバイアス電圧を保持させる命令、つまり設定保持命令（書込命令）を生成し、デコーダ回路１４に出力する。デコーダ回路１４は、制御信号入力端９を介して供給される書込命令に応答して、第１領域３１−１に現在のバイアス電圧に対応する情報を、第１感度に対応する設定値として記憶させる信号（図１７の信号Ｍ５）を出力する。このときデコーダ回路１４は、多段チャージポンプ電源回路３３の段数を示す情報（図１７の信号Ｍ６）を記憶装置３１と段数切替制御回路３２に出力する。記憶装置３１は、その信号Ｍ５に応答してＰＷＭデューティ制御回路１５から、現在のバイアス電圧を示す情報（図１７の信号Ｍ７）を読み出して、段数を示す情報（図１７の信号Ｍ６）に対応させて第１領域３１−１に第１の設定値として記憶する。

マイクロホンユニットは、第１基準入力２６−１への記憶動作完了に応答して、第２感度の感度調整を開始する。コンデンサマイクロホン２には、その記憶動作完了に応答して第２感度に対応する音圧レベル（単位：ｄＢ）の音声信号が入力される。図１９ＢのステップＳ５０において、マイクロホンユニットに接続された感度調整装置２０は、その入力される音圧レベルに応答してそのマイクロホンユニットから出力された出力電圧を検出する。

ステップＳ５１において、感度調整装置２０の比較回路２２は、供給される出力電圧に応答して、第２基準入力２６−２に保持されている第２目標基準電圧を読み込み、その出力電圧と第２目標基準電圧との比較結果をＡＤ変換回路２３を介して制御信号生成回路２４に供給する。制御信号生成回路２４は、その比較結果に基づいてコンデンサマイクロホン２の感度調整が必要かどうかの演算処理を行う。その演算処理の結果、第２感度の感度調整が不要だった場合、ステップＳ５８に進む。ステップＳ５８において、制御信号生成回路２４は、現在のコンデンサマイクロホン２の感度を固定できるように、書き込み命令を生成して制御信号入力端９を介して電圧供給回路１に供給する。

制御信号生成回路２４での演算処理の結果、感度調整が必要だった場合、処理はステップＳ５２に進む。ステップＳ５２において、制御信号生成回路２４は、第２感度を調整するために、チャージポンプの段数を決定する。その後、ステップＳ５３において、制御信号生成回路２４は、第２感度の調整開始を電圧供給回路１に通知する第２感度調整開始信号を生成し、電圧供給回路１に送信する。生成される調整開始信号は、比較回路２２の比較結果に基づいて生成される。制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を昇圧する必要がある場合、昇圧命令を含む調整開始信号を生成する。

同様に、制御信号生成回路２４は、その比較結果に対応して、コンデンサマイクロホン２に印加するバイアス電圧を降圧する必要がある場合、降圧命令を含む調整開始信号を生成する。以下、第１感度調整と同様の処理を実行する。その後、ステップＳ５８において、制御信号生成回路２４は、コンデンサマイクロホン２が規定の第２感度に一致したと判断したことに基づいて、そのバイアス電圧を保持させる命令（書込命令）を生成し、デコーダ回路１４に出力する。デコーダ回路１４は、制御信号入力端９を介して供給される書込命令に応答して、第２基準入力２５−２に現在のバイアス電圧に対応する情報を、第１感度に対応する設定値として記憶させる信号（図１７の信号Ｍ５）を出力する。このときデコーダ回路１４は、多段チャージポンプ電源回路３３の段数を示す情報（図１７の信号Ｍ６）を記憶装置３１と段数切替制御回路３２に出力する。記憶装置３１は、その信号Ｍ５に応答してＰＷＭデューティ制御回路１５から、現在のバイアス電圧を示す情報（図１７の信号Ｍ７）を読み出して、段数を示す情報（図１７の信号Ｍ６）に対応させて第２領域３１−２に第２の設定値として記憶する。

図２０は、第３の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの動作を示すフローチャートである。第３の実施形態におけるマイクロホンユニットは、そのマイクロホンユニットを搭載している装置（携帯端末など）が駆動されることに対応して動作を開始する。以下では、本実施の形態のマイクロホンユニットが、第１感度（低感度）と第２感度（高感度）とを切り替えて動作する装置である場合を例に説明を行う。なお、感度の数を二つに説明を行うのは、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明のマイクロホンユニットの切替可能な感度の数を限定するものではない。

開始直後の動作は、第２の実施形態と同様に、いずれの感度を選択するか、つまりいずれの設定値を選択するかの初期設定がなされている。この詳細説明は、第２の実施形態で説明したので、割愛する。
図２０のステップＳ６１において、デコーダ回路１４は、マイクロホンユニットが、複数の感度の中で、どの感度で駆動しているかを監視している。ステップＳ６２において、デコーダ回路１４は、制御信号入力端９を介して送信される感度切替信号を受信したかどうかの判断を行う。その判断の結果、感度切替信号を受信していない場合、処理は戻り感度の監視を継続する。感度切替信号を受信した場合、処理はステップＳ６３に進む。

ステップＳ６３において、デコーダ回路１４は、記憶装置３１に切替後の感度に対応する設定値をＰＷＭデューティ制御回路１５に供給させるため、感度切替指示Ｍ８を出力する。ステップＳ６４において、記憶装置３１は、その感度切替指示Ｍ８に基づいて、その切替後の感度に対応する設定値をＰＷＭデューティ制御回路１５に供給する（図１８の信号Ｍ９）。またこのとき、記憶装置３１は、その設定値を段数切替制御回路３２に出力する。ＰＷＭデューティ制御回路１５は、その信号Ｍ９に基づいてＰＷＭデューティ制御信号Ｓ_１を生成しＰＷＭ回路１６に出力する。ＰＷＭ回路１６は、そのＰＷＭデューティ制御信号Ｓ_１に応答して生成するクロックパルスのパルス幅を変更して多段チャージポンプ電源回路３３に供給する。このとき段数切替制御回路３２は、出力される設定値に応答して段数切替信号を生成して、チャージポンプ段数切替回路３４に供給する。電圧生成回路１１は、チャージポンプ段数切替回路３４が決定するチャージポンプの出力段数と、その出力段数の際のクロックパルス幅により、多段チャージポンプ電源回路３３で生成されるバイアス電圧をコンデンサマイクロホン２に印加する。

これによって、複数のマイクロホンユニットを備えることなく、複数感度に対応する装置を構成することができる、さらに、感度調整する場合により高精度に調整することが可能になる。従って、第２の実施形態より高精度の感度での通常使用が可能になる。

［第４の実施形態］
以下に、図面を使用して、本発明における第４の実施形態について説明を行う。図２１は、本発明のマイクロホンユニットを一体型のマイク装置で形成する場合の構成を示すブロック図である。図２１に示されているように、マイクロホンユニットを、一体型のマイク装置で形成する場合、その一体型マイク装置４０は、複数の端子（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５）を備えて構成される。端子Ｔ１は、電圧供給回路１の制御信号入力端９（図示されず）に接続される制御信号入出力端子である。端子Ｔ２は、第１ノードＮ１（図示されず）および増幅回路３に接続される電源供給端子である。端子Ｔ４は、出力端８に対応する出力端子である。端子Ｔ５は、接地端子である。図２１に示されているように、一体型マイク装置４０は、増幅回路３と端子Ｔ５との間に備えられた抵抗６を含んで構成されている。端子Ｔ４は、その抵抗６と増幅回路３との間に備えられたノードに接続されている。一体型マイク装置４０は、コンデンサマイクロホン２に入力される音声信号に応答した出力電圧を、その端子Ｔ４から出力する。

図２２は、第４の実施形態の一体型マイク装置の他の構成を示すブロック図である。図２２に示されている一体型マイク装置４１は、端子Ｔ７を備えて構成されている。端子Ｔ７は、図８に示されている回路の出力端８に対応する出力端子である。図２２に示されているように、一体型マイク装置４１は、増幅回路３と端子Ｔ２との間に備えられた抵抗６を含んで構成されている。端子Ｔ７は抵抗６と増幅回路３との間に備えられたノードに接続されている。一体型マイク装置４１は、コンデンサマイクロホン２に入力される音声信号に応答した出力電圧を、その端子Ｔ７から出力する。

このように、マイクロホンユニットを複数の端子を備える一体型マイク装置で構成することで、汎用的なマイク装置を構成することが可能になる。本発明のマイクロホンユニットは、製造後に適切な感度調整を実行することが可能なため、そのマイク装置を様々な機器の適用した場合であっても、その搭載される機器ごとに設計変更をすることなく所望の性能を得ることが可能になる。

なお、以上の実施形態では、電源回路は外部電源を昇圧して用いる例を示してきたが、本願発明においては、外部電源のほうが電圧が高い場合、降圧することも可能である、その場合、降圧回路を用いて、記憶回路で設定した設定した条件のバイアス電圧に設定することも可能であることは勿論である。また、外部電源を１電源の場合について述べたが、センサにバイアス電圧を印加するための電源を別にして２電源方式にすることも勿論可能である。これは、外部出力の取りだし方式によらず可能である。
本発明の電源回路について、センサとして、特に振動センサ（コンデンサマイクロホン）を用いた場合を実施の形態で具体的に述べたが、本発明の電源回路の利用は、コンデンサマイクロホンに限定されない。例えば、コンデンサマイクロホンと同様の原理で動作する静電容量の変位を検出する他の音圧センサ、例えば半導体素子等を利用したものにも有用であることは言うまでもない。また、振動センサで変位検出型、特に静電容量の変化を検出するタイプのものにも極めて有効である。さらに、直流バイアス電圧により出力を変えることができる他のセンサ、例えば温度センサや光センサなどにも本発明の電源回路は適用可能である。以上述べてきた複数の実施の形態は、その動作に矛盾が発生しない限り、組合せて実行することが可能である。

図１は、従来のマイクロホンユニットの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１実施形態の構成を例示するブロック図である 図３は、電圧供給回路の内部構成を例示しているブロック図である。 図４は、多段チャージポンプ電源回路の構成を例示する回路図である。 図５は、電圧供給回路の、通常時（感度調整完了後）の構成を示すブロック図である。 図６は、マイクロホンユニットの感度を調整する場合の構成を示すブロック図である。 図７は、マイクロホンユニットの感度調整動作を示すフローチャートである。 図８は、マイクロホンユニットの他の構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態における感度調整時の構成を示すブロック図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの構成を示すブロック図である。 図１２Ａは、第２実施形態の動作の前半部分を示すフローチャートである。 図１２Ｂは、第２実施形態の動作の後半部分を示すフローチャートである。 図１３は、第２の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの動作を示すフローチャートである。 図１４は、第３の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１５は、第３の実施形態における多段チャージポンプ電源回路３３の構成を例示する回路図である。 図１６は、第３の実施形態におけるチャージポンプ段数切替回路３４の構成を示す回路図である。 図１７は、第３の実施形態における感度調整時の構成を示すブロック図である。 図１８は、第３の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの構成を示すブロック図である。 図１９Ａは、第３実施形態の動作の前半部分を示すフローチャートである。 図１９Ｂは、第３実施形態の動作の後半部分を示すフローチャートである。 図２０は、第３の実施形態における感度調整完了後のマイクロホンユニットの動作を示すフローチャートである。 図２１は、本発明のマイクロホンユニットを一体型のマイク装置で形成する場合の構成を示すブロック図である。 図２２は、一体型のマイク装置の他の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１...電圧供給回路
２...コンデンサマイクロホン
３...増幅回路
４...キャパシタ
５、６...抵抗
７...電源
８...出力端
９...制御信号入力端
Ｎ１...第１ノード
Ｎ２...第２ノード
Ｎ３...第３ノード
１０...電圧制御回路
１１...電圧生成回路
１２...記憶装置
１３...シリアル・パラレル変換回路
１４...デコーダ回路
１５...ＰＷＭデューティ制御回路
１６...ＰＷＭ回路
１７...クロック発生回路
１８...多段チャージポンプ電源回路
２０...感度調整装置
２１...基準入力保持部
２２...比較回路
２３...ＡＤ変換回路
２４...制御信号生成回路
Ｎ４...第４ノード
２５...基準入力保持部
２６...基準入力保持部
３０...記憶装置
３１...記憶装置
３２...段数切替制御回路
３３...多段チャージポンプ電源回路
３４...チャージポンプ段数切替回路
Ｎ５...第５ノード
４０、４１...一体型マイク装置
１００...マイクロホン装置
１０１...コンデンサマイクロホン
１０２...ＪＦＥＴ
１０３...キャパシタ
１０４、１０５...抵抗
１０６...直流電源
１０７...出力端子
１０８...直流電源

Claims (17)

1. 電圧制御回路と、
   電圧生成回路と
   を備え、
   前記電圧制御回路は、バイアス電圧値に応じて出力可変なセンサに対して印加される当該バイアス電圧値に対応した設定値を保持する記憶回路を有し、前記設定値に基づいた制御信号を前記電圧生成回路に供給し、
   前記電圧生成回路は、前記制御信号に応答して前記センサに印加するバイアス電圧を生成する
   電圧供給回路。
2. 請求項１に記載の電圧供給回路において、
   前記電圧制御回路は、さらに、
   接続端
   を含み、
   前記電圧制御回路は、前記接続端を介して入力される設定値保持命令に応答して、前記記憶回路に所定のバイアス電圧に対応する前記設定値を記憶させる、
   電圧供給回路。
3. 請求項１または２に記載の電圧供給回路において、
   前記電圧生成回路は、さらに、
   チャージポンプ回路と、
   前記チャージポンプ回路にクロックパルスを印加するＰＷＭ回路と
   を含み、
   前記ＰＷＭ回路は、前記電圧制御回路から出力される前記制御信号に応答して前記クロックパルスを生成し、
   前記チャージポンプ回路は、前記クロックパルスに応答して前記バイアス電圧を生成する
   電圧供給回路。
4. 請求項３に記載の電圧供給回路において、
   前記電圧制御回路は、さらに、
   演算処理部と、
   ＰＷＭデューティ制御回路と
   を含み、
   前記演算処理部は、前記接続端を介して入力される感度調整命令に応答して感度調整信号を生成し、
   前記ＰＷＭデューティ制御回路は、前記演算処理部から出力される前記感度調整信号に応答して前記制御信号を生成する
   電圧供給回路。
5. 請求項１乃至４に記載の電圧供給回路において、
   前記記憶回路は、複数の設定値を記憶し、
   前記電圧制御回路は、感度切替信号に応答して前記複数の設定値から一の設定値を選択して、前記設定値に対応する制御信号を前記電圧生成回路に供給し、
   前記電圧生成回路は、前記選択された設定値に対応するバイアス電圧を生成して前記センサに印加する
   電圧供給回路。
6. コンデンサマイクロホンと、
   増幅回路と、
   前記コンデンサマイクロホンに接続され、電圧制御回路と電圧生成回路とを含み、前記コンデンサマイクロホンに印加するバイアス電圧を生成する電圧供給回路と
   を具備し、
   前記増幅回路は、前記コンデンサマイクロホンの出力信号を増幅し、
   前記電圧制御回路は、前記コンデンサマイクロホンの感度を設定するための設定値を保持する記憶回路を有し、前記設定値に基づいた制御信号を前記電圧生成回路に供給し、
   前記電圧生成回路は、前記制御信号に応答して前記コンデンサマイクロホンに印加するバイアス電圧を生成する
   マイクロホンユニット。
7. 請求項６に記載のマイクロホンユニットにおいて、
   前記電圧制御回路は、さらに、
   接続端
   を含み、
   前記電圧制御回路は、前記接続端を介して入力される設定値保持命令に応答して、前記記憶回路に所定のバイアス電圧に対応する前記設定値を記憶し、保持させる
   マイクロホンユニット。
8. 請求項６または７に記載のマイクロホンユニットにおいて、
   前記電圧生成回路は、さらに、
   チャージポンプ回路と、
   前記チャージポンプ回路にクロックパルスを印加するＰＷＭ回路と
   を含み、
   前記ＰＷＭ回路は、前記電圧制御回路から出力される前記制御信号に応答して前記クロックパルスを生成し、
   前記チャージポンプ回路は、前記クロックパルスに応答して前記バイアス電圧を生成する
   マイクロホンユニット。
9. 請求項８に記載のマイクロホンユニットにおいて、
   前記電圧制御回路は、さらに、
   演算処理部と、
   ＰＷＭデューティ制御回路と
   を含み、
   前記演算処理部は、前記接続端を介して入力される感度調整命令に応答して感度調整信号を生成し、
   前記ＰＷＭデューティ制御回路は、前記演算処理部から出力される前記感度調整信号に応答して前記制御信号を生成する
   マイクロホンユニット。
10. 請求項６乃至９の何れか１項に記載のマイクロホンユニットにおいて、
    前記記憶回路は、複数の設定値を記憶し、
    前記電圧制御回路は、感度切替信号に応答して前記複数の設定値から一の設定値を選択して、前記設定値に対応する制御信号を前記電圧生成回路に供給し、
    前記電圧生成回路は、前記選択された設定値に対応するバイアス電圧を生成して前記センサに印加する
    マイクロホンユニット。
11. 請求項８に記載のマイクロホンユニットにおいて、
    前記電圧生成回路は、複数の出力端を有するチャージポンプ回路と、
    前記チャージポンプ回路に接続され、前記複数の出力端の中から一の出力端を選択する段数切替回路と、
    前記段数切替回路に段数切替信号を出力する段数制御回路と
    を含み、
    前記段数制御回路は、前記記憶回路から読み出した設定値に基づいて段数切替信号を生成して前記段数切替回路に供給し、
    前記段数切替回路は、前記段数制御回路から出力される段数切替信号に応答して前記複数の出力端の中から一の出力端を特定する
    マイクロホンユニット。
12. 請求項１１に記載のマイクロホンユニットにおいて、
    前記記憶回路は、複数の設定値を記憶し、
    前記電圧制御回路は、感度切替信号に応答して前記複数の設定値から一の設定値を選択して読み出して、その選択して読み出した設定値を前記段数制御回路に供給する
    マイクロホンユニット。
13. 請求項６乃至１２の何れか１項に記載のマイクロホンユニットにおいて、さらに
    感度基準電圧値を保持する感度調整装置を備え、
    前記感度調整装置は、前記マイクロホンユニットからの出力電圧値と前記感度基準電圧値との差に基づいて、前記電圧供給回路に感度調整命令を出力し、
    前記電圧供給回路は、前記感度調整命令に応答して、前記出力電圧値を前記感度基準電圧値に収斂させる調整済バイアス電圧を生成し、
    前記記憶回路は、前記調整済バイアス電圧に対応する前記制御信号を、前記設定値として記憶する
    マイクロホンユニット。
14. コンデンサマイクロホンと、増幅回路と、前記コンデンサマイクロホンに接続され、前記コンデンサマイクロホンの感度を特定するための設定値に基づいてバイアス電圧を生成して前記コンデンサマイクロホンに印加する電圧供給回路とを有するマイクロホンユニットの感度調整方法であって、
    （ａ）前記マイクロホンユニットからの出力電圧と基準電圧との差を検出するステップと、
    （ｂ）前記差に基づいて、感度調整命令を出力するステップと、
    （ｃ）前記感度調整命令に応答して、前記出力電圧を前記基準電圧に収斂させるステップと、
    （ｄ）前記収斂時のバイアス電圧に対応する制御信号を、前記設定値として記憶するステップ
    を具備する感度調整方法。
15. 請求項１４に記載の感度調整方法において、
    前記（ａ）ステップは、予め格納された感度基準電圧値と、前記出力電圧値との比較に基づいて前記差を検出するステップを含み、前記差が所定の範囲内に含まれる場合、前記収斂時のバイアス電圧と判断することを特徴とする
    感度調整方法。
16. 請求項１４または１５に記載の感度調整方法において、さらに、
    （ｅ）前記感度基準電圧値を切り替えるステップと、
    （ｆ）切り替えられた感度基準電圧値に対応する音声信号を前記コンデンサマイクロホンに入力するステップ
    を具備する感度調整方法。
17. コンデンサマイクロホンと、前記コンデンサマイクロホンに接続され、前記コンデンサマイクロホンの感度を設定するための設定値に基づいてバイアス電圧を生成して前記コンデンサマイクロホンに印加する電圧供給回路とを有するマイクロホンユニットの感度調整装置であって
    前記マイクロホンユニットの出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、制御命令生成回路とを有し、
    前記制御命令生成回路は、
    前記比較回路の出力に応答して
    前記マイクロホンユニットの出力電圧を前記基準電圧に収斂させる感度調整命令と、前記出力電圧が前記基準電圧に収斂したことに応答して設定保持命令とを
    発生することを特徴とする
    感度調整装置。

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