JPH0779517B2 - 静電マイクロホン装置 - Google Patents

静電マイクロホン装置

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JPH0779517B2
JPH0779517B2 JP13920590A JP13920590A JPH0779517B2 JP H0779517 B2 JPH0779517 B2 JP H0779517B2 JP 13920590 A JP13920590 A JP 13920590A JP 13920590 A JP13920590 A JP 13920590A JP H0779517 B2 JPH0779517 B2 JP H0779517B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、音圧信号を静電容量の変化として検出する静
電マイクロホン装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の静電マイクロホン装置は、振動板と検出電極とを
対向配置し、音圧信号を受けて振動する振動板の振幅変
位を静電容量の変化として検出し、その静電容量の変化
を発振回路の共振器に加え、発振周波数の変化として取
り出すものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、静電容量の変化を発振周波数の変化に変
換して取り出す方式の装置は、静電容量の分解能が1×
10-1〜1×10-2PFと低く、微弱音圧信号を正確に検出す
ることが困難であり、遠くの微弱音圧を高感度のもとで
検出する必要があるズームステレオマイクロホンへの展
開を図る上で支障となっていた。
本発明者は、静電容量の変化と共振器の共振周波数の変
化に伴う発振回路との同調点の変化として検出する、1
×10-5PFという高分解能のセラミック共振器形静電セン
サを開発した。このセラミック共振器形静電センサを静
電マイクロホン装置に適用すれば、微小音圧の検出を高
感度のもとで行うことができる。しかしその反面、この
超高感度のセラミック共振器形静電センサを静電マイク
ロホン装置に適用すると、感度が良すぎるために、息か
けによる検出電極部分の湿度の変化により、これが静電
容量の変化として取り込まれ、共振器の同調点が設定領
域から外れてしまうという不都合が生じる。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的は、息かけ等による環境変化に伴う共振器
の同調点の変化を補正し、環境変化の静電容量の変化に
影響を受けない超高感度の静電マイクロホン装置を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、次のように構成さ
れている。すなわち、本発明は、音圧信号を受けて振動
する振動板と、この振動板と一定の間隙を介して対向配
置され、振動板の振幅変位を静電容量の変化として検出
する検出電極と、この検出電極によって検出される静電
容量の変化を受けて共振周波数を偏倚させ、その共振周
波数の偏倚に対応するAM変調信号を出力する主共振器と
を備えた静電マイクロホン装置であって、前記振動板の
振幅変位が静電的に遮蔽された位置で検出電極と対向す
る補正電極が設けられ、この静電電極が検出する環境変
化に伴う静電容量の変化を受けて前記主共振器の環境変
化に伴う共振周波数の偏倚分をキャンセル補正するAFC
回路が設けられていることを特徴として構成されてお
り、また、前記AFC回路は補正電極が検出する環境変化
に伴う静電容量の変化を受けて共振周波数を偏倚させ、
その共振周波数の偏倚に対応するAM変調信号を出力する
補正用共振器と、この補正用共振器のAM変調信号を整流
する整流回路と、この整流回路によって整流された信号
を積分する積分回路と、主共振器に接続され前記積分さ
れた信号を受けて静電容量を変化させ主共振器の環境変
化に伴う共振周波数の偏倚分をキャンセル補正する可変
容量ダイオードとを有して構成されていることも本発明
の特徴としている。
〔作用〕
本発明では、マイクロホン装置の息かけ等による環境変
化に伴い、マイクロホン装置の内部の湿度が変化する
と、検出電極によってこの湿度の変化成分の静電容量の
変化が音圧信号の静電容量の変化と合わさって主共振器
に加えられる。主共振器は、この検出電極から加えられ
る静電容量の変化を受けて共振周波数を偏倚させ、この
偏倚に対応する電圧変化をAM変調信号として出力する。
一方、前記息かけ等による環境変化に伴う静電容量の変
化が補正電極によって検出され、この環境変化による静
電容量の変化がAFC回路に加えられる。AFC回路は、前記
環境変化に伴う静電容量の変化によって生じる主共振器
の共振周波数の偏倚を打ち消す方向に主共振器の静電容
量を変化させ、息かけ等による環境変化に伴う主共振器
の同調点の変化をキャンセル補正し、環境変化の影響を
受けない音圧信号の検出を可能にする。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
1図には本発明に係る静電マイクロホン装置の一実施例
の回路図が示されている。本実施例の装置は、発振回路
1と、主共振器2と、音圧検出部3と、検波回路4と、
増幅回路5と、AFC(Automatic Frequency Contorol)
回路8とを主要部として構成されている。
前記発振回路1には超高周波数、本実施例では0.5GHz〜
10GHzの範囲内の固定された一定の発振周波数を発振す
るセラミック共振器10が用いられている。この発振回路
1は前記高周波数の発振信号を搬送信号として発振し、
これを発振回路に含む高インピーダンス変換回路を介し
て主共振器2に加える。この主共振器2はセラミック共
振器によって構成されている。
前記音圧検出部3は振動板6と、検出電極7と、補正電
極9とからなる。検出電極7は振動板6と一定の間隔を
介して固定的に対向配置されており、また、補正電極9
は振動板6の振幅変位の影響を受けない位置、この実施
例では、検出電極7に対して振動板6とは反対側の位置
に当該検出電極7と一定の間隔を隔てて対向配置してい
る。すなわち、振動板6の振幅変位の影響が検出電極7
により静電的に遮蔽され、振動板6の振動が生じても、
この振動が補正電極9に静電容量の変化として影響をお
よぼさないようになっている。前記振動板6は図示され
ていない装置の筐体としての導体ケースに接続されてい
る。この導体ケースはアースに接続されており、導体ケ
ースはアース電極として機能してマイクを手で持ったと
き、手との間の静電容量の変化を防止している。前記検
出電極7は主共振器2の出力電極に接続されており、ま
た、補正電極9は後述する補正用共振器11の出力電極に
接続されている。
主共振器2は第2図に示すような周波数特性を有してお
り、この主共振器2の共振周波数f0に対して発振回路1
の発振周波数f1はわずかにずらした位置に設定される。
この発振周波数f1の設定方式としては、発振周波数を主
共振器2の共振周波数f0の右側の位置に設定するいわゆ
るアップポーチ方式と共振周波数f0よりも左側の位置に
設定するバックポーチ方式とがあり、そのいずれの方式
でもよいが本実施例では、発振周波数をバックポーチの
f1の位置に固定している。主共振器2の共振周波数f0
音圧検出部3の検出電極7によって検出される静電容量
の変化に応じて偏倚し、例えば、静電容量がΔCだけ変
化すると共振周波数f0はΔfだけ偏倚する。このとき、
発振回路1の発振周波数はf1に固定されているから、静
電容量変化がないときには主共振器2からV0の出力電圧
が送出されるが、静電容量がΔCだけ変化すると、主共
振器2からV0+ΔVの出力電圧が送出される。具体的に
は、主共振器2は発振回路1から加えられる搬送信号と
共振周波数の変化Δfとのかけ算を行い、搬送信号に共
振周波数の変化に対応する電圧変化成分を乗せて振幅変
調(AM変調)信号を作り出し、これを検波回路4に加え
るのである。
検波回路4は結合コンデンサ12とインダクタンス素子13
とによって形成される高インピーダンス化回路を介して
主共振器2の出力電極に接続されている。この検波回路
4は前記主共振器2から加えられるAM(Amplitude Modu
lation)変調信号を包絡線検波し、検出電極7で検出す
る静電容量の検出帯域の信号に変換し、これを増幅回路
5に加える。
増幅回路5は、前記検波回路4から加えられる検波出力
を増幅し、この増幅出力を録音機や拡声器等の所望の信
号処理回路に加える。
AFC回路8は結合コンデンサ14,15と、セラミック共振器
からなる補正用共振器11と、インダクタンス素子17と、
整流回路としてのダイオード18と、抵抗器20と、コンデ
ンサ21と、オペアンプ22と、可変容量ダイオード23とか
らなる。前記補正用共振器11の出力電極側はカップリン
グコンデンサと抵抗器とを介して発振回路1に接続され
ており、また、補正用共振器11の出力電極は音圧検出部
3の補正電極9に接続されている。この補正用共振器11
の出力電極は結合コンデンサ14とインダクタンス素子17
とによって構成される高インピーダンス化回路を介して
ダイオード18のアノードに接続され、ダイオード18のカ
ソードは抵抗器20とコンデンサ21とからなる積分回路に
接続されている。そして、積分回路の出力側はオペアン
プ22に接続され、オペアンプ22の出力側は可変容量ダイ
オード23のカソード側に接続されている。そして可変容
量ダイオード23のカソード側は結合コンデンサ15を介し
て主共振器2の出力電極に接続されている。
本実施例は上記のように構成されており、以下、動作に
ついて説明する。
音圧信号が振動板6に作用すると、振動板6は音圧を受
けて振動を行う。この振動の振幅変位により、振動板6
と検出電極7との間の間隔が変化し、この振動板6の振
幅変位が静電容量の変化として検出電極7により検出さ
れ、その検出された静電容量の変化が主共振器2に加え
られる。主共振器2には発振回路1から搬送信号が加え
られており、主共振器2はこの搬送信号と前記検出電極
7から加えられる静電容量の変化に伴う共振周波数の変
化成分とをかけ算し、前記静電容量の変化を電圧変化に
変換したAM変調信号を作り出し、これを検波回路4に加
える。検波回路4は前記AM変調信号を包絡線検波し、音
圧信号の検出帯域の信号に変換し、これを増幅回路5に
加えるのである。増幅回路5は検波出力を増幅し、所望
の信号処理回路へ供給する。
この音圧信号の検出時に、息かけ等の環境変化により音
圧検出部3の湿度が変化すると、この湿度の変化が静電
容量の変化として検出電極7と補正電極9とによりそれ
ぞれ検出され、検出電極7からは前記音圧信号の静電容
量の変化成分とともに主共振器2に加えられ、主共振器
2の共振周波数が環境変化にだけ余分に偏倚する。
一方、補正電極9によって検出された環境変化分の静電
容量の変化は補正用共振器11に加えられる。この静電容
量の変化を受けて、補正用共振器11は共振周波数を偏倚
させ、前記主共振器2と同様な動作を行い環境変化によ
る静電容量の変化による電圧変化成分を、発振回路1か
ら加えられる搬送信号を利用してAM変調信号を作り出
し、これを出力する。この補正用共振器11から出力され
るAM変調信号はダイオード18により整流され、抵抗器20
とコンデンサ21により構成される積分回路により積分さ
れてほぼ直流に近い低周波数の信号に変換される。そし
てこの信号はオペアンプ22により増幅されて可変容量ダ
イオード23に加えられるのである。
可変容量ダイオード23はオペアンプ22からの信号を受け
て静電容量を変化させる。可変容量ダイオード23は逆バ
イアス状に配置されており、前記オペアンプ22からの増
幅出力を受けて、前記環境変化により主共振器2が受け
る静電容量の変化と逆極性の静電容量を発生させ、これ
を主共振器2に加える。この結果、主共振器2は可変容
量ダイオード23から加えられる静電容量の変化により環
境変化によって変化する静電容量の変化成分が打ち消さ
れる。すなわち、環境変化を受けて偏倚する主共振器2
の共振周波数の偏倚分だけ可変容量ダイオード23から加
えられるAFC信号により共振周波数が逆方向に偏倚さ
れ、息かけ等の環境変化に伴う主共振器2の共振周波数
の偏倚が補正キャンセルされることで、環境変化による
同調点の変化が防止される。このように、AFC信号によ
って主共振器2の共振周波数の適正化が行われ、音圧信
号の安定的な検出が可能となる。
ところで、通常、マイクロホンで要求される周波数特性
は10Hz〜20KHzであり、息かけ等の環境変化による周波
数は一般的には5Hz以下である。このことから、積分回
路の時定数を10Hz以下に設定すれば、主共振器2の周波
数特性が損なわれることなく、息かけ等によって生じる
湿度変化も確実に補償され、安定な回路動作が得られ
る。本実施例では、積分回路の時定数を音圧検出信号の
最低周波数の1/2以下に設定している。このように、積
分回路の時定数を音圧検出信号の最低周波数の1/2以下
すれば、例えば、音圧検出信号が50Hzのときには6dBの
ダウンとなり、25Hzのときには12dBのダウンとすればよ
く、ダイナミックレンジを十分確保することができ、回
路構成上においても特に支障がなく、好都合である。
なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様
々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例では、
検波回路4を用いて、主共振器2から加えられるAM変調
信号を包絡線検波し、音圧信号に対応する信号として取
り出しているが、この検波信号4を省略し、主共振器2
から加えられるAM変調信号を増幅回路5で増幅した後に
アンテナ回路から無線で送信するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明は、検出電極によって検出される音圧信号の静電
容量の変化を、主共振器の共振周波数の偏倚に伴う同調
点の変化として検出するものであるから、1×10-5PF程
度の超高感度での微小音圧信号の検出が可能となり、従
来の装置に比べ、格段に高性能の静電マイクロホンの提
供が可能となる。また、本発明では、息かけ等による環
境変化に伴う静電容量の変化による影響を補償するAFC
回路が設けられているから、前記環境変化による影響を
AFC回路の補正作用により除去できるから、超高感度、
かつ、高性能の本発明の装置を安定に動作させることが
可能となり、ステレオズームマイクロホンとしても十分
に対応できるものとなり、超高感度のマイクロホンを使
用した様々なシステムの展開が可能となる。
さらに、本発明の装置は非常に小型、かつ、軽量であ
り、装置の取り扱いが非常に容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る静電マイクロホン装置の一実施例
を示す回路図、第2図は同実施例を構成する主共振器の
動作説明図である。 1……発振回路、2……主共振器、3……音圧検出部、
4……検波回路、5……増幅回路、6……振動板、7…
…検出電極、8……AFC回路、9……補正電極、10……
セラミック共振器、11……補正用共振器、12……結合コ
ンデンサ、13……インダクタンス素子、14,15……結合
コンデンサ、17……インダクタンス素子、18……ダイオ
ード、20……抵抗器、21……コンデンサ、22……オペア
ンプ、23……可変容量ダイオード。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音圧信号を受けて振動する振動板と、この
    振動板と一定の間隙を介して対向配置され、振動板の振
    幅変位を静電容量の変化として検出する検出電極と、こ
    の検出電極によって検出される静電容量の変化を受けて
    共振周波数を偏倚させ、その共振周波数の偏倚に対応す
    るAM変調信号を出力する主共振器とを備えた静電マイク
    ロホン装置であって、前記振動板の振幅変位が静電的に
    遮蔽された位置で検出電極と対向する補正電極が設けら
    れ、この静電電極が検出する環境変化に伴う静電容量の
    変化を受けて前記主共振器の環境変化に伴う共振周波数
    の偏倚分をキャンセル補正するAFC回路が設けられてい
    る静電マイクロホン装置。
  2. 【請求項2】AFC回路は補正電極が検出する環境変化に
    伴う静電容量の変化を受けて共振周波数を偏倚させ、そ
    の共振周波数の偏倚に対応するAM変調信号を出力する補
    正用共振器と、この補正用共振器のAM変調信号を整流す
    る整流回路と、この整流回路によって整流された信号を
    積分する積分回路と、主共振器に接続され前記積分され
    た信号を受けて静電容量を変化させ主共振器の環境変化
    に伴う共振周波数の偏倚分をキャンセル補正する可変容
    量ダイオードとを有して構成されている特許請求の範囲
    第1項の静電マイクロホン装置。
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