JPH08182092A - コンデンサマイクロホン - Google Patents

コンデンサマイクロホン

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JPH08182092A
JPH08182092A JP33729194A JP33729194A JPH08182092A JP H08182092 A JPH08182092 A JP H08182092A JP 33729194 A JP33729194 A JP 33729194A JP 33729194 A JP33729194 A JP 33729194A JP H08182092 A JPH08182092 A JP H08182092A
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impedance conversion
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condenser microphone
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    • H03F3/181Low-frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/03Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications
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  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源投入時の電荷注入によるノイズ発生時間
が短く、また、大振幅入力に対しても波形歪みの心配が
ないコンデンサマイクロホンを提供する。 【構成】 振動膜および固定電極を有するマイクロホン
カプセル1と、その振動膜もしくは固定電極のいずれか
に直流バイアス電圧を印加する直流バイアス電源2と、
直流阻止用のカップリングコンデンサ4を介してマイク
ロホンカプセル1の信号出力端に接続されるインピーダ
ンス変換回路5とを備えてなるコンデンサマイクロホン
において、直流バイアス電源2からマイクロホンカプセ
ル1に至る電圧供給路内に、一対のPN接合素子11
a,11bをその極性を逆向きとして並列に接続した逆
並列回路10を接続するとともに、直流バイアス電源2
および逆並列回路10の接続点とインピーダンス変換回
路5の出力側との間に、ブートストラップ用コンデンサ
13を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンデンサマイクロホン
に関し、さらに詳しく言えば、マイクロホンカプセル内
の振動膜と固定電極との間に直流電圧を印加する直流バ
イアス電源供給回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、性能の高いコンデンサマイクロ
ホンにおいては、直流バイアス電源から振動膜と固定電
極との間に数10V〜数100Vの直流電圧を与えるよ
うにしており、図3にはその一例が示されている。
【0003】すなわち、この種のコンデンサマイクロホ
ンは、所定の間隔をもって対設された振動膜と固定電極
と含むマイクロホンカプセル1を有し、その振動膜もし
くは固定電極のいずれか一方に対して直流バイアス電源
2から抵抗3を介して直流電圧が印加される。
【0004】マイクロホンカプセル1の一方の極の信号
出力端には直流阻止用のカップリングコンデンサ4を介
してインピーダンス変換回路5が接続されているととも
に、同マイクロホンカプセル1の他方の極は接地されて
おり、これによりインピーダンス変換回路5の出力端子
5aと接地端子Cとの間に音声による電気信号が現れ
る。なお、6はインピーダンス変換回路5用の電圧源で
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、マイクロホ
ンカプセル1は一般に数10pFの静電容量を有し、こ
れに対して、カップリングコンデンサ4には容量性信号
源に対して通過損失を少なくするために1000pF程
度の静電容量のものが用いられる。また、抵抗3には周
波数の低域特性とノイズレベルの点を考慮して数100
MΩ〜10GΩ程度の高抵抗が用いられる。
【0006】したがって、マイクロホンを電源に接続し
た立上がり当初において、直流バイアス電源2からマイ
クロホンカプセル1とカップリングコンデンサ4の双方
に電荷を注入するまでにはかなりの時間がかかることに
なる。すなわち、抵抗3の抵抗値を1GΩ、カップリン
グコンデンサ4の静電容量を1000pFとすると、そ
の時定数は1000×10−12×1×10=1秒と
いうことになる。
【0007】この間の電荷注入時はそれがノイズとなっ
て現れるため、電源投入後のしばらくの間はマイクロホ
ンを使用することができないことになる。さらに、定常
時のノイズレベルを改善するには抵抗3の抵抗値をより
高くすればよいのであるが、このようにすると、さらに
電荷注入時間が延びることになるばかりでなく、抵抗3
自体も特殊で大型になるため、コスト的にもスペース的
にも好ましくない。
【0008】このような問題を回避するため、一部の従
来例では図4に示されているように、抵抗3に代えてP
N接合素子7を使用するようにしている。この例では電
界効果トランジスタ(FET)のゲートとドレインを利
用している。なお、同図4には直流バイアス電圧を接地
に対して正の電位にした場合が示されている。
【0009】これによれば、電源投入直後にそのPN接
合素子であるFET7を通してコンデンサカプセル1と
カップリング用コンデンサ4とに電荷が注入され、その
ゲート−ドレイン間の電圧が0.6V以下になると電荷
移動量が減少し、平衡状態に至るとゲート−ドレイン間
電圧はほぼ0Vとなる。
【0010】平衡状態で音波が入ると、FET7のドレ
イン端子、すなわちカプセル1の非接地側にその音波に
比例した電気信号が現れる。しかしながら、この電気信
号は音波の入らない時を中心として正負に振れるため、
大振幅信号が入力されるとドレイン端子電位が直流バイ
アス電源電位に対して0.6Vを越えて負になる度合い
が多くなって電荷の移動が始まり、これが原因で上記の
電気信号に波形歪みが生ずるという欠点がある。
【0011】本発明は、上記従来の欠点を解決するため
になされたもので、その目的は、電源投入時の電荷注入
によるノイズ発生時間が短く、また、大振幅入力に対し
ても波形歪みの心配がないコンデンサマイクロホンを提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、所定の間隔をもって対設された振動膜お
よび固定電極を有するマイクロホンカプセルと、同上記
振動膜もしくは上記固定電極のいずれかに直流バイアス
電圧を印加する直流バイアス電源と、直流阻止用のカッ
プリングコンデンサを介して上記マイクロホンカプセル
の信号出力端に接続されるインピーダンス変換回路とを
備えてなるコンデンサマイクロホンにおいて、上記直流
バイアス電源から上記マイクロホンカプセルに至る電圧
供給路内に、一対のPN接合素子をその極性を逆向きと
して並列に接続した逆並列回路を接続するとともに、上
記直流バイアス電源および上記逆並列回路の接続点と上
記インピーダンス変換回路の出力側との間に、ブートス
トラップ用コンデンサを接続してなることを特徴として
いる。
【0013】この場合、上記PN接合素子としては、ダ
イオード、バイポーラトランジスタもしくは電界効果ト
ランジスタが好適である。
【0014】また、上記インピーダンス変換回路は入出
力が同相であるとともに、その利得が1であることが好
ましい。さらには、上記直流バイアス電源に、上記イン
ピーダンス変換回路に対する過負荷を防止するための抵
抗を接続するとよい。
【0015】
【作用】上記の構成によれば、電源投入時のマイクロホ
ンカプセルおよびカップリング用コンデンサへの電荷注
入はPN接合素子の逆並列回路を介して行なわれるた
め、従来の高抵抗を通しての電荷注入に比べてきわめて
短時間に電荷注入を行なうことができる。
【0016】また、マイクロホンカプセルの非接地側に
現れる電気信号はカップリング用コンデンサを介してイ
ンピーダンス変換回路に入力され、低インピーダンス化
されて出力されるが、それと同じ信号がブートストラッ
プ用コンデンサを介して上記のPN接合素子による逆並
列回路に同相で帰還されるため、逆並列回路の両端は上
記電気信号と同一振幅で振られることになるため電荷の
移動が発生せず、したがって、大振幅入力があったとし
てもその波形に歪みが生じることはない。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1および図2を参
照しながら説明する。なお、これらの図において、先に
説明した従来例と同一もしくは同一と見なせる構成要素
にはそれと同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0018】本発明は従来用いられていた高抵抗に代え
て、ダイオード、バイポーラトランジスタもしくは電界
効果トランジスタ(FET)などのPN接合素子を用い
るとともに、インピーダンス変換回路から出力される出
力信号(入力信号と同相)をブートストラップ用コンデ
ンサを介して正帰還させるようにしたもので、図1に示
されている実施例においては、直流バイアス電源2から
マイクロホンカプセル1に至る電源供給路内に、一対の
ダイオード11a,11bをその極性を逆向きにして並
列に接続してなる逆並列回路10が挿入され、直流バイ
アス電源2から抵抗12およびその逆並列回路10を通
してマイクロホンカプセル1に成極電圧を供給するよう
にしている。
【0019】また、直流バイアス電源2、より正確には
その抵抗12および上記逆並列回路10の接続点とイン
ピーダンス変換回路5の出力端子5aとの間には、ブー
トストラップ用コンデンサ13が接続されている。
【0020】ここで、インピーダンス変換回路5には、
その入力信号と出力信号とが同相であり、好ましくは利
得が1以下のものが用いられ、したがって、このインピ
ーダンス変換回路5から入力信号と同相の出力信号がブ
ートストラップ用コンデンサ13を介して逆並列回路1
0に供給される。なお、入力信号と同相の出力信号を得
るインピーダンス変換回路5は、例えばFETによるソ
ースフォロワもしくは真空管によるカソードフォロワな
どにより構成することができる。
【0021】上記した構成において、例えば図示しない
電源スイッチを投入することにより、直流バイアス電源
2から抵抗12および逆並列回路10の一方のダイオー
ド11a(電源が接地に対して負の場合には他方のダイ
オード11b)を介してマイクロホンカプセル1および
カップリング用コンデンサ4に電荷が注入される。
【0022】この場合、電荷注入によるノイズ発生時間
は、抵抗12の抵抗値とブートストラップ用コンデンサ
13の静電容量に依存するが、それらの抵抗値および静
電容量は、このマイクロホンの低周波特性とインピーダ
ンス変換回路5の負荷となることを考慮して、抵抗12
の抵抗値は数10kΩ〜1MΩ、コンデンサ13の静電
容量は0.01μF〜0.1μFの範囲とされる。
【0023】この実施例では、抵抗12の抵抗値が10
0kΩ、コンデンサ13の静電容量が0.1μFとされ
ており、したがってその時定数は、 100×10×0.1×10−6=0.01秒 となり、従来の高抵抗を使用した場合に比べて、ノイズ
発生時間をきわめて短くすることができる。
【0024】しかる後、マイクロホンカプセル1に音波
が入ると、その非接地側の極に音声による電気信号が現
れ、カップリング用コンデンサ4を通してインピーダン
ス変換回路5に入力され、同インピーダンス変換回路5
で低インピーダンス化されて出力される。
【0025】この出力信号は上述したように入力信号と
同相であり、ブートストラップ用コンデンサ13を介し
て抵抗12と逆並列回路10との間に供給されるため、
逆並列回路10にはマイクロホンカプセル1から出力さ
れる電気信号と同相かつ同振幅の信号がフィードバック
される。これにより、逆並列回路10のダイオード11
a,11bの両端は同一の振幅で振られ、その間での電
荷の移動が発生しないため、マイクロホンカプセル1に
大振幅の音波が入力されてもその波形に歪みが生ずるお
それはない。
【0026】なお、上記実施例では一対のダイオード1
1a,11bよりなる逆並列回路10を使用している
が、この逆並列回路10は図2(A)に示されているよ
うに、例えば一対のNPN型トランジスタ14a,14
bをそれらのエミッタ−コレクタを互いに逆向きとして
並列接続したものであってもよく、また、同図(B)に
示されているように、一対のFET15a,15bをそ
れらのソース−ドレインを逆向きとして並列接続したも
のであってもよい。いずれにしても、PN接合素子の選
定によっては、定常時のノイズレベルを従来の高抵抗時
よりも低く抑えることさえ可能となる。
【0027】さらに、上記実施例においては、直流バイ
アス電源2の出力側に抵抗12を挿入しているが、この
抵抗12はインピーダンス変換回路5の過負荷防止用と
して挿入したものであるため、直流バイアス電源2の可
聴帯域における内部インピーダンスが充分に大きい場合
には、ことさら抵抗12を挿入する必要はない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロホンの電源接続時もしくは電源投入時に、マイ
クロホンカプセルおよびカップリング用コンデンサに対
する電荷の注入に起因するノイズ発生時間がきわめて短
くて済むとともに、大振幅音波の入力に対しても波形歪
みが生ずるおもれもない。
【0029】また、PN接合素子を用いるものであるた
め、従来の高抵抗によるものに比べてコスト的な低減も
図れる。さらには、PN接合素子を適切に選択すること
により、従来の高抵抗によるものに比べて定常時の低ノ
イズ化が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるコンデンサマイクロホンの一実施
例を示した回路図。
【図2】同実施例に用いられている逆並列回路の別の構
成例を示した回路図。
【図3】第1従来例に係る回路図。
【図4】第2従来例に係る回路図。
【符号の説明】
1 マイクロホンカプセル 2 直流バイアス電源 4 カップリング用コンデンサ 5 インピーダンス変換回路 10 逆並列回路 11a,11b ダイオード 12 抵抗 13 ブートストラップ用コンデンサ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の間隔をもって対設された振動膜お
    よび固定電極を有するマイクロホンカプセルと、同上記
    振動膜もしくは上記固定電極のいずれかに直流バイアス
    電圧を印加する直流バイアス電源と、直流阻止用のカッ
    プリングコンデンサを介して上記マイクロホンカプセル
    の信号出力端に接続されるインピーダンス変換回路とを
    備えてなるコンデンサマイクロホンにおいて、上記直流
    バイアス電源から上記マイクロホンカプセルに至る電圧
    供給路内に、一対のPN接合素子をその極性を逆向きと
    して並列に接続した逆並列回路を接続するとともに、上
    記直流バイアス電源および上記逆並列回路の接続点と上
    記インピーダンス変換回路の出力側との間に、ブートス
    トラップ用コンデンサを接続してなることを特徴とする
    コンデンサマイクロホン。
  2. 【請求項2】 上記PN接合素子がダイオードからなる
    ことを特徴とする請求項1に記載のコンデンサマイクロ
    ホン。
  3. 【請求項3】 上記PN接合素子がバイポーラトランジ
    スタからなることを特徴とする請求項1に記載のコンデ
    ンサマイクロホン。
  4. 【請求項4】 上記PN接合素子が電界効果トランジス
    タからなることを特徴とする請求項1に記載のコンデン
    サマイクロホン。
  5. 【請求項5】 上記インピーダンス変換回路は入出力が
    同相であるとともに、その利得が1以下とされているこ
    とを特徴とする請求項1に記載のコンデンサマイクロホ
    ン。
  6. 【請求項6】 上記直流バイアス電源には、上記インピ
    ーダンス変換回路に対する過負荷を防止するための抵抗
    が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のコ
    ンデンサマイクロホン。
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