【発明の詳細な説明】
可変コンデンサ
技術分野
本願発明は可変コンデンサ(variable capacitor)に関し、さらには、コンデン
サの静電容量(capacitance)の変更方法に関する。また本願発明はデジタル−ア
ナログ変換器とコンデンサスピーカ(electrostatic loudspeaker)にも関する。
背景技術
可変コンデンサは電子機器において広範に利用されているが、高電圧や大静電
容量を要する場合には様々な制約がある。さらに、静電容量値は、通常は手動あ
るいはサーボモータで物理的に調整されている。このため、自動制御が必要な場
合や、正確で迅速な静電容量の変更を要する場合にはコンデンサの利用性が限定
されていた。
発明の開示
本願発明の１つの目的は前記の問題の少なくとも一部を軽減することである。
本願発明によれば、第１電極と、第１電極から離れて提供されている第２電極
と、第１電極と第２電極との間に配置されており、イオン化可能な気体と、その
イオン化可能な気体内で放電する手段とを含んだガス放電手段(gas discharging
means)とを含んでおり、コンデンサの静電容量を変化させることができる可変
コンデンサが提供される。
本願発明は、物理的なインターフェース(interface)を介さず、アナログ入力
信号またはデジタル入力信号に基づいて静電容量を電気的に調整できるコンデン
サを提供する。このコンデンサは、その静電容量を正確に、しかも非常に迅速に
自動調整させることができる。このコンデンサは可動部分を一切含んでいないた
め、精度及び耐久性の信頼度も非常に高く、保守の必要性もほとんどな
い。
このコンデンサは高電圧で作動可能であり、比較的に大きな静電容量を提供で
き、広範囲な静電容量の変更が可能である。
前述のガス放電手段は複数のガス放電管を含むことができ、前述の放電手段は
それらガス放電管の電極を含んだものである。
作動するガス放電管の数を制御することができるよう、それらガス放電管を接
続することもできる。好適には、前述の第１電極と第２電極の各々は複数のプレ
ート部材を含んでおり、第１電極のプレート部材と第２電極のプレート部材とは
交互に重ねられている。
ガス放電手段は交互に重ねられたプレート部材の各隣接ペア間に配置すること
が可能である。
電圧供給手段を前述のガス放電手段と接続させることが可能であり、そのガス
放電手段を作動させるに十分な電圧を供給するようにアレンジすることが可能で
ある。この電圧供給手段に制御手段を含ませ、所定の数のガス放電管を選択的に
作動させることができる。あるいは、または追加的に、その電圧供給手段に電圧
制御手段を含ませ、ガス放電管に供給される電圧を制御することができる。ある
いは、この電圧供給手段にガス放電手段に供給される電圧をモジュレート（modu
late）する手段を含ませることができる。
本願発明はデジタル−アナログ変換器をも提供する。この変換器は可変コンデ
ンサを含んだものであり、この可変コンデンサは、第１電極と、第１電極から離
れて提供された第２電極と、それら両電極間に提供された複数のガス放電管とを
含んでおり、これらガス放電管を、作動する放電管の数を制御するように接続す
ることができる。その可変コンデンサはさらに、それらガス放電管に
接続された電圧供給手段を含んでおり、この電圧供給手段に制御手段を含ませ、
その制御手段によって受信されたデジタル入力信号に対応して選択的にガス放電
管を作動させることができるものである。
この静電容量は比較的に大きいため、アナログパワー(analogue power)をその
コンデンサから引き出す(draw)ことができる。従って、パワー増幅器を必要とせ
ずにデジタル−アナログパワー変換器(power transducer)として利用が可能であ
る。
本願発明によれば、コンデンサスピーカも提供される。このコンデンサスピー
カは、ダイアフラムと、そのダイアフラムを作動させるようにアレンジされた少
なくとも１体の静電式ドライブ要素(electrostatic drive element)を含んでい
る。この静電式ドライブ要素は、第１電極と、それから離れて提供された第２電
極と、両電極間に提供された複数のガス放電管と、前記の静電式ドライブ要素に
接続された電圧供給手段とを含んでいる。この電圧供給手段に制御手段を含ませ
、その制御手段で受信されたデジタル入力信号に対応して所定の数のガス放電管
を選択的に作動させることができる。
本願発明はさらに、コンデンサの静電容量を変化させる方法をも提供する。こ
のコンデンサは、第１電極と、第１電極から離れて提供された第２電極と、それ
ら両電極間に配置されたガス放電手段とを含んでいる。このガス放電手段はイオ
ン化が可能な気体と、そのイオン化可能な気体内に放電させる放電手段を含んで
いる。この方法はその放電を制御する手段を含んだものである。
好適には、前記のガス放電手段は複数のガス放電管を含んでおり、その放電は
所定の数のガス放電管を選択的に作動させることで制御される。あるいは、その
放電はガス放電手段に適用される電圧をアジャスト（adjust）することで、また
は、ガス放電管に適用される電圧をモジュレートすることで制御される。
本願発明はさらに、可変コンデンサの手段で信号をデジタル式からアナログ式
に変換させる方法をも提供する。この可変コンデンサは、第１電極と、それとは
離れて提供された第２電極と、それら両電極間に提供された複数のガス放電手段
とを含んだものである。この方法は、それら第１電極と第２電極とに第１電圧を
適用し、デジタル入力信号を受信し、所定の数のガス放電手段に第２電圧を適用
してそれらを作動させ、前記のデジタル入力信号に対応して作動しているガス放
電手段の数を制御し、そのコンデンサの電荷(charge)にアナログ式変動(analogu
e variation)を発生させることを含んでいる。
図面の簡単な説明
本願発明を添付の図面を利用した例示としての実施例を通して説明する。
図１は可変コンデンサの主要部を示す概略図である。
図２は本願発明の第１実施例に従ったコンデンサの平面図である。
図３は図２のIII-III線に沿った断面図である。
図４、図５、図６、図７はそのコンデンサの性能を制御してテストするように
アレンジされた第１、第２及び第３の回路アレンジを示す回路図である。
図８から図１２は本願発明のコンデンサの特性の試験結果を示すグラフである
。
図１３は本願発明の第２実施例に従ったコンデンサの側面図である。
図１４は図１３のXIV-XIV線に沿った断面図である。
図１５は本願発明の第３実施例に従ったコンデンサの斜視図である。
図１６と図１７は図１５に示すコンデンサの基本的要素の断面図である。
図１８はデジタルコンデンサのスタック(stack)の側面図である。
図１９はデジタル−アナログ変換器を含んだスタックのアレイの概略図である
。
図２０と図２１は本願発明のコンデンサスピーカの概略図と回路図である。
図２２と図２３は低インピーダンス負荷(low impedance load)をドライブする
ための回路を示す回路図である。
発明を実施するための最良の形態
図１で概略的に図示するように、コンデンサ１は２体の電極２と３を含んでい
る。それぞれは平行に配置された導電プレート(conductive plate)のセットを含
んでいる。第１電極２のプレート２a、２b及び２cは第１導電ストリップ体(cond
uctive strip)４と接続されており、第２電極３の導電プレート３a及び３bと交
互位置に配置されている。これら導電プレート３aと３bは第２導電ストリップ体
５に接続されている。実際には、各電極２と３は図１に示す数よりもずっと多く
の導電プレートを含んでいるのが普通である（例えば、１０以上の導電プレート
）。説明の簡略化のためにその一部だけを示す。
各ペアの隣接導電プレート間、例えば、導電プレート２aと３aの間には小型ガ
ス放電管７で成る放電管列６が提供されている。各放電管７の一方の端子は、４
．７ｋΩ、０．２５Ｗのロード抵抗(load resister)８を介して第１接続レール(
connecting rail)９に接続されており、各放電管７の他方の端子は接地接続部(g
round connection)１０に接続されている。第１接続レール９は調整されたＤＣ
電源（図示せず）に接続されている。適当な電位（電圧）の約８０−１００Ｖ
ＤＣが接続レール９に適用されると、その列の全放電管７は励起される。
図１に示す実施例においては、ガス放電管７の各放電管列６は他の放電管列か
ら分離されており、他の列とは独立的にスイッチ作動が可能である。しかし、全
ての放電管列を並列に接続して、全部の放電管を同時的にスイッチ操作すること
も可能である。あるいは、各放電管７を電源に個別に接続し、個別に励起させる
ことも可能である。
本願発明の実用的な実施例は図２と図３に示されている。本実施例では各電極
２と３はそれぞれ１１体の導電プレート２a-２k及び３a-３kを含んでいる。それ
らは銅製のストリップ片から製造され、第１電極２の導電プレート２a-２kが第
２電極３の導電プレート３a-３kと交互に配置されるようにプリント回路ボード
１１に搭載される。各電極２と３はそれぞれの接続デバイスＣＣ‘に接続
される。導電プレート２a-２k及び３a-３kは以下で解説する理由によって凹凸あ
るいはジグザグ形状を有している。
ガス放電管７で成る放電管列６は各隣接ペアの導電プレート（例えば、プレー
ト２aと３a）間に配置される。本実施例においては、交互の放電管列はそれぞれ
９体の放電管と10体の放電管を有しており、各放電管列の放電管は隣接放電管列
６の放電管同士の間隙の対面側に配置されている。このような配列形態と、導電
プレート２a-２k及び３a-３kのジグザグ形状によって、放電管列６は可能な限り
接近して配置されており、導電プレート間の間隙を減少させ、コンデンサの静電
容量を増加させている。
図３に示すように、各放電管７の第１端子はロード抵抗８を介して接続レール
９に接続されており、各抵抗８の第２端子はプリント回路ボード１１の接地平面
(ground plane)１０を介してアースピン(earthing pin)１２に接続されている。
各放電管列６の放電管７はこのように並列に接続されており、その放電管列に適
当な電圧（電位）を適用することで同時的な励起が可能である。各導電管列を他
の導電管列とは独立的に励起させることは可能である。または、前述のように、
各放電管７に別々な電源接続を提供し、それらを独立的に励起させることも可能
である。放電管７で成る放電管列６を以降は集合的にアレイ１３と呼称する。
このコンデンサの性能は図４から図７に示す回路配列を使用して試験された。
ＰＳＵ：１００Ｖ ＤＣまで供給する制御式パワー供給ユニット１５（アジャ
スト可能）。
ＡＭ：アジャスト可能な周波数の無安定マルチバイブレータ１６。
ＯＳＣ：オシロスコープ１７。
Ｔ１：メイン絶縁トランスフォーマ(mains isolating transformer)１８。
ＴＳ：トランジスタスイッチ１９。
Ｃｘ：試験下のコンデンサ１。
図４に示す回路配列を使用して実施された第１テストで、可変コンデンサ１は
マルチバイブレータ１６のタイミングコンデンサ(timing capacitor)と置換され
た。放電管のアレイ１３はパワー供給ユニット１５に接続され、８５Ｖ、９０Ｖ
、９５Ｖの電圧の電力が供給された。励起された放電管の数は変動され、コンデ
ンサの静電容量はマルチバイブレータ出力の周波数から決定された。これはオシ
ロスコープ１７を使用して観察された。
第１テストの結果は図８に示されている。図示されているように、コンデンサ
１は非作動時（放電管が全く励起されていない状態）で約９０ｐＦの基本静電容
量を有しており、１３０の放電管の励起で約１４０ｐＦにまで増加する。放電管
への供給電圧の増加もいくらかは静電容量を増加させる。
図５の回路配置を使用した第２テストで、放電管のアレイ１３には９０Ｖの電
位の電力が供給され、励起された放電管の数は変動された。マルチバイブレータ
１６の出力部は１００Ωのシリーズ抵抗器(seriesres istor)２０を介してコン
デンサ１の電極２と３に接続された。３０ｋＨｚの周波数でのコンデンサ１のリ
アクタンスはシリーズ抵抗器２０を越えて接続されたオシロスコープ１７で測定
された。
第２テストの結果は図９に示されている。図示のごとく、コンデンサ１は励起
された放電管の数が増加するにつれて減少するリアクタンスを示した。
図６に示す回路を使用した第３テストでは、パワー供給ユニット１５からの出
力はトランジスタスイッチ１９を介して放電管のアレイ１３に送られ、マルチバ
イブレータ１６の出力によって修正された。これでパルスパワー(pulsed power)
が１ｋＨｚの周波数で放電管に送られた。コンデンサ１の電極２と３には３５０
Ｖ ＤＣが印加され、リアクタンスの変化は２２ｋΩのシリーズ抵抗器
２１にて測定された。リアクタンスは図１０に図示するように励起された放電管
の数の増加につれて減少した。シリーズ抵抗器２１を流れる電流の増加に伴って
、放電管のアレイ１３への電流に増加が観測された。
第４テストにおいて、コンデンサの非電荷絶縁電極(uncharged and isolated
electrode)がオシロスコープに接続され、放電管に１００Ｖ、１０ｋＨｚのＡＣ
交流電圧(switching voltage)が印加された。コンデンサそのものは電圧供給源
に接続されていないにも拘らず、ほとんど同一の交流波形(switching waveform)
がコンデンサの端子に発生した。コンデンサの端子で発生した電圧は交流波形と
同一の位相に存在し、図１１に示すように励起された放電管の数と共に多少は変
動するものの、約３８Ｖであった。
励起された放電管の数が増加するときの当初の電位上昇は恐らくは飽和プロセ
ス(saturation process)に起因するものであり、十分な証明はなされていないも
のの、適正なコンデンサとしての前兆的作用(preceding behaviour)であろうと
考えられる。二次電圧(secondary voltage)に含まれるエネルギーはガス放電管
から導電プレートへのトランスファファンクション(transfer function)を表す
ものと考えられる。励起された放電管の数の増加による以降の電圧降下は、さら
に多くの放電管が利用可能であれば継続したであろう。
この条件下で供給される電流値を予測するため、コンデンサは可変抵抗器に接
続された。この抵抗値はコンデンサからの出力電圧が半減、すなわち１９Ｖにな
るまで継続的に減少された。これは３．７ｋΩの抵抗に相当し、電流は約５ｍＡ
となり、１００ｍＷのパワー出力に相当した。コンデンサの有効表面積の１０％
以下がガス放電によって修正されたことを考えると、この装置は、さらに高い効
率で提供されれば相当量のパワー出力を提供するであろうことは明白である。
図７に示す回路配置を使用した第５テストでは、コンデンサの電極２と３は
電圧分割器(voltage divider)２２を介して整流器24に接続され、２００ＶＤＣ
が印加された。コンデンサ１に印加された電圧は、電荷を保存するために逆バイ
アスダイオード(reverse biassed diode)を介してコンデンサに接続されている
オシロスコープ１７を使用して測定された。放電管１３のアレイはトランジスタ
スイッチ１９を介して１００Ｖ ＤＣパワー供給ユニット１５に接続された。ト
ランジスタスイッチ１９は無安定マルチバイブレータ１６によって１０ｋＨｚの
周波数でドライブされた。
第５テストの結果は図１２に示されている。その結果は図１１のものに幾分類
似している。それとの相違点はその電位差が大きいことである。電圧変位(volta
ge excursion)はコンデンサの導電プレートに極性化電圧(polarising voltage)
を印加することで明確に増加させることができる。このことは、コンデンサでの
利用可能なエネルギーを増加させる利点を有している。なぜなら、これは電圧の
二乗に比例するからである（Ｗ＝１／２ＣＶ2）。現時点ではこの現象の明確な
説明はされていない。光起電力効果、高周波伝達あるいは高周波誘電、あるいは
これらの要因の総合的効果が関与するのではないかと考えられてはいる。
この装置の性能を高める多数の可能性が存在する。それらのいくつかを以下で
説明する。
放電管７の直径を減少させることができる。これで単位面積あたりの放電管の
密度を高めることができ、コンデンサ１の導電プレートの大きな割合を放電管内
の放電領域に提供することができる。さらに、放電管７の径を減少させるとコン
デンサプレートの密度が高まり、単位面積あたりの静電容量値を増加させること
ができる。
放電管７の陰極面積を増加させることができる。コンデンサの静電容量に対す
る放電管の増幅効果は陰極周囲のプラズマ包囲領域(plasma envelope)によっ
て発生されると考えられる。陰極の面積が放電管の直径との関係で増加すると仮
定すれば、この効果のさらに増強させることが期待できる。放電管の内面を導電
層でコーティングして陰極を形成させると、プラズマ雲(plasma cloud)は事実上
放電管全体を占領するであろう。この導電層の抵抗を制御することで、それをロ
ード抵抗器の提供にも利用することが可能である。陽極は放電管の中央軸のみを
占領し、非常に小さな径を有するであろう。
適当なイオン化物質を放電管７の内部に導入することができる。静電容量に対
する効果はガス内のイオン数を増加させることで増強されると信じられている。
イオン化物質はガス内に導入が可能であり、あるいは放電管７の内側コーティン
グ材として利用が可能である。
コンデンサの電極として選択される物質はその効果を高めるように選択すべき
である。放電管から発生される光を利用するため、コンデンサの導電プレートに
は光起電力特性を備えた導電体の使用が有利である。
前述のポイントを基礎とした１つの可能なデザインは図１３と図１４とに示さ
れている。この実施例においては、放電管７は長形であり、その断面は６角形で
ある。各放電管列６はエッジ同士を接触させて配列された多数のこのような放電
管７で構成されている。陰極２８は各放電管の内面に形成されており、陽極３０
は放電管の中央軸に沿って提供されている。よって、放電管が励起されると、プ
ラズマは放電管の実質的全体を満たす。
電極２と３の導電プレート２a、２b、２c及び３a、３b、３c等々は放電管の放
電管列の間に密接して配置され、ジグザグあるいは凹凸形状を有しており、高密
度の配列と最低限の導電プレート間距離とを提供する。放電管の外面では、電極
２と３は良好な放熱のために複数のヒレ体(fin)３２を備えている。
前述したように、コンデンサの静電容量は励起される放電管の数によって定
まる。コンデンサはパワーの供給のために使用することができ、励起される放電
管の数がデジタル式に制御可能であるため、デジタル−アナログパワー変換器と
しても使用できる。
例えば、放電管が約１ｍｍの直径と２０ｍｍの長さとを有しているとすると、
１６ビットデジタル変換に必要な数である６５５３６体の放電管は２５６ｍｍ×
２５６ｍｍの面積を占めるであろう。休止状態の静電容量（作動放電管は皆無）
は約２５ｎＦであり、静電容量の１０倍程度の変化（すなわち、２２５ｎＦの変
化）が得られるなら、これは５ｋＶで約２．８Ｊのエネルギー変化を提供するで
あろう。これは放電管の長さを増加させること、または複数のコンデンサを並列
に接続することで増加させることが可能である。
このデジタルコンデンサの別形態の利用法はデジタル−アナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）あるいはデコーダとしての利用である。例えば、コンパクトディスクプレー
ヤへの適用である。１６ビットデコーダの場合には、コンデンサは１６本の並列
ラインに沿って１６ビットのデジタルデータを受け取るようにアレンジされよう
。重要度が最も低いデータビットを運搬する第１ラインは１体のガス放電管に接
続されるであろう。第２ラインは２体の放電管に、第３ラインは４体の放電管に
、第４ラインは８体の放電管に接続され、以下同様である。全体で、６５５３６
（２16）の放電管が必要であろう。
それら１６本の並列ラインで受領されたデジタルデータに基づいて放電管を励
起させることで、コンデンサの静電容量をそのデジタルデータ値に対して直接的
な割合で変化させることが可能である。このデジタルデータをデコード化し、電
圧に直接的に変換することができ、アンプやスピーカを直接的に作動させること
ができる。
４４ｋＨｚまでの周波数が音声利用には必要であり、ガス放電管は８０ｋＨｚ
までのスイッチレート(switching rate)を有しているので、このような目的
には十分であろう。これで、例えば６０ｋＨｚと、変更したクロックレート(rev
ised clock rate)での実際のデータから計算されたインターポーズ値(interposi
ng value)で装置を作動させることができる。
このスイッチレートを、ガス放電管内でヘリウムのごとき異なる気体を使用し
てさらに増加させることが可能である。
１６ビットのデコーダは２５６×２５６のマトリックスとして提供が可能であ
るが、好適にはこれよりも少々大きく、例えば、３００×３００のマトリックス
として、放電管の数に余裕を持たせる。これら放電管のいくつかを常時励起状態
に保ち、“バイアス(bias)”を提供させ、性能曲線(performance curve)の未飽
和部(pre-saturation part)においてコンデンサの非リニア特性(non-linear per
formance)をオフセット(offset)し、別のいくつかは欠陥放電管の代用に供する
ことが可能である。さらに別のものは全体として装置に存在する可能性がある非
直線性(non-linearity)に対処させるように利用することも可能である。この対
処アレンジは装置の製造時に配線処理することも、ソフトウェアによって提供す
ることもできる。
１６ビットのデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）の可能な構造は図１５から
図１９にかけて図示されている。ＤＡＣの基礎的機能要素はデジタルコンデンサ
ユニット３４を含んでおり、ペアのコンデンサプレートと複数の個々にアドレス
(address)が可能なガス放電管を含んでいる。
このデジタルコンデンサユニット３４はガラス等の非導電性基板材料で成る４
枚の薄いプレートの積層体で提供されている。これらのプレートは以下において
はトッププレート３６、上内側プレート３８、下内側プレート４０及びボトムプ
レート４２として説明されているが、この装置はどのような配向性であっても利
用が可能であるため、それらポジション表現は純粋に説明に供するためだけのも
のである。
プレート３６から４２の垂直寸法は説明のために図１５では誇張されている。
実際には、これら４枚のプレート３６から４２とも可能な限り薄くされ、装置の
全体的な寸法を押さえている。装置３４の全体的な厚みは、例えば、約１ｍｍか
ら３ｍｍである。
トッププレート２６とボトムプレート４２にはそれぞれ複数の平行溝４４がそ
れぞれの内面に提供されている。それらの溝は、例えば、０．５ｍｍの幅で２０
ｍｍの長さを有している。全部で２５６本の溝４４が各プレート３６と４２には
提供されている（その一部のみを図１５に図示）。トッププレート３６の各溝４
４はボトムプレート４２の対応する溝４４の真上のポジションに提供されており
、そのような各ペアの溝４４は、内側プレート３８と４０を垂直に貫通する複数
の貫通孔４６によって相互に連結されている。従って、各ペアの溝４４はイオン
化可能な気体のための１体の方形チャンバー４８を形成する。
トッププレート３６及びボトムプレート４２の溝４４は断面が方形であり、各
溝は２面の側壁５０と１面の端壁５２を含んでいる。導電要素５４はトッププレ
ート３６の各溝４４の端壁５２に提供されており、その端壁５２の実質的全体を
覆っている。この導電要素５４はガス放電管の陰極として作用し、さらに、コン
デンサユニット３４の負端子(negative terminal)としても機能する。
導電要素５６はボトムプレート４２の各溝４の端壁５２にも提供されている。
この導電要素５６は溝のほぼ全長にわたって延びているが、ごく少ない静電ロー
ド(capacitive load)のために非常に細く提供されている。この導電要素５６は
ガス放電管の陽極として作用し、電子スイッチ（図示せず）を介してパワー供給
源に接続されており、ガス放電管を励起させる。
２枚の内側プレート３８と４０の間には第３の導電要素５８が挟持されており
、コンデンサユニット３４の正端子として作用する。この第３導電要素５４
は、例えば、内側プレート３８と４０の一方に導電層を形成することで提供する
ことができる。この導電要素５８は貫通孔４６のエッジにまで延びており、ガス
放電管内のイオン化可能な気体からは絶縁されている。
貫通孔４６は、各ガス放電管の上半分と下半分との間でのガスイオンの流れを
物理的に規制することでガス放電管のロード抵抗として作用することができる。
この目的で、これら貫通孔のサイズは、電位差、電流の強度、分子のサイズ、ガ
ス圧等の基準に従って選択されなければならない。これら貫通孔４６は静電容量
ロード(capacitative load)をオフセットするために放電管を流れる電流に対す
るシリーズ誘電ロード(series inductive load)としても作用することができる
。
各デジタルコンデンサユニット３４にはフレーム（図示せず）が提供されてお
り、導電要素５４、５６及び５８のための電気接続を提供する。比較的に大きな
表面積を有しているため、このコンデンサユニットは電気接続のための十分な空
間を有している。
前述のデジタルコンデンサユニット３４は２５６体の個々にアドレス可能なガ
ス放電管を有している。よって、１６ビットのデコーダは２５６体のこのような
ユニットのスタック体で成る。あるいは、図１８と図１９に示すように、このデ
コーダを１６の６４ｘ６４のスタック体で構成することもできる。
図１８には、それぞれ６４の個々にアドレスできるガス放電管４８を備えた６
４体のデジタルコンデンサユニット３４で成る６４×６４のスタック体６０の側
面図である。好適には、各ユニット３４の少なくとも１体の放電管４８aは永久
的に点灯(lit)され、オフセットバイアス(offset bias)とイオン源とを提供して
イオンストライキング(striking)を援助する。
最初で重要度が最も低いビットは第１プレートの最初のガス放電管で表され
ている。第２ビットは次の２体の放電管で、第３ビットは次の４体の放電管で表
され、以下も同様である。従って、最初の６ビットは第１デジタルコンデンサユ
ニット３４aの放電管で表され、第７ビットは全体的な第２デジタルコンデンサ
ユニット３４bで表され、第７ビットは第３及び第４デジタルコンデンサユニッ
ト３４cと３４dで表される。以下も同様である。全体として、６４体のデジタル
コンデンサユニット３４のスタック体６０は１２ビットのデコーダとして機能す
る。
１６ビットのデコーダは１６体のこのようなスタック体を含んでいる。図１９
に示すように、第１スタック体６０aは第１の１２ビットを表し、第２スタック
体６０は第１３番目のビットを表し、第３と第４のスタック体６０aと６０dは第
１４番目のビットを表し、以下も同様である。
本願発明の多用な改良は可能である。例えば、トッププレートの溝をボトムプ
レートの溝と平行に配列するようにデジタルコンデンサユニット３４をアレンジ
する代わりに、トッププレートを９０度回転させ、溝を両溝互いに直交するよう
にアレンジすることもできる。これで装置に改善された強度が提供され、いくら
かのイオンを全てのチャンネル（溝）に存在させることで信頼度の高いイオンス
トライキングが提供される。
このようなＤＡＣを、例えばデジタルスピーカのドライブ用として採用できる
。図２０と図２１とに示すように、このスピーカは従来式コンデンサスピーカで
も構わず、２体の可変コンデンサ１に挟まれた間隙に搭載され、内蔵抵抗Ｒｄを
介して高電圧源６４によって印加される導電性ダイアフラム６２を含むことがで
きる。コンデンサ１の内側プレート２は高抵抗Ｒ１とＲ２を介して同様に電荷さ
れる。各コンデンサの外側電極３はアースされた電源の負端子に接続されている
。
各コンデンサ１の放電管のアレイ１３は一方のアレイ１３にデジタル式にエ
ンコードされた正の半サイクル(digitally encoded positive half cyvle)を供
給し、他方のアレイにデジタル式にエンコードされた負の半サイクルを供給する
デジタル制御装置６６に接続されている。従って、コンデンサの静電容量、すな
わち、コンデンサの電荷はデジタル式に制御される。コンデンサの電荷量が変動
すると、ダイアフラム６２はコンデンサ間の静電界に影響を受け、コンデンサに
供給されるデジタル信号に基づいて振動する。
各半サイクルは１６ビットで表されるため、完全な信号は１７ビットのレゾリ
ューションを有することになる。２５０ｎＦのコンデンサが前述の技術で製造さ
れ、２４倍の増幅が可能だと仮定すると、４７５０ｎＦの静電容量変化に相当す
る。これは５０００Ｖでの半サイクルあたり６０Ｊのエネルギー出力を提供する
ことになる。
よって、本願発明は純粋なデジタルスピーカを提供することができる。通常の
パワー増幅は不要である。このＤＡＣは最大エネルギーにまでパワーアップされ
、ダイアフラムを移動させるのに十分な分量だけ小出(tap)しにされる。音色と
音量とはソフトで達成される。
このデジタルコンデンサは低インピーダンスロードのドライブにも利用できる
。適当な回路は図２２と図２３とに示されている。Ｒ１とＲ２は高抵抗であり、
Ｃ２は従来式ＨＶコンデンサであり、Ｔ１はトランスフォーマ（例えば、フェラ
イトトランスフォーマ：変圧器）である。デジタルコンデンサＣ１の静電容量を
変化させると、変圧器Ｔ１の主コイルを通過する電流が発生し、副コイルに電圧
を発生させる。
本願発明はパワーのデジタル制御を必要とするどのような場合にも適用が可能
であろう。例えば、このコンデンサはモータ制御に使用が可能であり、ビデオデ
コーダとして、例えばフラットパネルディスプレーのドライブ用に使用が可能で
ある。４４ＭＨｚまでの作動周波数がこのような適用には必要となろう。
また、放電管に対してはヘリウムガスが恐らくは最も好適であろう。
本願発明のさらなる改良と適用形態は当業者にとって明らかであろう。