JPH0310499A

JPH0310499A - electret condenser microphone

Info

Publication number: JPH0310499A
Application number: JP14396489A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kojima; 幸雄小島
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1991-01-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の属する産業上の利用分野本発明は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの構
造に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Industrial field of application to which the invention pertains The present invention relates to the structure of an electret condenser microphone.

（２）従来技術とその問題点エレクトレットコンデンサマイクロホンは、音響変換素
子のインピーダンスが非常に高いため、通常のマイクロ
ホン内部に電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆ
ｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　：以下ＦＥＴという）
を用いたインピーダンス変換回路を内蔵し、出力インピ
ーダンスを数１００〜数１０００オ一ム程度に上げてい
る。(2) Prior art and its problems Electret condenser microphones have very high impedance acoustic transducer elements, so a field effect transistor (Field Eff.
ect Transistor (hereinafter referred to as FET)
It has a built-in impedance conversion circuit using a 1000 to 1000 ohm output impedance.

第１図（ａ）は従来のエレクトレットコンデンサマイク
ロホンの等価回路を示し、（ｂ）はその駆動方法を示し
たものである。ここで、ｌはエレクトレット振動膜、２
はゲート抵抗、３はインピーダンス変換用のＰＥＴ、４
はマイクロホン出力端子、ＲＬＩは負荷抵抗、Ｃ０は直
流遮断のためのコンデンサ、■はマイクロホンに供給さ
れる直流電流、■９は電話機回路等からの電源供給端子
、■。８ｔは出力端子、Ｇはアース端子である。FIG. 1(a) shows an equivalent circuit of a conventional electret condenser microphone, and FIG. 1(b) shows its driving method. Here, l is the electret vibrating membrane, 2
is the gate resistance, 3 is PET for impedance conversion, 4
is a microphone output terminal, RLI is a load resistance, C0 is a capacitor for cutting off DC, ■ is a DC current supplied to the microphone, ■9 is a power supply terminal from a telephone circuit, etc., ■. 8t is an output terminal, and G is a ground terminal.

今、マイクロホンにある音圧が加わり、エレクトレッド
振動膜ｌに大きさＶ　ｉ　ｆｉの電圧が発生したトする
。また、その時負荷抵抗ＲＬＩとしたときの■。、と６
間の電圧の大きさをｖｏとすると、■、、。Now, a certain sound pressure is applied to the microphone, and a voltage of magnitude V i fi is generated on the electred diaphragm l. Also, when the load resistance is RLI at that time. , and 6
If the magnitude of the voltage between is vo, ■, .

とｖｏの間には以下の関係が成り立つ。The following relationship holds between and vo.

Ｖ　ｏ　＝ｇｅｌ　Ｘ　ＲＬ　ＩＸ　Ｖ　ｔ　ｎ　　　
”””−”−’−”−−−−−−−−−−■ただし、ｇ
ｍ　：　ＦＥＴの順方向伝達アドミタンスここでｇｍは１ｏｓｓ　：　ＶＧｓ＝　Ｏの時のドレイン電流（以下
Ｉ□、という） ■。、　：ゲート・ソース間電圧 ■Ｐ　　ニドレイン電流が０の時のシロ３で表される。V o = gel X RL IX V t n
”””−”−’−”−−−−−−−−−■ However, g
m: Forward transfer admittance of FET, where gm is 1oss: Drain current when VGs=O (hereinafter referred to as I□) ■. , : Gate-source voltage ■P Represented by 3 when the drain current is 0.

０式を０式に代入すると、となり、■。の値が＋　ａｓ
ｓのばらつきに影響を受は易く、マイクロホンの出力感
度のばらつきが大きくなるという欠点があった。Substituting the 0 expression into the 0 expression results in ■. The value of + as
This has the drawback that it is easily affected by variations in s, and the variations in output sensitivity of the microphone become large.

（３）発明の目的本発明は、これらの欠点を除去して、ＦＥＴのＩＤ５Ｓ
のばらつきによるマイクロホンの出力電圧のばらつきを
小さくすることができるエレクトレットコンデンサマイ
クロホンを提供するものである。(3) Purpose of the Invention The present invention eliminates these drawbacks and improves the ID5S of FET.
An object of the present invention is to provide an electret condenser microphone that can reduce variations in the output voltage of the microphone due to variations in the voltage.

（４）発明の構成および作用この目的は達成するために、本発明のエレクトレットコ
ンデンサマイクロホンは、電話機回路か定電流源により
動作すると共に、インピーダンス変換器を有するエレク
トレットコンデンサマイクロホンにおいて、初段にイン
ピーダンス変換用のＦＥＴを配し更に次段にインピーダ
ンス変換用のトランジスタを配したインピーダンス変換
回路を内蔵し、前記ＰＥＴのＩＤ９Ｓのばらつきによる
出力電圧の変動を出力インピーダンスの変化により低減
することを特徴とする構成を有している。(4) Structure and operation of the invention In order to achieve this object, the electret condenser microphone of the present invention is operated by a telephone circuit or a constant current source and has an impedance converter. The structure is characterized in that it has a built-in impedance conversion circuit in which a FET is arranged and a transistor for impedance conversion is arranged in the next stage, and fluctuations in the output voltage due to variations in ID9S of the PET are reduced by changes in the output impedance. have.

第２図（ａ）は、本発明によるエレクトレットコンデン
サマイクロホンの等価回路を示し、第２図（ｂ）はその
駆動方法を示したものである。ここで、４ａは出力端子
、５はトランジスタ、６は定電流源、Ｒ１は抵抗器であ
る。FIG. 2(a) shows an equivalent circuit of the electret condenser microphone according to the present invention, and FIG. 2(b) shows its driving method. Here, 4a is an output terminal, 5 is a transistor, 6 is a constant current source, and R1 is a resistor.

今、マイクロホンにある音圧が加わり、エレクトレット
振動膜ｌに大きさｖ、７の電圧が発生したとする。この
時ａ−ｂ間に発生する電圧をＶＯＩとすると、■、ｆｉ
とＶ。Ｉの間には以下の関係が成り立つ。Suppose now that a certain sound pressure is applied to the microphone, and a voltage of magnitude v and 7 is generated in the electret vibrating membrane l. If the voltage generated between a and b at this time is VOI, ■, fi
and V. The following relationship holds between I.

ｖｏ＋＝ｇｉＸｈｒ、ＸｒａＸｖ；、　　　゛−−−−
−−−−　　０ｇｍ　：　ＦＥＴの順方向伝達アドミタ
ンスｈｒ、：　トランジスタ５の小信号電流増幅率ｒ０
：トランジスタ５のエミッタ抵抗器に、第３図は第２図（ｂ）のａ−ｂ間に発生する電圧
を発振器Ｏ３Ｃに置き換えて示したもので、ＶＯＩは発
振器ＯＳＣの出力電圧、ＶＯ２はｃ−ｄ間に発生する電
圧である。ここでＶＯＩとＶＯ２の関係を求めると、以
下のようになる。vo+=giXhr, XraXv;, ゛------
----- 0gm: forward transfer admittance hr of FET,: small signal current amplification factor r0 of transistor 5
Figure 3 shows the voltage generated between a and b in Figure 2(b) replaced by the oscillator O3C, where VOI is the output voltage of the oscillator OSC, and VO2 is c This is the voltage generated between -d. Here, the relationship between VOI and VO2 is determined as follows.

ンヒータンスＺ０を求めると以下のようになる。The calculation of the heatance Z0 is as follows.

これらのエレクトレットコンデンサマイクロホンを負荷
ＲＬ！に接続するとＲ１２端に発生する電圧ＶＯ３は以
下のように示される。Load these electret condenser microphones RL! When connected to R12, the voltage VO3 generated at the R12 terminal is shown as follows.

■、■、■、■式を０式に代入してｒｎｓｓとＶＯ３／
Ｖ１．の関係を求めると、次の■式のようになる。Substituting formulas ■, ■, ■, ■ into formula 0, rnss and VO3/
V1. When we find the relationship, we get the following equation.

また、ｃ−ｄ端からトランジスタ５側をみたイｈず。Also, the figure below shows the transistor 5 side viewed from the c-d terminal.

■弐からＩ’ＥＴの１０８．とＶ。３　／　Ｖ　ｉ　ｎ
の関係を求めると、第４図の実線のようになる。ただし
、第４図で１゜−２００μＡ、ＲＬ　＝３　ｋΩ、トラ
ンジスタ５のｈｔａ＝３００　、４００　、５００とし
、Ｒｔ、　ｚ　＝　２００Ω、ｒ、　”＝０．０２６／
　Ｉ　Ｅとして計算した。また、ＦＥＴは東芝製２５に
６２５を用い、Ｉ　ＤＳＳとＧｍの関係はカタログデー
タより求めた。■From 2 to 108 of I'ET. and V. 3 / Vin
The relationship shown in Figure 4 is shown by the solid line. However, in Fig. 4, 1°-200μA, RL = 3 kΩ, hta of transistor 5 = 300, 400, 500, Rt, z = 200Ω, r, '' = 0.026/
Calculated as IE. Further, the FET used was Toshiba 25 and 625, and the relationship between IDSS and Gm was determined from catalog data.

第４図の点線は従来のエレクトレットコンデンサマイク
ロホンの場合に■を変換したＶ　Ｏ／　Ｖ　ｉ　ｎ＝ｇ
＋ｎＸＲＬ＋の関係より、Ｖ　Ｏ／　Ｖ　ｉ　ｎを求め
たものである。ただし、ＲＬ　ｌ　＝　１２００Ωとし
た。このように、ＩｏやＲＬ、、として適当な値を選ぶ
と、ＮＥＴの１８３．のばらつきにより出力電圧が下が
った時は出力インピーダンスが下がり、出力電圧が上が
った時は出力インピーダンスが上がるために、結果とし
て負荷抵抗ＲＬＩ端における電圧の変動が小さくなると
いう効果をもつ。第５図の曲線Ｉ、■は、ｈ、、＝４０
０としたときの出力インピーダンスと開放出力電圧の関
係を示す。すなわち、■は０式に基づいて求めた出力イ
ンピーダンスＺ０を示し、■は■を変換してＶ　（１３
／　Ｖ　Ｈ、について求めたときのゲイン（Ｖ　０３／
　Ｖ　ｉｎ）を示す。The dotted line in Figure 4 is V O / V i n = g converted from ■ in the case of a conventional electret condenser microphone.
V O/V i was determined from the relationship +nXRL+. However, RL l =1200Ω. In this way, if you choose appropriate values for Io and RL, 183. When the output voltage decreases due to variations in the output voltage, the output impedance decreases, and when the output voltage increases, the output impedance increases, resulting in the effect of reducing the voltage fluctuation at the load resistor RLI end. The curve I, ■ in Fig. 5 is h, , = 40
The relationship between output impedance and open circuit output voltage when set to 0 is shown. That is, ■ represents the output impedance Z0 obtained based on the formula 0, and ■ converts ■ to V (13
/ V H, gain (V 03 /
V in).

（５）発明の効果以上詳細に説明したように、本発明はＦＥＴの１０゜の
ばらつきによる出力感度のばらつきを従来のエレクトレ
ットコンデンサマイクロホンよりも小さくできるいう利
点がある。(5) Effects of the Invention As explained in detail above, the present invention has the advantage that the variation in output sensitivity due to a 10° variation in FET can be made smaller than in the conventional electret condenser microphone.

[Brief explanation of the drawing]

第１図（ａ）、Φ）は従来のエレクトレットコンデンサ
マイクロホンの等価回路図、第２図（ａ）、　（ｂ）及
び第３図は本発明のエレクトレットコンデンサマイクロ
ホンの回路図、第４図は従来と本発明によるエレクトレ
ットコンデンサマイクロホンにおける出力感度のばらつ
きを比較した特性図、第５図は出力開放時のゲインと出
力インピーダンスの変化を示した特性図である。１・・・エレクトレット振動膜、　　２・・・ゲート抵
抗、３・・・インピーダンス変換用の電界効果トランシ
フ１、　夕（ＦＥＴ）、　　４，４ａ・・・マイクロホ
ン出力端子、ＲＬＩ・・・付加抵抗、　ＲＬＩ・・・負
荷、　　Ｉ・・・直流電流、　■。・・・電源供給端子
、　■。□・・・出力端子、　Ｇ・・・アース端子、　
　５・・・トランジスタ、６・・・定電流源、　Ｃ０・
・・直流遮断のためのコンデンサ、　Ｒ４・・・抵抗器
。翳］　２Figures 1(a) and Φ) are equivalent circuit diagrams of a conventional electret condenser microphone, Figures 2(a), (b), and 3 are circuit diagrams of the electret condenser microphone of the present invention, and Figure 4 is a conventional electret condenser microphone. FIG. 5 is a characteristic diagram comparing variations in output sensitivity in the electret condenser microphone according to the present invention and FIG. 5 is a characteristic diagram showing changes in gain and output impedance when the output is open. 1...Electret diaphragm, 2...Gate resistance, 3...Field effect transifer 1 for impedance conversion (FET), 4,4a...Microphone output terminal, RLI...Additional resistance, RLI...Load, I...DC current, ■. ...Power supply terminal, ■. □...Output terminal, G...Ground terminal,
5... Transistor, 6... Constant current source, C0.
...Capacitor for DC cutoff, R4...Resistor. Shadow] 2

Claims

[Claims]

An electret condenser microphone that operates with a constant current and has an impedance converter has a built-in impedance conversion circuit that has a field effect transistor for impedance conversion in the first stage and a transistor for impedance conversion in the next stage, and Effect transistor gate-source voltage V_G_S=0
An electret condenser microphone characterized in that the electret condenser microphone is configured to reduce fluctuations in output voltage due to variations in drain current at the time of the change in output impedance.