JPH0583040B2 - - Google Patents
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- JPH0583040B2 JPH0583040B2 JP29575785A JP29575785A JPH0583040B2 JP H0583040 B2 JPH0583040 B2 JP H0583040B2 JP 29575785 A JP29575785 A JP 29575785A JP 29575785 A JP29575785 A JP 29575785A JP H0583040 B2 JPH0583040 B2 JP H0583040B2
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Landscapes
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、たとえばＤ／Ａ変換可能な高分子圧
電ヘツドホンのような、容量性拡声器の駆動回路
における、省電力駆動装置に関するものである。
（従来の技術）
上記した種類の容量性拡声器は、駆動信号とし
てデイジタル信号を与えると、その内部構造によ
りこれをアナログ信号に自身で変換し、音声を発
生するものとして知られている。この場合、駆動
信号はデイジタル信号であるから、当然にある電
圧VH（VH＞０）と０電圧との２種のものとな
る。従来における容量性拡声器（以下、容量負荷
という）の駆動回路を第２図について説明する
と、１はオペアンプで、電源端子１ａには正電源
２から正電圧＋VDDが与えられ、電源端子１ｂに
は負電源３から負電圧−VSSが与えられて作動す
るものである。
オペアンプ１の反転入力端子１ｃは抵抗器４
（抵抗値R1）を介して入力端子５が接続され、入
力電圧Viを与えられるようになつている。オペア
ンプ１の非反転入力端子１ｄは接地されている。
またオペアンプ１の出力端子１ｅにはトランジス
タ６，７のベースが接続され、トランジスタ６の
コレクタは正電源２へ、またトランジスタ７のコ
レクタは負電源３に、それぞれ接続されている。
トランジスタ６，７のエミツタは、−極が接地さ
れた容量負荷８（容量Ｃ）の他極と、一端がオペ
アンプ１の反転入力端子１ｃに接続された抵抗器
９の他極とに接続されている。
以下、この回路の作動を説明する。始めに駆動
電圧がV00であるとすると、容量負荷８に貯えら
れている電荷量は０である。次に駆動電圧V0が
VHになると、トランジスタ６を負荷電流が流れ
出し、容量負荷８に電荷Ｑ＝CVHが供給されるこ
とになる。簡単のためと、実際上ほとんど問題に
ならないため、音声となつて空間に放射されるエ
ネルギを無視して説明をすすめる。このとき容量
負荷８にはWL＝Ｃ・VH 2／２のエネルギが貯えら
れたことになる。
再び駆動電圧が０になると、今度はトランジス
タ７から負荷電流が流れ込み、容量負荷８の電荷
量はＱ＝０となる。つまり、この過程で負荷に貯
えられていたエネルギＷ＝Ｃ・HH 2／２が消費さ
れてしまつたことになる。
（発明が解決しようとする問題点）
以上説明したように従来の回路においては、ト
ランジスタ６，７の電力消費を無視した場合にお
いても、１サイクルの駆動電圧の変化（Ｏ→VH
→０）に際して、確実にエネルギＷ＝Ｃ・VH 2／
２の消費が発生することになる。ちなみに駆動電
圧VHを10V、容量負荷８の容量を0.1μF、１秒間
のくり返しサイクル数を44.1KHzとすると、電力
消費は0.22W程度となる。特に電池動作の機器に
おいては、電池寿命が重要であり、電力消費は可
能な限り押える必要があるために、上述の機構で
発生する電力消費といえども、無視することはで
きないことになる。本発明はこの問題を解決する
ことを目的として成されたものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記問題点を解決するための手段とし
て、容量性拡声器と該容量性拡声器を駆動する出
力回路との間をスイツチング素子とインダクタン
スとの直列回路を介して接続し、前記容量性拡声
器と電源との間を前記インダクタンスとは密結合
した第２のインダクタンスを介して接続し、前記
スイツチング素子を、前記容量性拡声器を駆動す
るときのみオンとなるよう制御する回路を設けた
ものである。
（作 用）
このような構成とすれば、容量負荷を駆動しな
い時には容量負荷に貯えられたエネルギが第２の
インダクタンスを介して電源に戻されることにな
るので、無駄な電力消費をしないことになる。
（実施例）
次に、本発明の一実施例を、第１図について第
２図と同一の部材には同一の符号を付して説明す
ると、この回路では、オペアンプ１の反転入力端
子１ｃと出力端子１ｅとの間に抵抗器１０が接続
されており、また出力端子１ｃには抵抗器１１を
介して、スイツチング素子としてのトランジスタ
１２のベースが接続されている。トランジスタ１
２のコレクタは正電源２に接続され、またベース
も抵抗器１３を介して正電源２に接続されてい
る。トランジスタ１２のエミツタはインダクタン
ス１４を介して容量負荷８の−極に接続されてい
る。また容量負荷８の−極は、インダクタンス１
４と密結合させた逆巻きの第２のインダクタンス
１５とダイオード１６の直列回路を介して、正電
源２に接続されている。
このように構成されたこの回路の作動を説明す
る。この場合にも、駆動電圧は０とVHの２値の
みとし、トランジスタ１２およびダイオード１６
の電圧降下は無視すると、第２図のものと異なる
部分は、まず、トランジスタ１２のエミツタ側か
らインダクタンス１４を介して容量負荷８に接続
され、トランジスタ１２はオペアンプ１の出力に
よつてオン状態とフローテイング状態のみが許さ
れるようにしたことであり、また容量負荷から第
２のインダクタンス１５（インダクタンス１４と
密結合）とダイオード１６を介して正電源２に接
続されたことである。そしてインダクタンス１
４，１５は値が相等しく、また相互インダクタン
スを介して電気的に充分に結合していることであ
る。
始めに駆動電圧V0が０であれば、容量負荷８
に貯えられている電荷はＱ＝０である。次にトラ
ンジスタ１２がオンとなると、VHを一定と近似
して
VH＝Ｌdi／dt＋１／Ｃ∫idt
が成立し、これを解くと、
(Industrial Application Field) The present invention relates to a power-saving drive device in a drive circuit for a capacitive loudspeaker, such as a D/A convertible polymer piezoelectric headphone. (Prior Art) The above-mentioned type of capacitive loudspeaker is known to generate sound by converting a digital signal into an analog signal using its internal structure when it is given a digital signal as a driving signal. In this case, since the drive signal is a digital signal, there are naturally two types of voltages: a certain voltage VH (VH>0) and a zero voltage. A conventional drive circuit for a capacitive loudspeaker (hereinafter referred to as a capacitive load) is explained with reference to FIG. 2. 1 is an operational amplifier, a positive voltage +V DD is applied to the power supply terminal 1a from the positive power supply 2, and a positive voltage +V DD is applied to the power supply terminal 1b. is operated by applying a negative voltage -V SS from the negative power supply 3. The inverting input terminal 1c of the operational amplifier 1 is connected to the resistor 4
The input terminal 5 is connected through the resistor (resistance value R 1 ) so that an input voltage V i can be applied thereto. A non-inverting input terminal 1d of the operational amplifier 1 is grounded.
Further, the bases of transistors 6 and 7 are connected to the output terminal 1e of the operational amplifier 1, the collector of the transistor 6 is connected to the positive power supply 2, and the collector of the transistor 7 is connected to the negative power supply 3, respectively.
The emitters of the transistors 6 and 7 are connected to the other pole of a capacitive load 8 (capacitor C) whose negative pole is grounded, and to the other pole of a resistor 9 whose one end is connected to the inverting input terminal 1c of the operational amplifier 1. There is. The operation of this circuit will be explained below. Assuming that the driving voltage is V 0 0 at the beginning, the amount of charge stored in the capacitive load 8 is 0. Next, the driving voltage V 0 is
When V H is reached, the load current flows through the transistor 6 and the capacitive load 8 is supplied with charge Q=CV H. For the sake of simplicity and because it hardly matters in practice, we will proceed with the explanation by ignoring the energy radiated into space as sound. At this time, energy of W L =C·V H 2 /2 is stored in the capacitive load 8. When the driving voltage becomes 0 again, a load current flows from the transistor 7, and the amount of charge in the capacitive load 8 becomes Q=0. In other words, the energy W=C·H H 2 /2 stored in the load is consumed in this process. (Problems to be Solved by the Invention) As explained above, in the conventional circuit, even if the power consumption of transistors 6 and 7 is ignored, the change in drive voltage (O→V H
→0), the energy W=C・V H 2 /
2 consumption will occur. By the way, if the drive voltage VH is 10V, the capacitance of the capacitive load 8 is 0.1μF, and the number of repeated cycles per second is 44.1KHz, the power consumption will be about 0.22W. Particularly in battery-operated equipment, battery life is important and power consumption must be suppressed as much as possible, so even the power consumption generated by the above-mentioned mechanism cannot be ignored. The present invention was made with the aim of solving this problem. (Means for Solving the Problems) The present invention provides a method for solving the above problems by connecting a switching element and an inductance in series between a capacitive loudspeaker and an output circuit that drives the capacitive loudspeaker. The capacitive loudspeaker and the power source are connected through a second inductance that is tightly coupled to the inductance, and the switching element is connected only when driving the capacitive loudspeaker. It is equipped with a circuit that controls the power to turn on. (Function) With this configuration, when the capacitive load is not being driven, the energy stored in the capacitive load will be returned to the power supply via the second inductance, which will prevent unnecessary power consumption. Become. (Embodiment) Next, an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. 1, in which the same members as in FIG. 2 are given the same reference numerals. A resistor 10 is connected to the output terminal 1e, and the base of a transistor 12 as a switching element is connected to the output terminal 1c via a resistor 11. transistor 1
The collector of 2 is connected to the positive power source 2, and the base is also connected to the positive power source 2 via a resistor 13. The emitter of the transistor 12 is connected to the negative pole of the capacitive load 8 via an inductance 14. In addition, the negative pole of the capacitive load 8 has an inductance of 1
It is connected to the positive power source 2 through a series circuit of a reversely wound second inductance 15 and a diode 16 tightly coupled to the positive power source 2 . The operation of this circuit configured in this way will be explained. In this case as well, the driving voltage is set to only two values, 0 and VH , and the transistor 12 and diode 16
Ignoring the voltage drop of , the difference from the one in FIG. Only a floating state is allowed, and the capacitive load is connected to the positive power supply 2 via the second inductance 15 (closely coupled to the inductance 14) and the diode 16. and inductance 1
4 and 15 are equal in value and sufficiently electrically coupled via mutual inductance. If the driving voltage V 0 is 0 at the beginning, the capacitive load 8
The charge stored in is Q=0. Next, when the transistor 12 is turned on, V H =Ldi/dt+1/C∫idt is established by approximating V H to be constant, and solving this, we get
【式】
が得られる。ここでトランジスタ１２のオン時間
T1をsin（T1／√）＝１となるように、すなわ
ちT1＝π√／２の如くに選ぶと、ｔ＝T1にお
いて、容量負荷８に貯えられる電荷量はＱ＝∫T 10
idt＝CL・VHとなり、貯えられるエネルギは、
Ｃ・VH 2／２となる。このときのインダクタンス
１４の電流はｉ＝V0√であるから、イン
ダクタンス１４に貯えられるエネルギはLi 2／２
＝CL・VH 2／２となり、容量負荷８に貯えられる
エネルギと全く相等しい。したがつてこの両者の
保有エネルギの和はCL・VH 2である。
次に駆動電流V0がフローテイング状態になる
と、相互インダクタンスを介して第２のインダク
タンス１５が能動的になり、これがダイオード１
６を介して正電源２に電流を逆流させようとす
る。このとき成立する式は、
VDD＝Ｌdi／dt＋１／Ｃ∫idt
であり、初期条件はｉ（０）＝−V0√、Ｑ
（０）＝Ｃ・VHである。これらの条件で式を解く
と、電流ｉが求まり、[Formula] is obtained. Here, the on time of transistor 12 is
If T 1 is chosen so that sin(T 1 /√)=1, that is, T 1 =π√/2, the amount of charge stored in the capacitive load 8 at t=T 1 is Q=∫ T Ten
idt=C L・V H , and the energy that can be stored is
It becomes C・V H 2 /2. Since the current in the inductance 14 at this time is i=V 0 √, the energy stored in the inductance 14 is L i 2 /2
= C L · V H 2 /2, which is completely equal to the energy stored in the capacitive load 8. Therefore, the sum of the energy possessed by both is C L · V H 2 . Next, when the drive current V 0 enters a floating state, the second inductance 15 becomes active via mutual inductance, and this causes the diode 1 to become active.
6 to cause current to flow backwards to the positive power supply 2. The formula that holds in this case is V DD = Ldi/dt+1/C∫idt, and the initial conditions are i(0)=-V 0 √, Q
(0)=C· VH . Solving the equation under these conditions yields the current i,
【化】
を得る。VDD∝VHとみなせば、第１項は無視で
き、Obtain [ ]. If we consider V DD ∝V H , the first term can be ignored,
【式】
と近似される。この電流はｔ＝π√／２（＝
T1）において０となり停止する。このとき容量
負荷８の電荷は、
Ｑ＝−∫T 10idt−Ｑ（０）
＝０
となり、完全に容量負荷８からは消失する。すな
わち、容量負荷８に貯えられていたエネルギＣ・
VH 2／２は容量負荷８から流出する。またインダ
クタンス１４のエネルギはLi 2／２＝０である。
したがつて両者合計でＣ・VH 2のエネルギが流出
したことになる。ところで正電源２には上式の電
流が流入するために、エネルギの回収があるはず
であるので、これを計算する。正電源２へのエネ
ルギの流入は∫ivdtで計算でき、
∫T 10ivdt＝VDD∫T 10idt＝Ｃ・VH 2（∵VH≒VD）
を得る。したがつて、トランジスタ１２がオンの
間に容量負荷８に供給されたエネルギは、トラン
ジスタ１２がフローテイング状態の間に電源に回
収されることが明らかになつた。
（発明の効果）
本発明は以上説明したように構成したものであ
るから、駆動信号を８ビツトのPCM信号とし、
各々2N（Ｎ＝０〜７）に比例した面積を有するよ
うに区分された振動板を有するような面積分割型
直接Ｄ／Ａ変換型容量性スピーカ、またはヘツド
ホン等の拡声器に適用することによつて、音声信
号を省電力で音圧に変換することができるので、
その利用範囲はきわめて大きいものである。It is approximated as [Formula]. This current is t=π√/2(=
It becomes 0 at T 1 ) and stops. At this time, the charge on the capacitive load 8 becomes Q=-∫ T 10 idt-Q(0) =0, and completely disappears from the capacitive load 8. In other words, the energy C. stored in the capacitive load 8
V H 2 /2 flows out of the capacitive load 8 . Further, the energy of the inductance 14 is L i 2 /2=0.
Therefore, in total, the energy of C·V H 2 leaked out. By the way, since the current in the above equation flows into the positive power source 2, there should be energy recovery, so this is calculated. The inflow of energy into the positive power supply 2 can be calculated as ∫ivdt, and we obtain ∫ T 10 ivdt=V DD ∫ T 10 idt=C·V H 2 (∵V H ≒V D ). It has therefore been found that the energy supplied to the capacitive load 8 while the transistor 12 is on is recovered to the power supply while the transistor 12 is floating. (Effects of the Invention) Since the present invention is configured as explained above, the drive signal is an 8-bit PCM signal,
Applicable to area-divided type direct D/A conversion type capacitive speakers having diaphragms each having an area proportional to 2N (N=0 to 7), or loudspeakers such as headphones. , it is possible to convert audio signals into sound pressure with low power consumption.
Its scope of use is extremely wide.
第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は
従来のものの回路図である。
１……オペアンプ、２……正電源、３……負電
源、５……入力端子、８……容量負荷、１２……
トランジスタ、１４……インダクタンス、１５…
…第２のインダクタンス、１６……ダイオード。
FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional one. 1... Operational amplifier, 2... Positive power supply, 3... Negative power supply, 5... Input terminal, 8... Capacitive load, 12...
Transistor, 14... Inductance, 15...
...Second inductance, 16...diode.
Claims (1)
力回路との間をスイツチング素子とインダクタン
スとの直列回路を介して接続し、前記容量性拡声
器と電源との間を前記インダクタンスとは密結合
した第２のインダクタンスを介して接続し、前記
スイツチング素子を、前記容量性拡声器を駆動す
るときのみオンとなるよう制御する回路を設けた
ことを特徴とする容量性拡声器の省電力駆動装
置。1. A capacitive loudspeaker and an output circuit that drives the capacitive loudspeaker are connected via a series circuit of a switching element and an inductance, and the inductance is closely connected between the capacitive loudspeaker and a power source. A power-saving drive for a capacitive loudspeaker, characterized in that a circuit is connected through a coupled second inductance and controls the switching element to be turned on only when driving the capacitive loudspeaker. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29575785A JPS62155698A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Power saving driving device for capacitive loudspeaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29575785A JPS62155698A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Power saving driving device for capacitive loudspeaker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62155698A JPS62155698A (en) | 1987-07-10 |
| JPH0583040B2 true JPH0583040B2 (en) | 1993-11-24 |
Family
ID=17824769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29575785A Granted JPS62155698A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Power saving driving device for capacitive loudspeaker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62155698A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI962386A0 (en) * | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Kari Johannes Pirk Kirjavainen | Electroacoustic omvandlare |
| JP5494108B2 (en) | 2010-03-26 | 2014-05-14 | セイコーエプソン株式会社 | Capacitive load driving device, liquid ejecting apparatus, and printing apparatus |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29575785A patent/JPS62155698A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62155698A (en) | 1987-07-10 |
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