JPS6048699A - 圧電型電気音響変換器と、その駆動方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、符号化されたテシクル電気信号を直接にア
ナログ音響信号に変換する′電気音響変換器とその駆動
方式に関する。

最近の電気通信においては可聴周波の領域でも１）　Ｃ
Ｍ信号が使用されているか、この理由は従来の振１１Ｊ
変調やアナロク信号に比して雑音ζこよる防害か発生し
に＜＜、従・ってダイナミックレンツか大きく、低歪み
の伝送かできる・と言う基本的メリットの他に、大容量
メモリーに記録したり、ヒテオや他のテークとの一体化
によりプロセッサを使って信号の合成分析をする等信号
処理の而で計り知れないメリットを有するからである４
、従来、かかる特徴を有する符号化されたテシタル′市
気信号を最終的に音響′信号に変換するには電気１１’
、３　ｖ；　Ｉ）　Ａ変換器によりアナログ電気信号に
変換（−１これを通常の電気音響変換器で音響信号に変
）匁する方法が一般的であった。しかるにこの方法は高
価ｆ、；　Ｉ）　Ａ変換器を必要とするのみならす、変
換されたアナログ電気信号の最大値に耐える出力アンプ
か必要となり、アンプの容量に比して常用出力が小さく
不経済となったり、非直線歪が増大１−たり、クイナミ
ンクレンジが制限される等、デジタル信号処理の本質的
なメリットか減少する欠点かあった。これらの欠点を除
去するためデジタル電気信号を直接にアナログ音響１言
号に変換する電気音響変換器か存在する。例えば特公昭
５４−１、２０４９においては、１箇の圧電素子にビッ
ト数だけの電極を設け、この圧電素子を】箇の振動Ｋに
結合した構造の変換器が開示されているか、これらは原
理的には動作するが実際的には圧電素子の分割振動のた
めに正確な信号再現は困ｙｇｐである。

この発明は前記デジタル信号処理のメリットを損なうこ
となくしかも上述の欠点をすべて除いたデジタル電気信
号をアナログ音響信号に直接変換することが可能な電気
音響変換器と、その駆動方式に関する。以下第１図（ａ
）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（ｄ）および第２図
、第３図、第４図により動作原理と構造を詳述する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（ｄ）は
本願の電気音響変換器の駆動方式で使用される信号の符
号化と波形の対応を示す１例である。第１図（ａ＞はア
ナログ数とデジタル数の対応を示し、Ｎはビット数でそ
の最」二桁ヒツト（ＭＳＢ　）はアナログ信号の極性判
別用ビットである。アナログ値は残りのＮ−１、ヒツト
からなる２進符号Ｏこ変換される。夫々のビット、例え
はＮ−１番目ヒツトはもとのアナログ値では−２ ２に相当するかこの対応アナログ値をビットの重みと称
する。また（　Ｍ　Ｓ　Ｂ　）は対応するアナログ信号
か正なら］を、負なら０となる。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）で２進符号で表現された
信号をデジタル電気信号としたもので、符号の１は１個
の電気パルスに相当する。図中、１ｂ、１ｂ′・・・は
第１ビツトの電気パルス、２　＋）　、　２　ｂ’・・
・は第２ビツトの電気パルスを、（Ｎ−１）ｂ、（Ｎ−
１，）ｂ・・・はＮ−ｌビットの電気パルスを、Ｍｂ、
　Ｍ　＋）’・・・は（Ｍ　Ｓ　Ｈ）の電気パルスを夫
々表わす。また点線Ａはアナログ信号、ＡＳｂ、ＡＳｂ
’・・・はサンプリング化された前記アナログ信号であ
る。第１図（Ｃ）は本発明の駆動方式を使用した電気音
響変換型に印加されるデジタル電気信号波形である。こ
れらの信号はＭＳＢ信号Ｇこより極性を規定され、各ピ
ントの重みに比例した振巾のパルスによりイｊ１１￥成
されるデジタル電気信号である。第１図（（りは本発明
電気音響変換器の夫々のビットの変換２：）部分の変位
と、振動板部分の合算された変位波）１つを示す。印加
される信号パルスがビットの重みに比例した振ｒｌｒの
パルスであるから各ビットζこ結合された変換器部分は
、夫々のビットの重みに比例した変位を得るために、す
べて同一の寸法で、同一変換能率の変換素子である必要
がある。即ちｌ　ｃｌ　、　ｌ　ｄ’・・・は第１ビツ
ト対応の発音部分の変位−Ｃ１この変位を１とすれは、
第２ピント対応の変イ）γ２ｄ、２ｄ’・・・は大きさ
２を、・・・以下Ｎ−１ピント対応の変位（Ｎ−１）　
ｄ　、　（Ｎ−１）　ｄ’・・・は犬２ きさ２　となることか要求される。

これら各変換器部分からの変位か合算されて、振動仮搬
）１］に相当するＡｄ　、Ａｄ・・・となり、これを平
均することにより、振動板からはもとのアナログ波形と
等しい音響信号Ａｓｄ（点線）を放射する。

′第２図　＄３図において、３１，３２．・・・３（Ｎ
−１）は（Ｎ−１）個の圧電素子であって、各々幅、お
よび長さか相等しく、それぞれ増幅器の対応するヒツト
の出力端子に電気的に結合される４、４′は相隣れる圧
゛這素子相互を長手方向両端部て結合する結合杆て、５
は同じく圧゛１賀素子イ１−１互を中央部の一点て結合
する結合杆である。２は振動板、６は圧′嘔型斐換器の
基体である。

（１’ｍ−１，）個の圧′覗素子は、１番ヒントの圧′
屯素子と２番ビットの圧電素子とは結合杆４，４′で両
端部を、２番ビットの圧電素子と３番ヒントの圧電素子
とは結合杆５により中央部を、・・・・以下順次結合杆
４，４′と、結合杆５とを交互に用いて梯子状に結合さ
れ、最終ビット相当の圧電素子は、（Ｎ−１，）か偶数
のときは中央部を、（Ｎ−１）・か奇数のときは両端部
を基体６ｉこ固着支持される１番ビット相当の圧電素子
の中央部には振動板２が結合される。

士、記構成の圧電型電気音響変換器の各素子に、第１図
（Ｃ）に示した各ビットの重みに比例した振幅の（Ｎ−
１）ビット符号化電気信号パルスが各素蓮 Ｊ′−の変位か交互に４極性とブｓるように印加される
と、第４図に示すことく個々の圧電素子の変位量はパル
スの振巾に比例するので、各々の素子は夫々のビットの
重みに比例した大きさの変位を生じ、各圧電素子が機械
的に、且つ従属的に結合されているために振動板２はす
べての圧′這素子の変位か加算された変位で振動し、第
１図（ｄ）に点線で示しまたアナログ信号Ａｓｄを再現
する。

尚、各圧電素子に印加される電気信号パルスの小、み付
けは、それぞれのビットの増幅器のゲインを調節しても
よいし、或は増幅器出力と各圧電素子の間にビットｉこ
応して適当な値に設定された面列インピーダンスを挿入
することによっても得ることかできる。

以」二、本発明の圧電型電気音響変換器は上記の構造を
有しており、各々の圧電素子かヒツトことに独立してい
るので信号パルスの印加されないビットへの反作用は少
なく、且つ直線性も良好なため原信号に忠実な再生か可
能であり、Ｎビット符号化されたデジタル電気信号をア
ナログ音響借りに変換する圧電型電気音響変換器として
ｌ）ＣＭ電話器、音声合成機器、或はオーディオ機器全
般にねたって極めて広範な用途を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はアナログ値とＮヒット２進符号値との対
応を示す図、同図（ｂ）はサンプリング化されたアナロ
グ信号と、Ｎヒット２進符号値とデジタル゛心気信号と
の対応図、同図（Ｃ）は本発明の゛電気音響変換器に印
加されるデジタル電気信号の波形図、同図（ｄ）は、同
図（Ｃ）で表わされる゛上気信号て駆動されたときの不
発明電気音響変換器の各ビット対応の素子の出力音圧と
、空間合成された音響信号との夫々の波形図。 第２図は本発明の電気音響変換器の側面図、第３図は一
部切欠き斜視図、第４図は同じ（動作の説明図である。 ２は振動板、３１．３２　、・・・３（Ｎ−１）は各々
圧電素子、　４　、４’は圧電素子両端部の結合２゜オ
干 ５は圧電素子中央部の結合体、６は基体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、極性判別用ピノ）　Ｍ　Ｓ　Ｂを含むＮピント符壮
   化されたデジタル′改気信号をアナログ音響信号ｆこ変
   換するための圧電型電気音響変換器とその駆動方式にお
   いて、長さ、および幅が相等しい（Ｎ−１）箇の圧電素
   子（３１，）、（３２）・・・・（３（Ｎ−１）　）と
   、前記圧電素子の長手方向両端部において素子相互を結
   合する結合杆（４，）　、　（４）と、同じく前記圧電
   素子の中央部において素子相互を結合する結合杆（５）
   と、振動板（２）と、変換器の基体（６）とからなり、
   ｉ′ｌ′ｌＪ記（Ｎ−１）個の各圧電素子はそれぞれ梯
   チ状に、順次結合杆（４）　、　（４５又は結合杆（５
   ）を交互に用いて結合され、最」一段の１番ビット相当
   の圧′１は素子（３１）の中央には振動板（２）が結合
   され、最下段（Ｎ−１，）ヒントの圧電素子（３（Ｎ−
   ］、　）　）は両端部、又は中央部で基ｉ１ｃ　（６）
   に結合されている圧１Ｌ型′屯気音響変換器。 ２　前記（Ｎ−１）個の圧電素子に、それぞれ対応する
   ヒフ１一番号の重みに比例した振幅の（Ｎ−１）ビット
   符号化信号を印加することくにした、特許請求の範囲第
   １項記載の圧電型電気音響変換器の、駆動方式。