(57)【要約】【課題】  従来はセンサ装置、例えばコンデンサマイクユニットごとに、その感度にばらつきが生じてしまう場合があった。また、ばらつきが生じた場合はその感度を調整することは極めて困難であった。【解決手段】  本発明の１態様による電圧供給回路は、電源昇圧部と、前記電源昇圧部によって生成された電圧を電源電圧として動作し、センサにバイアス電圧を供給する増幅器と、前記増幅器に対する帰還抵抗部を有し、該帰還抵抗部の抵抗値が前記センサのバイアス電圧の設定値に応じて決定される出力電圧設定回路とを有する。【選択図】  図２
2006191359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源昇圧部と、
前記電源昇圧部によって生成された電圧を電源電圧として動作し、センサにバイアス電圧を供給する増幅器と、
前記増幅器に対する帰還抵抗部を有し、該帰還抵抗部の抵抗値が前記センサのバイアス電圧の設定値に応じて決定される出力電圧設定回路とを有する電圧供給回路。
【請求項２】
前記バイアス電圧の設定値を保持する記憶部を有することを特徴とする請求項１に記載の電圧供給回路。
【請求項３】
前記帰還抵抗部は、複数の抵抗から任意に選択された抵抗により定まる抵抗値を有することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の電圧供給回路。
【請求項４】
前記帰還抵抗部は、複数の抵抗を有し、前記複数の抵抗のうち、前記バイアス電圧の設定値に対応した任意の数の抵抗を用いることにより前記帰還抵抗部の抵抗値を決定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の電圧供給回路。
【請求項５】
前記記憶部は、前記バイアス電圧の設定値をヒューズによって保持することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか1項に記載の電圧供給回路。
【請求項６】
前記記憶部は、前記バイアス電圧の設定値をツェナーザップによって保持することを特徴とする請求項２乃至４記載のいずれか１項に電圧供給回路。
【請求項７】
前記出力電圧設定部は、さらに
前記帰還抵抗部に接続されたセレクタ回路と、
前記セレクタ回路に選択信号を出力するデータ処理回路とを有し、
前記セレクタ回路は、前記選択信号に基づいて前記帰還抵抗部の抵抗値を設定し、前記増幅器の帰還抵抗とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電圧供給回路。
【請求項８】
前記帰還抵抗部は、少なくとも第１の帰還抵抗部および第２の帰還抵抗部を有し、前記出力電圧設定回路の外部から入力されるモード設定信号に基づいて、前記第１の帰還抵抗部あるいは第２の帰還抵抗部が前記増幅器に対する帰還抵抗として選択されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電圧供給回路。
【請求項９】
バイアス電圧が供給されるマイクと、
電源昇圧部と、
前記電源昇圧部によって生成された電圧を電源電圧として動作し、前記マイクにバイアス電圧を供給する増幅器と、
前記増幅器に対する帰還抵抗部を有し、該帰還抵抗部の抵抗値が前記マイクのバイアス電圧の設定値に応じて決定される出力電圧設定回路とを有するマイクユニット。
【請求項１０】
前記バイアス電圧の設定値を保持する記憶部を有することを特徴とする請求項９に記載のマイクユニット。
【請求項１１】
マイクの感度調整方法であって、
マイクに、基準音を入力し、
前記基準音に対する前記マイクの出力と基準電圧を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記マイクにバイアスするバイアス電圧を設定する設定値を出力し、
前記設定値を記憶し、該設定値に基づいて、前記バイアス電圧を出力する増幅器の帰還抵抗値を決定する感度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧供給回路に関し、特にコンデンサマイクなどのセンサに用いる場合に、センサに対して電圧を供給する電圧供給回路およびそれを用いたマイクユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの携帯端末における音声通信に際し、コンデンサマイクと呼ばれるマイクを使う技術が普及している。コンデンサマイクとはコンデンサの一方の電極を振動板とし、音声などの振動を、静電容量の変化として取り出すことで電気信号に変えるマイクである。
【０００３】
従来のコンデンサマイクを用いたコンデンサマイクユニット１００の回路を図１４に示す。図１４に示すように従来のコンデンサマイクユニットは、コンデンサマイク１０１、ＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）１０２、キャパシタ１０３、抵抗１０４、１０５、および直流電源１０６、１０８を有している。
【０００４】
コンデンサマイク１０１は、入力される音声などの音圧に対して出力信号を生成する振動センサである。コンデンサマイク１０１の一方の電極は、抵抗１０４を介して直流電源１０８に接続され、他方の電極は接地されている。コンデンサマイク１０１は、直流電源１０８より、特定のバイアス電圧が与えられている。またコンデンサマイク１０１の出力端はＪＦＥＴ１０２のゲートに接続されている。ＪＦＥＴ１０２は、コンデンサマイクの出力信号を増幅して増幅信号を生成する増幅回路である。ＪＦＥＴ１０２で生成された増幅信号は出力端子１０７を介して出力される。
【０００５】
図１４に示したコンデンサマイクユニットでは、２つの直流電源１０６および１０８を用いているが、直流電源１０６から供給される電圧を昇圧して、コンデンサマイク１０１に印加するバイアス電圧を生成することも可能である。
【０００６】
このようなコンデンサマイクユニットでは、コンデンサマイク、ＪＦＥＴの製造時に、製造ばらつきが生じてしまう。この製造ばらつきは、コンデンサの電極間距離のばらつきや、ＪＦＥＴの増幅効率のばらつきとして現れるため、コンデンサマイクユニットごとにその感度がばらついてしまう原因となる。
【０００７】
そのため、コンデンサマイクなどのセンサ装置に、製造ばらつきが発生した場合でも、そのばらつきに対応して、適切な感度で動作することが出来るコンデンサマイクユニットが望まれていた。
【０００８】
また、従来のコンデンサマイクユニットで、コンデンサマイクユニットの感度を切り替えたい場合は、感度設定の異なる２つのコンデンサマイクユニットを用意し、コンデンサマイクユニット自体を切り替えることで、感度を切り替えている。しかし、この構成では、切り替えたい感度の段階に応じてコンデンサマイクユニットを用意しなければならない。そのため、１つのコンデンサマイクユニットで、複数の感度を選択することが可能なコンデンサマイクユニットが望まれていた。
【非特許文献１】ＰＡ音響システム：工学図書：平成８年度版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、従来はセンサ装置、例えばコンデンサマイクユニットごとに、その感度にばらつきが生じてしまう場合があった。また、ばらつきが生じた場合はその感度を調整することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１態様による電圧供給回路は、電源昇圧部と、前記電源昇圧部によって生成された電圧を電源電圧として動作し、センサにバイアス電圧を供給する増幅器と、前記増幅器に対する帰還抵抗部を有し、該帰還抵抗部の抵抗値が前記センサのバイアス電圧の設定値に応じて決定される出力電圧設定回路とを有する。
【００１１】
このような構成とすることによりコンデンサマイクなどのセンサに、供給するバイアス電圧を選択することが可能となる。
【００１２】
本発明の１態様によるマイクユニットは、バイアス電圧が供給されるマイクと、電源昇圧部と、前記電源昇圧部によって生成された電圧を電源電圧として動作し、前記マイクにバイアス電圧を供給する増幅器と、前記増幅器に対する帰還抵抗部を有し、該帰還抵抗部の抵抗値が前記マイクのバイアス電圧の設定値に応じて決定される出力電圧設定回路とを有する。
【００１３】
このような構成により、マイクユニットの感度のばらつきを低減させることが可能となる。
【００１４】
また本発明の１態様によるマイクユニットの感度調整方法は、コンデンサマイクに、基準音を入力し、前記基準音に対する前記マイクの出力と基準電圧を比較し、前記比較した結果に基づいて、前記マイクにバイアスするバイアス電圧を設定する設定値を出力し、前記設定値を記憶し、該設定値に基づいて、前記バイアス電圧を出力する増幅器の帰還抵抗値を決定する。
【００１５】
このような感度調整動作を行うことにより、マイクユニットの感度のばらつきを低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
マイクユニットの感度のばらつきを低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１
以下に示す実施の形態に関しては、マイクユニットとして、コンデンサマイクユニットを例に述べる。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態１のコンデンサマイクユニットを示す図である。実施の形態１のコンデンサマイクユニットは、電圧供給回路１、コンデンサマイク２、増幅回路３、キャパシタ４、抵抗５、６、電源７を有している。
【００１９】
電圧供給回路１は、電源７から与えられた電圧を昇圧し、バイアス電圧をコンデンサマイク２へと供給する回路である。このバイアス電圧は、抵抗５を介してコンデンサマイク２へと供給される。電圧供給回路１が出力するバイアス電圧に関しての詳細は後述する。コンデンサマイク２は、一方の電極が振動板とされたマイク素子（振動センサ）である。増幅回路３は、ゲートにコンデンサマイク２の出力が与えられた接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）である。このＪＦＥＴ３は、電源７と接地電位の間に接続されている。
【００２０】
このコンデンサマイクユニットは、音声などに応じて振動センサであるコンデンサマイクの振動板が振動する。振動板が振動すると静電容量が変化するため、コンデンサマイク２に蓄えられた電荷が変化する。この電荷の変動に基づいて、抵抗５とコンデンサマイク２の間のノードの電圧が変化する。この電圧の変化分がコンデンサマイク２の出力信号として、キャパシタ４を介してＪＦＥＴ３のゲート電極へと与えられる。ＪＦＥＴ３では、コンデンサマイクの出力信号を増幅し、ＪＦＥＴ３のソースと抵抗６の間のノードからコンデンサマイクユニットの出力信号として出力される。
【００２１】
ここで、実施の形態1のコンデンサマイクユニットは、第1のバイアス電圧（例えば２４Ｖ程度）をコンデンサマイク２に与えて動作する高感度モードと、第２のバイアス電圧（例えば１２Ｖ程度）を与えて動作する低感度モードとを有するものとする。このモードを設定するモード指定信号は、コンデンサマイクユニット動作時に外部から電圧供給回路１に与えられている。電圧供給回路１は、モード指定信号に応じた第１あるいは第２のバイアス電圧をコンデンサマイク２に印加している。
【００２２】
一連の動作において、電圧供給回路１がコンデンサマイク２に供給する基本的な電圧は、モード指定信号によって決定される。しかし、既述したように、コンデンサマイクユニットには、製造ばらつきが生じてしまう。実施の形態１の電圧供給回路１は、後述する感度調整が予め行われ、第１のバイアス電圧、第２のバイアス電圧の調整が可能な電圧供給回路とされている。そこで、この電圧供給回路１について以下に説明する。
【００２３】
図２は、実施の形態１の電圧供給回路１の構成を示すブロック図である。実施の形態１の電圧供給回路１は、電源昇圧部２１、レギュレータ部２２、出力電圧設定部２３を有している。
【００２４】
電源昇圧部２１は、電源７から与えられた電圧（例えば５Ｖ）を必要な電圧（例えば２４Ｖ程度）まで昇圧し出力する部分である。電源昇圧部２１は、例えばチャージポンプや、ＤＣ−ＤＣコンバータで実現可能である。
【００２５】
レギュレータ部２２は、電圧供給回路１の出力するバイアス電圧を生成する回路である。レギュレータ部２２は、基準電圧源２２２、非反転増幅器２２１を有している。基準電圧源２２２は、例えばバンドギャップ電圧源（ＢＧＲ）などであり、電源７の電圧から安定した固定電圧を生成して供給する回路である。非反転増幅器２２１は、電源昇圧部２１が生成した電圧を電源電圧として動作する増幅器である。この非反転増幅器２２１の非反転入力端子には、ＢＧＲ２２２から安定した基準電圧が与えられ、反転入力端子には、帰還抵抗を介した帰還入力が与えられている。この帰還抵抗の抵抗値は、後述する出力電圧設定部２３により、設定されている。
【００２６】
非反転増幅器２２１は、非反転入力端子に与えられた電圧を増幅し、バイアス電圧として出力する。この時の増幅度は、帰還抵抗の抵抗値によって決定される。より詳細には帰還抵抗の抵抗値と、非反転増幅器２２１の反転入力端子と接地電位との間に接続された抵抗の抵抗値の比によって決定される。従って、電圧供給回路１の出力するバイアス電圧は、出力電圧設定部２３の帰還抵抗値によって設定されると言うことが可能である。
【００２７】
出力電圧設定部２３は、レギュレータ部２２が出力するバイアス電圧の設定を行う回路である。出力電圧設定部２３は、増幅器２２１に対する帰還抵抗値を変化させることで、バイアス電圧の設定を行う。出力電圧設定部２３には第１の帰還抵抗部２３１と第２の帰還抵抗部２３２が設けられている。第１の帰還抵抗部２３１は、上述の高感度モードの時に用いられる帰還抵抗部であり、第２の帰還抵抗部２３２は、低感度モードの時に用いられる帰還抵抗部である。出力電圧設定部２３は、モード指定信号に応じて、第１あるいは第２の帰還抵抗部を選択的に使用することにより、高感度モード、低感度モードを切り替えている。
【００２８】
実施の形態１の電圧供給回路１は、電源７から与えられた電圧を元にＢＧＲ２２２が基準電圧を生成し、この基準電圧を非反転増幅器２２１が増幅した電圧をバイアス電圧として出力している。この時に、出力電圧設定部２３には、モード指定信号が与えられ、第１の帰還抵抗部２３１あるいは第２の帰還抵抗部２３２を選択している。また、増幅した電圧を出力するために非反転増幅器２２１が必要とする電源は、電源昇圧部２１によって生成されている。このような構成の電圧供給回路１を用いることにより、高感度モード、低感度モードのバイアス電圧が生成され、コンデンサマイクユニットが動作している。
【００２９】
上述したバイアス電圧の調整を行うための出力電圧設定部２３のより詳細な構成について説明する。実施の形態1の出力電圧設定部２３は、第１、第２の帰還抵抗部２３１、２３２、第１、第２のセレクタ回路２３３、２３４、データ処理部２３５および記憶部２３６を有している。帰還抵抗部２３１および２３２は、レギュレータ部２２の非反転増幅器２２１の出力端子と接地電位の間に直列に接続された複数の抵抗を有している。実施の形態1の帰還抵抗部２３１、２３２では、８個の抵抗が直列に接続されている。帰還抵抗部２３１と２３２は、非反転増幅器２２１の出力に対して互いに並列に接続されている。
【００３０】
これらの帰還抵抗部２３１、２３２には、それぞれセレクタ回路２３３および２３４が接続されている。それぞれのセレクタ回路２３３、２３４は、帰還抵抗部の各抵抗間のノードに接続された７つのスイッチを有している。セレクタ回路２３３、２３４では後述する記憶部２３６に保持された設定値に基づいて、７つのスイッチのうち任意のひとつが選択される。選択されたスイッチに対応するノードが上述した非反転増幅器の反転入力へと接続される。
【００３１】
出力電圧設定部２３は、後述する感度調整動作に基づいた設定値を記憶する記憶部２３６を有している。データ処理部２３５は、記憶部２３６に保持された設定値を出力し、上述のセレクタ回路２３３、２３４の中のスイッチを選択する信号を出力する回路である。この記憶部２３６に保持された設定値が、帰還抵抗値を設定する設定値に対応し、バイアス電圧の調整を行っている。またデータ処理部２３５には、モード指定信号も入力され、第１の帰還抵抗部２３１あるいは第２の帰還抵抗部２３２を選択的に増幅器２２１に接続するためのスイッチ制御信号も出力している。
【００３２】
つまり、データ処理部２３５は、モード指定およびバイアス電圧の調整を行う設定値を出力する回路である。
【００３３】
実施の形態１の電圧供給回路では、感度調整を行ったときに第１のバイアス電圧値、第２のバイアス電圧値の調整が行われ、その設定が帰還抵抗の設定値として記憶部２３６に記憶される。
【００３４】
コンデンサマイクユニットを実際に使用する通常動作では、電圧供給回路１には、モード指定信号のみが与えられる。この時、電圧供給回路１内の出力電圧設定部２３では、データ処理部２３５から、第１あるいは第２の帰還抵抗部を選択する信号と共に、記憶された設定値が出力される。セレクタ回路２３３、２３４では、設定値のデータに対応するスイッチが選択され、帰還抵抗部内の８個の抵抗のうち、任意の数（１〜７）の抵抗が非反転増幅器２２１に接続される。この動作によって帰還抵抗値が設定される。非反転増幅器２２１は、接続された第１あるいは第２の帰還抵抗部、および各帰還抵抗部内で反転入力端子に接続された抵抗の数によって増幅度が決定され、バイアス電圧を出力する。
【００３５】
このような構成とすることにより、実施の形態１のコンデンサマイクユニットは、高感度モードあるいは低感度モードで動作する。このコンデンサマイクユニットの感度ばらつきに関しては、電圧供給回路１が感度調整に基づいて調整したバイアス電圧を与えることで、安定した感度とすることが可能である。
【００３６】
以下、上述の感度調整について説明する。図３は、実施の形態１のコンデンサマイクユニットの感度調整に用いられる感度調整装置の構成を示す図である。
この感度調整装置は信号発生器３１、スピーカー３２、コンデンサマイクユニット３３、検査調整機３４を有している。
【００３７】
信号発生器３１は、例えば所定周波数の信号などを生成する装置であり、感度調整時の基準音に相当する信号を発生する。スピーカー３２は、この信号発生器３１が生成する信号を実際の音としてコンデンサマイクユニット３３に与える。コンデンサマイクユニット３３は、図１に示したコンデンサマイクユニットと同じであるため、その説明を省略する。検査調整機３４は、コンデンサマイクユニットが出力した信号を計測し、コンデンサマイクユニットの電圧供給回路１に記憶させる設定値を出力する装置である。検査調整機３４は、その内部に比較回路３４１、リファレンス回路３４２、調整信号発生回路３４３などを有している。
【００３８】
実施の形態１の感度調整方法では、まず信号発生器３１、スピーカー３２から基準となる基準音がコンデンサマイクユニット３３に与えられる。コンデンサマイクユニット３３は基準音を電気信号に変換して出力する。コンデンサマイクユニット３３から出力された信号は、検査調整機３４内の比較回路３４１の一方の入力端子に与えられる。比較回路３４１の他方の入力端子には、比較対象としてリファレンス電圧が与えられている。このリファレンス電圧は、基準音が与えられたときにコンデンサマイクが出力すべき信号のレベルとしてリファレンス回路３４２内に記憶されている。比較回路３４１ではリファレンス電圧とコンデンサマイクユニットの出力レベルを比較し、比較結果を調整信号発生回路３４３へと出力している。調整信号発生回路３４３では、コンデンサマイクユニットの出力レベルと、リファレンス電圧のレベルの差から、バイアス電圧を変化させる電圧幅を決定する。そして、電圧供給回路１の出力する電圧を設定するための設定値（帰還抵抗部の帰還抵抗値を設定する設定値）を出力する。この設定値は、電圧供給回路１内の出力電圧設定部２３に送られ、記憶部２３６に記憶される。
【００３９】
図４は、コンデンサマイクユニットの感度と、バイアス電圧の関係を示す図である。また、図５は、調整信号発生回路３４３が出力する設定値と、バイアス電圧に対しての調整量を示す図である。
【００４０】
上述したように、検査調整機３４ではコンデンサマイクユニットの出力レベルとリファレンス電圧の差からバイアス電圧を変化させる電圧幅が決定される。図４は、この感度と調整量の関係も示されている。
【００４１】
例えば、コンデンサマイクユニットの出力信号のレベルが低く、設定範囲よりも感度が低い場合は、コンデンサマイクに対するバイアス電圧を上げてやることで、感度は上昇する。この時、設定範囲からどの程度、感度がずれているかに応じてバイアス電圧を上げる電圧幅も決定される。コンデンサマイクユニットの感度が設定範囲より高かった場合は、コンデンサマイクユニットのバイアス電圧を下げる電圧幅が決定される。
【００４２】
仮にコンデンサマイクのバイアス電圧を２４Ｖとして、図４、Ａ点に相当するような感度をコンデンサマイクユニットの出力レベルが示した場合、バイアス電圧を３Ｖ上げることが決定される。バイアス電圧を３Ｖ上げることにより、コンデンサマイクユニットは、図４、Ｂ点に示す感度を示し、設定範囲内の感度となる。調整信号発生回路３４３では、高感度モード時にはバイアス電圧を３Ｖ上げる設定に対応するデータが生成され、電圧供給回路１内の記憶部２３６へと送られる。図５は、この「高感度モードにおいてバイアス電圧＋３Ｖ」のような設定を示すために調整信号発生回路３４３から出力される設定値の一覧を示す図である。図５に示されるように、この設定値は７ビットからなるシリアルデータで出力される。この７ビットのデータのうち最上位ビット（ＭＳＢ）は、高感度モードか低感度モードかを示すためのビットであり、２桁目から４桁目の３ビットは、上記第１のセレクタ２３３に含まれる７個のスイッチのうちの１つを選択するためのビットである。また５桁目から７桁目の下位３ビットは、上述の第２のセレクタ２３４に含まれる７個のスイッチのうち１つを選択するビットである。すでに説明したようにセレクタ回路内のスイッチを選択することで帰還抵抗値が決定され、バイアス電圧が設定される。
【００４３】
本実施の形態においては、高感度モード、低感度モードにおいてバイアス電圧を１Ｖずつ、±３Ｖまで調整可能としたため、上記のような７ビットのデータとしたが、このデータのビット数は電圧設定を行う幅や範囲、感度のモードの数などにおいて適宜変更可能である。
【００４４】
このように実施の形態１の感度調整装置ではコンデンサマイクユニットの出力とリファレンス電圧の差から、電圧供給回路１に対する設定値が決定される。このデータは電圧供給回路１内の記憶部２３６に保持される。その結果、コンデンサマイクユニットのユニット毎の感度差が少ないコンデンサマイクユニットを得ることが可能である。
【００４５】
ここで、図２にもどり、上述したような７ビットのデータが与えられるデータ処理回路２３５の詳細な構成について説明する。データ処理回路２３５内には、図６に示したような７段からなるシフトレジスタが形成されている。このシフトレジスタには感度調整動作において、外部から上記の設定値に対応する７ビットのシリアルデータ及びクロックが供給されている。シフトレジスタはクロックの立ち下がりに合わせて、上記のシリアルデータを順次取り込んでいくため７クロックで上記の７ビットシリアルデータを全て取り込むことが可能である。７ビットシリアルデータを取り込んだ段階で、シフトレジスタの各段の出力を見ることにより、シリアルデータをパラレルデータとすることが可能である。図６においては出力端子６１〜６７がこのパラレルデータ出力端子となる。
【００４６】
ここで２桁目から４桁目に相当する出力端子６２、６３、６４は第１のセレクタ回路に対する記憶部に接続され、５桁目から７桁目に相当する出力端子６５、６６、６７は第２のセレクタ回路に対する記憶部に接続されている。
【００４７】
図７は、第１のセレクタ回路２３３に対応する記憶部２３６から、第１のセレクタ２３３内のスイッチまでの構成を示す回路図である。図７に示すように、実施の形態１での記憶部２３６は、データ処理回路のシフトレジスタとセレクタの間に配置されたヒューズ素子で構成されている。図７に示すように第１のセレクタ回路に対応する記憶部２３６は３つのヒューズ素子７１１、７１２、７１３、スイッチ素子７２１、７２２、７２３を有している。ヒューズとスイッチは電源線と接地電位の間に直列に接続されている。スイッチ素子はヒューズに対して接地電位側に配置され、スイッチ素子と並列に高抵抗７３１、７３２、７３３がヒューズ−接地電位間に接続されている。このスイッチ素子７２１、７２２、７２３のそれぞれのゲートには、上述のパラレルデータに変換された２桁目から４桁目に対応するデータが入力されている。つまり、図６におけるパラレルデータ出力端子６２、６３、６４に接続されている。仮に、ここでは上に述べた「高感度モードの時にバイアス電圧を３Ｖ上げる」設定に対応する信号（２桁目＝１、３桁目、４桁目＝０）が与えられているとする。その結果、２桁目のビットに対応するスイッチ素子７２１のみがオン、その他のスイッチ素子７２２、７２３はオフとされる。感度調整時には、この状態で検査調整機からヒューズ切断電圧ＶＢＩＡＳが印加される。具体的には、感度調整時に電源線をヒューズ切断電圧ＶＢＩＡＳへと接続する。ヒューズ切断電圧ＶＢＩＡＳが印加されるとオン状態のスイッチ素子７２１に接続されたヒューズ７１１のみに過電流が流れ、ヒューズ７１１が切断される。その他のヒューズ素子７１２、７１３はスイッチ素子７２２、７２３がオフ状態であり、接地電位には高抵抗７３２、７３３のみを介して接続されるため過電流は流れない。ヒューズ切断が終了するとヒューズ切断電圧ＶＢＩＡＳは電源線から切り離される。
【００４８】
実施の形態１では、このヒューズの切断状態で上記の設定値を記憶している。ここで、通常動作時について説明する。通常動作時は、電源線は通常の回路電源ＶＤＤに接続され、ヒューズ７１１のみが切断されている。この記憶部２３６からはヒューズと高抵抗（スイッチ素子）の間のノードが第１のセレクタ回路２３６内の論理回路（図７に示す例ではセレクタ回路内の７個のスイッチそれぞれに接続されたＡＮＤゲート）に接続されている。この場合、ヒューズが切れている部分に対応するヒューズ７１１と高抵抗７３１の間のノードは、接地電位（Ｌレベル）となっているのに対し、ヒューズが切断されていない部分では、ヒューズ７１２、７１３と高抵抗７３２、７３３の間のノードは、電源電位（Ｈレベル）となっている。そのため、図７に示した回路例では全ての入力がＨレベルとなるＡＮＤゲート（図７中、左端のＡＮＤゲート）がＨレベルを出力することで、セレクタ回路のスイッチを選択する。
【００４９】
図７では、第１のセレクタ回路２３３に対応する記憶部と第１のセレクタ回路の接続についてのみ示したが、第２のセレクタ回路２３４に対しても同様にヒューズによる記憶部２３６が形成され、このヒューズの切断により設定値が記憶されている。
【００５０】
この様に感度調整動作で設定された設定値は、出力電圧設定部に記憶され、この設定値に基づいてバイアス電圧が生成される。
【００５１】
以上、詳細に説明したように、本実施の形態では感度調整動作によって、コンデンサマイクユニットの感度を設定する設定値が決定され、コンデンサマイクに対する電圧供給回路に記憶される。コンデンサマイクの電圧供給回路は、その帰還抵抗値を設定値に基づいて設定するため、感度のばらつきがないコンデンサマイクユニットを提供することが可能となる。またバイアス電圧は、基準電圧を非反転増幅器により増幅した電圧であるため、リップルなどの低い安定したバイアス電圧を供給できる。
【００５２】
実施の形態２
図８は、本発明の実施の形態２に関わるコンデンサマイクユニットを示す図である。図８において、実施の形態１と同じ構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
実施の形態２では、第１の帰還抵抗部８３１、第２の帰還抵抗部８３２、第１のセレクタ８３３および第２のセレクタ８３４の構成が異なっている。実施の形態１では、帰還抵抗部２３１、２３２は、複数の抵抗が直列に接続され、スイッチは各抵抗の間のノードに接続される構成としている。実施の形態２の帰還抵抗部８３１、８３２は、７つの抵抗が並列に配置され、７つの抵抗に対して直列に１つの抵抗が接続されている。この１つの抵抗の一端は接地電位に接続されている。第１、第２のセレクタ回路８３３、８３４は、実施の形態１と同様にそれぞれ７つのスイッチを有しているが、その接続が異なっている。７つのスイッチ素子は、その一端が接地電位に接続された１つの抵抗と、並列に接続された７つの抵抗の間のノードに、それぞれ接続されている。スイッチの他端は、非反転増幅器２２１の反転入力端子に接続されている。
【００５４】
この実施の形態では、並列に配置された７つの抵抗の抵抗値がそれぞれ異なっている。実施の形態１と同様に、データ処理回路２３５からはセレクタ回路８３３、８３４内の７つのスイッチのうち任意の１つを選択する設定値が与えられる。つまり、実施の形態２の回路では抵抗値が異なる７つの抵抗のうち任意の１つが非反転増幅器の反転入力端子に接続される。このように、実施の形態２では、抵抗値の異なる抵抗のうち任意の１つを選んで反転入力端子に接続することで、帰還抵抗値を設定している。
【００５５】
実施の形態１においては直列に接続した抵抗の間の任意のノードを接続していたため、非反転増幅器の増幅度を精度よく設定することが困難な場合がある。例えば実施の形態１では、非反転増幅器の出力と反転入力端子に接続されるノードとの間の抵抗の数を１つとした場合は、このノードから接地電位までに接続される抵抗の数は、７つとなる。非反転増幅器の出力と反転入力端子に接続されるノードとの間の抵抗の数を２つとした場合は、このノードから接地電位までに接続される抵抗の数は、６つとなる。増幅器２２１の増幅度はこの反転入力に接続される帰還抵抗値と、反転入力端子と接地電位の間に接続される抵抗値の比によって変わるため、実施の形態１のような構成では直列に接続される個々の抵抗の抵抗値の設定が複雑になり、バイアス電圧を精度よく調整することが困難な場合がある。それに対し実施の形態２の電圧供給回路１の構成では、反転入力に接続される帰還抵抗値と、反転入力端子と接地電位の間に接続される抵抗値の比を調整することが容易となり、バイアス電圧の設定に対する精度も向上する。
【００５６】
実施の形態３
図９は、本発明の実施の形態３に関わるコンデンサマイクユニットを示す図である。図９において、実施の形態１と同じ構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
実施の形態３では、第１の帰還抵抗部、第２の帰還抵抗部、第１、第２のセレクタを一つにまとめて、１つの帰還抵抗部９１、セレクタ回路９２としている。帰還抵抗部９１は、直列に接続された複数の抵抗を有している。セレクタ回路９２は、各抵抗間のノードと反転入力端子の間に接続された複数のスイッチを有している。実施の形態３の電圧供給回路１では、セレクタ回路で選択されるスイッチの組み合わせで帰還抵抗値が決定される。
【００５８】
実施の形態１では、８つの抵抗の抵抗間のノードに接続された７個のスイッチのうち１つを選択することで帰還抵抗値を設定していたが、この実施の形態３では複数のスイッチを選択することが可能とされる。これは感度調整時に設定される設定値のデータと選択されるスイッチの対応を変えることで可能となる。
【００５９】
例えば、感度設定時に設定されるデータのビット数を多くして、セレクタ回路内のスイッチの数に対応したビット数とする。そして、感度調整時に、高感度モード時、低感度モード時の調整すべき電圧幅に合わせて、このスイッチ数に対応したビット数の設定値が記憶される。通常動作時は、この設定値に基づいて帰還抵抗部の各抵抗間のノードと反転入力端子の接続がセレクタ回路内のスイッチごとに決定される。
【００６０】
実施の形態１のように８個の抵抗が直列に接続され、セレクタ回路に７つのスイッチが形成されていた場合、スイッチの選び方は１２８通り存在する。この場合、記憶部が記憶する設定値は、この組み合わせのうち、高感度モードにおけるスイッチの組み合わせデータと低感度モードにおけるスイッチの組み合わせデータとする。つまり、感度調整時に得られる設定値を各スイッチに対応した７ビットのデータとし、記憶部２３６は７ビットの組み合わせを２種類記憶する。このように記憶部に記憶される設定値とスイッチの対応を変えることで帰還抵抗部、セレクタ回路を高感度モード、低感度モードで共用し、１つの帰還抵抗部９１、セレクタ回路９２としてバイアス電圧の設定が可能となる。
【００６１】
実施の形態４
図１０は、本発明の実施の形態４に関わるコンデンサマイクユニットを示す図である。図１０において、実施の形態１と同じ構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
実施の形態４では非反転増幅器２２１の出力にログアンプ１００１が接続されている。実施の形態４では非反転増幅器２２１から出力された電圧を、さらにログアンプと呼ばれる増幅器により増幅し、バイアス電圧としてコンデンサマイク２に供給している。ログアンプとは、その入力に対して出力が指数関数的に増加する増幅器である。
【００６３】
実施の形態４ではログアンプ１００１は、演算増幅器、ダイオード、バイポーラトランジスタおよび抵抗を有している。演算増幅器の非反転入力端子には入力抵抗を介して非反転増幅器２２１の出力が与えられている。演算増幅器の非反転入力端子は抵抗を介して接地電位に接続されている。この演算増幅器の出力は、出力抵抗および並列に接続されたダイオード、バイポーラトランジスタを介して反転入力端子にフィードバックされている。このログアンプには電源昇圧部で昇圧された電圧が電源電圧として与えられている。
【００６４】
一般的にコンデンサマイクユニットに対するバイアス電圧が増加するにつれて、コンデンサマイクユニットの感度は指数関数的に増加することが知られている。そこで、実施の形態４では、コンデンサマイクのバイアス電圧に対する特性とほぼ同一の入出力特性を有するログアンプが用いられる。
【００６５】
ログアンプは、上述したように、その入力の変化に対して出力が指数関数的に変化する。例えば実施の形態１の電圧供給回路では、コンデンサマイクに対するバイアス電圧を非反転増幅器が±３Ｖの範囲で調節している。しかし、実施の形態４ではこの非反転増幅器の出力をログアンプで増幅する構成としているため、±３Ｖよりも広い範囲のバイアス電圧の調整が可能である。  
【００６６】
変形例
実施の形態１では、記憶部２３６として３つのヒューズ素子を有する記憶部から、７つのスイッチのうち任意の１つを選択する構成としたが、記憶部としては他の構成を用いることも可能である。図１１は、記憶部として他の回路を用いた場合を表した図である。実施の形態１では、記憶部２３６がデータ処理回路２３５とセレクタ回路２３３の間に存在していたがこの変形例では、記憶部が帰還抵抗部に並列に設けられている。帰還抵抗部の複数の抵抗のそれぞれに並列にヒューズが設けられている。
【００６７】
そして、感度調整動作時に調節する電圧幅に応じて、７つのヒューズのうちの任意のヒューズが切断される。このように帰還抵抗部に並列にヒューズを設け、感度調整時にヒューズを切断することで記憶部とすることも可能である。なお、このような構成は実施の形態２から４のどの場合にも適用が可能である。図１２は実施の形態２にさらに他の変形例を適用した例である。図１２に示す記憶部は、各帰還抵抗とスイッチとの間にヒューズを設け、感度調整時に任意のヒューズを切断することにより設定値を記憶させる。
【００６８】
また、実施の形態ではヒューズを用いて記憶部としたが、記憶部としてはヒューズ素子に限らず、ツェナーザップやＥＥＰＲＯＭなどを用いることも可能である。ここで、ツェナーザップとは、ヒューズと反対の動作をする素子である。ヒューズが切断されることにより、ある２点間が常に"開放"状態であることを記憶するのに対し、ツェナーザップは降伏させることによりある２点間を常に"短絡"させて記憶する。このような記憶部は、例えば図１１に示した変形例のヒューズを、そのままツェナーザップ素子に置き換えることなどで実現可能である。
【００６９】
図１３は、実施の形態１において図７に示した記憶部の構成をヒューズからＥＥＰＲＯＭに置き換えた場合の構成を示す回路図である。図１３のように構成した回路で実施の形態１の記憶部と同じ出力を得たい場合は、感度調整動作の時に、書き込み電圧としてＶｗｒｉｔｅに高電圧を印加する。また、ＥＥＰＲＯＭ素子１３２１のコントロールゲートにはＬレベル、ＥＥＰＲＯＭ素子１３２２、１３２３のコントロールゲートにはＨレベルの信号が与えられる。この結果、ＥＥＰＲＯＭ素子１３２１は、フローティングゲートの電子が排出され、常時オン状態となる。一方、ＥＥＰＲＯＭ素子１３２２、１３２３では、フローティングゲートの電子は排出されず消去状態のままとなる。感度調整動作が終了した後は、書き込み電圧およびコントロールゲートには電圧が印加されないため、消去状態の素子は常にオフとなり、図１３中左端のインバータのみにＬレベルが入力される。その結果、実施の形態１と同様に図１３の左端のＡＮＤゲートのみがＨレベルを出力し、スイッチを選択する。
【００７０】
また、実施の形態では、電源昇圧部２１はモード指定信号に関わらず電源電圧を一定に昇圧した電圧を出力しているが、モード指定信号を電源昇圧部２１にも入力し、電源昇圧部２１は、モードに応じて増幅器が必要とする電圧を生成する構成としても良い。
【００７１】
以上、詳細に説明したように本発明による電圧供給回路によれば、コンデンサマイクなどのセンサに、感度に基づいた適切な電圧を印加することが可能である。また、コンデンサマイクユニットなどのマイクユニットごとの感度ばらつき低減させることが可能となる。また、本発明は実施の形態に示された構成に限られるものではなく、上述の変形例のように種々の変形が可能である。
【００７２】
更に、本発明の電圧供給回路について、センサとして、特に振動センサ（コンデンサマイク）を用いた場合を実施の形態で詳細に述べたが、本発明の電圧供給回路の利用は、コンデンサマイクに限定されない。例えば、コンデンサマイクと同様の原理で動作する静電容量の変位を検出する他の音圧センサ、例えば半導体素子等を利用したものにも有用であることは言うまでもない。従って、本発明でいうマイクユニットには、静電容量の変位を検出する他の音圧センサ、例えば半導体素子等をマイクに用いたものなども含まれることはいうまでもないことである。また、振動センサで変位検出型、特に静電容量の変化を検出するタイプのものにも本発明の電圧供給回路は極めて有効である。さらに、直流バイアス電圧により出力を変えることができる他のセンサ、例えば温度センサや光センサなどにも本発明の電圧供給回路は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のコンデンサマイクユニットを示す図である。
【図２】実施の形態１に関するコンデンサマイクユニットの電圧供給回路を示す図である。
【図３】本発明の感度調整装置を示す図である。
【図４】コンデンサマイクユニットの感度と、バイアス電圧の関係を示す図である。
【図５】調整信号発生回路が出力する設定値と、バイアス電圧に対しての調整量を示す図である。
【図６】データ処理回路内のシフトレジスタを示す図である。
【図７】、第１のセレクタ回路に対応する記憶部から、第１のセレクタ内のスイッチまでの構成を示す回路図である。
【図８】実施の形態２に関わるコンデンサマイクユニットを示す図である。
【図９】実施の形態３に関わるコンデンサマイクユニットを示す図である。
【図１０】実施の形態４に関わるコンデンサマイクユニットを示す図である。
【図１１】記憶部として他の回路を用いた場合を表した図である。
【図１２】記憶部として他の回路を用いた場合を表した図である。
【図１３】記憶部として他の回路を用いた場合を表した図である。
【図１４】従来のコンデンサマイクユニットを示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    電圧供給回路
２    コンデンサマイク
３    増幅回路
４    キャパシタ
５、６    抵抗
７    電源
２１    電源昇圧部
２２    レギュレータ部
２３    出力電圧設定部
２２１    非反転増幅器
２２２    基準電圧源
２３１    第１の帰還抵抗部
２３２    第２の帰還抵抗部
２３３    第１のセレクタ回路
２３４    第２のセレクタ回路
２３５    データ処理部
２３６    記憶部
３１    信号発生器
３２    スピーカー
３３    コンデンサマイクユニット
３４    検査調整機
３４１    比較回路
３４２    リファレンス回路
３４３    調整信号発生回路
７１１、７１２、７１３    ヒューズ
７２１、７２２、７２３    スイッチ素子
７３１、７３２、７３３    高抵抗
８３１    第１の帰還抵抗部
８３２    第２の帰還抵抗部
８３３    第１のセレクタ回路
８３４    第２のセレクタ回路
９１    帰還抵抗部
９２    セレクタ回路
１００１    ログアンプ
１１１１、１２１１    第１の帰還抵抗部および記憶部
１１１２、１２１２    第２の帰還抵抗部および記憶部
１１１３、１２１３    第１のセレクタ回路
１１１４、１２１４    第２のセレクタ回路
【図１】
2006191359.tif 000003
【図２】
2006191359.tif 000004
【図３】
2006191359.tif 000005
【図４】
2006191359.tif 000006
【図５】
2006191359.tif 000007
【図６】
2006191359.tif 000008
【図７】
2006191359.tif 000009
【図８】
2006191359.tif 000010
【図９】
2006191359.tif 000011
【図１０】
2006191359.tif 000012
【図１１】
2006191359.tif 000013
【図１２】
2006191359.tif 000014
【図１３】
2006191359.tif 000015
【図１４】
2006191359.tif 000016