(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された電流源（５）とそれに直列に接続された音響システム（Ａ）とを有して可変振幅の音を発生するための音響発生器であって、前記電流源（５）への制御電流を制御電極（９）を介して供給する制御回路（１）を備え、その制御回路にコンデンサ（７）が接続されており、その制御回路は、
前記コンデンサ（７）の充電可能期間および放電期間を定める第１のパルス列を含む第１の制御電圧を、第１の電圧端子（１９）を介して受けると、前記放電期間中に前記コンデンサ（７）を短絡させて放電させるエンベロープ機能停止用スイッチング手段（Ｍ６）を備え、
前記コンデンサ（７）に充電用の充電電流を供給する入力部と、前記電流源（５）に対して前記充電電流に比例した前記制御電流を前記制御電極（９）を介して出力する出力部とを有する電流ミラー回路（１１）を備え、前記入力部には、第１の入力ブランチ（１３）と、この第１の入力ブランチ（１３）に対して選択的な並列接続を可能に配設された第２の入力ブランチ（１４）および第３の入力ブランチ（１５）とが設けられ、前記出力部には出力ブランチ（１２）が設けられており、
前記電流ミラー回路（１１）は、所定の持続時間及び周波数を持つ第２のパルス列からなるメロディ信号をメロディ端子（２１）を介して受け、前記メロディ信号のパルスが無いときには、前記入力部が入力ブランチ用スイッチング手段（Ｍ４，Ｍ７，Ｍ９）を介して消勢されて前記コンデンサ（７）への充電電流の供給を行わず、かつ、前記出力部が出力ブランチ用スイッチング手段（Ｍ１，Ｍ３）を介して消勢されて前記電流源（５）への前記制御電流の供給を行わないよう配設されており、
前記充電可能期間中は、前記メロディ信号に応じて前記コンデンサ（７）のパルス状の充電が前記入力部から行われてエンベロープが生成され、従って、前記メロディ信号に応じてエンベロープの付加されたパルス状の前記制御電流が供給され、一方、前記放電期間中にコンデンサ（７）の放電が行われ、
前記コンデンサ（７）が充電される際、その充電電流の強さの値が、前記出力部と前記入力部を流れる電流の比率に比例して前記制御電流の強さより低くなるよう構成され、当該比率は、前記第２の入力ブランチ（１４）および第３の入力ブランチ（１５）の選択的な並列接続によって変更できることを特徴とする音響発生器。
【請求項２】
前記制御された電流源（５）はバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
【請求項３】
前記電流ミラー回路（１１）、前記エンベロープ機能停止用スイッチング手段（Ｍ６）、前記入力ブランチ用スイッチング手段（Ｍ４，Ｍ７，Ｍ９）および前記出力ブランチ用スイッチング手段（Ｍ１，Ｍ３）は、ＭＯＳトランジスタを有する集積回路によって実現されていることを特徴とする請求項１または２に記載の音響発生器。
【請求項４】
前記音響システム（Ａ）は、コイル（４）に並列に接続されたトランスジューサ（３）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の音響発生器。
【請求項５】
前記トランスジューサ（３）は圧電形であることを特徴とする請求項４記載の音響発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、好ましくは音を発生するトランスジューサとして圧電または電磁素子を備えている音響システムを有する音響発生器に関するものである。特に、本発明は、例えば時計のアラームとして使用できる短いメロディを発生するための音響発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この形式の音響発生器は米国特許第４，５６７，８０６号に開示されている。この従来技術によれば、発生しようとする楽音の周波数を有し、所定の減衰時間中に漸減する振幅を有するパルスからなるメロディ信号を制御電極に受ける半導体素子のような制御された電流源に、音響システム、ここでは、音響トランスジューサが直列に接続されている。この減少は、発生した楽音の音質を向上させ、また一定の楽器を聴く際に人が聞く音質に近づいた音質を準備できるようにするためである。
【０００３】
発生した楽音の減衰は、半導体素子の制御回路内で、楽音を発生する毎に充電され、楽音の発生時に、すなわちこの楽音の周波数で減衰振幅のパルスによる周期性で放電するコンデンサを設けることによって得られる。この形式の制御信号は、当然ながら半導体素子の主回路内へ、従って音響トランスジューサ内へ反射する。
この公知の回路は、発生メロディの音質に関する限りでは満足できるもので、比較的簡単に実現できる。このため、時計、特に携帯用時計に比較的容易に使用することができる。
【０００４】
しかし、この従来技術を実現したものには、特にそれを腕時計に使用する際に不都合な点がある。それは、腕時計ではそれを構成する部品の余裕空間を最小限に抑えることが基本原理であることによる。音響発生器の部品のほとんどは、計時機能及びこれに関連した他の機能を果たすことができるようにする時計の集積回路の一部にすることができる。しかし、音響システム、半導体素子、及び６．８μＦもの大きさになる可能性があるコンデンサに対しては当てはまらない。これらの素子は一体化できないので、それらすべては時計のムーブメント内にそれぞれの場所を見つける必要があり、上記コンデンサはその値が大きいことから、大きなスペースを占めるであろう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のねらいは、以上に簡単に説明した形式の、しかし上記の不都合な点を備えていない音響発生器を提供することである。
本発明の別のねらいは、低コストで容易に製造できるそのような発生器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可変振幅の音を発生するための、特に時計のアラームに使用できる音響発生器である。この音響発生器は、制御された電流源に直列に接続された音響システムを有している。その制御された電流源の制御電極はコンデンサを有する制御回路に接続されており、制御回路は、発生しようとする楽音を決定する周波数を有し、前記可変振幅に対応したエンベロープを備えた制御信号を発生することができる。前記制御回路はさらに電流ミラーを有しており、その出力ブランチは前記制御電極に供給し、それの入力ブランチは前記コンデンサに直列に接続されていることを特徴とする。
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照した、一例として挙げられているだけである以下の説明を読めば明らかになるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実行するための実施形態を示す図１を参照しながら説明する。
本例では、音響発生器は、特に腕時計のアラーム発生器として組み込まれて、アラームがメロディを形成する一連の楽音を再生することができるようにしている。
【０００８】
図示の実施形態では、音響発生器は、半導体材料からなる同じチップ内で時計の回路と一体化されていることが好ましい第１部分１を有している。第２部分２が別部品で形成されており、その各々に対して時計のムーブメント内にスペースを見つけなければならない。この必要なスペースをできる限り小さく制限しなければならないことは明らかである。
【０００９】
音響発生器のこの第２部分２は、コイル４と並列に接続された、圧電形が好ましいトランスジューサ３を有する音響システムＡを有しており、コイル４は、加えられた各パルスに対して公知の方法でトランスジューサ３に電圧を発生することができる。トランスジューサ３及びコイル４のこの並列接続体は、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ５であり、別体素子として与えられている制御された電流源のコレクタ／エミッタ経路と直列に接続されている。このバイポーラトランジスタ５のエミッタは接地されている。一方、バッテリ６が上記の並列接続体とアースとの間に接続されている。音響トランスジューサ３は電磁形でもよいことに注意されたい。
【００１０】
ここではエンベロープコンデンサと呼ぶコンデンサ７が、音響発生器の部分１の端子８とアースとの間に接続されている。この部分１は２つの他の端子を備えており、これらによってこの部分が部分２に接続されている。これらの端子の一方の端子９はトランジスタ５のベースに接続されているのに対して、他方の端子１０はバッテリ６のプラス端子に接続されている。バッテリ６は、集積回路の部分１の機能単位のすべてに電源電圧ＶDDを供給する。他方の電源電圧ＶSSは接地されている。これらの機能単位の電源接続のすべてが図１の回路図にわかりやすく示されており、ここではそれらについてこれ以上詳細には説明しないものとする。
【００１１】
本発明の本質的な特徴によれば、音響発生器は、ＭＯＳトランジスタで実現するプログラマブル電流ミラーを有しており、全体として１１で示される。この電流ミラーはソース−ドレーン経路を含む出力ブランチ１２を備えている。出力ブランチは、３つのトランジスタ、すなわちＰ型トランジスタＭ２（ミラーの出力部）、別のＰ型トランジスタＭ１及びＮ型トランジスタＭ３（断続器）のソース−ドレーン経路を備えている。端子９がトランジスタＭ２とＭ３の間の接続点に接続されており、これによって本例ではバイポーラトランジスタ５のベースである制御電極を制御する。このように、電流ミラー１１の出力部１２はこのトランジスタのベース−エミッタ電流を与える。
【００１２】
電流ミラー１１は、さらに３つの入力ブランチ１３、１４及び１５を備えており、これらは以下で明らかになる理由から以下の説明でそれぞれ「長」、「中」及び「短」と呼ばれる。
これらの入力ブランチの第１のもの１３、すなわち「長」ブランチも直列接続の３つのトランジスタのソース−ドレーン経路を備えている。すなわちＰ型トランジスタＭ５（ミラーの入力部）、Ｐ型のトランジスタＭ４及びＮ型トランジスタＭ６（断続器）のそれぞれのドレーン−ソース経路を備えている。
【００１３】
トランジスタＭ１、Ｍ３及びＭ４のグリッドは互いに接続されて接続点１６を形成している。トランジスタＭ２及びＭ５のグリッドは互いに接続され、トランジスタＭ５のドレーンに接続されている。トランジスタＭ６のグリッドは直列接続された２つのインバータ１７及び１８のアセンブリに接続され、このアセンブリの入力部は、「長ドライバ」端子と呼ばれて集積回路のこの部分外へ通じている端子１９に接続されている。トランジスタＭ６のドレーンは、電流ミラーの入力部である接続部２０に接続されており、この接続部にはさらに端子８、すなわちエンベロープコンデンサ７も接続されている。
【００１４】
「中ドライブ」ブランチ１４は、２つのＰ型トランジスタＭ７及びＭ８の直列接続されたソース−ドレーン経路を備えている。トランジスタＭ８のドレーンが接続点２０に接続され、トランジスタＭ７のソースの電圧はＶDDである。トランジスタＭ８のグリッドもこの接続点２０に接続されている。
【００１５】
同様なアセンブリが「短ドライブ」ブランチ１５にも設けられており、これはトランジスタＭ９及びＭ１０を有している。このように、トランジスタＭ２、Ｍ５、Ｍ８及びＭ１０がプログラマブル電流ミラーを形成している。プログラミングはトランジスタＭ７及びＭ９の援助で行われる。トランジスタＭ１、Ｍ３及びＭ４のグリッドは、直列に接続された２つのインバータ２２及び２３によってメロディ端子と呼ばれる制御端子２１に接続されている。
【００１６】
トランジスタＭ７及びＭ９のグリッドは、それぞれ２つのＮＡＮＤゲート２４及び２５の出力部に接続されている。これらのゲートの各々の第１入力部がインバータ２２の出力部に接続されている。ＮＡＮＤゲート２４の他方の入力部が「中ドライブ」制御端子２６に接続されている。ＮＡＮＤゲート２５の他方の入力部はインバータ２７の出力部に接続されており、そのインバータ２７の入力部はＮＡＮＤゲート２８の出力部に接続されている。ＮＡＮＤゲート２８の第１入力部が端子２６に接続されており、このゲートの他方の入力部は「短ドライブ」制御端子２９に接続されている。
【００１７】
この音響発生器の作用は以下の通りである。
メロディ信号が端子２１に加えられる。それは、例えば所望のメロディの楽音を再生できるように所定の持続時間かつ適当な周波数を備えた連続パルス列を発生するパルスカウンタ（図示せず）によって発生させることができる。対応の信号がインバータ２２及び２３を介してトランジスタＭ１、Ｍ３及びＭ４のグリッドに、またＮＡＮＤゲート２４、２５を介してトランジスタＭ７及びＭ９のグリッドに加えられる。このため、電流ミラー１１の入力部及び出力部はこれらのパルス列の周期性に従って励起及び消勢される。
【００１８】
また、トランジスタＭ６は電流ミラー１１の入力部２０に接続され、またエンベロープコンデンサ７に並列に接続されている。端子１９の電圧は、電圧ＶDDから電圧ＶSSに、またその逆に変化することができる。この電圧が電圧ＶDDに留まっている間、トランジスタＭ６が導通し、それによって電流ミラーの入力部２０の電圧がＶSSとなり、コンデンサ７が短絡する。このため、エンベロープ機能が禁止される。端子２６及び２９が電圧ＶSSになると、電圧ＶSSが端子１９に印加され、これによってトランジスタＭ６が不導通状態になるため、今まで放電中であったコンデンサ７が、電流ミラー１１の第１入力ブランチ１３から流れる一連の電流パルスによって充電を開始する。これらの電流パルスの振幅は、コンデンサ７の荷電ダイアグラムに相関して個々のパルス間で異なる。このため、このブランチ１３は、コンデンサ７と合わせてＲＣ回路に相当する。
【００１９】
しかし、ミラー１１のそれぞれのブランチ１２及び１３に流れる電流の比率は構造によって決まり、ミラーを構成しているトランジスタの寸法比に相関している。言い換えると、出力ブランチ１２内で形成された電流パルス列のエンベロープは、コンデンサ７を充電するパルス列のそれに追従する。その結果、バイポーラトランジスタ５のベースを流れるパルス列のエンベロープは、ブランチ１３の電流のものと同じ形状になる。これは、次にトランジスタ５の主回路に反射されて、トランスジューサ３も同様なパルス列を受け取る。
これにより最終的に、トランスジューサ３によって発生する楽音がコンデンサ７の荷電ダイアグラムに相関して減衰する。
【００２０】
しかし、さらに注意すべきことは、各パルスについてコンデンサ７の充電電流の強さの値が、トランジスタ５のベース電流の強さに比較してミラー１１の比率の関数として比例的に低くなる。そのため、従来技術に使用されているコンデンサの容量に比較して、ミラーのこの同じ比率で減少させた容量を備えたコンデンサを選択することによって、所定の荷電ダイアグラムを得ることができる。
【００２１】
すなわち、上記米国特許の従来型アセンブリでは、コンデンサが６．８μＦを必要とするのに対して、電流ミラー１１の比率が例えば１４である場合、コンデンサ７の値は約４８０ｎＦであれば十分である。このように、本発明の特徴によってコンデンサが相当に小型化されるため、それを収容するために必要なスペースが相当に小さくなる。さらに、それの製造価格も大幅に低くなるであろう。
【００２２】
ブランチ１４及び１５は、電流ミラー１１の比率を端子２６及び２９に加えられる制御信号の関数として変更することができる。例えば、端子２６を電圧ＶDDにすることによって「中ドライブ」を選択した場合、ブランチ１４がブランチ１３に並列に接続される。このため、ミラーの比が、従って電流の比も、このように励起される３つのブランチ１２、１３及び１４のトランジスタに対して選択された寸法関係に相関して減少する。その比率には、例えば７を選択できる。
【００２３】
３つのブランチ１３、１４及び１５が並列になって電流ミラー１１の入力部を形成するように端子２９も電圧ＶDDにした場合、この効果がさらに増加するであろう。これにより、さらに減少させて、例えば約４．７の電流比も得ることができる。
【００２４】
図２は、一例としてトランスジューサ３及びコイル４の代わりに、コイルの抵抗に相当する抵抗を用いることによって得られる波形を示している。曲線Ａ、Ｂ及びＣは、駆動信号をそれぞれの端子１９、２６及び２９に加えた瞬間ｔ＝Ｔに開始されるそれぞれ「長ドライブ」、「中ドライブ」及び「短ドライブ」の場合を示している。 メロディ信号は、時間ｔ＝０で開始されて端子２１に加えられる。これらの曲線は、上記のような電流比及びコンデンサ７のキャパシタンスの値を使用して得られた。
以上に本発明の発生器の１つの実施形態を示したが、本発明は非制限的な例であるこの特定の実施形態によって制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による音響発生器の回路図である。
【図２】  楽音を得るために本発明による発生器によって発生された音信号の進展を示す、時間ｔの関数としての電圧Ｖのグラフであり、この場合は音響発生器の音響システムが充電抵抗に代えられている。
【符合の説明】
３  トランスジューサ
５  トランジスタ
７  コンデンサ
１１  電流ミラー
１２  出力ブランチ
１３  入力ブランチ
【図１】
0004037930.tif 000002
【図２】
0004037930.tif 000003