コンデンサ･マイクロフォンのシミュレーション
OPアンプの増幅回路、整流回路などを調べてきました。それらの結果を前提に、コンデンサ・マイクロフォンとLM358のOPアンプを用いてできるだけシンプルな音声スイッチを作成します。
LTSPICEのシミュレーション例の中にコンデンサ・マイクロフォンの例がありました。その例を基にマイクロフォンの信号源を用意し、LM358のOPアンプを利用した音声スイッチを作ります。
今回はその中で、コンデンサ・マイクロフォンのシミュレーションを確認します。
コンデンサ・マイクロフォンのシミュレート
コンデンサ・マイクロフォンのシミュレートは、次に示すように、コンデンサ（C1）と抵抗（R1）を直列に接続し電源から抵抗を介してコンデンサを充電しておきます。コンデンサ・マイクロフォンは、ダイヤフラムが音圧を受けて振動するときにコンデンサの容量が変動します。充電されている電荷は変わらないので、コンデンサの容量の変化はコンデンサの端子電圧の変化となります。
実際のコンデンサ・マイクロフォンは、インピーダンス変換のためのアンプなどが内蔵されています。しかしここではそれらの素子は省いて、基本となる機能により再現しています。
コンデンサの容量を変化させるには
コンデンサの容量の指定は、直接容量の値を設定する以外に次に示すように各種の関数で容量Qを指定することもできます。
Q=100p＊SIN(2＊PI＊2K＊time)
100ｐ コンデンサの容量
time シミュレーションの経過時間
1/2ｋ＝1/2000＝0.5ms 2kHzの周波数で容量が変動します。
シミュレーション結果
シミュレーション結果を次に示します。outはコンデンサ・マイクと10ｋの負荷抵抗（R2）でGNDに接続されています。C2で直流については分離しているので、0Vを中心に±7ｍVの正弦波が出力されています。
C-OUTの出力
コンデンサは電源で充電され、C-OUTの電圧は5Vになっています。しかし、コンデンサの容量の変化で、次に示すように5.007Vから4.993Vの間で変動しています。
音声のスイッチを実現するためには、拍手など急激に変動する音声信号が必要になります。次回は、ランダムに発生する拍手みたいな信号を、このマイクのシミュレーションで作成する方法を検討します。
<神崎康宏>