センサのSN比を向上させる、電源ノイズ及び外来ノイズが消失する回路

マイクロフォン（Electret Condenser Microphone; ECM）をはじめとする、現在広く使用されている各種センサは、一般的に図1に示すような回路で構成されており、電源由来ノイズや外来ノイズが重畳しやすいという課題がある。これらのノイズを低減するためには、従来、回路のシールド、ノイズキャンセル回路の追加、電源の低ノイズ化といった対策が必要とされてきた。 

筑波大学システム情報系の海老原准教授らは、これらの対策が不要となる、新たなノイズ除去回路を開発した（図2）。この回路では、ノイズの重畳メカニズムを逆手にとり、原理的にセンサ信号へノイズが乗らないように工夫されている。具体的には、シャントレギュレータなどを組み込んだ回路（図2点線部）を用いることで、電源電圧（Vcc）の「ゆらぎ」に起因するノイズや外来ノイズが、センサの出力信号に影響を及ぼさない構造となっている。図3に示す実験結果からも、その効果は確認されており、クリアな信号を得ることができる。

本技術は非常にシンプルながらも高い効果が期待される。付加する回路は部品点数が少なく、小型化が可能である。また、本回路の動作に外部電源は不要であり、導入コストを抑制できる。本技術は、マイク（ECM）、フォトダイオード、輝度センサ、曲げセンサ、接触センサ、開閉センサ、温度センサ、近接センサといった静電容量型・電流出力型センサのSN比向上に応用可能であり、幅広い分野での活用が期待できる。表1はシャントレギュレータを用いた回路（本技術1）と、同じ機能をトランジスタで構成した回路（本技術2）を、オペアンプなどをつかった従来技術と比較した結果を示している。本技術は極めて高いノイズ抑制効果（PSRR）を示し、優れたアドバンテージを持つことがわかる。さらに、本技術は出力インピーダンスが極めて低いことも特長である。