JP4399371B2

JP4399371B2 - マイクロホン装置

Info

Publication number: JP4399371B2
Application number: JP2005007099A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: JP2006197284A

Description

本発明は、負荷に対して複数台のエレクトレットコンデンサマイクロホンを並列的に接続（デージーチェーン接続）するにあたって、その負荷として出力トランスを用いるマイクロホン装置に関するものである。

エレクトレットコンデンサマイクロホンのうち、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）のドレイン側から出力を得るドレイン出力（２線式）のエレクトレットコンデンサマイクロホンは「プラグインパワー方式」などの名称で市場に提供されている（例えば、特許文献１参照）。図３にその一例を示す。

これによると、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０は、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有するマイクロホンカプセル１１と、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ（この例ではＮチャネル接合型電界効果トランジスタ）１２とを備えているが、プラグインパワー方式では、ＦＥＴ１２のドレインＤに対して直列に負荷抵抗ＲＬとマイクロホンの直流電源Ｖｃｃを接続し、負荷抵抗ＲＬの両端の電圧変化を出力端子Ｔ１，Ｔ２から得るようにしている。

ここで用いられるＦＥＴ１２は、そのゲートＧとソースＳとの間にダイオードと高抵抗を接続してなるバイアス内蔵型であるため、ドレイン電流はＩｄｓｓ（ゲートＧ・ソースＳ間の電圧が０のときのドレイン電流値）で固定される。

図３には一つのエレクトレットコンデンサマイクロホン１０しか示されていないが、負荷抵抗ＲＬに対して複数台のエレクトレットコンデンサマイクロホン１０を並列に接続することにより、それぞれのマイクロホンからの音声信号を合成することができる。

しかしながら、負荷抵抗ＲＬに対して複数台のエレクトレットコンデンサマイクロホン１０を並列接続すると、接続される台数によって負荷抵抗ＲＬの直流両端電圧が変わってしまう。すなわち、接続される台数が多くなると、負荷抵抗ＲＬの直流両端電圧が直流電源Ｖｃｃの電源電圧に近づき、これによりＦＥＴ１２のドレインＤとソースＳ間の電圧が減少するため、最悪の場合、ＦＥＴ１２が動作しなくなるという問題がある。

この問題は、接続するマイクロホンの台数に応じて負荷抵抗ＲＬの抵抗値を適宜切り替ることにより解消することができるが、設置業者もしくは使用者などがその切替作業を行うにはかなりの困難が伴う。

別の方法として、負荷に出力トランスを用いる方法がある。これによれば、接続するマイクロホンの台数（消費電流）によってＦＥＴ１２のドレインＤとソースＳ間の電圧が低下することはない。しかしながら、出力トランスに直流電流が流されることにより直流磁化が発生し、トランス性能が劣化するという別の問題が生ずる。

特開平８−３３０９０号公報

したがって、本発明の課題は、負荷に対して複数台のエレクトレットコンデンサマイクロホンを並列的に接続するマイクロホン装置で、負荷として出力トランスを用いる場合におけるトランスの直流磁化を防止することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有するマイクロホンカプセルと、インピーダンス変換器としてのＦＥＴとを含むエレクトレットコンデンサマイクロホンを複数台備え、上記各エレクトレットコンデンサマイクロホンを負荷に並列的に接続してなるマイクロホン装置において、上記負荷として用いられる出力トランスと、カレントミラー回路とを含み、上記出力トランスの１次側巻線にセンタータップを設け、上記１次側巻線の一方の巻線部に上記各エレクトレットコンデンサマイクロホンが備える上記ＦＥＴのドレインを並列的に接続し、上記ＦＥＴのソースを上記カレントミラー回路の電流入力側に並列的に接続し、上記１次側巻線の他方の巻線部を上記カレントミラー回路の電流出力側に接続するとともに、マイクロホンの直流電源を負荷抵抗を介して上記センタータップに接続してなることを特徴としている。

本発明において、上記カレントミラー回路の電流比が１：１であることが好ましい。また、上記負荷抵抗に代えて交流阻止インダクタを用いることもできる。

カレントミラー回路によると、電流出力側に電流入力側に流れる電流とほぼ等しい電流が発生する。本発明によれば、このようなカレントミラー回路の作用により、マイク出力トランスの１次側巻線には、センタータップから見て一方の巻線部と他方の巻線部に反対方向の電流が流されるため、直流磁化が発生しない。

しかも、並列接続するマイクロホンの台数を増減しても、カレントミラー回路によって一方の巻線部と他方の巻線部とに流れる電流がバランスするため、調整が一切不要で、マイクロホンの台数を増減しても正常に動作するデージーチェーン接続が可能なマイクロホン装置を実現することができる。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明によるマイクロホン装置の構成を概略的に示す回路図、図２はデージーチェーンの接続例を示す模式図である。

図１に示すように、このマイクロホン装置は、マイクロホンの駆動部兼出力部としての装置本体２０と、この装置本体２０に対して並列に接続される複数台、この例では３台のエレクトレットコンデンサマイクロホン１０ａ〜１０ｃとから構成される。

エレクトレットコンデンサマイクロホン１０ａ〜１０ｃは、先の図３で説明したエレクトレットコンデンサマイクロホン１０と同じ構成であってよく、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有するマイクロホンカプセル１１と、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１２とを備えている。なお、固定極はＦＥＴ１２のゲートＧに接続され、振動板はＦＥＴ１２のソースＳとともに接地に接続される。

装置本体２０には、マイクロホンの直流電源Ｖｃｃと、負荷としての音声信号出力用の出力トランス２１と、カレントミラー回路２４とが含まれている。出力トランス２１の１次側巻線２２は、センタータップ２２ｃにより一方の巻線部２２ａと他方の巻線部２２ｂとに分けられており、その一方の巻線部２２ａに対してエレクトレットコンデンサマイクロホン１０ａ〜１０ｃが備える各ＦＥＴ１２のドレインＤが並列的に接続される。出力トランス２１の２次側巻線２３は図示しない音声出力回路に接続される。

カレントミラー回路２４は、基本的な構成として、電流入力側のトランジスタＱ１と電流出力側のトランジスタＱ２とを含み、電流入力側のトランジスタＱ１はベースとコレクタを結合したダイオード接続で、そのコレクタ電圧を電流出力側のトランジスタＱ２のベースに与えることにより、電流出力側のトランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間に、電流入力側に入力される電流と同じ向きの電流が出力（発生）される。

この種のカレントミラー回路においては、電流入力側および電流出力側のトランジスタの数を選択することにより、その電流比を任意に設定することができる。また、電流入力側のトランジスタＱ１をダイオードに置き換えた簡略型のカレントミラー回路も本発明に適用されてよい。なお、この例では電流入力側と電流出力側にそれぞれ電解コンデンサＣが並列に接続されているが、これは交流接地用のコンデンサである。

カレントミラー回路２４の電流入力側には、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０ａ〜１０ｃが備える各ＦＥＴ１２のソースＳが並列的に接続され、カレントミラー回路２４の電流出力側には、出力トランス２１の１次側巻線２２のうちの他方の巻線部２２ｂが接続される。

また、マイクロホンの直流電源Ｖｃｃは、装置本体２０の接地と出力トランス２１の１次側巻線２２のセンタータップ２２ｃとの間に接続されるが、この場合、直流電源Ｖｃｃとセンタータップ２２ｃとの間に負荷抵抗ＲＬが接続される。なお、負荷抵抗ＲＬに代えて交流阻止インダクタを用いることができる。

上記した構成において、出力トランス２１の１次側巻線２２の一方の巻線部２２ａからエレクトレットコンデンサマイクロホン１０ａ〜１０ｃが備える各ＦＥＴ１２のドレインＤに電流Ｉ１が供給されると、その電流Ｉ１は各ＦＥＴ１２のドレインＤ−ソースＳ間を流れてカレントミラー回路２４のトランジスタＱ１を含む電流入力側に入力される。

そうすると、カレントミラー回路２４のトランジスタＱ２を含む電流出力側には、電流Ｉ１と同じ向きの電流Ｉ２が発生する。このことは、出力トランス２１の１次側巻線２２の他方の巻線部２２ｂに、一方の巻線部２２ａとは逆向きの電流Ｉ２が発生することを意味し、これにより出力トランス２１の直流磁化が防止される。

出力トランス２１の直流磁化を防止するうえで、上記電流Ｉ１と電流Ｉ２はほぼ等しいことが条件とされるため、カレントミラー回路２４の電流入力側と電流出力側の電流比は１：１であることが好ましい。

このマイクロホン装置は、図２の模式図に示すように、各エレクトレットコンデンサマイクロホン１０ａ〜１０ｃにプラグ３１とジャック３２を設けてユニット化することにより、装置本体２０に対して必要な台数分をデージーチェーン接続（数珠繋ぎ接続）することができる。

この場合、接続するユニットの台数を増減させても、カレントミラー回路２４によって一方の巻線部２２ａに流れる電流Ｉ１と他方の巻線部２２ｂに流れる電流Ｉ２とが常にバランスするため、調整作業が一切必要であり、正常に動作するマイクロホン装置を実現することができる。

本発明による複数台のエレクトレットコンデンサマイクロホンを並列接続してなるマイクロホン装置は、例えば会議場のマイクロホン装置や防犯カメラと併用される防犯システムなどに利用される。

本発明によるマイクロホン装置の構成を概略的に示す回路図。デージーチェーンの接続例を示す模式図。従来のドレイン出力（２線式）のエレクトレットコンデンサマイクロホンを示す回路図。

符号の説明

１０（１０ａ〜１０ｃ）エレクトレットコンデンサマイクロホン
１１マイクロホンカプセル
１２ＦＥＴ
２０装置本体
２１出力トランス
２２１次側巻線
２２ａ，２２ｂ巻線部
２２ｃセンタータップ
２４カレントミラー回路
３１プラグ
３２ジャック

Claims

振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有するマイクロホンカプセルと、インピーダンス変換器としてのＦＥＴとを含むエレクトレットコンデンサマイクロホンを複数台備え、上記各エレクトレットコンデンサマイクロホンを負荷に並列的に接続してなるマイクロホン装置において、
上記負荷として用いられる出力トランスと、カレントミラー回路とを含み、上記出力トランスの１次側巻線にセンタータップを設け、上記１次側巻線の一方の巻線部に上記各エレクトレットコンデンサマイクロホンが備える上記ＦＥＴのドレインを並列的に接続し、上記ＦＥＴのソースを上記カレントミラー回路の電流入力側に並列的に接続し、上記１次側巻線の他方の巻線部を上記カレントミラー回路の電流出力側に接続するとともに、マイクロホンの直流電源を負荷抵抗を介して上記センタータップに接続してなることを特徴とするマイクロホン装置。
上記カレントミラー回路の電流比が１：１である請求項１に記載のマイクロホン装置。
上記負荷抵抗に代えて交流阻止インダクタを用いる請求項１または２に記載のマイクロホン装置。