JP5331489B2 - Condenser microphone - Google Patents
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Description
本発明は、コンデンサマイクロホンに関し、さらに詳しく言えば、コンデンサマイクロホンの成極電圧をPLZT素子の光起電力効果により得る技術に関するものである。 The present invention relates to a condenser microphone, and more particularly to a technique for obtaining a polarization voltage of a condenser microphone by a photovoltaic effect of a PLZT element.
コンデンサマイクロホンは、その収音部として、振動板と固定極とを電気絶縁性のスペーサリングを介して対向的に配置してなる静電型の音響電気変換器(コンデンサマイクロホンカプセルとも言う)を備える。 The condenser microphone includes an electrostatic acoustoelectric transducer (also referred to as a condenser microphone capsule) in which a diaphragm and a fixed pole are arranged to face each other via an electrically insulating spacer ring as a sound collection unit. .
振動板は、所定の張力をもって振動板支持リングに張設されており、固定極は絶縁座にて支持され、絶縁スペーサを介して対向的に配置されることにより、一種のコンデンサを形成し、到来する音波にて振動板が振動することにより、静電容量を変化させ、その変化分を音声信号として出力する。 The diaphragm is stretched on the diaphragm support ring with a predetermined tension, the fixed pole is supported by an insulating seat, and is disposed oppositely through an insulating spacer to form a kind of capacitor. When the diaphragm vibrates with the incoming sound wave, the capacitance is changed, and the change is output as an audio signal.
そのため、コンデンサマイクロホンを駆動するにあたっては、通常、上記音響電気変換器に成極電圧を与える必要がある。 Therefore, when driving a condenser microphone, it is usually necessary to apply a polarization voltage to the acoustoelectric converter.
なお、エレクトレット誘電体膜を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンの場合には、エレクトレット誘電体膜に半永久的に電荷が帯電されているため、外部から成極電圧を与える必要はない。 In the case of an electret condenser microphone having an electret dielectric film, the electret dielectric film is semi-permanently charged, so there is no need to apply a polarization voltage from the outside.
しかしながら、エレクトレットコンデンサマイクロホンにおいては、エレクトレット誘電体膜にコロナ放電等により電荷を均一に帯電させること、また、その成極電圧を一定に管理することが難しいため、感度にばらつきが生じやすい。 However, in the electret condenser microphone, since it is difficult to uniformly charge the electret dielectric film by corona discharge or the like, and to maintain the polarization voltage constant, the sensitivity tends to vary.
そこで、例えばスタジオ収音用途等の音質を重視するコンデンサマイクロホンでは、成極電源部を備え、その成極電源部より上記音響電気変換器の固定極に所定の成極電圧を与えて、高い感度を得るようにしている。 Therefore, for example, a condenser microphone that places importance on sound quality for studio sound collection applications, etc. has a polarization power supply unit, and a predetermined polarization voltage is applied from the polarization power supply unit to the fixed pole of the acoustoelectric converter to achieve high sensitivity. Like to get.
その成極電圧を得る方法のひとつとして、ファントム電源から供給される例えば48Vの電圧を用いる方法がある(例えば、特許文献1参照)。この方法によれば、音声出力回路等の主回路で消費される電流を少なくすることにより高い成極電圧が得られる。しかしながら、主回路での消費電流を少なくするにも限度があるため、感度をあまり高くできない。 As one method for obtaining the polarization voltage, there is a method using a voltage of, for example, 48 V supplied from a phantom power supply (see, for example, Patent Document 1). According to this method, a high polarization voltage can be obtained by reducing the current consumed in the main circuit such as the audio output circuit. However, since there is a limit to reducing the current consumption in the main circuit, the sensitivity cannot be increased very much.
また、別の方法として、DC−DCコンバータを用いる方法がある(例えば、特許文献2参照)。すなわち、この方法では、発振回路を用い直流を交流に変換してトランスで昇圧したのちに整流することにより高い成極電圧を得る。 As another method, there is a method using a DC-DC converter (see, for example, Patent Document 2). That is, in this method, a high polarization voltage is obtained by converting direct current to alternating current using an oscillation circuit, boosting it with a transformer, and then rectifying.
しかしながら、発振回路から出力される発振周波数がマイクロホン出力に重畳し、これにより雑音が発生することがある。また、発振回路にイクダクタを用いた場合には、誘導磁界が発生し、磁気的結合で他の電子機器等に雑音が誘起されることがある。 However, the oscillation frequency output from the oscillation circuit may be superimposed on the microphone output, which may cause noise. In addition, when an inductor is used in the oscillation circuit, an induced magnetic field is generated, and noise may be induced in other electronic devices by magnetic coupling.
したがって、本発明の課題は、音響電気変換器に成極電圧を必要とするコンデンサマイクロホンにおいて、DC−DCコンバータ等の昇圧回路を用いることなく、ファントム電源等から給電される電圧の一部から高い成極電圧が得られるようにすることにある。 Therefore, the subject of the present invention is high in a part of a voltage fed from a phantom power source or the like without using a booster circuit such as a DC-DC converter in a condenser microphone that requires a polarization voltage for an acoustoelectric converter. The purpose is to obtain a polarization voltage.
上記課題を解決するため、本発明は、対向的に配置された振動板と固定極とを含む静電型の音響電気変換器と、ファントム電源から所定の電圧が供給される成極電源部とを有し、上記成極電源部より上記音響電気変換器の固定極に対して成極電圧を与えるコンデンサマイクロホンにおいて、上記成極電源部として、上記固定極に所定の抵抗素子を介して接続されるPLZT素子と、上記PLZT素子と光学的に結合された紫外線発光ダイオードと、上記紫外線発光ダイオードを駆動する駆動回路とを備え、上記駆動回路に上記ファントム電源から供給される電圧の一部を所定の電圧に変換する降圧型として動作するスイッチト・キャパシタ型コンバータを用い、上記スイッチト・キャパシタ型コンバータの出力電流にて上記紫外線発光ダイオードを駆動して上記紫外線発光ダイオードより上記PLZT素子に所定波長の紫外線を照射し、上記PLZT素子に光起電力効果により電圧を発生させて、上記固定極に対する成極電圧を得ることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electrostatic acoustoelectric converter including a diaphragm and a fixed pole disposed opposite to each other, and a polarization power supply unit to which a predetermined voltage is supplied from a phantom power supply. have a, in Turkey capacitor microphone given polarization voltage with respect to the fixed electrode of the acoustoelectric transducer from the polarization power supply unit, as the polarization power supply unit, via a predetermined resistance element to the fixed pole A part of a voltage supplied from the phantom power source to the drive circuit, comprising: a connected PLZT element; an ultraviolet light-emitting diode optically coupled to the PLZT element; and a drive circuit for driving the ultraviolet light-emitting diode. A switched-capacitor converter that operates as a step-down converter that converts voltage into a predetermined voltage, and the ultraviolet light-emitting diode is output at the output current of the switched-capacitor converter. To drive the de-irradiated with ultraviolet rays of a predetermined wavelength to the PLZT elements from the ultraviolet light emitting diode, by generating a voltage by the photovoltaic effect to the PLZT element, as characterized by obtaining a polarization voltage with respect to the fixed pole Yes.
本発明によれば、音響電気変換器に対する成極電源部に、固定極に所定の抵抗素子を介して接続されるPLZT素子と、PLZT素子と光学的に結合された紫外線発光ダイオードと、紫外線発光ダイオードを駆動する駆動回路とを備え、紫外線発光ダイオードよりPLZT素子に所定波長の紫外線を照射し、PLZT素子に光起電力効果により電圧を発生させて固定極に対する成極電圧を得るようにしたことにより、DC−DCコンバータ等の昇圧回路を用いることなく、ファントム電源等から給電される電圧の一部から高い成極電圧を得ることができる。 According to the present invention, a polarization power source for an acoustoelectric converter, a PLZT element connected to a fixed pole via a predetermined resistance element, an ultraviolet light-emitting diode optically coupled to the PLZT element, and an ultraviolet light emission A drive circuit for driving the diode, and irradiating the PLZT element with ultraviolet light of a predetermined wavelength from the ultraviolet light emitting diode, and generating a voltage by the photovoltaic effect on the PLZT element to obtain a polarization voltage with respect to the fixed pole Thus, a high polarization voltage can be obtained from a part of the voltage supplied from a phantom power source or the like without using a booster circuit such as a DC-DC converter.
次に、図1により、本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の実施形態に係るコンデンサマイクロホンを示す回路図である。なお、この実施形態に係るコンデンサマイクロホンは、ファントム電源で動作するが、ファントム電源自体は、バランス伝送のホットとコールドとの間に直列に接続された6.8kΩからなる2つの抵抗と、それらの抵抗の接続点とグランドとの間に接続された直流48Vの電源とを有する公知のものであるため、その図示は省略されている。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a condenser microphone according to an embodiment of the present invention. The condenser microphone according to this embodiment operates with a phantom power source. The phantom power source itself includes two resistors of 6.8 kΩ connected in series between the hot and cold of the balanced transmission, and their resistance. Since it is a known device having a DC 48V power source connected between the connection point of the resistor and the ground, the illustration thereof is omitted.
図1に示すように、このコンデンサマイクロホンは、振動板10aと固定極10bとを図示しない電気絶縁性のスペーサリングを介して対向的に配置してなる収音部としての音響電気変換器(コンデンサマイクロホンカプセル)10を備えている。
As shown in FIG. 1, this condenser microphone includes an acoustoelectric converter (condenser) as a sound collecting unit in which a
振動板10aは、所定の張力をもって図示しない振動板支持リングに張設されており、固定極10bは絶縁座にて支持され、上記スペーサリングを介して対向的に配置されることにより、一種のコンデンサを形成し、到来する音波にて振動板が振動することにより、静電容量を変化させ、その変化分を音声信号として出力する。
The
振動板10aは、上記振動板支持リングを介してマイクロホンケース(接地11)に接続され、固定極10bは、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)40のゲートに接続される。
The
マイク出力部50には、ファントム電源のホット側と接続される端子H,コールド側と接続される端子Cおよびグランド側と接続される端子Gとがそれぞれ設けられている。
The
ホット側の端子Hは定電流ダイオードD03を介してFET40のドレインに、コールド側の端子CはFET40のソースに接続される。また、FET40の出力側は、出力トランスTRSを介してホット側の端子Hとコールド側の端子Cとに接続される。
The hot side terminal H is connected to the drain of the
このコンデンサマイクロホンは、固定極10bに成極電圧を与える成極電源部30を備える。成極電源部30には、PLZT素子31と、PLZT素子31に紫外線を照射する紫外線発光ダイオード32と、紫外線発光ダイオード32を駆動する駆動回路33とが含まれている。
The condenser microphone includes a polarization
PLZT素子31は、チタン酸鉛(PbTiO3)とジルコン酸鉛(PbZrO3)の固溶体に酸化ランタン(La2O3)を添加して焼結させたチタン酸ジルコン酸ランタン鉛で、波長が365nm程度の紫外線を照射すると、光起電力効果によりきわめて高い電圧(電極間距離当たりの発生電圧が3.3kV/cm)を発生する。
The
PLZT素子31は、抵抗素子R01を介して固定極10bに接続される。紫外線発光ダイオード32には、365nm程度の紫外線を発光するものが用いられ、この種の紫外線発光ダイオードには、例えば日亜化学工業社製の品番NSHU550B(ピーク波長365nm,光出力2,000μW,駆動電圧Max4V)がある。
The
この実施形態において、駆動回路33はスイッチト・キャパシタ型電圧コンバータIC(以下、単に「コンバータIC」と略記することがある。)からなる。この例では、3つのコンバータIC01,IC02,IC03を3段に直列的に接続しており、その各々に米国NATIONAL SEMICONDUCTOR社製のLM2665を用いている。
In this embodiment, the
このLM2665なるコンバータICは1番〜6番までの6つのピンを有し、その1番ピンから正電圧を入力する場合には、5番ピンから2倍の電圧が出力される2倍昇圧型として動作し、これとは逆に、5番ピンから正電圧を入力する場合には、1番ピンから1/2倍電圧が出力される1/2倍降圧型として動作する。 This LM2665 converter IC has six pins from No. 1 to No. 6, and when a positive voltage is input from the No. 1 pin, a double voltage boosting type in which a double voltage is output from the No. 5 pin. On the other hand, when a positive voltage is input from the 5th pin, it operates as a 1 / 2-fold step-down type in which a 1 / 2-fold voltage is output from the 1st pin.
この実施形態では、1/2倍降圧型として用いるため、各コンバータIC01,IC02,IC03ともに5番ピンから正電圧を入力し、1番ピンからその1/2倍の出力電圧を得るようにしている。 In this embodiment, the converter IC01, IC02, IC03 is used as a ½ step-down type, so that a positive voltage is input from the 5th pin, and an output voltage that is ½ the output voltage is obtained from the 1st pin. Yes.
なお、2番ピンはグランドピン,4番ピンはシャットダウン制御ピンで、3番ピンと6番ピンとの間にチャージポンプコンデンサC01,C02,C03がそれぞれ接続されるが、この実施形態では1/2倍降圧型とするため、3番ピンにコンデンサの正極側が接続される。2倍昇圧型として動作させる場合には、3番ピンにコンデンサの負極側が接続される。また、出力側の1番ピンの各々には、平滑兼交流接地用のコンデンサC010,C20,C30が接続される。
駆動回路33は、電流制限抵抗R02とツェナーダイオードD01の直列回路よりなる入力回路33aを備える。入力回路33aには、ホット側の端子Hとコールド側の端子Cとから定電流ダイオードD02,D03を介して所定の定電流が供給される。
The
この例においては、入力回路33aのツェナーダイオードD01により駆動回路33に対する入力電圧を32Vとし、電流制限抵抗R02により駆動回路33に対する入力電流を2.5mAに制限している。なお、ツェナーダイオードD01に対して並列に接続されているコンデンサC40は平滑コンデンサである。
In this example, the input voltage to the
これにより、第1段目のコンバータIC03,第2段目のコンバータIC02および第3段目のコンバータIC01の順に、電圧は16V→8V→4Vに降圧される一方で、電流は5mA→10mA→20mAへと順次大きくされ、最終的に第3段目のコンバータIC01の1番ピンから紫外線発光ダイオード32に4V,20mAなる駆動電源が印加される。
As a result, the voltage is stepped down from 16V → 8V → 4V in the order of the first stage converter IC03, the second stage converter IC02, and the third stage converter IC01, while the current is 5 mA → 10 mA → 20 mA. The drive power of 4 V and 20 mA is finally applied to the ultraviolet
これにより、紫外線発光ダイオード32からPLZT素子31に対して波長365nmの紫外線(紫外光)が照射されるため、PLZT素子31からその光起電力効果により高電圧が発生され、その高電圧が固定極10bに成極電圧として印加される。
As a result, ultraviolet light (ultraviolet light) having a wavelength of 365 nm is irradiated from the ultraviolet
このように、本発明によれば、紫外線発光ダイオード32よりPLZT素子31に光起電力効果を発揮させる特定波長の紫外線を照射して、PLZT素子31から固定極10bに対する成極電圧を得るようにしたことにより、ともすると雑音源となる発振回路を含むDC−DCコンバータ等の変圧手段を用いることなく、固定極により高い成極電圧を与えることができ、その分、コンデンサマイクロホンの感度を高めることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the ultraviolet
10 静電型の音響電気変換器(コンデンサマイクロホンカプセル)
10a 振動板
10b 固定極
11 接地(マイクロホンケース)
30 成極電源部
31 PLZT素子
32 紫外線発光ダイオード
33 駆動回路
40 インピーダンス変換器(FET)
50 マイク出力部
IC01,IC02,IC03 スイッチト・キャパシタ型電圧コンバータ
C01,C02,C03 チャージポンプコンデンサ
H ホット側端子
C コールド側端子
G グランド(接地)側端子
10 Electrostatic acoustoelectric transducer (condenser microphone capsule)
30 Polarizing
50 Microphone output section IC01, IC02, IC03 Switched capacitor type voltage converter C01, C02, C03 Charge pump capacitor H Hot side terminal C Cold side terminal G Ground (ground) side terminal
Claims (1)
上記成極電源部として、上記固定極に所定の抵抗素子を介して接続されるPLZT素子と、上記PLZT素子と光学的に結合された紫外線発光ダイオードと、上記紫外線発光ダイオードを駆動する駆動回路とを備え、
上記駆動回路に上記ファントム電源から供給される電圧の一部を所定の電圧に変換する降圧型として動作するスイッチト・キャパシタ型コンバータを用い、上記スイッチト・キャパシタ型コンバータの出力電流にて上記紫外線発光ダイオードを駆動して上記紫外線発光ダイオードより上記PLZT素子に所定波長の紫外線を照射し、上記PLZT素子に光起電力効果により電圧を発生させて、上記固定極に対する成極電圧を得ることを特徴とするコンデンサマイクロホン。 Possess the acoustoelectric transducer of the electrostatic type and a counter arranged vibration plate and the fixed electrode, and a polarization power supply unit to which a predetermined voltage is supplied from the phantom power, the more the polarization power supply unit in Turkey capacitor microphone given polarization voltage relative to the fixed pole of the acousto-electric transducer,
As the polarized power supply section, a PLZT element connected to the fixed pole via a predetermined resistance element, an ultraviolet light emitting diode optically coupled to the PLZT element, and a drive circuit for driving the ultraviolet light emitting diode With
A switched capacitor type converter that operates as a step-down type that converts a part of a voltage supplied from the phantom power source into a predetermined voltage is used for the drive circuit, and the ultraviolet light is output by the output current of the switched capacitor type converter. A light emitting diode is driven to irradiate the PLZT element with ultraviolet light having a predetermined wavelength from the ultraviolet light emitting diode, and a voltage is generated in the PLZT element by a photovoltaic effect to obtain a polarization voltage with respect to the fixed electrode. Capacitor microphone.
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