JP5627503B2

JP5627503B2 - コンデンサマイクロホン

Info

Publication number: JP5627503B2
Application number: JP2011031842A
Authority: JP
Inventors: 秋野　裕; 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: US8467550B2; US20120213390A1; JP2012175129A

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、ユニット部がマイクロホン本体に対して交換可能であるファントム電源で動作するコンデンサマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンの中には、静電型音響電気変換器としてのコンデンサマイクロホンユニットを有するユニット部（ヘッド部）を、マイクロホン本体（手持ち式の場合にはグリップ部）に対して交換可能として指向性を切り替えるようにしたものがある。

しかしながら、このような機種では、インピーダンスがきわめて高いコンデンサマイクロホンユニットの信号出力部分が、ユニット部とマイクロホン本体との電気的な接続部となるため、外来電磁波による雑音が発生しやすい。特に問題となる外来電磁波は、携帯電話機から放射される強力な電磁波である。

そこで、本出願人は、特許文献１として、ユニット部側の接地と、マイクロホン本体側の接地との間にチョークコイルとして作用するインダクタを直列に接続する方法を提案している。

しかしながら、コンデンサマイクロホンユニットの信号レベルが小さく、インピーダンスがきわめて高いことから、実際のところ、雑音を満足するレベルにまでは低く抑えきれるまでには至っていない。

コンデンサマイクロホンにおいて、インピーダンス変換器には、通常、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられるが、ＦＥＴをユニット部側に搭載する場合、信号の取り出し方式には、ＦＥＴのドレイン側から音声信号を取り出す方式と、ＦＥＴのソース側から音声信号を取り出す方式とがある。

ＦＥＴのドレイン側から音声信号を取り出す方式では、そのドレイン配線が給電線と信号出力線とに兼用されるため、ユニット部とマイクロホン本体との接点を１箇所とすることができ、構造の簡素化には寄与するが、音声信号が低いレベルから歪む、という点で難がある。

これに対して、ＦＥＴのソース側から音声信号を取り出す方式の場合、音声信号の歪みは大きなレベルまで発生しない。しかしながら、電源と信号とを分離する必要があることから、接点が２箇所となり、構造が複雑になる。

ところで、ファントム電源で動作するコンデンサマイクロホンを設計するにあたっては、ファントム電源からの給電電圧を考慮する必要がある。

ＥＩＡＪＲＣ−８１６２Ａ（マイクロホンの電源供給方式）によれば、コンデンサマイクロホン用のファントム電源には、１２±１Ｖ，２４±４Ｖ，４８±４Ｖの３種類の許容定格電圧が規定されている。

このように、定格電圧の異なるファントム電源を使用しても、それぞれの電圧範囲で最大出力レベルが大きくなるように動作させるため、本出願人は、特許文献２，３を提案している。

特開２００６−３１３９５２号公報特開２００６−３５２６２２号公報特開２００７−６１７８号公報

したがって、本発明の課題は、ユニット部がマイクロホン本体に対して交換可能であるファントム電源で動作するコンデンサマイクロホンにおいて、接点が１箇所で低いインピーダンスにてユニット部とマイクロホン本体とを着脱可能とすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、コンデンサマイクロホンユニット、上記コンデンサマイクロホンユニットの静電容量変化分を音声信号に変換するＦＥＴおよび上記ＦＥＴのソースに現れる音声信号を所定に増幅するエミッタフォロワの電流増幅用トランジスタを含むユニット部と、ファントム電源が接続される３極出力コネクタおよび上記ファントム電源からの給電により上記ＦＥＴのドレインに所定の駆動電流を与える定電流ダイオードを有する給電回路を含むマイクロホン本体とを備え、上記ユニット部が上記マイクロホン本体に対して電気的・機械的に着脱自在に連結されるコンデンサマイクロホンにおいて、上記ユニット部側では、上記電流増幅用トランジスタが上記ＦＥＴのドレインと接地との間に接続され、上記ＦＥＴのドレインに接続されるドレイン配線が給電線と信号出力線とに兼用され、上記ドレイン配線に上記マイクロホン本体に対する第１接続端子を有し、上記マイクロホン本体側には、上記３極出力コネクタのホット側２番ピンに接続される第１定電流ダイオードと、コールド側の３番ピンに接続される第２定電流ダイオードとが設けられ、上記第１および第２定電流ダイオードの各カソード側が、ともに上記第１接続端子の相手となる第２接続端子に接続され、上記第１定電流ダイオードのカソードとアノードとの間に交流結合用の第１コンデンサ素子が接続され、上記第２定電流ダイオードのアノードと接地との間に交流結合用の第２コンデンサ素子と抵抗素子の直列回路が接続されており、上記ユニット部を上記マイクロホン本体に連結するに伴って、上記第１接続端子と上記第２接続端子同士およびそれらの接地同士が接続されることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、上記抵抗素子のインピーダンスが上記電流増幅用トランジスタの出力インピーダンスにほぼ等しくされる。

また、定格電圧の異なるファントム電源が使用された場合でも、その各々の電源に応じた最大出力レベルが確保できるようにするうえで、上記ドレイン配線と接地との間に、上記第２接続端子から供給されるファントム電源を分圧して、上記電流増幅用トランジスタのベースに対するバイアス電圧とする分圧抵抗が接続される。

また、上記２番ピンと上記３番ピンには、上記ファントム電源より等しい電圧が印加される。

本発明によれば、インピーダンス変換器としてのＦＥＴがユニット部側に搭載され、ＦＥＴのドレイン側から音声信号を取り出す方式であることから、信号系の接点は１つでよく、しかも、電流増幅用トランジスタの出力部での出力インピーダンスは、ファントム電源からの給電電圧にかかわらず例えば２００Ω程度と低くできるため、接点が１箇所で低いインピーダンスにてユニット部とマイクロホン本体とを着脱することが可能となる。

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。

次に、図１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を参照して、本発明のコンデンサマイクロホンは、ユニット部（ヘッド部）１０と、マイクロホン本体２０（手持ち式の場合はグリップ部）とを備えており、ユニット部１０は、マイクロホン本体２０に対して着脱可能（交換可能）である。

図示しないが、ユニット部１０およびマイクロホン本体２０は、ともにアルミニウムや黄銅合金等の金属材からなる円同状の筐体を有し、これらの筐体同士は、例えば雄ネジと雌ネジとの螺合により連結される。筐体は接地として用いられる。

ユニット部１０には、コンデンサマイクロホンユニット（以下、マイクロホンユニットと言うことがある）ＭＵ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）Ｑ１と、エミッタフォロワの電流増幅用のトランジスタＱ２からなる電流増幅回路とが内蔵されている。

マイクロホンユニットＭＵは、エレクトレット型であることが好ましいが、エレクトレット型でなくてもよい。マイクロホンユニットＭＵの固定極側は、ＦＥＴＱ１のゲートＧに接続され、振動板側は接地ライン（筐体）Ｌ２に接続される。

この実施形態において、ＦＥＴＱ１はバイアス回路内蔵型であって、ゲートＧとソースＳとの間に、２つのダイオードと１つの抵抗素子とを組み合わせたバイアス回路を備えている。

このコンデンサマイクロホンには、ＦＥＴＱ１のドレインＤから音声信号を取り出す方式が採用されており、ドレインＤに接続されるドレイン配線Ｌ１が給電線と信号出力線とに兼用され、ドレイン配線Ｌ１の一端には、マイクロホン本体２０に対する第１接続端子１１が設けられている。

この実施形態において、トランジスタＱ２はＰＮＰ型で、そのエミッタが交流結合用の電解コンデンサＣ２を介してドレイン配線Ｌ１に接続され、コレクタは接地ラインＬ２に接続されている。トランジスタＱ２のベースには、交流結合用の電解コンデンサＣ１を介してＦＥＴＱ１のソースＳが接続されている。

ＦＥＴＱ１のソースＳは、出力用の抵抗素子Ｒ２を介してトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。また、ＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳとの間には、そのドレイン−ソース間の電圧を一定に保持するダイオードＤ１が接続されている。

また、ドレイン配線Ｌ１と接地ラインＬ２との間には、接続端子１１から給電されるファントム電源の電圧を分圧してトランジスタＱ２のベースにバイアス電圧を与える分圧抵抗素子Ｒ０，Ｒ１が接続されている。

これにより、定格電圧の異なるファントム電源（１２Ｖ，２４Ｖ，４８Ｖ）が使用された場合でも、それに応じてトランジスタＱ２のバイアス電圧が変化するため、その各々の電源に応じた最大出力レベルが確保されることから、いずれの電圧のファントム電源が使用された場合でも、トランジスタＱ２の出力部での出力インピーダンスは２００Ω程度と低くできる。

これに対して、マイクロホン本体２０には、ファントム電源３０が接続される３極出力コネクタ２２と、ユニット部１０に対する給電回路としての２つの定電流ダイオードＤ２，Ｄ３とが設けられている。

３極出力コネクタ２２は、ＥＩＡＪＲＣ−５２３６「音響機器用ラッチロック式丸型コネクタ」に規定されているコネクタもしくはこれに相当するコネクタで、接地の１番ピン２２ｅ，信号のホット側の２番ピン２２ｈおよび信号のコールド側の３番ピン２２ｃを有する。

定電流ダイオードＤ２は、そのアノード側が２番ピン２２ｈに接続され、定電流ダイオードＤ３は、そのアノード側が３番ピン２２ｃに接続されている。定電流ダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードは、ともにユニット部１０の第１接続端子１１の相手となる第２接続端子２１に接続されている。

また、定電流ダイオードＤ２のカソードとアノードとの間に、交流結合用の電解コンデンサＣ３が接続され、定電流ダイオードＤ３のアノードと接地ラインＬ３との間に、交流結合用の電解コンデンサＣ４と抵抗素子Ｒ３の直列回路が接続されている。接地ラインＬ３はマイクロホン本体２０の筐体であってよく、接地ラインＬ３は１番ピン２２ｅと接続されている。

ファントム電源３０は、１２Ｖ，２４Ｖ，４８Ｖのいずれかに設定された直流電源Ｅを有し、その負極側は１番ピン２２ｅに接続される。直流電源Ｅの正極側は、抵抗値の等しい抵抗素子Ｒ４，Ｒ５を介して２番ピン２２ｈと３番ピン２２ｃとに接続される。一例として、直流電源Ｅが４８Ｖの場合、抵抗素子Ｒ４，Ｒ５には、それぞれ６．８ｋΩが用いられる。

上記した構成によれば、ユニット部１０をマイクロホン本体２０に連結するに伴って、第１接続端子１１と第２接続端子２１同士およびそれらの接地ラインＬ２，Ｌ３同士が接続される。接地ラインＬ２，Ｌ３は、筐体同士の接続となるため、信号系の接点は接続端子１１，１２の１箇所のみとなる。第１接続端子１１と第２接続端子２１には、例えば端子ピンと板バネ片等の組み合わせからなる所定のコネクタ部材が用いられてよい。

フアントム電源３０を接続してのマイクロホン使用時、定電流ダイオードＤ２，Ｄ３から接続端子１１，２１およびドレイン配線Ｌ１を介してＦＥＴＱ１のドレインＤに電流が供給される。到来する音波によるマイクロホンユニットＭＵの静電容量の変化分が、ＦＥＴＱ１のソースＳから音声信号として出力される。

この音声信号は、エミッタフォロワのトランジスタＱ２により所定に増幅され、そのエミッタ側からドレイン配線Ｌ１，接続端子１１，２１を介してマイクロホン本体２０側に出力される。

マイクロホン本体２０側において、音声信号は、交流結合用の電解コンデンサＣ３を介して２番ピン２２ｈに至る。これにより、音声信号は、２番ピン２２ｈと３番ピン２２ｃとに接続される交流結合用の電解コンデンサＣ５，Ｃ６を有する出力端子Ｔ１，Ｔ２からミキサ等の音声出力回路に向けて出力される。

この実施形態において、上記したように、トランジスタＱ２の出力部での出力インピーダンスは２００Ω程度と低く、一方で定電流ダイオードＤ２，Ｄ３は交流的に高いインピーダンスを持つことから、信号系の接点が１箇所で低いインピーダンスにてユニット部１０とマイクロホン本体２０とを着脱できる。また、出力トランスも不要である。

なお、２番ピン２２ｈ側と３番ピン２２ｃ側とのインピーダンス整合をとるため、３番ピン２２ｃ側に接続される抵抗素子Ｒ３の抵抗値をトランジスタＱ２の出力部での出力インピーダンスに合わせる（この実施形態では２００Ω程度とする）ことが好ましい。

１０ユニット部
１１第１接続端子
２０マイクロホン本体
２１第２接続端子
２２３極出力コネクタ
２２ｅ接地の１番ピン
２２ｈホット側の２番ピン
２２ｃコールド側の３番ピン
３０ファントム電源
ＭＵコンデンサマイクロホンユニット
Ｑ１ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
Ｑ２電流増幅用トランジスタ
Ｃ１〜Ｃ６交流結合用電解コンデンサ
Ｒ０，Ｒ１分圧抵抗
Ｒ３インピーダンス整合用の抵抗素子
Ｒ４，Ｒ５ファントム電源の給電抵抗素子
Ｌ１ドレイン配線
Ｌ２，Ｌ３接地ライン（筐体）
Ｄ２，Ｄ３定電流ダイオード

Claims

コンデンサマイクロホンユニット、上記コンデンサマイクロホンユニットの静電容量変化分を音声信号に変換するＦＥＴおよび上記ＦＥＴのソースに現れる音声信号を所定に増幅するエミッタフォロワの電流増幅用トランジスタを含むユニット部と、ファントム電源が接続される３極出力コネクタおよび上記ファントム電源からの給電により上記ＦＥＴのドレインに所定の駆動電流を与える定電流ダイオードを有する給電回路を含むマイクロホン本体とを備え、上記ユニット部が上記マイクロホン本体に対して電気的・機械的に着脱自在に連結されるコンデンサマイクロホンにおいて、
上記ユニット部側では、上記電流増幅用トランジスタが上記ＦＥＴのドレインと接地との間に接続され、上記ＦＥＴのドレインに接続されるドレイン配線が給電線と信号出力線とに兼用され、上記ドレイン配線に上記マイクロホン本体に対する第１接続端子を有し、
上記マイクロホン本体側には、上記３極出力コネクタのホット側２番ピンに接続される第１定電流ダイオードと、コールド側の３番ピンに接続される第２定電流ダイオードとが設けられ、上記第１および第２定電流ダイオードの各カソード側が、ともに上記第１接続端子の相手となる第２接続端子に接続され、上記第１定電流ダイオードのカソードとアノードとの間に交流結合用の第１コンデンサ素子が接続され、上記第２定電流ダイオードのアノードと接地との間に交流結合用の第２コンデンサ素子と抵抗素子の直列回路が接続されており、
上記ユニット部を上記マイクロホン本体に連結するに伴って、上記第１接続端子と上記第２接続端子同士およびそれらの接地同士が接続されることを特徴とするコンデンサマイクロホン。
上記抵抗素子のインピーダンスが上記電流増幅用トランジスタの出力インピーダンスにほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
上記ドレイン配線と接地との間に、上記第２接続端子から供給されるファントム電源を分圧して、上記電流増幅用トランジスタのベースに対するバイアス電圧とする分圧抵抗が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサマイクロホン。
上記２番ピンと上記３番ピンには、上記ファントム電源より等しい電圧が印加されることを特徴とする請求項１，２または３に記載のコンデンサマイクロホン。