JP2005287000A - マイクロホンの成極電圧設定 - Google Patents

Abstract

【課題】ファントム電力装置によって利用可能にされる電力を最適にすること。
【解決手段】本発明は、コンデンサマイクロホンが成極電圧を調節する少なくとも１つの回路を含み、調節されていない電圧が供給されるアナログレギュレーションループ（４８）と、デジタルレギュレーションループ（４７）とを成極電圧を調節する回路が含み、デジタルレギュレーションループ（４７）が、成極電圧用の、補正係数を用いて計算される所望の値をアナログレギュレーションループ（４８）に提供する、コントロール電子機器（３９）、例えば、マイクロコントローラまたはＣＰＬＤを含み、フィードバックのために、アナログレギュレーションループ（４８）の出力がコントロール電子機器（３９）に接続されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンの成極電圧の補償のための回路に関する。

マイクロホンの電力供給は、従来は、電力供給源、例えば、ミキサーを用いることによって提供されている。ファントム電力供給の間、給電電圧の正極は、オーディオケーブルの２本のケーブル導体の２つの同一の給電抵抗を通じて印加される。電流のリターンは、ＸＬＲプラグのピン１に接続された第３の導体を通じて発生する。コンデンサマイクロホンの電力供給のためのファントム電源によって供給される電圧を効率的に用いることを可能にするため、マイクロホンの電流消費は、給電抵抗における過剰に大きな電圧低下を防ぐために、可能な限り小さくされる必要がある。４８−Ｖコンデンサマイクロホンにおける電力消費の最大値は、１０ｍＡである。ファントム電源は、ここで、ＤＩＮ ＥＮ６１９３８（以前は、ＩＥＣ２６８）に従って、規格化される。

マイクの膜に対して、通常２０〜１００ボルトｄｃ範囲内の値を有する成極電圧を生成するため、電圧コンバータの組み合わせ回路部が重荷用いられる。残りのマイクロホンの電子機器は、通常、供給電圧または供給電流のいずれかを所定の値に維持する線形レギュレーションを用いて電力が供給される。電力消費が小さいマイクロホンについては、このタイプの電源が適切である。線形レギュレーションは、マイクロホンの電力消費が、例えば、プロセッサ、Ａ／Ｄコンバータ、ＬＥＤディスプレイなどを用いることによって増大する場合に、問題となる。この場合、ファントム電源によって利用可能にされるエネルギーの大部分は、線形レギュレーション素子において、破壊される。しかし、規格に従うと、ファントム電源は、給電抵抗によって電流が制限されるので、オーディオアンプ用の供給電圧の最大値は、マイクロホンの線形レギュレーションに起因して直ちに低減し、マイクロホンのオーディオ出力電圧の最大値の低減につながる。

成極電圧の生成によって、さらなる問題が生じる。この電圧は、通常、オームが高い抵抗を通じて、マイクロホンの膜に印加される。ここで、必要とされる電力は非常に低い。この実際には電力がない成極電圧の生成について、効率が高い電圧レギュレータは、構成が困難でもある。

さらなる問題は、マイクロホンのリモートコントロールに関する。マイクロホンを用いる場合、リモートコントロールを介して、重要なマイクロホンパラメータを調節または変更することができる必要が増している。これらのパラメータには、膜上の成極電圧および関連するコンデンサマイクロホンの感度、ファントム電源のタイプ（１２Ｖ、２４Ｖ、または４８Ｖ）、シリーズ番号、製造業者からの較正データ、ならびに、信号の弱まりおよび音声信号用の接続可能なフィルタが含まれる。

ＤＥ ３ ９３３ ８７０ Ａ１（特許文献１）は、指向性特性、ステップサウンドフィルタ、予備減衰などのマイクロホンパラメータの遠隔制御の方法を開示する。このプロセスにおいて、ケーブル導体に伝えられる供給電圧は、例えば、ミキシングテーブルにあるリモートコントロール装置を介して、その量がマイクロホンの制御情報を表すように調節される。マイクロホンの側面において、供給電圧は切り離され、評価回路に印加される。評価回路は、供給電圧の量の関数として、制御信号を生成する。このデータ転送方法によって、少量の制御情報のみがマイクロホンに転送され得、従って、数個のパラメータのみが、マイクロホンにおいて遠隔制御され得る。

現在のところ最適な解決が為されていないさらなる問題として、コンデンサマイクロホンの膜上での成極電圧の生成に関する問題がある。成極電圧のレベルは、マイクロホンカプセルの感度のレベルに直接組み込まれる。結果として、コンデンサカプセルの感度を、成極電圧の助けを借りて調節することも可能である。これは、二重膜カプセルの使用に関連して、特に有用である。なぜなら、これらのカプセルは、個々の膜に成極電圧が別個に供給される場合、感度のレギュレーションを可能にするだけでなく、指向性特性のレギュレーションも可能にするからである。

固定された抵抗またはトリム抵抗の助けを借りて成極電圧を調節する方法は、公知である。このプロセスにおいて、マイクロホンの組み立ての間、成極電圧の一時的な調整が行われる。指向性特徴は、ここで、固定抵抗比を用いて、一度、規定される。この方法を用いて、マイクロホンカプセルの組み立て、ならびに、時間が立つプロセスによって引き起こされる、感度の許容値の補償は、困難なしには、不可能である。この目的のため、マイクロホンの組み立て状態における感度の音響測定の間、成極電圧の補償が必要とされ得る。また、異なる指向性特性の場合、感度の許容値について補償することも不可能である。

ＥＰ ００９６ ７７８ Ａ（特許文献２）は、ファントム電源を有するコンデンサマイクロホンを開示する。成極電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータによって生成される。

ＵＳ ２，４９３，８１９ Ａ（特許文献３）は、ダイヤフラムと、ダイヤフラムの一面に対向する第１の電極と、ダイヤフラムの他方の面に対向する補助電極とを有するコンデンサマイクロホンを含む電気音響変換器を記載する。コンデンサマイクロホンは、ダイヤフラムおよび第１の電極によって部分的に形成され、ダイヤフラムと第１の電極との間のキャパシタンスのバランスを実質的にとるコンデンサによって部分的に形成されるブリッジを含む。無線周波数成極電圧は、ブリッジに印加される。また、ブリッジの出力は、ダイヤフラムの振動に従って変調された無線周波数信号振幅である。

ＤＥ ２０２０７３９ Ａ（特許文献４）は、カプセルの電極とともに、抵抗を介して接続されたＤＣ電圧源を有するコンデンサマイクロホンを開示する。

ＤＥ ２１２６３８５ Ａ（特許文献５）は、ファントム電力供給されるコンデンサマイクロホンを開示する。成極電圧は、カプセルと同じハウジングに位置するＤＣ−ＤＣコンバータによって生成される。変換器を異なるファントム供給（１２Ｖ、１２Ｖサウンド導体供給、２４Ｖ）に調節するため、変換器は、３つの設定を有するスイッチを含む。
ＤＥ ３ ９３３ ８７０ Ａ１ ＥＰ ００９６ ７７８ Ａ ＵＳ ２，４９３，８１９ Ａ ＤＥ ２０２０７３９ Ａ ＤＥ ２１２６３８５ Ａ

マイクロホンの電力供給に関連して、ファントム電源によって利用可能にされた電力が最適に用いられ、オーディオアンプ、マイクロホンカプセル、プロセッサ、コントローラ、Ａ／Ｄコンバータ、ＬＥＤディスプレイなどのような個々の出力の受信に必要とされる動作電圧に変換される解決策が必要とされている。ここで、目的は、オーディオアンプに供給するファントム電源によって利用可能にされる電力のうち可能な限り大きい比率を用いることができるようになることである。

本発明によると、これらの目的は、個々の受電装置について電力供給回路を含むマイクロホンによって達成される。このマイクロホンは、オーディオケーブルのケーブル導体を介して伝送される直流を交流に変換する制御装置と、制御装置に接続された変圧器と、個々の受電装置用の供給ループとを電力供給回路が含むことを特徴とする。供給ループは、変圧器上の別個の巻き線によって、制御装置によって生成される交流に、かつ、互いに対して誘導的に結合される。

このプロセスにおいて、上記の受電装置に必要な電圧の全ては、以下のプロパティを有する、電力供給回路、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータによって生成される。電力供給回路は、ファントム電力装置に対する電力適合があるような様態で調節または動作される。従って、ファントム電力装置が利用可能にする最大の可能な電力は、マイクロホンの電源回路によって常に消費され得る。電源回路による主要な電流消費は、一定である。従って、電源回路は、ファントム電力装置に対して、定電流シンクとして機能する。個々の受電装置用の個々の供給ループは、変換器によって、電力供給回路において切り離され、可能な限り低い電力損失で、個々の受電装置についての異なる要件、すなわち、成極電圧については高い電圧および低い電流、オーディオアンプについては、中程度の電圧および中程度の電力消費、ならびに、デジタル電子機器については低い電圧および高い電流を満たす。

本発明によるコンデンサマイクロホンの有用な効果は明らかである。提示される電力供給の概念を用いることによって、ファントム電力装置によって利用可能にされる電力は最適に用いられる。結果として、マイクロホンの最高オーディオ出力電圧が同じままで、新たな機能（例えば、遠隔制御、新たな動作概念、自動補償の可能性など）がマイクロホンに備え付けられ得る。本質的に電力が自由な成極電圧は、変換器上の単純なさらなる巻き線によって副産物として、実用的には、発生する。

さらなる利点は、電力供給回路の入力における定電源とともに、可能な限り高いオームレベルを用いることの結果として、電力供給回路またはＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチリップルは、非常に容易にフィルタリングで取り除かれ得る。

成極電圧および感度の変更、二重膜カプセルの指向性特徴の継続的な変更および較正データを格納するマイクロプロセッサの制御信号の変更、ならびに、周波数範囲、最高オーディオ出力電圧、振幅、またはオーディオアンプのＴＨＤの改変など、マイクロホンにおける適合可能性が増大するにつれて、リモートコントロールを介するマイクロホンへのデータ転送の実質的により速い速度が必要とされる。

本発明によると、これらの目的は、マイクロホンの遠隔制御方法によって達成される。遠隔制御方法は、周波数が変調された電圧が制御信号としてファントム電力供給も行われる２本のケーブル導体のうちの少なくとも１本に印加されることと、周波数が変調された電圧が、マイクロホン側で、個々の受電装置に周波数が変調された制御信号に従ってコマンドを送信するコントロール電子機器、例えば、マイクロコントローラまたはＣＰＬＤ（プログラム可能な複合論理デバイス）に印加されることとを特徴とする。

この方法において、周波数が変調された電圧は、ファントム電源の供給電圧の上に重ねられる。データ伝送は、例えばミキシングテーブルまたはミキシングテーブルの前のデバイスに配置されたトランスミッタから、オーディオ線を介して、マイクロホンへと行われる。ここで、ＦＳＫ変調の搬送周波数は、マイクロホンによって伝送されるオーディオ周波数範囲よりも高い。

周波数が変調された信号伝送を用いることによって、直流での伝送と対照して、実質的により速いデータ伝送速度が達成され得る。結果として、特定のプロトコルを用いて、多数のパラメータが伝送され得る。変調のための搬送周波数は、約１００ｋＨｚであることが好ましく、フィルタを用いてオーディオ信号から分離され得る。

コンデンサマイクロホンの成極電圧の低い許容値の必要性を満たすため、例えば、感度の面においては、±０．５ｄＢの許容値が求められる。マイクロホンが組み立てられた状態でも、成極電圧の自由な調整を可能にする解決策が必要とされる。

本発明によると、これは、成極電圧を調節する回路を少なくとも１つコンデンサマイクロホンが含むことを特徴とするコンデンサマイクロホンによって達成される。成極電圧を調節する回路は、調節されていない電圧が供給されるアナログレギュレーションループと、デジタルレギュレーションループとを含み、デジタルレギュレーションループは、補正係数を用いて計算されるアナログレギュレーションループに所望の値の成極電圧を提供する、コントロール電子機器、例えば、マイクロコントローラまたはＣＰＬＤを含み、フィードバックのために、アナログレギュレーションループの出力はコントロール電子機器に接続されている。

このプロセスにおいて、成極電圧は、マイクロホンに組み込まれた電圧制御ループによって調整される。所望の値の成極電圧は、コントロール電子機器によって、Ｄ／Ａコンバータを介してこの回路において予定されている。結果として、細かい段階に分けられた成極電圧の調整が行われる。所望の値の成極電圧もまた、コントロール電子機器のリモートコントロールによって、伝送され得る。得られた成極電圧の許容値は、ここで、基準電圧源の許容値および温度特性に依存する。

マイクロホンにおいてデジタル制御されるレギュレーションループを介する成極電圧のレギュレーションは、非常に精密で、干渉に強く、かつ、遠隔制御可能な、コンデンサマイクロホンの成極電圧の調整を可能にする。結果として、製造の間、かつ、コンデンサマイクロホンの測定技術検証において、感度および指向特性に関して非常に狭い許容値要件を達成することが可能になる。遠隔制御可能な、成極電圧の調整の利点は、固定された抵抗またはトリム抵抗による再調整が必要でないことであり、このことは、コストの面でプラスの効果を有する。現行の固定された設定成極電圧を用いる解決策と比較して、以下のさらなる可能性が、本発明によるコンデンサマイクロホンに関連して生じる。

二重膜カプセルの個々の特性の関数として、異なるように調節された指向特性の場合、異なるマイクロホン感度は補償され得、成極電圧を補償するために必要な補正係数が格納され得る。

上述したように、リモートコントロールとの組み合わせで、例えば、成極電圧は、閉じられたマイクロホンとの音響測定の間、較正され得、補正係数は再度格納され得る。

遠隔制御されるマイクロホンの成極電圧、および、動作の間の指向性効果を変動させる可能性を有することは特に有用である。例えば、マイクロホンは、例えば、オペラの上演中、移動する俳優を音響的に追うことができる。

本発明によるコンデンサマイクロホンは、時間が経つことによって引き起こされるマイクロホンの感度の再較正を、マイクロホンを分解する必要なしに、可能にする。これも、消費者にとってはコストの節約を意味する。マイクロホンカプセルの交換の間、マイクロホンの元の感度は、後、すなわち、組み込んだ後に、リモートコントロールによって再調整され得る。

本発明のコンデンサマイクロホンは、少なくとも１つのマイクロホンカプセル（９）を含むコンデンサマイクロホンであって、該コンデンサマイクロホンは成極電圧を調節する少なくとも１つの回路を含み、調節されていない電圧が供給されるアナログレギュレーションループ（４８）と、デジタルレギュレーションループ（４７）とを該成極電圧を調節する回路が含み、該デジタルレギュレーションループ（４７）は、該成極電圧用の、補正係数を用いて計算される該成極電圧の所望の値を該アナログレギュレーションループ（４８）に提供する、コントロール電子機器（３９）、例えば、マイクロコントローラまたはＣＰＬＤを含み、フィードバックのために、該アナログレギュレーションループ（４８）の出力はコントロール電子機器（３９）に接続され、これにより、上記目的が達成される。

前記マイクロホンのエネルギー供給が、オーディオケーブルのケーブル導体（１、２）を介するファントム電力装置（３１）、いわゆるファントム電源によって行われてもよい。

前記マイクロホンのエネルギー供給は、該マイクロホンに位置するバッテリーによって行われてもよい。

前記成極電圧を調節する回路は、基準電圧源（４５）を含み、該基準電圧源（４５）に関して、前記デジタルレギュレーションループ（４７）は前記アナログレギュレーションループ（４８）用に所望の値を生成してもよい。

基準電圧値は、前記所望の電圧値の計算のため、前記コントロール電子機器（３９）に提供されてもよい。

前記コントロール電子機器（３９）は、前記補正係数が格納されるメモリを含んでもよい。

前記コントロール電子機器（３９）は、遠隔制御可能でよい。

前記コントロール電子機器（３９）は、前記マイクロホンに位置する調節デバイスによって制御可能でよい。

前記コントロール電子機器は、前記２本のケーブル導体（１、２）のうちの少なくとも１本を介して、リモートコントロール装置（５５）に接続されてもよい。

前記コントロール電子機器（３９）は、無線または赤外線インターフェースあるいはケーブルインターフェースに接続されてもよい。

以下に、図面を参照しながら本発明をさらに説明する。

図１は、本発明によるマイクロホンの主な構成要素を示すブロック図である。マイクロホンのファントム電源は、図５に示されているが、同じ大きさの給電抵抗３２および３３を介してファントム供給装置３１によって実行される。給電抵抗３２および３３は、ミキシングテーブルの中、または前において、３極プラグ４、例えば、ＸＬＲプラグの後ろに配置される。このようなファントム電源は図５に示されている。規格によると、３種のファントム電源が可能である。１２−Ｖ、２４−Ｖ、または４８−Ｖ供給の抵抗は、それぞれ、６８０Ω、１．２ｋΩ、または６．８ｋΩである。ここで、ライン１および２は、ファントム供給装置によって供給されるケーブル導体を表し、ライン３は、通常、接地ケーブル遮へいに接続される接地ラインを表す。オーディオケーブルを介して、すなわち、ライン１および２、ならびに抵抗５および６を介して、ファントム電力装置３１は、本発明による電力供給回路１１に接続される。キャパシタンス７は、接地に対して、供給電圧をスムーズにする。抵抗５および６は、マイクロホンにおける給電抵抗である。抵抗５および６は、マイクロホンの電源をオーディオアンプ１０の出力から切り離すために用いられる。マイクロホンの給電抵抗５および６は、ファントム電源３１のさらなる内部抵抗として割り当てられる。ファントム電力装置の内部抵抗がマイクロホンにおける電力供給回路１１の内部抵抗と同じである場合、電力適合が存在する。従って、電力調整の場合、ファントム電源の電圧の半分が、電力供給回路１１用の供給電圧である。この電力は、ファントム電力装置３１によって生成され得る最大値であるが、ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータの形態の電力供給回路１１を通じて、マイクロホン内の全てのエネルギーを消費する部材に分配される。ここで、マイクロホンの最大オーディオ出力電圧を可能な限り高くするように、過剰な電力がオーディオアンプ１０にとって利用可能になるようにされる。異なる（標準的な１２Ｖ、２４Ｖ、または４８Ｖによる）電力供給電圧に関して、回路は、異なるファントム電力供給に対する電力適合が自動的に行われるような様態で設計され得る。その後、このタスクは、以下に説明するコントロール装置１２によって行われる。

電力供給回路１１は、電力源１３、コントロール装置１２、およびコントロール装置１２に接続された変換器１４を含む。変換器１４を有するコントロール装置１２は、ＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換される回路装置を形成する。この場合、変換器は、振動生成回路の一部である。当然、交流はまた、変換器から独立して、コントロール装置１２によって生成され得る。コントロール装置１２は、変換器から独立し、交流を生成する振動サークルを含む。変換器は、交流を個々の出力電圧に変換する機能を果たすのみである。

好ましい実施形態において、ＡＣ信号は、１００〜１３０ｋＨｚの範囲内の周波数を有する。ＡＣ信号はまた、自由に振動し得る。これは、このような回路の最も簡略的な実施形態の可能性を表す。唯一の重要な要素は、オーディオ信号への干渉を生成しないためには、ＡＣ信号の周波数範囲がオーディオ周波数範囲の外側になければならないことである。このような干渉は単なるフィルタリングによってなくすことはできない。また、回路の効率の度合いが下がり、伝送干渉が予測され得るので、周波数が高すぎてもならない。

１００〜１３０ｋＨｚの周波数を用いることのさらなる利点は、この周波数が、マイクロホンに設けられたコントロール電子機器３９用の周期パルスとしても用いられ得ることである。結果として、デジタル周期時間とＤＣ／ＤＣコンバータの振動周波数との間にさらなる混合物が生成されないので、デジタル技術によって生成される干渉信号は最小限にされる。

生成されるＡＣ信号は、変換器１４に付与される。変換器上の個別に分離された巻き線の結果として、個々のエネルギーを消費する部材に供給する、別々の電流ループ１５、１６、および１７が生成される。このように接続されていないことによって、可能な限り電力損失が低い状態で、高い電圧を必要とするが低い電流しか必要としない消費部材と、電流の消費が多いが電圧が低い消費部材とに同時に供給することが可能になる。個々の電流ループ１５、１６、および１７におけるダイオード１８、１９、および２０ならびにコンデンサ２１、２２、および２３は、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する整流回路を表す。当然、従来技術による、より複雑で、より効率的な整流回路が、個々の供給ループに設けられていてもよい。供給ループ１６は、マイクロホンカプセル９に成極電圧を供給する役割を果たす。成極電圧は、抵抗８を介してマイクロホンカプセル９に印加される。

任意の種類のマイクロホン、特にダイナミックマイクロホンがファントム電源に接続され得るので、本発明は、当然、コンデンサマイクロホンには限定されない。個々の受電装置は、図１および２に示す様式と同じ様式でファントム電力装置によって供給される。しかし、ダイナミックマイクロホンの場合、成極電圧は必要なく、供給ループ１６が必要とされない。

ＤＣ／ＤＣコンバータの入力において定電流発生器１３を用いることによって、一定の一次電流の取り込みが確実になる。定電流発生器１３は、ファントム電力３１に対して、定電流シンクとして働き、電力供給回路１１用の定電流発生器を表す。可能な限り高いオームレベルを有する定電流発生器１３は、他の効果とともに、ＤＣ／ＡＣ変換の間生成されるスイッチングリップルのフィルタリングを簡略にし、同時に、オーディオ信号上の干渉が重ねられることを防ぐ。このタイプの電気部品は、従来技術を知っている当業者にとって周知である。従来技術による定電流発生器の回路例を図３および４に示す。図３は、バイポーラトランジスタを有する、「トランジスタＬＥＤ」定電流発生器を示す。この電流発生器が用いられる場合、ＬＥＤは、流れ方向に動作する。定電圧がＬＥＤに印加され、このような電圧はまた、エミッタ抵抗を有するトランジスタの直列接続のベースエミッタダイオードにも印加される。従って、この電流発生器によって送達される電流は、Ｉ＝（Ｕ_ＬＥＤ−Ｕ_ｂｃ）／Ｒｅである。ただし、Ｕ_ＬＥＤはＬＥＤにおける電圧降下、Ｕ_ｂｃはベースエミッタ電圧、Ｒｅはエミッタ抵抗を表す。

図４における回路は、さらなる内蔵定電流発生器３０とともに、２つの対抗接続された縮退トランジスタ２８および２９を含む。この回路は、定電流およびより高い起動抵抗の面において特性がより良好なので、好ましい。電流発生器３０は、予備抵抗Ｒｃにおいて、トランジスタ２８のエミッタ抵抗Ｒｅにおける電圧降下Ｕ_Ｒｃと等しい電圧降下を発生させる。ここで、定電流発生器の電流は、Ｉ＝Ｕ_Ｒｃ／Ｒｅである。ここで、トランジスタ２９は、トランジスタ２８とともに、抵抗ＲｃおよびＲｅにおいて同じ電圧降下を保障する対抗接続された縮退システムを形成する。結果として、電流発生器の電流Ｉも一定に維持される。従って、電流発生器３０の電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に最終的に流れる定電流の１００分の１の大きさである。

当然、他のタイプの定電流発生器、例えば、反転動作アンプを有する電流発生器、Ｈｏｗｌａｎｄ電流発生器などが設けられてもよい。

オーディオアンプ１０用の電力供給回路１１によって生成される供給電圧は、好ましい実施形態において調節されない。マイクロホンカプセル９用の供給ループ１６において、レギュレーション回路４７、４８は、ダイオード１８と抵抗８との間に設けられ、マイクロホンカプセル９に印加される成極電圧に対して備えられるデジタルレギュレーションループ４７およびアナログレギュレーションループ４８を含む。図６は、図７と組み合わせられて、このような好ましい、制御可能なレギュレーション回路４７、４８を示す。成極電圧のレギュレーションに必要とされる制御信号は、２本のケーブル導体１および２のうちの少なくとも１本を介して伝送され得る。このようなレギュレーション回路４７、４８の動作の詳細な構造および方法を、以下にさらに説明する。電流および電圧上限がすでにデジタル回路部材において設けられていない場合、残りの供給ループにおいても、レギュレーション回路を設けることができる。図１および２に示す好適な実施形態において、オーディオアンプ１０用の供給ループ１５にレギュレーション回路は設けられていない。結果として、他の回路部材、例えば、プロセッサ、コントロール電子機器３９、マイクロホンカプセル９における成極電圧、Ａ／ＤまたはＤ／Ａコンバータ４４、４６、ＬＥＤディスプレイ２５などに用いられていない電力全体をオーディオアンプ１０が利用可能である。結果として、高い最高オーディオ出力電圧が、オーディオアンプ１０の電流節約設計において達成され得、高い最高オーディオ出力電圧が達成される。原理上、その結果として、オーディオアンプ１０用の供給電圧も、ファントム電源によって利用可能にされた電圧を超え得る。電力供給回路１１の動作の方法のため、オーディオアンプ１０に対して、非常に単純な正および負の供給電圧を生成することが可能である。結果として、オーディオアンプ１０はまた、接地を静止電位として用い得る。従って、オーディオアンプ（１０）の供給電圧は、接地に対して対称であり得る。

より有利な実施形態において、上記のタイプのＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、約８２％の効率度で動作する。最も有利な場合でさえ、電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて損失されるので、可能であれば、消費する部材をＤＣ／ＤＣコンバータに直列接続することが有益である。定電流発生器１３を用いた結果、固定された直流を、例えば、コントロール電子機器３９またはＬＥＤディスプレイ２５、Ａ／ＤまたはＤ／Ａコンバータ４４、４６などにとって利用可能にするように、定電流消費を行う消費部材、例えば、論理供給２４を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に直列に接続することが容易に可能である。

電力供給回路１１の対応する実施形態を図２に示す。図１と比較すると、違いは、成極電圧およびオーディオアンプ１０用の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータを介して生成されることのみである。他の消費部材、例えば、固定された所定の直流を、例えばコントロール電子機器３９またはＬＥＤディスプレイ２５にとって利用可能にする論理供給２４などは、ＤＣ／ＤＣコンバータに直列接続されている。デジタル供給のための直列接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、アクティブ負荷抵抗として機能する。この抵抗において用いられるエネルギーは、熱に変換されないが、大部分が、オーディオアンプ１０用の使用可能な供給電力およびマイクロホンカプセル９上の成極電圧に変換される。

図２に示すように、基準電圧またはさらなるデジタル電子機器を利用可能にする、論理供給２４とともに、ツェナーダイオード２７が設けられる。ツェナーダイオード２７は、特に、電圧を安定化させることに適している。このダイオード２７を通じて、定電流発生器１３によって消費されないが、送達される任意の電流が、接地へと解放される。原理上、ツェナーダイオード２７の代わりに、任意の他の定電流発生器またはシャントレギュレータを用いることができる。

解放される電力は、定電流発生器１３の電流と、電力供給回路１１に印加される電圧との積である。図１のブロック図において、電圧全体がＤＣ／ＤＣコンバータ１１に印加され、全ての電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて生成される。図２のブロック図において、電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に印加される部分と、ＬＥＤ２５およびデジタル供給に印加される第２の部分とに分割される。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＬＥＤ２５またはデジタル供給のためのアクティブな予備抵抗を表す。デジタル供給の電流消費が一定ではないが、電流Ｉが定電流発生器１３によって一定に維持されるので、デジタル電子機器の動作状態に依存して、存在する過剰な電流は、ツェナーダイオード２７から放出される必要がある。オーディオアンプ１０の供給について、電力Ｐ＝ＩｘＤＣ／ＤＣコンバータにおいて利用可能な電圧ｘＤＣ／ＤＣコンバータの効率度が利用可能である。ＬＥＤおよびデジタル電子機器については、電力Ｐ＝Ｉｘデジタル電子機器およびＬＥＤにおいて利用可能な電圧が利用可能である。

例示のため、一例が挙げられる。オーディオアンプ１０の電流消費は、制御されていない状態で、約０．８ｍＡであり、デジタル電子機器の電流消費は、約４．２ｍＡである。電流発生器１３は、約４．７ｍＡの定電流を送達する。従って、特別な場合、デジタル電子機器用の電圧を、１つのＤＣ／ＤＣコンバータを通すのではなく、直列のＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、通すことがより有益である。さらに、さらなる発展例において、エネルギーの面で、図１のブロック図に示されている解決策のように、ＤＣ／ＤＣコンバータを通して、必要な電圧全てを通すことがより有益である。

この場合のオーディオアンプ１０への供給電圧の変換は、アンプにとっての最高利用可能電力、すなわち、Ｐ＝４．７ｍＡｘ１８Ｖｘ０．８２Ｖ＝６９ｍＷにつながる。従って、オーディオアンプ１０における電圧は、Ｕ＝Ｐ／Ｉ＝６９ｍＷ／０．８ｍＡ＝５５Ｖである。この電圧は、電力適合の間、ファントム電力供給装置３１によって送達される、２４Ｖの電圧よりもずっと高い。しかし、成極電圧も、カプセル９の膜上で生成されるので、実際に達したオーディオアンプ１０の供給電圧の値は、この値よりもわずかに低いが、ＤＣ／ＤＣコンバータなしに利用可能な２４Ｖよりも依然としてずっと高い。

図５は、トランスミッタまたはリモートコントロール装置５５に接続されたマイクロホン５４を示す。ここで、重要なマイクロホンパラメータの遠隔制御は、オーディオケーブル、すなわち、ライン１および２を通じて直接行われる。コントロール装置５５は、ミキサー上にあるか、または、その前に配置されることが好ましい。パラメータコントロール入力３４を有するマイクロコントローラ３５は、同じレベルを有する周波数が変調された信号をオーディオケーブルの２本のケーブル導体１および２に供給する周波数変調器３６を制御する。その後、周波数が変調された信号は、入力差分アンプ４２におけるコモンモード信号として抑制され得る。同時に、ファントム電力装置３１の供給電圧は、給電抵抗３２および３３を通じて、２本のケーブル導体１および２に印加される。好ましい実施形態において、周波数が変調された信号は、オーディオケーブルの一本の導体のみ、すなわち、オーディオ信号用に意図されていない導体２に印加される。

好ましい実施形態において、周波数が変調された信号は、ＦＳＫ（周波数偏移キーイング）またはＣＰＦＳＫ（連続位相ＦＳＫ）によって生成される。両方の変調とも、デジタルデータ伝送技術において公知の手順である。原理上、ＡＳＫ（振幅偏移キーイング）またはＰＳＫ（位相偏移キーイング）変調を用いることも可能である。しかし、ＡＳＫは、干渉を受ける可能性が高く、ＰＳＫ変調は、回路技術の点から、実行がより困難である。上記の方法の公知の適用例とは対照的に、マイクロホンにおける使用の場合、重要な要素は、変調された信号がアナログ信号、オーディオ信号から分離される必要があることである。周波数変調された信号が、オーディオ信号用に意図されていない導体２にのみ供給される場合でさえ、オーディオケーブルの２本の導体１と２との間の静電結合は、オーディオ信号に干渉を引き起こす。静電結合は、オーディオケーブルの構成および長さに依存する。従って、干渉のフィルタリングは、制御信号が既知であるという事実にも関わらず、困難である。

マイクロホンにおいて、周波数が変調された電圧は、フィルタ３７、例えば、バンドパスフィルタによって、オーディオ信号から分離され、その中に含まれる制御情報は、コントロール電子機器３９、例えば、マイクロコントローラまたはＣＰＬＤ（プログラム可能な複合論理デバイス）によって評価される。ケーブル導体２は、接地から、キャパシタンス４３を通じて切り離される。コントロール電子機器３９は、電圧コンパレータとして機能するコンパレータ３８の前において接続される。コントロール電子機器３９の出力を介するコマンドは、例えば、電力供給回路１１に達し、図１および２に示されているように、オーディオアンプ１０、コントロール電子機器３９、Ａ／ＤまたはＤ／Ａコンバータ４４、４６などに達する。

２本のオーディオライン１および２上の周波数変調は、リモートコントロール装置５５において実行される。リモートコントロール装置５５は、ミキシングテーブルの近傍に位置することが好ましい。リモートコントロール装置５５において、搬送周波数はマイクロホン５４に向かう方向に印加される必要があるのに対し、全ての変調周波数は抑制される。マイクロホン５４から来るオーディオ信号のみが伝送される必要がある。変調周波数の抑制を簡略にするため、変調は、同じレベルで、オーディオライン１および２の両方の上で実行される。結果として、リモートコントロール装置５５において、周波数が変調された信号は、入力差分アンプ４２用のコモンモード信号として現れ、従って、コモンモード信号として、適切に抑制され得る。リモートコントロールの第２の変形例において、周波数変調は、オーディオ信号を伝送しないライン、すなわち、ライン２のみにおいて行われる。この変形例において、ミキシングテーブルに向かう方向に、周波数が変調された信号は、ローパスフィルタ４１を通じて、フィルタリングによって消去され得る。給電抵抗３２および３３ならびに差分アンプ４２およびローパスフィルタを含むファントム電力装置３１は、図５に示すように、リモートコントロール装置に組み込まれる必要はない。例えば、ミキシングテーブルに設けられてもよい。

制御信号が実際にコントロール電子機器３９に達したことを確認するため、リモートコントロール装置５５からマイクロホン５４への制御信号の伝送の間、コントロール電子機器３９は、制御信号に応答して、データ受け取り確認メッセージをリモートコントロール装置５５に送信する。データ受け取り確認メッセージはまた、周波数が変調された信号であってもよい。リモートコントロールの機能のためのデータ受け取りメッセージは、絶対的に必要なものではない。しかし、さらなる電子機器という犠牲を払って、システムの信頼性が高められる。

任意の種類のマイクロホン、特にダイナミックマイクロホンの個々の受電装置がファントム電源によって動作され得るので、上記の遠隔制御の方法は、当然、コンデンサマイクロホンに限定されない。

図６は、成極電圧のレギュレーションが２工程の制御レギュレーションループによって行われる、本発明によるコンデンサマイクロホンを示す。ここで、第２のデジタルレギュレーションループ４７が、内部アナログレギュレーションループ４８の上に重ねられる。結果として、充分に調節された、干渉がない成極電圧をマイクロホンカプセル９上に生成することが可能になる。

制御情報を有する好ましく周波数変調された信号は、ファントム電力装置３１にも接続されているケーブル導体を通じて伝送されるが、フィルタ３７およびコンパレータ３８を介してコントロール電子機器３９に達する。本発明による、マイクロホンの遠隔制御に関する詳細な提示は、既に上記で行われている。特に、図５も参照されたい。コントロール電子機器３９の制御はまた、マイクロホン自体の調節デバイスまたは動作する素子を介して行われてもよい。コントロール電子機器を、ワイヤレス伝送のために、無線または赤外線インターフェースに、あるいは、ケーブルインターフェースに接続することも可能である。成極電圧のために、制御信号において達成される所望の値は、コントロール電子機器３９によって、Ｄ／Ａコンバータ４６を介して、アナログレギュレーション４８に送達される。Ｄ／Ａコンバータの代わりに、パルス幅変調回路（ＰＷＭ）を用いることもできる。ＰＷＭ回路は、より遅い変換速度を有するにも関わらず、安価であり、従って、これらのコンバータにおいて一定のレベルを調整することに非常に適している。図７は、実施形態の一例であり、コントロール電子機器３９、例えば、マイクロコントローラまたはＣＰＬＤと、Ｄ／ＡコンバータまたはＰＷＭ４６がアナログレギュレーションループ４８においてどのように機能するかを示している。多くのアナログレギュレーションループが従来技術において公知であり、本発明を知る当業者にとって、このようなレギュレーションループの特徴を選択することは容易である。図６に模式的に表されているように、アナログレギュレーションループ４８は、レギュレーション回路５６と、分圧器４９および５０を含む。レギュレーション回路５６の細部またはアナログレギュレーションループ４８全体を図７に示す。

アナログレギュレーションループ４８は、電力供給回路１１によって、約１００〜１２０Ｖの調節されていない電圧が供給されることが好ましい。ＤＣ／ＤＣコンバータは、上述された、すなわち、図１および２に表されているものと、同じタイプのものであり得る。抵抗５および６は、マイクロホンにおける給電抵抗である。抵抗５および６は、オーディオアンプ１０の出力からマイクロホンの電力供給を切り離すために用いられる。抵抗５および６は、ライン１および２の対称性を保護するように、同じ大きさである。

本発明は、当然、ファントム電力供給されるコンデンサマイクロホンに限定されない。コンデンサマイクロホンの個々の受電装置のエネルギー供給は、例えば、マイクロホンに位置するバッテリーによって行われてもよい。

Ｄ／ＡコンバータまたはＰＷＭ４６によって提供される所望の値、より精密には、成極電圧用の補正値は、動作アンプ５２を介して、実際の値と比較される。所望の値は、マイクロホンの製造の間測定される較正データから計算され、コントロール電子機器にプログラムされる。この計算の基準値として、導体上の正確な基準電圧４５またはコントロール電子機器へのプリント測定の間プログラムされる基準電圧のいずれかが用いられる。基準電圧４５は、例えば、論理供給２４によって利用可能にされる。このような論理供給２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって供給されることが好ましいが、図７には示されておらず、図１および２に示されている。

アナログレギュレーションループ４８上の高周波数干渉の所望されない影響を抑制するため、好ましい実施形態では、図７に示すように、Ｄ／ＡコンバータまたはＰＷＭ４６とアナログレギュレーションループ４８の入力との間に、ローパスフィルタ５１が設けられる。アナログレギュレーションループ４８によって生成される実際の値は、分圧器４９および５０を通じて取られ、インピーダンスコンバータ５３を介して、動作アンプ５２の反転入力に付与される。フィードバックラインとインピーダンスコンバータとは、図６の模式図には含まれていない。同時に、この電圧は、デジタルレギュレーションループ４７のＡ／Ｃコンバータ４４の入力にも印加される。得られるデジタル信号は、フィードバックとして、コントロール電子機器３９にとって利用可能にされる。結果として、外側のデジタルレギュレーションループ４７が閉じられる。図７において、実際の値が取られた分圧器は、抵抗４９、５０によって表される。図７に示すように、Ａ／Ｄコンバータ４４、コントロール電子機器３９、ならびに、Ｄ／Ａコンバータ４６も単一の構成要素に組み込まれ得る。

アナログレギュレーション４８の出力として、高いオーム抵抗８を介して、マイクロホンカプセル９に印加された、調節された成極電圧が得られる。調節され、干渉がない成極電圧を計算するために必要な補正電圧または対応する補正係数は、ある特定の感度、ガイド特性、および経時パラメータを反映する異なる設定に対応し得る。これらは、コントロール電子機器３９に設けられるメモリに格納され得、あらゆるときに呼び出され得る。

これらの補正係数は、後で、閉じられたマイクロホンで、遠隔制御によって（例えば、サービス部門、または小売業者よって、ならびに、場合によっては顧客によっても）変更され得る。従って、時間が経つことによる、または、マイクロホンの交換による、マイクロホン性能の起こり得る補正のほかに、マイクロホンの現場での顧客特有のチューニングも可能である。

本発明は、個々の実施形態の例に限定されない。当然、上記の回路の全てまたは少なくとも一部が組み合わせられたマイクロホンを用いることも考えられる。例えば、全ての遠隔制御可能な構成要素用のリモートコントロールは、マイクロホンに設けられ得る。また、電力供給回路１１は、マイクロホン内の考えられ得る全ての受電装置に供給し得る。

図１は、本発明による、電力供給回路を有するコンデンサマイクロホンのブロック図である。 図２は、本発明による、電力供給回路を有するコンデンサマイクロホンのある実施形態のブロック図である。 図３は、従来技術による、トランジスタ−ＬＥＤ定電力源の回路図である。 図４は、従来技術による、対向接続されたトランジスタを有する定電力源の回路図である。 図５は、リモートコントロール装置に接続されたコンデンサマイクロホンのブロック図である。 図６は、成極電圧を調整する内蔵回路を有するコンデンサマイクロホンのブロック図である。 図７は、アナログおよびデジタルレギュレーションループを含む、成極電圧を調整する回路を示す図である。

符号の説明

１、２、３ ライン
４ ３極プラグ
５、６、８ 抵抗
７ キャパシタンス
９ マイクロホンカプセル
１０ オーディオアンプ
１１ 電力供給回路
１２ コントロール装置
１３ 電力源
１４ 変換器
１５、１６、１７ 電流ループ
１８、１９、２０ ダイオード
２１、２２、２３ コンデンサ
４７、４８ レギュレーション回路

Claims (10)

1. 少なくとも１つのマイクロホンカプセル（９）を含むコンデンサマイクロホンであって、該コンデンサマイクロホンは成極電圧を調節する少なくとも１つの回路を含み、調節されていない電圧が供給されるアナログレギュレーションループ（４８）と、デジタルレギュレーションループ（４７）とを該成極電圧を調節する回路が含み、該デジタルレギュレーションループ（４７）は、該成極電圧用の、補正係数を用いて計算される該成極電圧の所望の値を該アナログレギュレーションループ（４８）に提供する、コントロール電子機器（３９）、例えば、マイクロコントローラまたはＣＰＬＤを含み、フィードバックのために、該アナログレギュレーションループ（４８）の出力はコントロール電子機器（３９）に接続される、コンデンサマイクロホン。
2. 前記マイクロホンのエネルギー供給が、オーディオケーブルのケーブル導体（１、２）を介するファントム電力装置（３１）、いわゆるファントム電源によって行われる、請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
3. 前記マイクロホンのエネルギー供給は、該マイクロホンに位置するバッテリーによって行われる、請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
4. 前記成極電圧を調節する回路は、基準電圧源（４５）を含み、該基準電圧源（４５）に関して、前記デジタルレギュレーションループ（４７）は前記アナログレギュレーションループ（４８）用に所望の値を生成する、請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
5. 基準電圧値は、前記所望の電圧値の計算のため、前記コントロール電子機器（３９）に提供される、請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
6. 前記コントロール電子機器（３９）は、前記補正係数が格納されるメモリを含む、請求項４〜５のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
7. 前記コントロール電子機器（３９）は、遠隔制御可能である、請求項１〜６のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
8. 前記コントロール電子機器（３９）は、前記マイクロホンに位置する調節デバイスによって制御可能である、請求項１〜６のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
9. 前記コントロール電子機器は、前記２本のケーブル導体（１、２）のうちの少なくとも１本を介して、リモートコントロール装置（５５）に接続されている、請求項７に記載のコンデンサマイクロホン。
10. 前記コントロール電子機器（３９）は、無線または赤外線インターフェースあるいはケーブルインターフェースに接続されている、請求項７に記載のコンデンサマイクロホン。

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