JP2017118374A - インピーダンス変換器およびコンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】出力インピーダンスを十分に低くすることができ、回路素子の少ない、能動素子として電子管を用いたインピーダンス変換器を提供する。
【解決手段】電子管４を定電流負荷とし、電子管３をカソードフォロワ接続したインピーダンス変換器であって、電子管３のカソードにバイアス電圧を与える２つのダイオードからなるバイアス用ダイオード３３と、バイアス用ダイオードの電圧を電子管３のグリッドに与えるそれぞれ２つのダイオードの直列接続でるダイオード３１，３２と、電子管３に接続された電子管４と負荷抵抗４１からなる定電流負荷回路と、バイアス用ダイオードの一端と他端にそれぞれのベースが接続された二つのトランジスタ５、６を有するコンプリメンタリーエミッタ出力回路を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インピーダンス変換器およびこのインピーダンス変換器を用いたコンデンサマイクロホンに関するものである。

インピーダンス変換器には、例えばコンデンサマイクロホンに内蔵するインピーダンス変換器のように、入力電圧を高いインピーダンスで受けて、低いインピーダンスで出力するものがある。

コンデンサマイクロホンは、有効静電容量が小さいため、周波数応答を低域の周波数まで確保するために、マイクロホンユニットからの音声信号を高い入力インピーダンスで受ける必要がある。また、マイクロホンは、ケーブルなどを介して増幅器に接続されるため、コンデンサマイクロホンの音声出力信号を増幅器に送るとき、低い出力インピーダンスが必要である。そこで、コンデンサマイクロホンには、高い入力インピーダンスを低い出力インピーダンスに変換するインピーダンス変換器が内蔵される。

コンデンサマイクロホンの出力信号の特性を良くするために、あるいは出力信号を再生したときの音色を心地の良いものにするために、インピーダンス変換器の能動素子として電子管を用いたものがある。特許文献１記載の発明はインピーダンス変換器の能動素子として電子管を用いた例であり、その実施例の一つを図３に示す。

図３において、インピーダンス変換器は、能動素子としての２つの電子管３，４を主体として構成されている。電子管３のグリッドには、コンデンサマイクロホンモジュール（以下、単に「モジュール」という）１の電気音響変換部１１からコンデンサ１２を経て音声信号が入力される。

電源の正極と、負極すなわち接地との間に、抵抗３５、電子管３のプレート−カソード、ダイオード５７、電子管４のプレート−カソードが直列に接続されている。電子管３，４にプレート電流が流れることによりダイオード５７に生じる電圧が、ダイオード５５またはダイオード５６を介して電子管３のグリッドに加えられる。ダイオード５５またはダイオード５６は電流の流れる向きを互いに逆にして並列に接続されている。

電子管３のプレートはコンデンサ３６と負荷抵抗４１を経て電源の負極に接続されている。ダイオード５７にはコンデンサ３４が並列に接続されている。このインピーダンス変換器は、カソードフォロワ構成になっていて、電子管３のカソードが出力端子９に接続されている。

互いに逆向きにして並列に接続された２つのダイオード５５，５６を介して加えられる電子管３のグリッド電圧は、ダイオード５７の端子間電圧である電子管３のバイアス電圧に収束し、ダイオード５５，５６には電流が流れない。したがって、ダイオード５５，５６は高抵抗として動作し入力インピーダンスを高くすることができる。

電子管４と負荷抵抗４１を含む回路は、電子管３の定電流負荷として動作する。すなわち、電子管４のグリッドとカソードは負荷抵抗４１によって同電位に保たれ、電子管４は一定のプレート電流を流すため、電子管４と負荷抵抗４１を含む回路は、電子管３に対し定電流負荷となる。

特許第４２２７６７９号公報

特許文献１に記載されているインピーダンス変換器をコンデンサマイクロホンに使用することにより、心地の良い音声信号を得ることができる。しかし、特許文献１に記載されているインピーダンス変換器は、ダイオードの順方向電圧を電子管にバイアス電圧として加える構成になっており、かかる構成のみでは出力インピーダンスを十分に低くすることができない。マイクロホンの使用態様を考えると、マイクの音声出力を長いマイクロホンコードでミキサなどに接続することが多く、出力インピーダンスが低いことが求められる。かかる要求を満たすために、特許文献１記載のインピーダンス変換器は、出力インピーダンスをより一層低くする必要がある。

また、マイクロホンは、マイクロホンケースあるいはハウジング内のスペースに限りがあるため、出力インピーダンスをより低くするために付加する回路素子は少ないのが望ましく、回路構成も簡素であることが望ましい。

本発明は、能動素子として電子管を用いたインピーダンス変換器において、出力インピーダンスを十分に低くすることができ、そのための回路素子および回路構成を少なくすることを目的とする。

本発明の他の目的は、前記インピーダンス変換器を用いたコンデンサマイクロホンを提供することである。

本発明に係るインピーダンス変換器は、
能動素子として電子管を用い、前記電子管をカソードフォロワ接続したインピーダンス変換器であって、
前記電子管のカソードにバイアス電圧を与えるバイアス用ダイオードと、
前記バイアス用ダイオードの電圧を前記電子管のグリッドに与える高抵抗素子と、
前記電子管に接続された負荷回路と、
前記バイアス用ダイオードの一端と他端にそれぞれのベースが接続された二つのトランジスタを有するコンプリメンタリーエミッタ出力回路と、
を有することを最も主要な特徴とする。

インピーダンス変換器の能動素子である電子管の出力に、二つのトランジスタを有するコンプリメンタリーエミッタ出力回路が接続されることにより、より多くの電流を流すことができ、出力インピーダンスを十分に低くすることができる。

本発明に係るインピーダンス変換器の実施例を示す回路図である。 本発明に係るインピーダンス変換器の別の実施例を示す回路図である。 従来のインピーダンス変換器の例を示す回路図である。

以下、本発明に係るインピーダンス変換器の実施例を、図面を参照しながら説明する。図３に示す従来例と同じ回路素子には共通の符号を付している。

図１において、破線の枠で囲んだ部分はコンデンサマイクロホンモジュール（以下、単に「モジュール」という）１を示している。モジュール１は、電気音響変換部１１とコンデンサ１２を有する。電気音響変換部１１は、音波を受けて振動する振動板とこの振動板に微小な間隙をおいて対向する対向電極を有し、振動板の振動による静電容量の変化を電圧の変化による音声信号として出力する。音声信号は、コンデンサ１２を経て、能動素子として電子管が用いられているインピーダンス変換器に入力される。

インピーダンス変換器は、前記音声信号がグリッドに入力される電子管３と、電子管３に対し定電流負荷となる第２の電子管４を主体として構成されている。電子管３，４は３極管であって、図示の例では、１本の真空管内に２つの３極管が組み込まれた複合管である。電源の正極と、負極すなわち接地との間に、抵抗３５、電子管３のプレート−カソード、バイアス用ダイオード３３、電子管４のプレート−カソードが直列に接続されている。

電子管３，４にプレート電流が流れることによりダイオード３３に電圧が生じ、この電圧が電子管３のカソードにバイアス電圧として与えられる。ダイオード３３は２つのダイオードの直列接続で構成される。一つ一つのダイオードの両端間には、通常０．７Ｖ程度の順方向電圧が生じるので、２つのダイオードからなるダイオード３３には約１．４Ｖの電圧が生じ、この電圧が電子管３のカソードにバイアス電圧として与えられる。

ダイオード３３に生じる電圧は、ダイオード３１またはダイオード３２を介して電子管３のグリッドに与えられるようにダイオード３１、３２が接続されている。ダイオード３１、ダイオード３２は、それぞれ２つのダイオードの直列接続でなり、電流の流れる向きを互いに逆にして並列に接続されている。ダイオード３１、３２は、後で説明するように高抵抗素子として動作する。

電子管３のプレートはコンデンサ３６と負荷抵抗４１を経て電源の負極に接続されている。ダイオード３３にはコンデンサ３４が並列に接続されている。負荷抵抗４１は第２の電子管４のグリッドとカソードの間に接続されている。第２の電子管４と負荷抵抗４１は定電流回路を構成し、この定電流回路は電子管３の負荷回路を構成している。定電流回路が電子管４を主体として構成されることにより、電圧降下を補うことができる。

このインピーダンス変換器は、カソードフォロワ構成であって、電子管３のカソードから信号が出力されるが、この出力信号を入力とするコンプリメンタリーエミッタ出力回路を有している点が、本願発明の特徴になっている。本実施例では、コンプリメンタリーエミッタ出力回路を構成する２つのトランジスタ５，６を有し、２つのトランジスタ５，６の各ベースにバイアス用ダイオード３３の一端と他端がそれぞれ接続されている。

２つのトランジスタ５，６は、電源の正極と、負極すなわち接地との間に、それぞれのエミッタ抵抗５１，６１とともに直列的に接続されている。より具体的には、電源の正極にトランジスタ５のコレクタが接続され、トランジスタ５のエミッタがそのエミッタ抵抗５１に接続されている。前記エミッタ抵抗５１はトランジスタ６のエミッタ抵抗６１を介してトランジスタ６のエミッタに接続され、トランジスタ６のコレクタが接地されている。前記２つのエミッタ抵抗５１、６１の接続点が、出力端子８に接続されている。したがって、コンプリメンタリーエミッタ出力回路の出力信号がインピーダンス変換器の出力信号となる。

コンプリメンタリーエミッタ出力回路を構成する２つのトランジスタ５，６が正常に動作するには、通常０．６５Ｖ程度のベース−エミッタ間電圧が必要である。この実施例では、ベース−エミッタ間電圧が、電子管３のバイアス用ダイオード３３から与えられるように回路が構成されている。また、２つのトランジスタ５，６がそれぞれ０．６５Ｖ程度のベース−エミッタ間電圧を必要とするため、バイアス用ダイオード３３を２つのダイオードの直列接続で構成し、約１．４Ｖのバイアス電圧を得ている。この約１．４Ｖのバイアス電圧を２つのトランジスタ５，６のベース−エミッタ間電圧として与えることにより、２つのトランジスタ５，６が正常に動作するように工夫している。

バイアス用ダイオード３３を２つのダイオードで構成したことに対応して、高抵抗素子としてのダイオード３１，３２もそれぞれ２つのダイオードを直列接続している。したがって、ダイオード３１，３２の端子間電圧も約１．４Ｖに収束し、ダイオード３１，３２のいずれにも電流が流れなくなり、ダイオード３１，３２が高抵抗素子として機能する。その結果、モジュール１からの音声信号が高入力インピーダンスで受け取られる。

以上説明した実施例では、電子管３のバイアス用ダイオード３３が２つのダイオードの直列接続で構成されているが、直列接続されるダイオードの数は任意で、１つでも、３つ以上であってもよい。要は、コンプリメンタリーエミッタ出力回路のトランジスタを正常に作動させることができるベース−エミッタ電圧を得ることができればよい。

本実施例によれば、能動素子として電子管を用いたインピーダンス変換器に、コンプリメンタリーエミッタ出力回路を付加したことにより、出力インピーダンスを十分に低くすることができる。これに加えて、コンプリメンタリーエミッタ出力回路を動作させるための電圧を、電子管３のバイアス用ダイオードに生じる電圧を利用しているので、付加する回路部品は、２つのトランジスタ５，６と２つの抵抗５１，６１だけでよい。したがって、少ない回路素子で回路構成が簡単でありながら、出力インピーダンスを十分に低くすることができる。

前記実施例におけるダイオード３１とダイオード３２は、高抵抗素子として機能する。したがって、前記実施例におけるダイオード３１とダイオード３２に代えて、図２に示す実施例のように、例えば１ＭΩというような高い値の純抵抗３８を、電子管３のグリッドと第２の電子管４のプレートとの間に接続してもよい。他の回路構成は前記実施例と同じである。

［コンデンサマイクロホン］
図１、図２に示す実施例は、能動素子として電子管を用いたインピーダンス変換器を、コンデンサマイクロホンに適用した例である。図１、図２に示す実施例における電子管３のグリッドに、モジュール１で電気音響変換された音声信号がインピーダンス変換器に入力されて低インピーダンスに変換され、出力端子８から出力される。この出力信号は十分に低いインピーダンスに変換されるため、長いコードを介して音声信号を伝送する場合であっても、音声信号の特性の低下を少なくすることができる。

１ コンデンサマイクロホンモジュール
３ 電子管
４ 第２の電子管
５ トランジスタ
６ トランジスタ
３１ 高抵抗素子としてのダイオード
３２ 高抵抗素子としてのダイオード
３３ バイアス用ダイオード
３８ 純抵抗
５１ エミッタ抵抗
６１ エミッタ抵抗

Claims (7)

1. 能動素子として電子管を用い、前記電子管をカソードフォロワ接続したインピーダンス変換器であって、
   前記電子管のカソードにバイアス電圧を与えるバイアス用ダイオードと、
   前記バイアス用ダイオードの電圧を前記電子管のグリッドに与える高抵抗素子と、
   前記電子管に接続された負荷回路と、
   前記バイアス用ダイオードの一端と他端にそれぞれのベースが接続された２つのトランジスタを有するコンプリメンタリーエミッタ出力回路と、
   を有するインピーダンス変換器。
2. 前記高抵抗素子は、互いに逆向きに並列接続された第２、第３のダイオードである請求項１記載のインピーダンス変換器。
3. 前記バイアス用のダイオードは直列接続された複数のダイオードからなる請求項１または２記載のインピーダンス変換器。
4. 前記第２、第３のダイオードはそれぞれ直列接続された複数のダイオードからなる請求項２または３記載のインピーダンス変換器。
5. 前記負荷回路は、第２の電子管と負荷抵抗を有する定電流負荷回路である請求項１乃至４のいずれかに記載のインピーダンス変換器。
6. 前記高抵抗素子は、純抵抗からなる請求項１，３又は５記載のインピーダンス変換器。
7. コンデンサマイクロホンモジュールから出力される高インピーダンスの音声信号をインピーダンス変換器によって低インピーダンスに変換して出力するコンデンサマイクロホンであって、前記インピーダンス変換器は、請求項１乃至６のいずれかに記載のインピーダンス変換器であるコンデンサマイクロホン。
   

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