JP5183418B2 - ファントム電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンに用いられるファントム電源装置に関し、さらに詳しく言えば、高周波ノイズ信号を受けても平衡が保てるようにしたファントム電源装置に関するものである。

ワイヤレス方式を除いて、通常のコンデンサマイクロホンは、ファントム電源装置に接続して使用され、ファントム電源装置から動作電源が供給されるとともに、コンデンサマイクロホンから出力される音声信号は、ファントム電源装置を介してミキサーやアンプなどの音声信号処理部に送られる。

コンデンサマイクロホンの音響電気変換器を含むマイクロホンユニットは、インピーダンスがきわめて高いことから、マイクロホンユニットの出力をインピーダンス変換器を介して低インピーダンスに変換してコンデンサマイクロホンに内蔵されている音声出力回路に供給するようにしている。通常、インピーダンス変換器にはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられるが、まれに真空管が用いられることもある。

コンデンサマイクロホンをファントム電源装置に接続するため、コンデンサマイクロホンの出力コネクタには、ＥＩＡＪ ＲＣ−５２３６「音響機器用ラッチロック式丸型コネクタ」に規定されている出力コネクタが用いられ、平衡２芯シールド被覆線からなるマイクコードを介してファントム電源装置に接続される。また、ファントム電源装置と音声信号処理部も平衡２芯シールド被覆線からなるマイクコードを介して接続される。

コンデンサマイクロホン内に高周波ノイズ信号（高周波電流）が入り込むと、それがインピーダンス変換器などにより検波され、可聴周波数の雑音が発生する。近年においては、携帯電話機から放射される強い電磁波による高周波ノイズ信号が特に問題とされている。

マイクロホンケースは、例えば黄銅合金（真鍮）など金属材からなるため、その自体は高いシールド性を有しているが、出力コネクタのピンが貫設されているコネクタ基台は合成樹脂材であるため、そこから高周波ノイズ信号が入り込みやすい。

そのため、出力コネクタもしくはコンデンサマイクロホンの内部回路基板に高周波ノイズ信号を除去するためのフィルタ回路を設けるようにしている。通常、この種のフィルタ回路には、コイルとコンデンサとを組み合わせたＬＣ回路が用いられている。

ＥＩＡＪ ＲＣ−８１６０Ａ「マイクロホン」には、平衡の測定方法が記載され、可聴周波数帯の平衡について述べられている。上記のフィルタ回路は、出力コネクタにおける信号のホット側（２番ピン）とコールド側（３番ピン）とにそれぞれ接続されるため、平衡に影響を及ぼす要因となり、各フィルタ回路の平衡がとれていないと、フィルタ回路を介してコンデンサマイクロホン内に高周波電流が流れてしまうことがある。

そこで、本出願人は、特許文献１において、ホット側（２番ピン）のフィルタ回路とコールド側（３番ピン）のフィルタ回路のインピーダンスを平衡とするため、各フィルタ回路に含まれている回路素子を出力トランスの中点タップに接続される中点ラインパターンを中心として対称に配置することを提案している。

特開２００７−３２４８０４

特許文献１によれば、出力コネクタからの高周波ノイズ信号による高周波電流の侵入が阻止され、高周波ノイズ信号に対して強いコンデンサマイクロホンが得られる。

しかしながら、マイクロホンの信号を受ける側の機器、すなわちファントム電源装置においても、同様に高周波領域にわたって平衡がとれていないと、マイクロホンの耐高周波性が十分に発揮されない。

したがって、本発明の課題は、高周波ノイズ信号を受けても平衡が保てるようにしたファントム電源装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、筐体の所定面に、コンデンサマイクロホンが接続される入力コネクタ（バランス入力端子）と、ミキサーなどの音声信号処理部が接続される出力コネクタ（バランス出力端子）とを備え、上記入力コネクタおよび上記出力コネクタに、接地用の１番ピン、信号のホット側２番ピンおよび信号のコールド側３番ピンを有する丸型コネクタが用いられ、上記筐体内に配置される回路基板に、所定の直流電源と接続されるファントム給電回路と、高周波ノイズ信号の除去を目的として上記ファントム給電回路と上記入力コネクタとの間に接続される入力側フィルタ回路および上記ファントム給電回路と上記出力コネクタとの間に接続される出力側フィルタ回路とが設けられているファントム電源装置において、
上記入力コネクタと上記出力コネクタとが、それらの軸線を同軸として上記筐体の対向する面に同軸的に配置されるとともに、上記入力コネクタと上記出力コネクタとの間に上記回路基板が支持され、上記回路基板が両面基板で、その一方の面には、上記各コネクタの２番ピン同士を接続するホット配線と上記各コネクタの３番ピン同士を接続するたコールド配線とが上記軸線を中心として対称的に配置されているとともに、上記ファントム給電回路、上記入力側フィルタ回路および上記出力側フィルタ回路にそれぞれ含まれる同一種類の各回路素子が上記軸線を中心として対称的に配置されており、
上記回路基板の他方の面には、上記各コネクタの１番ピン同士を接続するグランド配線が上記軸線に沿って配線されており、上記直流電源より上記回路基板の一方の面と他方の面とから上記ファントム給電回路に給電するようにしたことを特徴としている。

本発明において、上記直流電源は上記筐体外に配置され、上記直流電源から上記ファントム給電回路に至る給電線が貫通コンデンサを介して上記筐体内に引き込まれることが好ましい。

本発明によれば、筐体の所定面に、コンデンサマイクロホンが接続される入力コネクタ（バランス入力端子）と、ミキサーなどの音声信号処理部が接続される出力コネクタ（バランス出力端子）とを備え、上記筐体内に配置される回路基板に、所定の直流電源と接続されるファントム給電回路と、高周波ノイズ信号の除去を目的として上記ファントム給電回路と上記入力コネクタとの間に接続される入力側フィルタ回路および上記ファントム給電回路と上記出力コネクタとの間に接続される出力側フィルタ回路とが設けられているファントム電源装置において、上記入力コネクタと上記出力コネクタとを上記筐体の対向する面に同軸的に配置するとともに、上記ファントム給電回路、上記入力側フィルタ回路および上記出力側フィルタ回路にそれぞれ含まれる同一種類の各回路素子を上記軸を中心として対称的に配置するようにしたことにより、近傍で例えば強い電磁波を放出する携帯電話機が使用されたとしても、ホット配線側とコールド配線側の各インピーダンスの平衡が保たれ、高周波電流による雑音の発生を防止することができる。

また、直流電源からファントム給電回路に至る給電線を貫通コンデンサを介して筐体内に引き込むことにより、特に直流電源を商用電源からＡＣアダプターを介して得るような場合、商用電源に起因するノイズの侵入を防止することができる。

次に、図１ａ〜図１ｄおよび図２により、本発明の実施形態について説明する。図１ａは本発明によるファントム電源装置の内部構造を透視した模式的な側面図、図１ｂは同じく内部構造を透視した模式的な平面図、図１ｃは入力コネクタを示す正面図、図１ｄは出力コネクタを示す正面図、図２はファントム電源装置の回路図である。

まず、図１ａと図１ｂを参照して、本発明によるファントム電源装置は、箱形（四角立方体）の筐体１０を備え、筐体１０の対向する側面、この実施形態では左側面１１１と右側面１１２に、入力コネクタ２０と出力コネクタ３０とが設けられている。

筐体１０内において、入力コネクタ２０と出力コネクタ３０との間には回路基板４０が配置されている。筐体１０の底壁１１３側には、電源ボックス１２０が一体的に設けられている。電源ボックス１２０内には、直流電源（供給電源）Ｕが収納されている。筐体１０および電源ボックス１２０は、ともに金属製である。

入力コネクタ２０と出力コネクタ３０には、ＥＩＡＪ ＲＣ−５２３６「音響機器用ラッチロック式丸型コネクタ」に規定されている出力コネクタが用いられる。

図１ｃと図１ｄに示すように、入力コネクタ２０と出力コネクタ３０は、接地用の１番ピンＥ，信号のホット側の２番ピンＳＨおよび信号のホット側の３番ピンＳＣをそれぞれ備えている。

入力コネクタ２０には、図示しない平衡２芯シールド被覆線からなるマイクコードを介してコンデンサマイクロホンが接続される。入力コネクタ２０は、バランス入力端子とも呼ばれる。

出力コネクタ３０は、上記マイクコードに用いられる平衡２芯シールド被覆線を介して図示しないミキサーやアンプなどの音声信号処理部に接続される。出力コネクタ３０は、バランス出力端子とも呼ばれる。

この実施形態において、入力コネクタ２０はプッシュ式のリリース釦２１を備えているのに対して、出力コネクタ３０はリリース釦を備えていない点でのみ異なる。

本発明によると、入力コネクタ２０と出力コネクタ３０は、対向する左側面１１１と右側面１１２とにおいて同軸的に配置される。すなわち、入力コネクタ２０と出力コネクタ３０はともに丸型コネクタであるから、その中心を通る軸線をＸとすると、各コネクタ２０，３０の各軸線Ｘが一致するように配置される。

各コネクタ２０，３０は、それらの１番ピンＥと２番ピンＳＨとが平行となるように筐体１０に取り付けられ、回路基板４０は、図１ａに示すように、その両端が１番ピンＥ，２番ピンＳＨと３番ピンＳＣとの間に差し込まれるようにして各コネクタ２０，３０に支持される。

これによると、３番ピンＳＣは回路基板４０の裏面側に位置することになるが、回路基板４０は両面基板で、３番ピンＳＣの接続部は図示しないスルーホール配線を介して回路基板４０の表面（図１ａにおいて上面）側に引き出される。

回路基板４０には、ファントム給電回路５０のほかに、高周波ノイズ信号の除去を目的として入力側フィルタ回路６０および出力側フィルタ回路７０が設けられるが、本発明では、各回路５０，６０，７０に含まれる各回路素子が上記軸線Ｘを中心として対称に配置される。これを図２により説明する。

図２において、入力コネクタ２０の２番ピンＳＨ（２０）と出力コネクタ３０の２番ピンＳＨ（３０）との間の配線をホット配線ＨＬ，入力コネクタ２０の３番ピンＳＣ（２０）と出力コネクタ３０の３番ピンＳＣ（３０）との間の配線をコールド配線ＣＬ，入力コネクタ２０の１番ピンＥ（２０）と出力コネクタ３０の１番ピンＥ（３０）との間の配線をグランド（接地）配線ＧＬとする。

回路基板４０の中央部分にファントム給電回路５０が設けられる。ファントム給電回路５０は、ホット配線ＨＬとコールド配線ＣＬとの間でそれぞれ直列に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる第１分圧回路と、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４からなる第２分圧回路と、これら分圧回路間に接続された直流阻止用のコンデンサＣ１，Ｃ２とを備える。

第１分圧回路の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２間には、直流電源Ｕの正極側が接続される。第２分圧回路の分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４間には、グランド配線ＧＬが接続される。

ＥＩＡＪ ＲＣ−８１６２Ａに規定されているマイクロホンの電源供給方式によれば、直流電源Ｕは１２Ｖ，２４Ｖおよび４８Ｖの３種類とされる。直流電源Ｕの負極はグランド配線ＧＬに接続される。

本発明において、ファントム給電回路５０における分圧抵抗Ｒ１とＲ２、分圧抵抗Ｒ３とＲ４、コンデンサＣ１とＣ２は、それぞれ上記軸線Ｘを中心として対称に配置される。

入力側フィルタ回路６０は、ファントム給電回路５０と入力コネクタ２０との間に設けられる。また、出力側フィルタ回路７０は、ファントム給電回路５０と出力コネクタ３０との間に設けられる。

入力側フィルタ回路６０と出力側フィルタ回路７０に含まれている回路素子のうち、Ｄ１〜Ｄ４は過大電圧からフィルタ素子を保護するためのツェナーダイオード、Ｃｆ１〜Ｃｆ１２は２２００ｐＦ程度のセラミックコンデンサ、Ｌｆ１，Ｌｆ７はコモンモードチョークコイル、Ｌｆ２〜Ｌｆ６，Ｌｆ８は１０００ｍＨ程度チョークコイルである。なお、Ｌｆ４，Ｌｆ８はグランド配線ＧＬ内に接続される。

入力側フィルタ回路６０と出力側フィルタ回路７０の回路構成は左右対称であることから、ここでは入力側フィルタ回路６０について説明し、出力側フィルタ回路７０については対応する回路素子の参照符号を括弧内に記す。

ツェナーダイオードＤ１（Ｄ３）とＤ２（Ｄ４）は、そのアノード側を共通に接続した状態でホット配線ＨＬとコールド配線ＣＬとの間に接続される。

Ｃｆ１（Ｃｆ１１）とＣｆ２（Ｃｆ１２）は、高周波侵入阻止用（高周波短絡用）のコンデンサで直列に接続された状態で、ツェナーダイオードＤ１（Ｄ３）とＤ２（Ｄ４）に対して並列にホット配線ＨＬとコールド配線ＣＬとの間に接続される。

ツェナーダイオードＤ１（Ｄ３）とＤ２（Ｄ４）のアノード間と、コンデンサＣｆ１（Ｃｆ１１）とＣｆ２（Ｃｆ１２）との間に、それぞれグランド配線ＧＬが接続される。

コモンモードチョークコイルＬｆ１（Ｌｆ７）の磁気的に結合された一方のコイルはホット配線ＨＬ内に含まれ、他方のコイルはコールド配線ＣＬ内に含まれる。

コンデンサＣｆ３〜Ｃｆ６（Ｃｆ７〜Ｃｆ１０）とチョークコイルＬｆ２，Ｌｆ３（Ｌｆ５，Ｌｆ６）とにより、高周波ノイズ除去フィルタが構成される。

具体的には、コンデンサＣｆ３（Ｃｆ７）とＣｆ４（Ｃｆ８）が直列として、また、コンデンサＣｆ５（Ｃｆ９）とＣｆ６（Ｃｆ１０）が直列として、それぞれホット配線ＨＬとコールド配線ＣＬとの間に接続され、これら各コンデンサの直列接続点にそれぞれグランド配線ＧＬが接続される。

一方のチョークコイルＬｆ２（Ｌｆ５）は、ホット配線ＨＬ内でコンデンサＣｆ３（Ｃｆ７）とＣｆ５（Ｃｆ９）の間に接続され、他方のチョークコイルＬｆ３（Ｌｆ６）は、コールド配線ＣＬ内でコンデンサＣｆ４（Ｃｆ８）とＣｆ６（Ｃｆ１０）の間に接続される。

本発明において、ツェナーダイオードＤ１とＤ２、Ｄ３とＤ４は、それぞれ上記軸線Ｘを中心として対称に配置される。同様に、セラミックコンデンサＣｆ１とＣｆ２、Ｃｆ３とＣｆ４、Ｃｆ５とＣｆ６、Ｃｆ７とＣｆ８、Ｃｆ９とＣｆ１０、Ｃｆ１１とＣｆ１２もそれぞれ上記軸線Ｘを中心として対称に配置される。

また、チョークコイルＬｆ２とＬｆ３、Ｌｆ５とＬｆ６もそれぞれ上記軸線Ｘを中心として対称に配置される。コモンモードチョークコイルＬｆ１，Ｌｆ７については、上記したように、磁気的に組み合わされた一方のコイルと他方のコイルとが上記軸線Ｘを中心として対称に配置される。

このように、ファントム給電回路５０，入力側フィルタ回路６０および出力側フィルタ回路７０に含まれている同一種類の各回路素子を上記軸線Ｘを中心として対称に配置することにより、近傍で例えば強い電磁波を放出する携帯電話機が使用されたとしても、ホット配線ＨＬ側とコールド配線ＣＬ側の各インピーダンスの平衡が保たれ、高周波電流による雑音の発生を防止することができる。

より好ましくは、グランド配線ＧＬを回路基板４０の裏面側で上記軸線Ｘに沿って配線し、直流電源Ｕより回路基板４０の上面側（表面側）と裏面側とからファントム給電回路５０に給電する。これによれば、対称性がより確実に保つことができる。

また、図１ａに示すように、直流電源Ｕの給電線を筐体１０内に引き込むにあたって、筐体１０の底壁１１３に貫通コンデンサＣ３，Ｃ４を設け、直流電源Ｕの給電線を貫通コンデンサＣ３，Ｃ４を介して筐体１０内に引き込むことが好ましい。

これによれば、特に直流電源Ｕを図示しない商用電源からＡＣアダプターを介して得るような場合、商用電源に起因するノイズの侵入を防止することができる。なお、貫通コンデンサＣ３，Ｃ４に代えて通常のコンデンサが用いられてもよい。

本発明によるファントム電源装置の内部構造を透視した模式的な側面図。 同じく内部構造を透視した模式的な平面図。 入力コネクタを示す正面図。 出力コネクタを示す正面図。 本発明のファントム電源装置を示す回路図。

符号の説明

１０ 筐体
２０ 入力コネクタ
３０ 出力コネクタ
４０ 回路基板
５０ ファントム給電回路
６０ 入力側フィルタ回路
７０ 出力側フィルタ回路
Ｘ 軸線

Claims (2)

1. 筐体の所定面に、コンデンサマイクロホンが接続される入力コネクタ（バランス入力端子）と、ミキサーなどの音声信号処理部が接続される出力コネクタ（バランス出力端子）とを備え、上記入力コネクタおよび上記出力コネクタに、接地用の１番ピン、信号のホット側２番ピンおよび信号のコールド側３番ピンを有する丸型コネクタが用いられ、上記筐体内に配置される回路基板に、所定の直流電源と接続されるファントム給電回路と、高周波ノイズ信号の除去を目的として上記ファントム給電回路と上記入力コネクタとの間に接続される入力側フィルタ回路および上記ファントム給電回路と上記出力コネクタとの間に接続される出力側フィルタ回路とが設けられているファントム電源装置において、
   上記入力コネクタと上記出力コネクタとが、それらの軸線を同軸として上記筐体の対向する面に同軸的に配置されるとともに、上記入力コネクタと上記出力コネクタとの間に上記回路基板が支持され、
   上記回路基板が両面基板で、その一方の面には、上記各コネクタの２番ピン同士を接続するホット配線と上記各コネクタの３番ピン同士を接続するたコールド配線とが上記軸線を中心として対称的に配置されているとともに、上記ファントム給電回路、上記入力側フィルタ回路および上記出力側フィルタ回路にそれぞれ含まれる同一種類の各回路素子が上記軸線を中心として対称的に配置されており、
   上記回路基板の他方の面には、上記各コネクタの１番ピン同士を接続するグランド配線が上記軸線に沿って配線されており、上記直流電源より上記回路基板の一方の面と他方の面とから上記ファントム給電回路に給電するようにしたことを特徴とするファントム電源装置。
   
2. 上記直流電源は上記筐体外に配置され、上記直流電源から上記ファントム給電回路に至る給電線が貫通コンデンサを介して上記筐体内に引き込まれることを特徴とする請求項１に記載のファントム電源装置。

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