JP6533130B2 - コンデンサマイクロホンの音声出力回路 - Google Patents

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Description

この発明はコンデンサマイクロホンの音声出力回路に関し、特に音声信号を平衡出力させる音声出力回路の改良に関する。
コンデンサマイクロホンは、マイクロホンユニット内に振動板と固定極が対向して配置され、出力インピーダンスが極めて高いことから、その出力インピーダンスを低インピーダンスに変換するインピーダンス変換回路を必要とする。
このインピーダンス変換回路には、FET(電界効果トランジスタ)や真空管が用いられるが、現状におけるその多くは前者のFETを用いたインピーダンス変換回路が利用されている。
また、インピーダンス変換回路からの音声信号は平衡出力信号に変換され、平衡シールドケーブルを介してミキサーなどのマイクアンプ側に供給される。そしてマイクアンプ側には周知のファイトム給電装置が備えられ、前記平衡シールドケーブルを介してコンデンサマイクロホン側に動作電源が供給されるように構成される。
すなわち、平衡シールドケーブルを利用するコンデンサマイクロホンは、音声信号を平衡伝送することで、外来ノイズの影響を最小限にとどめ、同時にマイクアンプ側からインピーダンス変換回路を含む音声出力回路の動作電源を得るように作用する。
ところで、前記したファイトム給電装置からの動作電源を利用して、インピーダンス変換回路を含む音声出力回路を駆動させると共に、マイクロホン本体側に搭載された発光素子も点灯駆動させるようにしたマイクロホンとして、グースネック型マイクロホンが知られている。
このグースネック型マイクロホンは、例えば会議場の発言台や会議出席者の卓上にそれぞれ設置される会議用マイクロホンとして好適に利用される。そして、角度や高さ調節が容易になし得るフレキシブルパイプを備えた首の長いスタンドアームを備え、このスタンドアームの先端部にコンデンサマイクロホンユニットを収容したマイクロホン本体が取り付けられている。
前記した会議場等に設置されるグースネック型マイクロホンは、会議の進行が円滑に行われるようにマイクロホン本体側に発光素子を備え、会議の議長やオペレータが遠隔操作することで、点灯(発光)および非点灯(消灯)操作がなされる。これにより発光素子が点灯している発言者に対して発言を促すことができ、会議を円滑に進めることができる。
この発光素子には、従来より電球やLEDが用いられているが、現状におけるこの種の多くのマイクロホンにおいては、前記発光素子として消費電力が少なく視認性の良好なLEDが用いられている。
図1は、発光素子を備えたグースネック型マイクロホンの一例を示している。図1に示すグースネック型マイクロホン1は、会議机などの机上面に取り付けられたソケットに対して、着脱可能に装着される例えば3ピンタイプの出力コネクタ2を備えた基台部3と、この基台部3に取り付けられたスタンドアーム4と、このスタンドアーム4の上端部に取り付けられたマイクロホン本体5より構成されている。
前記スタンドアーム4は、中央の中継パイプ4aと、この中継パイプ4aの上下両端部に取り付けられたフレキシブルパイプ4b,4cとにより構成されている。
また、スタンドアーム4の上端部に取り付けられたマイクロホン本体5内には、コンデンサマイクロホンユニット6、インピーダンス変換回路を含む音声信号出力回路を搭載した回路基板7が収容されている。さらに前記マイクロホン本体5の下端部付近における周側面に沿って、半透明の樹脂素材により形成された導光体8が取り付けられている。
なお、図1には示されていないが、マイクロホン本体5内において、前記導光体8に対峙するようにして、発光素子としてのLEDが収容されている。
図2は、コンデンサマイクロホンの音声出力回路に供給される前記したファントム電源を利用して、発光素子としてのLEDを点灯させる従来のコンデンサマイクロホンにおける音声出力回路の一例を示している。
なお、図2に示す回路構成は、第1と第2のインピーダンス変換回路を構成するソース抵抗の接続構成を除いて、後で説明する図3に示したこの発明に係る実施の形態と同一である。したがって図2と図3においては、同一の機能を果たす部分を同一符号で示し、その詳細な接続構成は、図3に基づいて後で説明する。
図2に示す音声出力回路には、2つのNチャンネル型FETQ1,Q2によりそれぞれ構成したソースフォロア回路による第1と第2のインピーダンス変換回路と、前記各インピーダンス変換回路にそれぞれ直結された2つのPNP型トランジスタQ3,Q4により構成したエミッタフォロア回路による第1と第2の電流増幅回路(出力回路)が備えられている。
前記第1インピーダンス変換回路を構成するFETQ1と、第1電流増幅回路を構成するトランジスタQ3には、出力コネクタのホット側出力端子として機能する端子ピンPIN2を経由して、図示せぬミキサーなどのマイクアンプ側に搭載されたファントム電源から動作電流が供給される。
また、前記第2インピーダンス変換回路を構成するFETQ2と、第2電流増幅回路を構成するトランジスタQ4には、出力コネクタのコールド側出力端子として機能する端子ピンPIN3を経由して、前記ファントム電源から動作電流が供給される。
前記FETQ1のゲートにはコンデンサマイクロホンユニット6が接続され、コンデンサマイクロホンユニット6からの信号が、FETQ1のソース抵抗R1にインピーダンス変換されて出力される。そのソース出力はトランジスタQ3のベースに入力されて、トランジスタQ3により電流増幅されたエミッタ出力が、前記端子ピンPIN2にホット側の音声信号として出力される。
また、前記トランジスタQ3のエミッタ出力は、抵抗R3とコンデンサC1によるローパスフィルタと直流カットコンデンサC2を介して、前記FETQ2のゲートに供給される。そしてFETQ2のソース抵抗R2にインピーダンス変換されて出力されたソース出力は、トランジスタQ4のベースに入力されて、トランジスタQ4により電流増幅されたエミッタ出力が、前記端子ピンPIN3にコールド側の音声信号として出力される。
前記した構成により、出力コネクタの端子ピンPIN2およびPIN3には、コンデンサマイクロホンユニット5からの音声信号が、ホット側およびコールド側として平衡出力される。
以上説明した回路構成を備えるコンデンサマイクロホンについては、次に示す特許文献1における特に図3に開示されている。
特開平2015−97312号公報
図2に示す回路構成においては、さらに発光素子として符号LE1で示す4つの直列接続されたLEDが搭載されている。
そして、出力コネクタの端子ピンPIN2とPIN3にそれぞれアノードが接続された定電流ダイオードCR1,CR2が具備されている。前記定電流ダイオードCR1,CR2の各カソードは共通接続され、この共通接続点に前記LEDが直列接続されて、駆動電流が供給されるように構成されている。
なお、図2に示す回路例においては、出力コネクタの端子ピンPIN1に、符号LE1で示す直列接続されたLEDのカソードが接続されている。すなわち、この回路例においては端子ピンPIN1が前記LEDの点灯および消灯制御に用いられ、出力コネクタのフレームグランド端子SIを利用して、図2に示す音声出力回路が、前記したマイクアンプ側とグランド接続されるように構成している。
したがって図2に示すように、出力コネクタの端子ピンPIN1とフレームグランド端子SIとの間にスイッチSWを接続することで、直列接続された符号LE1で示すLEDの点灯および消灯操作を、スイッチSWによって遠隔操作することができる。
ところで、前記した図2に示すコンデンサマイクロホンの音声出力回路においては、それぞれインピーダンス変換回路を構成するFETQ1およびQ2は、周知のとおりIdssに大きなバラつきを有している。なお、Idssはゲート・ソース間電圧が0vのときに流れるドレイン電流(ドレイン飽和電流で)である。
したがって、各FETのドレインにベースが直結されるトランジスタQ3およびQ4においては、前記Idssのバラつきにより、両トランジスタのベースバイアス電位(ベース・エミッタ間電圧)が大きくバラつき、結果としてマイクロホンの消費電流も大きくバラつくという問題を抱えている。
すなわち、図2におけるFETQ1およびQ2として、例えば2SK2552を用いた場合のIdssは、概ね90〜180μAの範囲でバラつく。そして、それぞれのソース抵抗R1,R2として例えば240KΩを用い、ファントム電源として48V(供給抵抗6.8KΩ)を用いた場合には、トランジスタQ3およびQ4のベース電位は、21.6〜43.2Vの範囲でバラつく。この結果、マイクロホンの消費電流は、9.6〜3.2mAと大きくバラつくことになる。
前記したIdssのバラつきの影響を受けて、マイクロホンの消費電流が下限に近い状態に至る場合には、トランジスタQ3およびQ4のベースバイアス電位が相当に上昇する結果、音声出力回路としての正常な動作がなし得ない状態に陥る。また前記したバラつきにより、マイクロホンの消費電流が上限に近い状態に至る場合には、発光素子としてのLEDへの供給電流が不足して、発光輝度の低下を招くことになる。
この発明は、インピーダンス変換回路を構成するFETのIdssのバラつきに起因して生ずる音声出力回路の動作の不安定な問題を解消し、前記した発光素子を備える場合においても、発光素子の点灯動作を安定化させることができるコンデンサマイクロホンの音声出力回路を提供することを課題とするものである。
前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るコンデンサマイクロホンの音声出力回路は、コンデンサマイクロホンユニットと、前記コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力信号と逆相出力信号を受ける第1と第2のインピーダンス変換回路と、前記第1と第2のインピーダンス変換回路の出力を受けて、前記コンデンサマイクロホンユニットからの音声信号を平衡出力端子に平衡出力する第1と第2の出力回路とを備えたコンデンサマイクロホンの音声出力回路であって、前記第1と第2のインピーダンス変換回路は、それぞれFETをソースフォロア接続回路として用いると共に、各ソース抵抗に生ずる第1と第2のインピーダンス変換出力を、前記第1と第2の出力回路に供給するように構成され、前記各ソース抵抗には定電圧を生成する定電圧素子が直列に接続されていることを特徴とする。
この場合、好ましくは前記第1と第2の出力回路は、それぞれトランジスタをエミッタフォロア接続回路として用いると共に、第1と第2の出力回路を構成するトランジスタの各エミッタから、前記コンデンサマイクロホンユニットからの信号を平衡出力するように構成される。
また、前記第1と第2のインピーダンス変換回路を構成する各FETに接続された各ソース抵抗の他端部は共通接続されると共に、前記各ソース抵抗の共通接続点に、単一の前記定電圧素子が直列に接続された構成とすることが望ましい。
そして一つの好ましい形態においては、前記第1の出力回路を構成するトランジスタのエミッタから、前記第2のインピーダンス変換回路を構成するFETのゲートに信号を供給することで、前記コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力信号と逆相出力信号を第1と第2のインピーダンス変換回路に供給する構成が採用される。
一方、前記平衡出力端子に供給されるファントム電源を動作電源として、前記第1と第2のインピーダンス変換回路、および前記第1と第2の出力回路が駆動動作されることが望ましい。
この場合、前記平衡出力端子には、定電流を生成する定電流素子を介して発光素子が接続され、前記発光素子の他端部に接続された手動スイッチの操作により、前記平衡出力端子に供給されるファントム電源を利用して、前記発光素子の点灯および非点灯操作を行う構成が採用される。
加えて、前記発光素子は複数のLEDが直列接続されて構成され、好ましくはLEDの直列接続回路と並列に定電圧を生成する定電圧素子が接続される。
前記した構成のコンデンサマイクロホンの音声出力回路によると、それぞれFETをソースフォロア接続回路とする第1と第2のインピーダンス変換回路が用いられ、各ソース抵抗に生ずる第1と第2のインピーダンス変換出力を、前記第1と第2の出力回路に供給するように構成される。
この場合、前記各ソース抵抗には定電圧素子が直列に接続された構成が採用されるので、前記出力回路としてバイポーラトランジスタを利用した場合に、前記FETのIdssのバラつきによって生ずるバイポーラトランジスタのベースに加わるバイアスレベルのバラつき幅を抑制することができる。
したがって、前記出力回路によるマイクロホンの消費電流のバラつき幅も抑制されるので、FETのIdssのバラつきに起因する音声出力回路の動作の不安定な問題を解消することができる。また、マイクロホン本体に発光素子を備える場合においても、発光素子の点灯動作を安定化させることができる。
発光素子を備えたグースネック型マイクロホンの例を示した外観図である。 従来のマイクロホンの音声出力回路の一例を示した回路構成図である。 この発明に係るマイクロホンの音声出力回路の実施の形態を示した回路構成図である。
以下、この発明に係るマイクロホンの音声出力回路について、図3に示す実施の形態に基づいて説明する。
この図3に示すマイクロホンの音声出力回路は、図1に示したグースネック型マイクロホン1のマイクロホン本体5内における回路基板7に搭載される。
そして、図3に示す音声出力回路に信号を送るコンデンサマイクロホンユニット6は、対向する振動板または固定極のいずれかにエレクトレット誘電体膜を備えたエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットを構成している。
図3に示すマイクロホンユニット6は、例えば振動板の電極が回路の基準電位点(グランド)に接続され、固定極が符号Q1で示す第1のインピーダンス変換回路を構成するFETのゲートに接続されている。
そして、第1のインピーダンス変換回路を構成するFETQ1のドレインには、出力コネクタ2のホット側出力として機能する端子ピンPIN2を経由して、図示せぬファントム電源(48V/供給抵抗6.8KΩ)からの動作電流が供給される。またFETQ1のソースにはソース抵抗R11が接続され、このソース抵抗R11にさらに直列に定電圧素子としてのツェナーダイオードZ1が接続されてソースフォロア回路を構成している。
すなわち、ツェナーダイオードZ1のアノードが前記ソース抵抗R11に接続され、ツェナーダイオードZ1のカソードは、グランド接続されている。
なお前記FETQ1は、バイアス回路内蔵型であって、そのゲートとソース間には逆並列にダイオードが接続され、これに抵抗が並列接続されている。
そして、前記ソース抵抗R11とツェナーダイオードZD1の直列回路に生ずるインピーダンス変換出力がトランジスタQ3のベースに供給される。トランジスタQ3はコレクタがグランド接続されて、エミッタには端子ピンPIN2を経由して、前記したファントム電源のからの動作電流が供給されるエミッタフォロア回路(第1の出力回路)を構成している。したがって、このエミッタフォロア回路においては、ファントム電源側の前記した供給抵抗(6.8KΩ)がエミッタ抵抗として機能することになり、これにより端子ピンPIN2が音声信号のホット側出力となる。
前記トランジスタQ3のエミッタ出力は、抵抗R3とコンデンサC1によるローパスフィルタに供給され、このローパスフィルタを介した出力は直流カットコンデンサC2を介して第2のインピーダンス変換回路を構成するFETQ2のゲートに供給される。
この時の前記トランジスタQ3のエミッタ出力は、第1のインピーダンス変換回路を構成するFETQ1のゲートに加わるコンデンサマイクロホンユニット6からの正相出力信号に対して逆相の出力信号になされている。したがってFETQ1,Q2で構成される第1と第2のインピーダンス変換回路には、前記コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力信号と逆相出力信号が、それぞれ加わることになる。
第2のインピーダンス変換回路を構成するFETQ2は、前記したFETQ1と同様にバイアス回路内蔵型であり、FETQ2のドレインには、出力コネクタのコールド側出力として機能する端子ピンPIN3を経由して、ファントム電源(48V/供給抵抗6.8KΩ)からの動作電流が供給される。
またFETQ2のソースにはソース抵抗R12が接続され、このソース抵抗R12にさらに直列に、前記した定電圧素子としてツェナーダイオードZ1のアノードが接続されてソースフォロア回路を構成している。
また、前記ソース抵抗R12とツェナーダイオードZD1の直列回路に生ずるインピーダンス変換出力がトランジスタQ4のベースに供給される。トランジスタQ4はコレクタがグランド接続されて、エミッタには端子ピンPIN3を経由して、前記したファントム電源のからの動作電流が供給されるエミッタフォロア回路(第2の出力回路)を構成している。したがって、このエミッタフォロア回路においては、ファントム電源側の前記した供給抵抗(6.8KΩ)がエミッタ抵抗として機能することになり、これにより端子ピンPIN3が音声信号のコールド側出力となる。
なお、この図3に示す回路構成においては、前記第1と第2のインピーダンス変換回路を構成するFETQ1,Q2の各ソース抵抗R11,R12の共通接続点に共通の定電圧素子(ツェナーダイオードZD1)が接続される。
この場合、各ソース抵抗R11,R12に個別に定電圧素子をそれぞれ接続する構成も採用し得るが、図3に示す例においては、FETQ1,Q2に接続された各ソース抵抗R11,R12の他端部は共通接続され、この共通接続点に単一の定電圧素子(ツェナーダイオードZD1)が直列に接続されている。これにより、この発明に係る実施の形態は、すでに説明した図2に示す回路構成に、ツェナーダイオードZD1が加わったのみの相異となる。
そして、図3に示す回路構成においては、さらに発光素子として符号LE1で示す4つの直列接続されたLEDが搭載されており、これは図2に示した回路構成と同一である。 すなわち、出力コネクタの端子ピンPIN2とPIN3にそれぞれアノードが接続された定電流ダイオードCR1,CR2の各カソードは共通接続されており、この共通接続点に前記LEDが直列接続されて、ファントム電源よりLEDに駆動電流が供給されるように構成されている。
また、出力コネクタの端子ピンPIN1に、符号LE1で示す直列接続されたLEDのカソードが接続されていて、端子ピンPIN1が前記LEDの点灯および消灯制御に用いられる。そして、出力コネクタのフレームグランド端子SIを利用して、図2に示す音声出力回路が、前記したマイクアンプ側とグランド接続されている。
加えて、出力コネクタの端子ピンPIN1とフレームグランド端子SIとの間にスイッチSWが接続され、直列接続された符号LE1で示すLEDの点灯および消灯操作を、このスイッチSWによって遠隔操作できるように構成されている。
なお、前記LEDと並列に接続されたツェナーダイオードZD2と、前記LEDに直列に接続されたツェナーダイオードZD3は、それぞれ前記LEDに加える動作電圧を安定化させるものである。また、端子ピンPIN2とフレームグランド端子SIとの間に接続されたツェナーダイオードZD4、および端子ピンPIN3とフレームグランド端子SIとの間に接続されたツェナーダイオードZD5は、過電圧防止(静電気保護用)のツェナーダイオードである。
加えて、端子ピンPIN2とトランジスタQ3のエミッタとの間、端子ピンPIN3とトランジスタQ4のエミッタとの間にそれぞれ接続された各コイルおよび各コンデンサは、格別に符号を付けていないが、これらは高周波妨害信号を除去するフィルタ回路として動作するものであり、前記コンデンサマイクロホンユニット6とグランドとの間に接続されたコイルも同様の作用を果たすものである。
以上説明した図3に示す回路構成においては、第1と第2の出力回路を構成するトランジスタQ3とQ4のベース電位は、その前段に接続される各FETQ1,Q2のIdss、ソース抵抗R11,R12、およびツェナーダイオードZD1のツェナー電圧によって決められることになる。
そして、図3に示す回路構成においては、FETQ1およびQ2として例えば2SK2552が用いられ、これらのIdssは前記したとおり、概ね90〜180μAの範囲でバラつく。またソース抵抗R11,R12として15KΩ、ツェナーダイオードZD1として、EDZV16(ツェナー電圧=15.85〜16.51V)を用いた場合には、トランジスタQ3とQ4のベース電位は、17.2〜19.2V程度となり、図2に示した回路構成におけるトランジスタQ3とQ4のベース電位(21.6〜43.2V)に比較して、バラつきを大幅に抑えることができる。
この結果、マイクロホンの消費電流は、8.8〜8.2mAと安定し、マイクロホン本体に発光素子を備える場合においても、発光素子の点灯動作を安定化させたコンデンサマイクロホンの音声出力回路を提供することができる。
なお、以上説明した実施の形態においては、この発明をグースネック型マイクロホンに適用した例を示しているが、この発明はグースネック型マイクロホン以外のコンデンサマイクロホンにも採用することができる。
また発光素子(LED)を備えないコンデンサマイクロホンに採用することもでき、FETのIdssのバラつきに起因する音声出力回路の動作の不安定な問題を解消したコンデンサマイクロホンの音声出力回路を提供することができる。
1 グースネック型マイクロホン
2 出力コネクタ
3 基台部
4 スタンドアーム
4a 中継パイプ
4b 上側フレキシブルパイプ
4c 下側フレキシブルパイプ
5 マイクロホン本体
6 コンデンサマイクロホンユニット
7 回路基板
8 導光体
C1,C2 コンデンサ
CR1,CR2 定電流ダイオード
LE1 発光素子(LED)
Q1,Q2 FET(インピーダンス変換素子)
Q3,Q4 トランジスタ(出力素子)
SW スイッチ
ZD1〜ZD5 定電圧素子(ツェナーダイオード)

Claims (7)

  1. コンデンサマイクロホンユニットと、前記コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力信号と逆相出力信号を受ける第1と第2のインピーダンス変換回路と、前記第1と第2のインピーダンス変換回路の出力を受けて、前記コンデンサマイクロホンユニットからの音声信号を平衡出力端子に平衡出力する第1と第2の出力回路とを備えたコンデンサマイクロホンの音声出力回路であって、
    前記第1と第2のインピーダンス変換回路は、それぞれFETをソースフォロア接続回路として用いると共に、各ソース抵抗に生ずる第1と第2のインピーダンス変換出力を、前記第1と第2の出力回路に供給するように構成され、前記各ソース抵抗には定電圧を生成する定電圧素子が直列に接続されていることを特徴とするコンデンサマイクロホンの音声出力回路。
  2. 前記第1と第2の出力回路は、それぞれトランジスタをエミッタフォロア接続回路として用いると共に、第1と第2の出力回路を構成するトランジスタの各エミッタから、前記コンデンサマイクロホンユニットからの信号を平衡出力する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の音声出力回路。
  3. 前記第1と第2のインピーダンス変換回路を構成する各FETに接続された各ソース抵抗の他端部は共通接続されると共に、前記各ソース抵抗の共通接続点に、単一の前記定電圧素子が直列に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンデンサマイクロホンの音声出力回路。
  4. 前記第1の出力回路を構成するトランジスタのエミッタから、前記第2のインピーダンス変換回路を構成するFETのゲートに信号を供給することで、前記コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力信号と逆相出力信号を第1と第2のインピーダンス変換回路に供給することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のコンデンサマイクロホンの音声出力回路。
  5. 前記平衡出力端子に供給されるファントム電源を動作電源として、前記第1と第2のインピーダンス変換回路、および前記第1と第2の出力回路が駆動動作されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のコンデンサマイクロホンの音声出力回路。
  6. 前記平衡出力端子には、定電流を生成する定電流素子を介して発光素子が接続され、前記発光素子の他端部に接続された手動スイッチの操作により、前記平衡出力端子に供給されるファントム電源を利用して、前記発光素子の点灯および非点灯操作を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のコンデンサマイクロホンの音声出力回路。
  7. 前記発光素子は複数のLEDが直列接続されて構成され、LEDの直列接続回路と並列に定電圧を生成する定電圧素子が接続されていることを特徴とする請求項6に記載のコンデンサマイクロホンの音声出力回路。
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