JP6564700B2 - コンデンサマイクロホン - Google Patents

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Description

この発明は、電子管(真空管)をインピーダンス変換回路に用いたコンデンサマイクロホンに関し、特に複数のコンデンサマイクロホンユニットの出力を加算することで、出力感度を向上させたコンデンサマイクロホンに関する。
コンデンサマイクロホンは、対向する振動板と固定極との間の静電容量の変化に基づいて音声信号が生成される。
すなわち、固定極に対向して振動板が配置されたコンデンサマイクロホンユニットは、その静電容量が数十pF前後で、出力インピーダンスがきわめて高いために、インピーダンス変換回路を介して音声信号を取り出すように構成される。
このコンデンサマイクロホンには、電界効果トランジスタ(FET)、あるいは電子管(真空管)によるインピーダンス変換回路が用いられ、特にスタジオ集音用などのコンデンサマイクロホンには、音質を向上させるために電子管をインピーダンス変換回路に用いた製品が提供されている。
前記した電子管をインピーダンス変換回路に用いたコンデンサマイクロホンについて、本件出願人よりいくつか提案がなされており、その一つが特許文献1に開示されている。
一方、複数のコンデンサマイクロホンユニットを用いて、これを直列に接続することで、出力感度を向上させたコンデンサマイクロホンについても、本件出願人はすでに提案をしており、これは特許文献2に開示されている。
図4は、特許文献1に開示されたコンデンサマイクロホンのインピーダンス変換回路を示している。
図4において破線で囲まれたU1は、コンデンサマイクロホンユニットを等価的に表したものであり、このコンデンサマイクロホンユニットU1は、音声電圧を発生する電圧発生源E1と、対向する振動板および固定極により形成されるコンデンサC1が含まれる。
前記コンデンサマイクロホンユニットU1の一方の端子は、第1電子管(三極管)T1のグリッドに接続され、他方の端子は回路の基準電位点であるグランドGNDに接続されている。
前記第1電子管T1のプレートは、抵抗R1を介して直流動作電源+Bに接続されている。またカソードには複数のダイオードD3が順方向に直列接続されており、このダイオードD3と並列にバイパスコンデンサC3が接続されている。すなわち、前記ダイオードD3が電圧降下素子として機能し、これに並列接続されたバイパスコンデンサC3とにより、前記第1の電子管T1の自己バイアス生成回路が構成されている。
そして、前記ダイオードD3のカソード側は、第2電子管(三極管)T2のプレートに接続されている。なおこの例においては、第1と第2の電子管T1,T2には、複合管(双三極管)が利用されている。
前記第1電子管T1のグリッドと、前記ダイオードD3のカソード側との間には、直列に接続された複数のダイオードD1と、直列に接続された複数のダイオードD2が互いに逆並列に接続されている。
前記ダイオードD1とダイオードD2の逆並列回路は、電子管T1の自己バイアス生成回路を構成するダイオードD3のカソード電圧Vcと、電子管T1のグリッド電圧Vgとが等しくなるように、グリッド電圧Vgの変動を収束させる作用をもたらす。これにより、電子管T1の自己バイアス回路による安定したバイアス電圧Vcが電子管T1のグリッド電極に与えられる。
一方、前記第2電子管T2のカソードはグランドGNDに接続されており、電子管T2のグリッドは抵抗R2によってカソード(グランド)に接続されている。すなわち、第2電子管T2のグリッドとカソードは、ほぼ同電位に保たれ、一定のプレート電流が流れる。これにより、第2電子管T2は第1電子管T1の定電流負荷となる。
なお、図4に示す例においては、第1電子管T1のカソードがインピーダンス変換された音声信号出力端子OUTを構成している。そして、第1電子管T1のプレートと直流動作電源+Bとの間には小さな値の抵抗R1が接続されており、これにより、第1電子管T1は実質的にカソードフォロワ(プレート接地)によるインピーダンス変換回路を構成している。
そして、第1電子管T1のプレートと、第2電子管T2のグリッドとの間に、コンデンサC4が接続されており、前記した小さな値の抵抗R1によって発生する音声電圧がコンデンサC4を介して、第2電子管T2のグリッドに加えられる。これにより、音声出力の歪みを改善することに寄与している。
特許第4227679号公報 特許第5201598号公報
ところで、特許文献1に開示された図4に示すインピーダンス変換回路を用い、特許文献2に開示されように、例えば2つのコンデンサマイクロホンユニットの出力を加算して出力感度を向上させようとした場合には、コンデンサマイクロホンユニット毎に、それぞれ2つの電子管(三極管)が必要となる。
したがって、マイクロホンケース内にこれらの各電子管を収容するスペースが必要となり、コンデンサマイクロホンの全体が大型化するという不都合が生ずる。
この発明は、特許文献1に開示された図4に示すインピーダンス変換回路の基本構成を利用すると共に、各コンデンサマイクロホンユニットによる出力の加算回路を構成することで、電子管(三極管)の数を半減させようとするものである。
加えて、電子管の数を半減させたインピーダンス変換回路の構成を用いて、マイクロホン出力を平衡出力するように構成したコンデンサマイクロホン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第1の形態は、プレートに直流動作電源が供給され、カソードに出力端子を備えたプレート接地型の第1電子管と、前記第1電子管のカソードに接続されて、カソード電流による電圧降下により前記第1電子管のグリッドバイアス電圧を生成する電圧降下素子を含む自己バイアス生成回路と、プレートに前記第1電子管および前記自己バイアス生成回路の直列回路を負荷回路として接続したカソード接地型の第2電子管とが備えられ、前記第1電子管のグリッドに、第1コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力が供給され、前記第2電子管のグリッドに、第2コンデンサマイクロホンユニットからの逆相出力が供給されて、前記第1電子管におけるカソードの出力端子に、第1コンデンサマイクロホンユニットによる信号と第2コンデンサマイクロホンユニットによる信号との加算信号を導出するように構成される。
また、この発明に係るコンデンサマイクロホンの第2の形態は、プレートに直流動作電源が供給され、カソードに出力端子を備えたプレート接地型の第1電子管と、前記第1電子管のカソードに接続されて、カソード電流による電圧降下により前記第1電子管のグリッドバイアス電圧を生成する電圧降下素子を含む自己バイアス生成回路と、プレートに前記第1電子管および前記自己バイアス生成回路の直列回路を負荷回路として接続したカソード接地型の第2電子管との組み合わせが二組具備され、第一組における第1電子管のグリッドに、第1コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力が供給されると共に、第一組における第2電子管のグリッドに、第2コンデンサマイクロホンユニットからの逆相出力が供給され、第二組における第1電子管のグリッドに、第3コンデンサマイクロホンユニットからの逆相出力が供給されると共に、第二組における第2電子管のグリッドに、第4コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力が供給され、前記第一組における第1電子管のカソードの出力端子と、前記第二組における第1電子管のカソードの出力端子との間に、マイクロホンの平衡出力信号を導出するように構成される。
この場合、前記自己バイアス生成回路を構成する電圧降下素子として好ましくはダイオードが用いられ、当該ダイオードにバイパスコンデンサを並列に接続した構成を好適に採用することができる。
そして、前記第1電子管と第2電子管は、双三極電子管により構成されていることが望ましい。
一方、前記各コンデンサマイクロホンユニットの振動板が、音源からの距離が等距離となるように同一平面上に配置されていることが望ましく、好ましい形態においては、前記各コンデンサマイクロホンユニットは、ともに固定極にエレクトレット誘電体膜を有するバックエレクトレット型が採用される。
この発明に係る前記したコンデンサマイクロホンによると、プレート接地型の第1電子管と、カソード接地型の第2電子管とが、相互に負荷回路を構成するようにして直列接続される。そして各電子管のグリッドに、それぞれのコンデンサマイクロホンユニットからの信号を互いに逆相の関係となるように供給することで、各コンデンサマイクロホンユニットからの加算信号を、第1電子管のカソードよりインピーダンス変換した状態で導出させることができる。
また、前記したプレート接地型の第1電子管とカソード接地型の第2電子管との直列接続した組を二組備え、各電子管のグリッドに加える第1〜第4のコンデンサマイクロホンユニットからの信号の位相を特定な関係に設定することで、第1組の第1電子管のカソードと、第2組の第1電子管のカソードとの間で、コンデンサマイクロホンの平衡出力信号を導出させることができる。
それ故、図4に示した従来の電子管によるインピーダンス変換回路を利用した構成に比較すると、半分の数の電子管により、コンデンサマイクロホンの各出力を加算した状態で、信号出力させることができる。
これにより、特許文献2に開示されたように、各コンデンサマイクロホンユニットの出力を加算して出力感度を向上させたコンデンサマイクロホンを容易に実現させることが可能となる。
加えて、前記したように出力感度を向上させたコンデンサマイクロホンの平衡出力信号を導出させる構成を採用する場合には、2本の双三極管を備えることで構築することができるなど、より小型のコンデンサマイクロホンを提供することに寄与できる。
この発明に係るコンデンサマイクロホンの第1の形態を示した回路構成図である。 図1に示す回路構成における周波数応答特性図である。 この発明に係るコンデンサマイクロホンの第2の形態を示した回路構成図である。 従来のコンデンサマイクロホンにおけるインピ−ダンス変換回路の一例を示した回路構成図である。
この発明に係るコンデンサマイクロホンについて、図1〜図3に基づいて説明する。
図1は、コンデンサマイクロホンの第1の形態を示した回路構成図であり、この図1に示した回路構成図は、第1コンデンサマイクロホンユニットU1と、第2コンデンサマイクロホンユニットU2からの出力がインピーダンス変換されると共に、両者の信号が加算されて出力される機能を果たす。
なお図1においては、すでに説明した図4に示した各部と同一の機能を果たす部分に、同一の符号を付けて示しており、したがってその詳細な説明は適宜省略する。
第1コンデンサマイクロホンユニットU1は、音声電圧を発生する電圧発生源E1と、対向する振動板および固定極により形成されるコンデンサC1より構成される。また第2コンデンサマイクロホンユニットU2についても同様に、音声電圧を発生する電圧発生源E2と、対向する振動板および固定極により形成されるコンデンサC2より構成される。
なお、これらのコンデンサマイクロホンユニットU1およびU2における各振動板は、音源からの距離が等距離となるように同一平面上に配置されており、また各固定極にエレクトレット誘電体膜をそれぞれ配置したバックエレクトレット型が採用されている。
そして、図1に示す例においては、第1電子管T1のグリッドに、第1コンデンサマイクロホンユニットU1からの正相出力が供給され、第2電子管T2のグリッドに、第2コンデンサマイクロホンユニットU2からの逆相出力が供給される。
すなわち、この例では第1コンデンサマイクロホンユニットU1の固定極が第1電子管T1のグリッドに接続されると共に、振動板に成膜された電極がグランドGNDに接続される。また第2コンデンサマイクロホンユニットU2の振動板に成膜された電極が第2電子管T2のグリッドに接続されると共に、固定極がグランドGNDに接続される。
前記第1電子管T1は、プレートに直流動作電源+Bが供給され、カソードに音声信号出力端子OUT(以下、単に出力端子OUTと記載する)を備えたプレート接地型を構成しており、そのカソードには図4に示した例と同様に、電圧降下素子として機能する複数のダイオードD3と、バイパスコンデンサC3とによる自己バイアス生成回路が接続されている。
そして、第1電子管T1のグリッドと、前記ダイオードD3のカソード側との間には、直列に接続された複数のダイオードD1と、直列に接続された複数のダイオードD2が互いに逆並列に接続され、これにより電子管T1のグリッドに加わるバイアス電圧を安定化させており、これは図4に示した例と同様である。
第2電子管T2は、プレートに前記第1電子管および前記自己バイアス生成回路の直列回路を接続し、カソードがグランドGNDに直結されたカソード接地型を構成している。
そして、第2電子管T2のグリッドとカソード(グランド)との間には、抵抗R3が接続されており、これにより第2電子管T2のグリッドとカソードはほぼ同電位に保たれる。
なお、第2電子管T2には、前記した第1電子管T1の自己バイアス生成回路により得られるバイアス電圧により定められたプレート電流が、動作電流として供給される。すなわち、第2電子管T2のプレート電流は、第1電子管T1に加わるグリッドバイアスに依存して決められる。
以上のように、第1電子管T1および前記自己バイアス生成回路の直列回路は、カソード接地型を構成する第2電子管T2の負荷として作用すると共に、前記自己バイアス生成回路と第2電子管T2の直列回路は、プレート接地型を構成する前記第1電子管T1の負荷として作用する。
図1に示す構成によると、第1電子管T1のグリッドに、第1コンデンサマイクロホンユニットU1からの正相出力が供給されるので、第1電子管T1のカソードに設けられた出力端子OUTには、同様の正相出力がインピーダンス変換されて現れる。
一方、第2電子管T2のグリッドには、第2コンデンサマイクロホンユニットU2からの逆相出力が供給され、第2電子管T2は前記逆相出力を受けて、そのプレート側における吸い込み電流が制御される。これにより、第2電子管T2のプレートには、第2コンデンサマイクロホンユニットU2からの逆相出力が反転されて現れ、これは前記したバイパスコンデンサC3を介して出力端子OUTに送られる。
したがって、前記出力端子OUTには第1コンデンサマイクロホンユニットU1による信号と第2コンデンサマイクロホンユニットU2による信号とが、インピーダンス変換されると共に、両者が加算されて出力されることになる。
したがって、図1に示す構成によると、第1と第2のコンデンサマイクロホンユニットU1とU2の出力が加算されるので、出力感度を向上させたコンデンサマイクロホンを提供することができる。
図2は、図1に示す回路構成の周波数応答特性を示すものであり、符号eは第1電子管T1のグリッドに供給される第1コンデンサマイクロホンユニットU1からの入力レベルein1、および第2電子管T2のグリットに供給される第2コンデンサマイクロホンユニットU2からの入力レベルein2を示している。
また、符号fは前記した出力端子OUTに現れる信号出力レベルを示している。この周波数応答特性に示されたように、符号eに示すレベルに対して、符号fで示すレベルは、約5dB程度上昇している。
これは、前記した入力レベルein1とein2が、図1に示す回路構成によって加算されて出力されていることを示している。
図3は、図1に示した回路構成を二組用意して、ホット側出力端子およびコールド側出力端子に、マイクロホンの平衡出力信号が導出できるように構成した例を示している。
すなわち、図3に示す上半部(第一組S1)と下半部(第二組S2)の回路構成は、それぞれ図1に示した回路構成と同一であり、その作用も図1に基づく説明と同一となる。
したがって、図3に示す上半部(第一組S1)における各部には、図1に示した各符号に対して下1桁目に符号“a”を付加して記載し、下半部(第二組S2)における各部には、図1に示した各符号に対して下1桁目に符号“b”を付加して記載している。
そして、第一組S1における第1電子管T1aのグリッドに、第1コンデンサマイクロホンユニットU1からの正相出力が供給されると共に、第一組S1における第2電子管T2aのグリッドに、第2コンデンサマイクロホンユニットU2からの逆相出力が供給される。さらに、第二組S2における第1電子管T1bのグリッドに、第3コンデンサマイクロホンユニットU3からの逆相出力が供給されると共に、第二組S2における第2電子管T2bのグリッドに、第4コンデンサマイクロホンユニットU4からの正相出力が供給される。
すなわち図3に示す例では、第一組S1における第1コンデンサマイクロホンユニットU1の固定極2aが第1電子管T1aのグリッドに接続されると共に、振動板1aに成膜された電極がグランドGNDに接続される。また第一組S1における第2コンデンサマイクロホンユニットU2の振動板1bに成膜された電極が第2電子管T2aのグリッドに接続されると共に、固定極2bがグランドGNDに接続される。
さらに、第二組S2における第3コンデンサマイクロホンユニットU3の振動板1cに成膜された電極が第1電子管T1bのグリッドに接続されると共に、固定極2cがグランドGNDに接続される。また第二組S2における第4コンデンサマイクロホンユニットU4の固定極2dが第2電子管T2bのグリッドに接続されると共に、振動板1dに成膜された電極がグランドGNDに接続される。
なお、図3に示す第1〜第4のコンデンサマイクロホンユニットU1〜U4における各振動板1a,1b,1c,1dは、音源からの距離が等距離となるように同一平面上に配置されており、また各固定極2a,2b,2c,2dにエレクトレット誘電体膜をそれぞれ配置したバックエレクトレット型が採用されている。
前記した図3に示す構成によると、図1に基づいて説明した作用と同様にして、第一組S1の出力端子OUT1には、第1コンデンサマイクロホンユニットU1による信号と第2コンデンサマイクロホンユニットU2による信号とが、インピーダンス変換されると共に、両者が加算されて出力される。
同様に第二組S2の出力端子OUT2には、第3コンデンサマイクロホンユニットU3による信号と第4コンデンサマイクロホンユニットU4による信号とが、インピーダンス変換されると共に、両者が加算されて出力される。
そして、出力端子OUT1とOUT2には、互いに逆相の信号がもたらされることになり、ホット側出力とコールド側出力として平衡出力される。
したがって、図3に示す構成によると、各コンデンサマイクロホンユニットの出力を加算して出力感度を向上させることができると共に、マイクロホン出力を平衡出力信号に変換するための出力トランスを用いることなく、平衡出力信号を導出させるコンデンサマイクロホンを提供することが可能となる。
U1〜U4 コンデンサマイクロホンユニット
1a〜1d 振動板
2a〜2d 固定極
E1,E2 電圧発生源
C1,C2 コンデンサ
D1〜D3 ダイオード
T1,T1a,T1b 第1電子管
T2,T2a,T2b 第2電子管
C3,C3a,C3b バイパスコンデンサ
R3,R3a,R3b 抵抗
OUT,OUT1,OUT2 出力端子
+B 直流動作電源
GND グランド端子
S1 第一組
S2 第二組

Claims (6)

  1. プレートに直流動作電源が供給され、カソードに出力端子を備えたプレート接地型の第1電子管と、
    前記第1電子管のカソードに接続されて、カソード電流による電圧降下により前記第1電子管のグリッドバイアス電圧を生成する電圧降下素子を含む自己バイアス生成回路と、 プレートに前記第1電子管および前記自己バイアス生成回路の直列回路を負荷回路として接続したカソード接地型の第2電子管とが備えられ、
    前記第1電子管のグリッドに、第1コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力が供給され、前記第2電子管のグリッドに、第2コンデンサマイクロホンユニットからの逆相出力が供給されて、前記第1電子管におけるカソードの出力端子に、第1コンデンサマイクロホンユニットによる信号と第2コンデンサマイクロホンユニットによる信号との加算信号を導出することを特徴とするコンデンサマイクロホン。
  2. プレートに直流動作電源が供給され、カソードに出力端子を備えたプレート接地型の第1電子管と、
    前記第1電子管のカソードに接続されて、カソード電流による電圧降下により前記第1電子管のグリッドバイアス電圧を生成する電圧降下素子を含む自己バイアス生成回路と、 プレートに前記第1電子管および前記自己バイアス生成回路の直列回路を負荷回路として接続したカソード接地型の第2電子管との組み合わせが二組具備され、
    第一組における第1電子管のグリッドに、第1コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力が供給されると共に、第一組における第2電子管のグリッドに、第2コンデンサマイクロホンユニットからの逆相出力が供給され、
    第二組における第1電子管のグリッドに、第3コンデンサマイクロホンユニットからの逆相出力が供給されると共に、第二組における第2電子管のグリッドに、第4コンデンサマイクロホンユニットからの正相出力が供給され、
    前記第一組における第1電子管のカソードの出力端子と、前記第二組における第1電子管のカソードの出力端子との間に、マイクロホンの平衡出力信号を導出することを特徴とするコンデンサマイクロホン。
  3. 前記自己バイアス生成回路を構成する電圧降下素子としてダイオードが用いられ、当該ダイオードにバイパスコンデンサを並列に接続した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。
  4. 前記第1電子管と第2電子管は、双三極電子管により構成していることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のコンデンサマイクロホン。
  5. 前記各コンデンサマイクロホンユニットの振動板が、音源からの距離が等距離となるように同一平面上に配置されてい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。
  6. 前記各コンデンサマイクロホンユニットは、ともに固定極にエレクトレット誘電体膜を有するバックエレクトレット型を構成している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。
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