JP6698994B2

JP6698994B2 - ファントム電源装置

Info

Publication number: JP6698994B2
Application number: JP2016130598A
Authority: JP
Inventors: 智吉野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: JP2018006980A; US10003875B2; US20180007459A1

Description

この発明は、コンデンサマイクロホンに用いるファントム電源装置に関し、ファントム電源として低い供給電圧に設定されているにもかかわらず、コンデンサマイクロホンに搭載された例えば複数の発光体を明瞭に点灯表示させることを可能にしたファントム電源装置に関する。

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、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、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有するスタンドアームを備え、このスタンドアームの先端部にマイクロホンユニットを収容したマイクロホンケースが取り付けられている。

このグースネック型マイクロホンには、一般に小型で軽量なコンデンサマイクロホンが用いられる。このコンデンサマイクロホンのインピーダンス変換器を動作させるために、マイクロホンの信号線を利用してミキサーなどのマイクアンプユニット側から動作電源を得ることができるファントム電源装置が採用されている。

さらに、前記した会議場等に設置されるマイクロホンにおいては、マイクロホンケース側に発光素子を搭載したものも提供されており、この発光素子には電球やＬＥＤが用いられるが、現状におけるこの種のマイクロホンにおいては、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。
前記ファントム電源装置からの供給電流を利用して、前記ＬＥＤを点灯させる会議用のマイクロホンが、特許文献１に開示されている。

特許第４５２８４６５公報

ところで本件出願人は、マイクロホンケースに搭載されたＬＥＤを、ファントム電源装置からの駆動電流を利用して点灯させると共に、３ピンタイプの出力コネクタを利用して、オペレータが遠隔操作により前記ＬＥＤを点灯制御できるようにした会議用マイクロホンについて先に提案をしており、これは特願２０１５−３６９２７として出願している。
この会議用マイクロホンによると、ＬＥＤの点灯によりマイクロホンからの音声信号が取り込み可能なオン状態であることを発言者に報知することができるので、会議の進行を円滑に行わせることができる。

図４は、本件出願人が先に提案をした会議用マイクロホンの回路構成を示している。
このマイクロホン１に備えられたマイクロホンユニット２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層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が使われている。
そして、一方の固定極はインピーダンス変換器として機能するＦＥＴ（Ｑ１）のゲートに接続されており、他方の振動板に形成された導電膜はマイクロホン１のグランドラインに接続されている。また前記ＦＥＴ（Ｑ１）のドレインには、後述する定電圧回路より直流動作電圧が供給され、ソースにはソース抵抗Ｒ１が接続されて、ＦＥＴ（Ｑ１）はソースフォロア回路を構成している。

前記ＦＥＴ（Ｑ１）のソースにはカップリングコンデンサＣ１が接続されており、インピーダンス変換されたコンデンサマイクロホンユニット２からの信号は、このカップリングコンデンサＣ１を介して引き出される。
この信号は第１オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に供給される。第１オペアンプＯＰ１の出力端子には、第２オペアンプＯＰ２の入力抵抗Ｒ２が接続されており、この入力抵抗Ｒ２の他端は第２オペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続されている。

そして、第２オペアンプＯＰ２の非反転入力端子はコンデンサＣ２を介してグランド接続されている。さらに第２オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間には帰還抵抗Ｒ３が接続されており、前記入力抵抗Ｒ２と帰還抵抗Ｒ３の値は等しく設定されることで、第２オペアンプＯＰ２は、電圧増幅率が−１である反転増幅器を構成している。

したがって、第１オペアンプＯＰ１の出力と第２オペアンプＯＰ２の出力は、前記コンデンサマイクロホンユニット２によって得られた信号を基に生成され、互いに逆相の関係（平衡出力の状態）となる。平衡出力されたそれぞれの信号は、カップリングコンデンサＣ３，Ｃ４を介してトランジスタＱ２，Ｑ３のベースにそれぞれ供給される。

トランジスタＱ２は、バイアス設定抵抗Ｒ４を含む第１のエミッタフォロア回路を構成している。この第１のエミッタフォロア回路の出力は、出力コネクタ３の２番ピンＰ２に、信号のホット側出力として供給される。またトランジスタＱ３は、バイアス設定抵抗Ｒ５を含む第２のエミッタフォロア回路を構成している。この第２のエミッタフォロア回路の出力は、出力コネクタ３の３番ピンＰ３に、信号のコールド側出力として供給される。

また、マイクアンプユニット１１に備えられたファントム電源装置（図示せず）からの供給電流は、音声信号を平衡出力する前記出力コネクタ３の２番ピンＰ２と３番ピンＰ３を介して、前記ホット側とコールド側に等しく分割されてマイクロホン１側に送られる。

このファントム電源装置からの直流電流は、第１と第２のエミッタフォロア回路を構成するトランジスタＱ２，Ｑ３の共通接続されたコレクタに供給される。そして、共通接続されたコレクタには定電流ダイオードＣＲ１が接続されている。また定電流ダイオードＣＲ１とグランドラインとの間には定電圧素子としてのツェナーダイオードＺＤとコンデンサＣ５が並列接続されている。これらツェナーダイオードＺＤとコンデンサＣ５は定電圧回路４を構成し、前記したＦＥＴ（Ｑ１）、第１と第２のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２に対して駆動電圧を供給する。

一方、図４に示すコンダンサマイクロホン１には、発光体としてＬＥＤ（Ｄ１）が搭載されている。前記ＬＥＤ（Ｄ１）のアノードは、前記した定電圧回路４に接続され、そのカソードは出力コネクタ３の１番ピンＰ１に接続されている。

なお、図４に示されているように、マイクロホン１の出力コネクタ３と、マイクアンプユニット１１側のコネクタ１２は、共に３ピンタイプのコネクタが用いられて、ホット側信号線とコールド側信号線を含む周知の平衡シールドケーブルによって接続されている。また、フレームグランド端子ＳＩはグランド接続線によって接続されている。

そして、マイクアンプユニット１１に配置されたスイッチＳＷは、マイクロホン１に搭載されたＬＥＤ（Ｄ１）の点滅操作を、マイクアンプユニット１１側で遠隔操作するものである。すなわち、コネクタ１２の１番ピンＰ１に接続された前記スイッチＳＷをオン操作することにより、ＬＥＤ（Ｄ１）のカソードはグランド接続されて、ＬＥＤ（Ｄ１）はファントム電源により点灯し、スイッチＳＷをオフ操作することにより、ＬＥＤ（Ｄ１）は消灯する。

ところで、マイクアンプユニット１１に備えられる前記したファントム電源装置は、ＥＩＡＪ規格（ＲＣ−８１６２Ａ）により、その供給電圧は１２Ｖ，２４Ｖ、４８Ｖの３種類に定められ、それぞれの供給電圧に応じて６８０Ω、１．２ＫΩ、６．８ＫΩの給電抵抗を用いることが定められている。

この場合、設備の都合によりファントム電源装置としてバッテリーを利用せざるを得ない場合があり、この様な場合にはファントム電源による供給電圧として、最も低い１２Ｖの選択を余儀なくされる場合がある。また、１２Ｖのバッテリー出力電圧を例えばＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧させて４８Ｖとして利用することも考えられるが、これによると、バッテリーの継続利用時間に制約が生ずるなどの問題がある。この様な理由から結局のところ供給電圧は規格上において最も低い１２Ｖを選択せざるを得ないという結論に帰着する場合が多い。

一方、マイクロホンに搭載されるＬＥＤは、輝度を上げて表示を明確にするために、複数個のＬＥＤを備えたものも提供されている。この場合、例えば４個の赤色発光ＬＥＤを直列に備えた場合には、ＬＥＤ単体の順方向電圧（ＬＥＤがオンして点灯する電圧）を２Ｖとすると、４個のＬＥＤによる電圧降下分は、２Ｖ＊４＝８Ｖとなる。
したがって、１２Ｖのファントム電源電圧を使用する場合には、図４に示したＦＥＴ（Ｑ１）を含むインピーダンス変換回路や、２つのオペアンプＯＰ１，ＯＰ２等を含む平衡出力回路への給電に余裕がなくなり、マイクロホンは動作不能に陥る場合もある。

したがって、この発明が解決しようとする課題は、ファントム電源電圧として、たとえ低い電圧（例えば１２Ｖ）を選択した場合であっても、コンデンサマイクロホンに搭載された例えば複数のＬＥＤを十分な発光輝度で点灯させると共に、前記したインピーダンス変換回路や平衡出力回路を含む音声信号処理回路を、定められた性能で動作させることができるファントム電源装置を提供することにある。

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ファントム電源装置は、音声信号がホット側信号線とコールド側信号線で平衡出力されるコンデンサマイクロホンに電源を供給するファントム電源装置であって、ホット側供給抵抗とコールド側供給抵抗をそれぞれ介して前記ホット側信号線とコールド側信号線を経由して、前記コンデンサマイクロホンに給電電流を供給する第１直流電源と、第２直流電源と、一端が前記第２直流電源の一方の端子に接続され、コンデンサマイクロホンに搭載された電流駆動素子への通電を制御する遠隔操作スイッチが備えられ、前記遠隔操作スイッチのオン操作により、コンデンサマイクロホンに搭載された前記電流駆動素子に対して、第１直流電源と第２直流電源の加算電圧が供給されることを特徴とする。

この場合、好ましい一つの形態においては、前記第２直流電源は、前記第１直流電源から電圧コンバータＩＣ（好ましくは反転型チャージポンプ）を利用して生成する構成が採用される。

一方、前記コンデンサマイクロホンに搭載された電流駆動素子は、複数個のＬＥＤを直列接続した発光表示体であり、前記遠隔操作スイッチのオン操作により、前記第１直流電源と第２直流電源の加算電圧が、直列接続されたＬＥＤに供給するように作用する。

この発明に係るファントム電源装置によると、第１直流電源からの電流がホット側信号線とコールド側信号線を介してコンデンサマイクロホンに送られ、これによりインピーダンス変換器等を含む音声信号処理回路を定められた性能で動作させることができる。
また、コンデンサマイクロホンに搭載された電流駆動素子、例えば複数個の直列接続されたＬＥＤによる発光体に対して、遠隔操作スイッチを介して通電する場合には、前記第１直流電源に第２直流電源を加算した電圧値が、ＬＥＤに対して加わるように作用する。

したがって、ファントム電源電圧（第１直流電源）として低い値（例えば１２Ｖ）を選択した場合においても、前記した複数個のＬＥＤによる発光体に対して、十分な発光駆動電圧を与えることができ、ＬＥＤによる発光体を十分な発光輝度で明瞭に点灯させることが可能となる。

この場合、第２直流電源は、汎用の電圧コンバータＩＣとして、例えば反転型チャージポンプを利用することで、第１直流電源から容易に得ることができる。したがって、コストの高騰を招くことなく、商品価値の高いコンデンサマイクロホンおよびこれを駆動するファントム電源装置を提供することが可能となる。

この発明に係るファントム電源装置と共に用いられるコンデンサマイクロホンの回路構成図である。この発明に係るファントム電源装置の第１の例を示した回路構成図である。同じくファントム電源装置の第２の例を示した回路構成図である。先に提案をしたコンデンサマイクロホンの回路構成図である。

図１は、この発明に係るファントム電源装置と共に用いることによって、ＬＥＤによる発光体の表示機能を十分に生かすことができるコンデンサマイクロホンの好ましい例を示している。先ずは、この発明に係るファントム電源装置の説明の前に、図１に示すコンデンサマイクロホンについて説明する。
なお図１に示すコンデンサマイクロホン１については、すでに説明した図４に示したコンデンサマイクロホンの各部と同一の機能を果たす部分を同一の符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。

図１に示すコンデンサマイクロホン１においては、発光体として４つのＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）を直列接続したものが具備されている。この４つの直列接続されたＬＥＤには、信号の平衡伝送路である３ピンタイプの出力コネクタ３より、定電流ダイオードＣＲ２，ＣＲ３を介して発光駆動電流が供給されるように構成されている。
すなわち、出力コネクタ３の２番ピンＰ２には定電流ダイオードＣＲ２のアノードが接続され、３番ピンＰ３には定電流ダイオードＣＲ３のアノードがそれぞれ接続されている。そして、定電流ダイオードＣＲ２とＣＲ３の各カソードは共通接続され、共通接続された定電流ダイオードのカソードが、直列接続された筆頭のＬＥＤ（Ｄ１）のアノードに接続されている。

一方、直列接続された末尾のＬＥＤ（Ｄ４）のカソードは、出力コネクタ３の１番ピンＰ１に接続されており、コンデンサマイクロホン１の出力コネクタ３と、マイクアンプユニット１１側のコネクタ１２を結ぶシールドケーブルを介して、マイクアンプユニット１１に配置された遠隔操作用のスイッチＳＷに接続されている。
そして、遠隔操作用のスイッチＳＷがオン操作されることで、直列接続されたＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）は点灯し、スイッチＳＷがオフ操作されることで消灯する。このＬＥＤの点灯および消灯動作については、図２および図３に基づいて後で説明する。

図１に示したコンデンサマイクロホン１の構成によると、平衡伝送路に接続された定電流ダイオードＣＲ２，ＣＲ３を介して、直列接続されたＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）に対して発光駆動電流を供給するように作用する。またコンデンサマイクロホン１のインピーダンス変換回路と２つのオペアンプＯＰ１，ＯＰ２を含む音声信号処理回路は、ツェナーダイオードＺＤとコンデンサＣ５を含む定電圧回路４から動作電源を得ている。

したがって、この構成によるとＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）の点灯および消灯により、定電圧回路４に電圧変動を及ぼすのを避けることができる。これにより定電圧回路４によって動作する前記した音声信号処理回路に、ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）の点滅に伴う雑音が重畳するのを避けることができる。

図２はマイクアンプユニット１１側に搭載されたこの発明に係るファントム電源装置の第１の例を示した回路構成図である。
マイクアンプユニット１１側に備えたコネクタ１２のホット側２番ピンＰ２と、コールド側３番ピンＰ３には、直流カットコンデンサＣ１１，Ｃ１２が接続され、コンデンサマイクロホン１から平衡伝送される音声信号は、差動増幅回路として機能するオペアンプＯＰ１１の非反転入力端子と、反転入力端子に供給される。これによりオペアンプＯＰ１１の出力端子Ｏｕｔには、音声信号の平衡出力がもたらされ、この出力は図示せぬマイクアンプによって増幅される。

一方、マイクアンプユニット１１における前記オペアンプＯＰ１１を除いたファントム電源装置には、第１直流電源Ｅ１１が備えられ、この実施の形態においては第１直流電源Ｅ１１の出力電圧は規格において最も低い１２Ｖに設定される。この１２Ｖの直流電源は一般に商用電源から生成されるが、設備の都合により前記したように外付けのバッテリーを用いる場合もある。

そして、第１直流電源Ｅ１１の正極端子には、ホット側供給抵抗（６８０Ω）Ｒ１１とコールド側供給抵抗（６８０Ω）Ｒ１２の各一端部がそれぞれ接続され、抵抗Ｒ１１の他端部はコネクタ１２の２番ピンＰ２に接続され、また抵抗Ｒ１２の他端部はコネクタ１２の３番ピンＰ３に接続されている。そして、第１直流電源Ｅ１１の負極端子は、グランドラインに接続されている。

したがって、第１直流電源Ｅ１１からの供給電流は、図１に示すコネクタ３と１２を結ぶ前記したホット側信号線とコールド側信号線を経由して、前記コンデンサマイクロホン１に供給される。
そして、図１に示したコンデンサマイクロホン１の定電圧回路４に供給され、コンデンサマイクロホン１におけるインピーダンス変換素子としてのＦＥＴ（Ｑ１）および第１と第２のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２に対して駆動電圧が供給される。

また、図２に示すファントム電源装置には、第２直流電源Ｅ１２も具備されている。
この実施の形態における第２直流電源Ｅ１２は、第１直流電源Ｅ１１からの出力電圧を利用する電圧コンバータＩＣ（ＩＣ１）により構成されており、この電圧コンバータＩＣは、一例としてリニアテクノロジー社（LINEAR TECHNOLOGY 米国）の反転型チャージポンプ“ＬＴＣ３２６１”を利用することができる。

この電圧コンバータＩＣによると、ＩＣのグランドラインを基準として、入力正電圧（＋Ｖｉｎ）に応じて負電圧（−Ｖｏｕｔ）が出力され、その標準的な応用例としては、第１直流電源Ｅ１１からの入力正電圧＋１２Ｖに基づいて、同電位の負電圧−１２Ｖを得ることができる。
また、電圧コンバータＩＣ（ＩＣ１）の入出力端子のコンデンサＣ１３，Ｃ１４と、チャージポンプ用コンデンサＣ１５の特性を選定することで、入力正電圧（＋Ｖｉｎ）に対して適宜ステップダウンした負電圧（−Ｖｏｕｔ）を得ることも可能である。
なお、前記した機能を果たす電圧コンバータＩＣは、現状において多種類のものが提供されており、これは適宜選択することができる。

図２に示すファントム電源装置の回路構成によると、前記第１直流電源Ｅ１１の負極端子（グランドライン）は電圧コンバータＩＣのグランド（ＧＮＤ）に接続され、第１直流電源Ｅ１１の正極端子は電圧コンバータＩＣの入力正電圧（＋Ｖｉｎ）が印加される入力端子に接続され、電圧コンバータＩＣの負電圧（−Ｖｏｕｔ）を出力する出力端子に前記した遠隔操作スイッチＳＷが直列接続される。
つまり、前記第１直流電源Ｅ１１の負極端子（グランドライン）に、電圧コンバータＩＣによる第２直流電源Ｅ１２の正極端子が順方向に直列接続され、第２直流電源Ｅ１２の負極端子に、前記した遠隔操作スイッチＳＷが直列に接続されたものとなる。
したがって、この遠隔操作スイッチＳＷをオン操作することで、コンデンサマイクロホン１に搭載された直列接続されたＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）に対して、ファントム電源装置における前記第１直流電源Ｅ１１と、第２直流電源Ｅ１２の加算電圧が供給されることになる。

したがって、ファントム電源装置の規格において定められた例えば最も低い供給電圧である１２Ｖを選択した場合であっても、コンデンサマイクロホン１に搭載された直列接続されたＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）に対して余裕のある駆動電圧を与えることができ、これによりＬＥＤを十分な発光輝度で明瞭に点灯させることが可能となる。

図３は、この発明に係るファントム電源装置の第２の例を示したものである。なお図３においては、すでに説明した図２に示した各部と同一の機能を果たす部分を同一の符号で示しており、その説明は省略する。

この図３に示す例における第２直流電源Ｅ１２は、商用電源から生成される場合と、設備の都合により外付けのバッテリーを用いる場合もある。
そして、第２直流電源Ｅ１２の正極端子は、グランドラインに接続されることで、第１直流電源Ｅ１１の負極端子に順方向に直列接続され、第２直流電源Ｅ１２の負極端子に、遠隔操作スイッチＳＷが直列に接続される。

したがって、この遠隔操作スイッチＳＷをオン操作することで、図１に示したコンデンサマイクロホン１に搭載された直列接続されたＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）に対して、ファントム電源装置における前記第１直流電源Ｅ１１と、第２直流電源Ｅ１２の加算電圧が供給されることになり、この基本構成は図２に示した例と同様である。
それ故、図３に示すファントム電源装置においても、図２に示した例と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明したファントム電源装置と共に使用されるコンデンサマイクロホン１においては、マイクアンプユニット１１に配置された遠隔操作スイッチＳＷにより、コンデンサマイクロホン１に搭載された発光体としてのＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）に通電させるようにしている。しかし、この発明に係るファントム電源装置は、発光体としてのＬＥＤへの電流供給のみならず、コンデンサマイクロホンに搭載されたＬＥＤ以外の電流駆動素子に対しても、遠隔操作スイッチＳＷにより動作電流を供給することができ、同様の作用効果を得ることができる。なお、接続されるＬＥＤの個数は任意であり、複数のＬＥＤを直並列接続してもよい。また、発光素子としてＬＥＤに限らず、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）などの他の発光素子を用いてもよい。

１コンデンサマイクロホン
２マイクロホンユニット
３出力コネクタ
４定電圧回路
１１マイクアンプユニット（ファントム電源装置）
１２マイクアンプユニット側コネクタ
Ｃ１〜Ｃ５コンデンサ
Ｃ１１〜Ｃ１５コンデンサ
ＣＲ１〜ＣＲ３定電流ダイオード
Ｄ１〜Ｄ４ＬＥＤ（発光体）
Ｅ１１第１直流電源
Ｅ１２第２直流電源
ＩＣ１電圧コンバータＩＣ
ＯＰ１，ＯＰ２オペアンプ
ＯＰ１１オペアンプ
Ｏｕｔ音声信号出力端子
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３端子ピン
Ｑ１ＦＥＴ（インピーダンス変換器）
Ｑ２，Ｑ３トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ５抵抗
Ｒ１１ホット側供給抵抗
Ｒ１２コールド側供給抵抗
ＳＩフレームグランド端子
ＳＷ遠隔操作スイッチ

Claims

音声信号がホット側信号線とコールド側信号線で平衡出力されるコンデンサマイクロホンに電源を供給するファントム電源装置であって、
ホット側供給抵抗とコールド側供給抵抗をそれぞれ介して前記ホット側信号線とコールド側信号線を経由して、前記コンデンサマイクロホンに給電電流を供給する第１直流電源と、
第２直流電源と、
一端が前記第２直流電源の一方の端子に接続され、コンデンサマイクロホンに搭載された電流駆動素子への通電を制御する遠隔操作スイッチが備えられ、
前記遠隔操作スイッチのオン操作により、コンデンサマイクロホンに搭載された前記電流駆動素子に対して、第１直流電源と第２直流電源の加算電圧が供給されることを特徴とするファントム電源装置。
前記第２直流電源は、前記第１直流電源から電圧コンバータＩＣを利用して生成す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。
前記コンデンサマイクロホンに搭載された電流駆動素子は、複数個のＬＥＤを直列接続した発光表示体であり、前記遠隔操作スイッチのオン操作により、前記第１直流電源と第２直流電源の加算電圧が、直列接続されたＬＥＤに供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のファントム電源装置。