JPH11317996A - インピーダンス変換器 - Google Patents
インピーダンス変換器Info
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- JPH11317996A JPH11317996A JP10124399A JP12439998A JPH11317996A JP H11317996 A JPH11317996 A JP H11317996A JP 10124399 A JP10124399 A JP 10124399A JP 12439998 A JP12439998 A JP 12439998A JP H11317996 A JPH11317996 A JP H11317996A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/181—Low-frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
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Abstract
インピーダンスを持ち、かつ、ハム雑音やバイアスの変
動を抑えることができる、特にコンデンサマイクロホン
に好適なインピーダンス変換器を提供する。 【解決手段】 プレート接地された三極管2と、三極管
2のグリッドに加えるバイアス電圧を発生するバイアス
回路1とを有するインピーダンス変換器において、バイ
アス回路1は、三極管2のグリッドに向けて電流を流す
ように、上記バイアス電圧をこのグリッドに加えるダイ
オード1Bと、ダイオード1Bと逆並列に接続されたダ
イオード1Aとを備えている。
Description
換するインピーダンス変換器に関し、さらに詳しく言え
ば、コンデンサマイクロホンに好適な真空管を用いたイ
ンピーダンス変換器に関するものである。
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。このインピーダンス変換器には、各
種の用途があり、例えばコンデンサマイクロホンに使用
される。
効静電容量を持つので、周波数応答を低域の周波数まで
確保するために、コンデンサマイクロホンからの音声電
圧を高い入力インピーダンスで受ける必要がある。ま
た、コンデンサマイクロホンは、ケーブルなどで増幅器
に接続されるために、コンデンサマイクロホンの音声電
圧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。このために、コンデンサマイクロホンには、高
い入力インピーダンスと低い出力インピーダンスとを持
つインピーダンス変換器が内蔵される。
を良好に保つために、インピーダンス変換器には、真空
管を用いたものがある。このインピーダンス変換器を図
10に示す。このインピーダンス変換器は、バイアス回
路110、三極管120、負荷抵抗130、入力端子1
41,142、電源端子143、出力端子144および
グランド端子145を備え、バイアス回路110は、グ
リッド抵抗111、バイアス抵抗112およびコンデン
サ113を備える。
イクロホン100を接続するための端子である。コンデ
ンサマイクロホン100は、音が加えられると振動する
振動板(図示を省略)と、固定電極(図示を省略)との
間の静電容量変化に基づいて、音声電圧を出力するが、
ここでは、音声電圧を発生する電圧発生回路101と、
先の振動板および固定電極により形成されるコンデンサ
102とによって、コンデンサマイクロホン100を等
価的に表している。コンデンサ102の有効静電容量は
5〜100[pF]程度の値である。
するための直流電源Vbが加えられ、出力端子144か
らは、三極管120の出力電圧が加えられる。グランド
端子145は、アースに接続され、また、入力端子14
2にも接続されている。
管)であり、インピーダンス変換用である。このため
に、三極管120のプレートが電源端子143に接続さ
れ、カソードフォロワ(プレート接地)として用いられ
る。三極管120のグリッドには、入力端子141が接
続され、カソードには、出力端子144が接続されてい
る。また、グリッド・カソード間には、バイアス回路1
10が接続されている。
イアス電圧を与える。このために、バイアス回路110
のバイアス抵抗112は、負荷抵抗130と直列にさ
れ、直列に接続された抵抗112,130がグリッド・
グランド端子145間に接続されている。
れるプレート電流Ipよって電圧降下を発生する。この
電圧降下は、グリッド抵抗111によって、三極管12
0のグリッドにバイアス電圧として加えられる。コンデ
ンサ113は、バイアス抵抗112に流れる交流成分を
バイパスする。
は、コンデンサマイクロホン100が発生した音声電圧
を高いインピーダンスで受けて、この音声電圧を低いイ
ンピーダンスで出力端子144から出力する。
べた技術には、入力インピーダンスがバイアス回路11
0のグリッド抵抗111で制限されてしまうという課題
が発生する。すなわち、三極管120がカソードフォロ
ワで用いられているとき、三極管120の出力インピー
ダンスが相互コンダクタンスで与えられ、この出力イン
ピーダンスの値は、1/相互コンダクタンスになる。
には、三極管120として高い値の相互コンダクタンス
を持つ真空管を選択する必要がある。しかしながら、相
互コンダクタンスの高い真空管は、各電極間が接近して
いることから、グリッド漏洩電流が多く流れる傾向があ
り、これが原因で真空管の動作が不安定になる。
くするために、グリッド抵抗111を大きくすると、グ
リッド漏洩電流によってグリッド抵抗111の両端電圧
が大きくなることから、真空管のバイアス電圧が変化
し、これによって真空管の動作が不安定になる。
で使用する場合においては、カソードを加熱するヒータ
ーに残留するハムノイズが静電結合によってカソードか
ら出力されてしまうことがある。
になされたもので、その目的は、グリッド抵抗による制
限を除いて、従来より高い入力インピーダンスを有する
インピーダンス変換器を提供することにある。
に、本発明は、プレート接地された増幅管と、同増幅管
のグリッドに加えるバイアス電圧を発生するバイアス回
路とを有するインピーダンス変換器において、上記バイ
アス回路は、上記増幅管のグリッドに向けて電流を流す
ように、上記バイアス電圧を同グリッドに加える第1の
ダイオードと、同第1のダイオードと逆並列に接続され
た第2のダイオードとを備えることを特徴としている。
同増幅管のグリッドに加えるバイアス電圧を発生するバ
イアス回路とを有するインピーダンス変換器において、
上記バイアス回路は、上記増幅管のカソードから負荷抵
抗に向けて電流を流すように、同カソードと上記負荷抵
抗との間に接続された第3のダイオードを備え、上記増
幅管に流れるプレート電流によって上記第3のダイオー
ドに発生する電圧を、グリッド抵抗を介して上記増幅感
のグリッドに上記バイアス電圧として加えることを特徴
としている。
同増幅管のグリッドに加えるバイアス電圧を発生するバ
イアス回路とを有するインピーダンス変換器において、
上記バイアス回路は、上記増幅管のグリッドに向けて電
流を流すように、上記バイアス電圧を同グリッドに加え
る第1のダイオードと、同第1のダイオードと逆並列に
接続された第2のダイオードと、上記増幅管のカソード
から負荷抵抗に向けて電流を流すように、同カソードと
上記負荷抵抗との間に接続された第3のダイオードとを
備え、上記増幅管に流れるプレート電流によって上記第
3のダイオードに発生する電圧を、上記第1のダイオー
ドおよび上記第2のダイオードを介して上記増幅管のグ
リッドに上記バイアス電圧として加えることを特徴とし
ている。
コンデンサを並列に接続することが好ましい。
管と、同増幅管のカソードを加熱するヒータに電圧を加
えるヒータ回路とを有するインピーダンス変換器におい
て、上記ヒータ回路は、上記増幅管のヒータを交流的に
短絡する電気二重層コンデンサを備えることを特徴とし
ている。
加えられる入力電圧は、コンデンサマイクロホンからの
音声電圧であることが好ましい。
のダイオードとを並列に接続し、この2つのダイオード
を介して、増幅管のグリッドにバイアス電圧を加える。
2つのダイオードは、グリッドの電圧がバイアス電圧に
収束するように働く。このときには、2つのダイオード
に電流が流れないので、この2つのダイオードが高抵抗
として動作する。この結果、入力インピーダンスを従来
に比べて高くすることができる。
れた第3のダイオードに発生する電圧を、増幅管に加え
るバイアス電圧とする。電流が流れてダイオードに発生
する電圧がほぼ一定であるので、バイアス電圧を一定に
保つことができる。
デンサをヒータに対して、並列に接続するので、ヒータ
が原因で増幅管のカソードに発生する雑音を除くことが
できる。
よく理解するために、図面を参照しながら、その好適な
実施例1について説明する。なお、この実施例1におい
て、先に説明した図10と同一もしくは同一と見なされ
る構成要素には、それと同じ参照符号が付けられてい
る。
のインピーダンス変換器を示すブロック図である。これ
によると、このマイクロホンのインピーダンス変換器
は、バイアス回路1、三極管2、負荷抵抗3、入力端子
4A,4B、電源端子4C、出力端子4Dおよびグラン
ド端子4Eを備え、バイアス回路1は、ダイオード1
A,1B、バイアス抵抗1Cおよびコンデンサ1Dを備
える。なお、図1では、三極管2のカソードを加熱する
ヒータ回路の図示を省略している。
び端子4A〜4Eは、図10の負荷抵抗130および端
子141〜145と同一であるので、これらの説明を省
略する。
ように、カソードフォロワで用いられる。ただし、三極
管2は、高い相互コンダクタンスを持つ真空管である。
三極管2の相互コンダクタンスは、例えば、12500
[μMHO]程度のものである。また、三極管2の推奨
されるグリッド抵抗は、1[MΩ]である。
によって、三極管2のグリッドにバイアス電圧を与える
回路である。バイアス抵抗1Cの一端が三極管2のカソ
ードに接続され、他端が負荷抵抗3に接続されている。
この接続によって、三極管2のプレート電流Ipがバイ
アス抵抗1Cに流れ、バイアス電圧がバイアス抵抗1C
に発生する。
列に接続されている。この接続によって、コンデンサ1
Dは、バイアス抵抗1Cを流れる音声信号をバイパスす
る。ダイオード1A,1Bは、シリコンダイオードであ
る。ダイオード1A,1Bとしては、逆電流が小さく、
かつ、接合容量が小さいものが最適である。この実施例
1では、逆電流が5[pA]であり、接合容量が1.2
[pF]であるものが、ダイオード1A,1Bとして用
いられている。
リッドに接続され、カソードが、バイアス抵抗1Cと負
荷抵抗3との結合点Aに接続されている。ダイオード1
Bは、ダイオード1Aとは逆並列に接続されている。す
なわち、ダイオード1Bのカソードがダイオード1Aの
アノードに接続され、ダイオード1Bのアノードがダイ
オード1Aのカソードに接続されている。これらのダイ
オード1A,1Bは、次のようにして、三極管2にバイ
アス電圧を与える。すなわち、図2に示すように、結合
点Aに発生するバイアス電圧が電圧Vcであるとき、グ
リッド電圧を電圧Vdとする。
cに比べて低くなるように変動すると、図3の太線で示
す、ダイオード1Aの静特性の中で、順方向の電圧・電
流特性B1によって、ダイオード1Aに電流が流れる。
このときのダイオード1Aによる、0.7[V]前後の
値の電圧降下Vfが発生するので、グリッド電圧Vd
は、バイアス電圧Vcに比べて、電圧降下Vf分だけ低
くなる。この結果、バイアス電圧Vcが浅くなるので、
三極管2のプレート電流Ipが増加し、バイアス電圧V
cの値が大きくなる。これにより、グリッド電圧Vdの
変動分が抑えられる。
える作用によって、ダイオード1Aの電流が減少し、こ
の作用は、電流がダイオード1Aに流れなくなるまで続
く。この結果、ダイオード1Aの静特性の中で、円Cで
示す部分の拡大図(図4に示す)から明らかなように、
ダイオード1Aの電流がゼロ以下、すなわち、ダイオー
ド1Aの電圧降下Vfがゼロになるように、グリッド電
圧Vdの変動が収束し、グリッド電圧Vdがバイアス電
圧Vcに等しくなる。
圧Vcに比べて高くなるように変動すると、ダイオード
1Bによって、グリッド電圧Vdの変動が収束し、グリ
ッド電圧Vdがバイアス電圧Vcに等しくなる。
束作用によって、電流がダイオード1A,1Bに流れな
くなる。また、ダイオード1A,1Bによる収束作用
は、瞬時に行なわれる。この結果、ダイオード1A,1
Bは、高抵抗と同じように動作する。この後、コンデン
サマイクロホン100からの音声電圧が加えられたとき
も、同じようにして、ダイオード1A,1Bは高抵抗と
同じように動作する。
る。直流電源Vbが三極管2に入力されると、直流電源
Vbが三極管2のプレートに加えられる。動作の開始段
階では、三極管2には、プレート電流Ipが流れていな
いので、バイアス抵抗1Cによるバイアス電圧がゼロで
ある。これによって、三極管2に大きなプレート電流I
pが流れ、大きなバイアス電圧が発生し、バイアス電圧
によって、グリッド電圧が三極管2のグリッドに加えら
れる。
・電流特性と、バイアス抵抗1Cおよび負荷抵抗3とで
決められると共に、ダイオード1A,1Bによって、グ
リッド電圧がバイアス電圧に収束される。この収束状態
のときに、ダイオード1A,1Bが高抵抗として動作す
る。
コンデンサマイクロホン100からの音声電圧が加えら
れると、ダイオード1A,1Bが高抵抗の状態を保っ
て、この音声電圧が三極管2のグリッドに加えられる。
すなわち、コンデンサマイクロホン100からの音声電
圧が高入力インピーダンスで受け取られる。また、三極
管2がカソードフォロワであるので、音声電圧は、低イ
ンピーダンスで出力される。
術で用いられるバイアス抵抗の代わりに、ダイオード1
A,1Bを用いることによって、このバイアス抵抗11
で制限されていた入力インピーダンスを、高くすること
ができる。
て説明する。なお、先に説明した図1のマイクロホンの
インピーダンス変換器と同一もしくは同一と見なされる
構成要素には、それと同じ参照符号が付けられている。
また、図5では、三極管2のカソードを加熱するヒータ
回路の図示を省略している。
イアス回路1の中で、バイアス抵抗1Cの代わりに、ダ
イオード1Eを用いる。ダイオード1Eは、シリコンダ
イオードであり、ダイオード1Eのアノードが三極管2
のカソードに接続され、ダイオード1Eのカソードが結
合点Aに接続されている。
電圧を発生する。すなわち、三極管2のプレート電流I
pがダイオード1Eを流れることによって、ダイオード
1Eには、電圧降下が発生する。この電圧降下は、先の
図3に示すように、バイアス抵抗1Cによる電圧降下に
比較して、ほぼ一定の値である。三極管2のグリッドに
は、ダイオード1Eの電圧降下によるバイアス電圧が加
えられる。
プレート電流Ipの値が異なっても、ダイオード1Eに
よる電圧降下がほぼ一定であるので、三極管2のバラツ
キの影響を除くことができる。また、ダイオード1Eが
三極管2のグリッド電圧をほぼ一定にするので、三極管
2のプレート電流Ipを安定化することができる。
て説明する。なお、先に説明した図5のマイクロホンの
インピーダンス変換器と同一もしくは同一と見なされる
構成要素には、それと同じ参照符号が付けられている。
また、図6では、三極管2,4のカソードを加熱するヒ
ータ回路の図示を省略している。
用いられている負荷抵抗3の代わりに、定電流負荷を用
いる。三極管4と抵抗7との回路は、定電流負荷として
動作する。三極管4のプレートが結合点Aに接続され、
カソードがグランド端子4Eに接続されている。抵抗7
は、三極管4のグリッドとグランド端子4Eとの間に接
続されている。
とが、抵抗7によって常に同電位に保たれるので、三極
管4は、一定のプレート電流を流す。これによって、三
極管4と抵抗7との回路は、三極管2に対して定電流負
荷となる。
が、電源端子4Cと三極管2のプレートとの間に接続さ
れている。さらに、コンデンサ6が、三極管2のプレー
トと三極管4のグリッドとの間に接続されている。これ
によって、抵抗5に発生する音声電圧がコンデンサ6を
通って三極管4のグリッドに加えられる。この結果、音
声電圧の歪みを改善することができる。
て説明する。なお、先に説明した図6のマイクロホンの
インピーダンス変換器と同一もしくは同一と見なされる
構成要素には、それと同じ参照符号が付けられている。
路を次のようにしている。すなわち、三極管2のカソー
ドを加熱するヒータ21と、三極管4を加熱するヒータ
41とが直列に接続され、ヒータ21,41の直列回路
が、加熱用の電圧を入力する端子4Fと、グランド端子
4Eとの間に接続されている。また、ヒータ21,41
の直列回路には、コンデンサ11が並列に接続されてい
る。
である。電気二重層コンデンサ11は、図8に示すよう
に、電解質13Cをはさむように、活性炭電極13A,
13Bを設けた構造をしている。電極として用いられる
活性炭電極13A,13Bは、表面積が大きいため、電
解コンデンサに比較して大きな静電容量を持つ。
すいように、三極管2,4のカソードに接近して設けら
れている。このために、ヒータ21,41と、三極管
2,4のカソードとの間には、静電容量が発生する。こ
の静電容量による静電結合によって、雑音(以下、ヒー
タ雑音と記す)が音声電圧に加えられて、出力端子4D
から出力される。
抗と、高温加熱による熱雑音と、一様でない電子放出と
に起因する。たとえば、ヒータ21,41が酸化物陰極
の場合、ヒータ21,41の動作抵抗が21[Ω]であ
り、加熱温度が980〜1200[K]である。
1,41を、コンデンサ11は、大きな容量によって交
流的に短絡する。これによって、コンデンサ11がヒー
タ雑音を除くことができる。
つ。コンデンサマイクロホン100のコンデンサ102
として65[pF]のものを用い、直流電圧Vb(B電
源)を120[V]、消費電流8[mA]とし、ヒータ
電圧Vh(A電源)を6.3[V]、消費電流0.3
[A]とした場合、次のようになる。 最大出力レベル:26[dBV] (THD 1パーセント、1[kHz]) 残留雑音:−112[dBV](A−WEIGHT) 出力インピーダンス:160[Ω] 通過損失:−1[dB]
場合、実施例4の特性は、次のようになる。 ヘッドマージン:59[dB] S/N比:79[dB] ダイナミックレンジ:138[dB]
を接続した場合の特性は、次のようになる。 周波数応答:20〜20[kHz] 感度:−33[dB/Pa](1[kHz]) 出力インピーダンス:200[Ω] S/N比:76[dB](A−WEIGHT) 最大許容入力音圧レベル:150[dB] (THD 1パーセント、1[kHz]) ダイナミックレンジ:132[dB]以上
による周波数応答特性を図9に示す。これによると、応
答周波数が低域まで延びている点、通過損失が小さい点
から、実施例4が十分に高い入力インピーダンスと小さ
い入力容量とを持つことが示される。
社〜F社との性能との比較結果を表1に示す。
は、他のインピーダンス変換器に比較して、優れたダイ
ナミックレンジを持つ。
本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上
記実施例では、ダイオード1A,1B,1Eとして、1
つのダイオードを用いたが、複数のダイオードを直列に
接続したものを、1つのダイオードとして用いてもよ
い。
イアス電圧が得られるまで、ダイオードを直列に接続し
たものを用いることができる。同じように、必要に応じ
て、コンデンサ11に別の電気二重層コンデンサを並列
に接続してもよい。
増幅管のグリッドに接続した2つのダイオードによって
バイアス電圧を与え、このとき2つのダイオードには、
電流が流れない。この結果、大幅な回路変更を不要にし
て、入力インピーダンスを従来に比べて高くすることが
できる。
下をバイアス電圧とするので、バイアス電圧を一定に保
つことができる。この結果、従来のカソード抵抗をダイ
オードに置き換えるだけで、各増幅管の差によってプレ
ート電流がばらついても、バイアス電圧の変化を防ぐこ
とができる。
デンサをヒータに対して、並列に接続するので、ヒータ
が原因で増幅管のカソードに発生するハム雑音を短絡し
て、このハム雑音を除くことができる。
ピーダンス変換器を示したブロック図。
めの説明図。
す電圧・電流特性図。
大図。
ピーダンス変換器を示したブロック図。
ピーダンス変換器を示したブロック図。
ピーダンス変換器を示したブロック図。
を説明するための説明図。
ク図。
Claims (6)
- 【請求項1】 プレート接地された増幅管と、同増幅管
のグリッドに加えるバイアス電圧を発生するバイアス回
路とを有するインピーダンス変換器において、上記バイ
アス回路は、上記増幅管のグリッドに向けて電流を流す
ように上記バイアス電圧を同グリッドに加える第1のダ
イオードと、同第1のダイオードと逆並列に接続された
第2のダイオードとを備えることを特徴とするインピー
ダンス変換器。 - 【請求項2】 プレート接地された増幅管と、同増幅管
のグリッドに加えるバイアス電圧を発生するバイアス回
路とを有するインピーダンス変換器において、上記バイ
アス回路は、上記増幅管のカソードから負荷抵抗に向け
て電流を流すように同カソードと上記負荷抵抗との間に
接続された第3のダイオードを有し、上記増幅管に流れ
るプレート電流によって上記第3のダイオードに発生す
る電圧を、グリッド抵抗を介して上記増幅感のグリッド
に上記バイアス電圧として加えることを特徴とするイン
ピーダンス変換器。 - 【請求項3】 プレート接地された増幅管と、同増幅管
のグリッドに加えるバイアス電圧を発生するバイアス回
路とを有するインピーダンス変換器において、上記バイ
アス回路は、上記増幅管のグリッドに向けて電流を流す
ように上記バイアス電圧を同グリッドに加える第1のダ
イオードと、同第1のダイオードと逆並列に接続された
第2のダイオードと、上記増幅管のカソードから負荷抵
抗に向けて電流を流すように同カソードとこの負荷抵抗
との間に接続された第3のダイオードとを備え、上記増
幅管に流れるプレート電流によって上記第3のダイオー
ドに発生する電圧を、上記第1のダイオードおよび上記
第2のダイオードを介して上記増幅管のグリッドに上記
バイアス電圧として加えることを特徴とするインピーダ
ンス変換器。 - 【請求項4】 上記第3のダイオードにコンデンサを並
列に接続したことを特徴とする請求項2または3に記載
のインピーダンス変換器。 - 【請求項5】 プレート接地された増幅管と、同増幅管
のカソードを加熱するヒータに電圧を加えるヒータ回路
とを有するインピーダンス変換器において、上記ヒータ
回路は、上記増幅管のヒータを交流的に短絡する電気二
重層コンデンサを備えることを特徴とするインピーダン
ス変換器。 - 【請求項6】 上記増幅管のグリッドに加えられる入力
電圧は、コンデンサマイクロホンからの音声電圧である
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記
載のインピーダンス変換器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12439998A JP4227679B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | インピーダンス変換器 |
US09/299,851 US6453048B1 (en) | 1998-05-07 | 1999-04-26 | Impedance converter for a condenser microphone |
Applications Claiming Priority (1)
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