KR20090098721A - 콘덴서 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

진동판과 대향전극으로 콘덴서를 구성하여 전기 음향 변환하는 마이크 캡슐; 마이크 캡슐로부터 출력되는 음성신호를 임피던스 변환하는 FET; 저항과 콘덴서로 이루어지고 FET에 접속되어 낮은 주파수 영역의 신호 레벨을 조정 가능한 CR회로;를 가지는 콘덴서 마이크로폰. FET의 드레인으로부터 출력단자를 인출하고, FET의 소스와 접지의 사이에 CR회로를 접속하면 된다. 또한, CR회로를 FET의 소스와 접지의 사이에 접속하는 태양과, CR회로를 단락하여 FET의 소스를 접지에 접속하는 태양으로 절환하는 스위치를 구비해도 좋다.

Description

콘덴서 마이크로폰{Condenser microphone}

본 발명은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 특히 내장되어 있는 임피던스 변환기의 특성을 살리고, 사용할 소자를 적게 하면서 주파수 특성을 조정할 수 있는 전기회로에 관한 것이다.

마이크로폰은 바람이 닿거나 혹은 진동이 가해지면 음성신호에 큰 잡음이 발생한다. 이러한 잡음을 바람잡음, 진동잡음이라고 한다. 이러한 잡음의 주파수 성분은 낮은 주파수 영역에 있기 때문에, 마이크로폰의 주파수 응답특성의 저역측을 감쇠시킴으로써 상기 잡음의 발생을 억제하고, 목적음(目的音)의 수음(收音)을 쉽게 할 수 있다.

콘덴서형 마이크로폰 유닛과 같이, 임피던스 변환기를 내장한 마이크로폰 유닛에서는 일반적으로 상기 임피던스 변환기 전에 설치되는 전기 음향 변환기, 즉 마이크로폰 캡슐(이하, 「마이크 캡슐」이라고 함)의 특성에 의해 주파수 특성이 결정된다. 또한, 임피던스 변환기를 구성하는 FET의 드레인측에서 출력하는 신호의 레벨을 콘덴서와 저항으로 구성한 CR필터로 주파수대역마다 조정하고 감쇠시키는 방법이 알려져 있다.

도 4는 종래의 콘덴서 마이크로폰의 일반적인 회로예를 나타낸다. 도 4에서, 마이크로폰 유닛(1)은 마이크 캡슐(2)과 임피던스 변환기로서의 FET(3)를 가지고 있다. 마이크 캡슐(2)은 주지된 바와 같이 박막으로 이루어진 진동판과, 이 진동판과 소정의 간격을 두고 대향하여 진동판과 함께 콘덴서를 구성하는 대향전극을 가지고 있다. 이 마이크 캡슐(2) 이외에 진동판 홀더, 회로기판 등이 유닛 케이스 등에 수용됨으로써 마이크로폰 유닛(1)이 구성되어 있다. 마이크 캡슐(2)의 출력단자의 일단은 FET(3)의 게이트에 접속되고, 타단은 접지되어 있다. FET(3)의 드레인은 저항(Rd)을 통하여 전원(Vcc)의 양극에 접속되고, FET(3)의 소스는 접지되어 있다. FET(3)의 드레인으로부터 출력단자(5)가 인출되어 있다.

도 4에 나타내는 종래예의 주파수 특성은, 상술한 바와 같이 마이크 캡슐(2)에 의해 결정된다. 이 콘덴서 마이크로폰 유닛의 주파수 특성을 조정하기 위해서는, 예를 들면 콘덴서와 저항 등으로 이루어진 필터 회로를 출력단자(5) 또는 이것과 전기적으로 일체로 이어져 있는 부위에 추가할 필요가 있다. 그리고, 전기 음향 변환한 음성신호 중에 혼입하는 상기 바람잡음이나 진동잡음을 억제하거나 혹은 없애기 위해서는, 낮은 주파수 영역을 감쇠시키도록 상기 필터 회로의 특성을 설정한다.

도 5는 종래의 콘덴서 마이크로폰의 다른 예를 나타낸다. 마이크로폰 유닛의 구성은 도 4에 나타내는 종래예의 구성과 같다. 같은 구성부분에는 공통의 부호를 부여하고 있다. 도 5에서, FET(3)의 드레인은 전원(Vcc)의 양극에 접속되고, FET(3)의 소스는 저항(R1)을 통하여 접지되어 있다. 또한, FET(3)의 소스는 콘덴 서(C1)와 개폐 스위치(4)를 통하여 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속되고, 스위치(4)와 병렬로 저항(R2)이 접속되어 있다. 스위치(4)는 마이크로폰의 주파수 특성을 절환하기 위한 것으로, 콘덴서(C1)와 트랜지스터(Q1)의 베이스 사이를 개폐하고, 도시하는 바와 같이 개(開) 상태에 있을 때는 저항(R2)을 유효하게 하여 플랫한 주파수 특성으로 하고, 폐(閉)로 절환되면 저항(R2)을 무효로 하여(단락하여) 저역을 감쇠시키는 주파수 특성으로 한다. 트랜지스터(Q1)는 콜렉터가 전원(Vcc)의 양극에 접속되고, 에미터가 저항(R5)을 통하여 접지되며, 에미터에 출력단자(5)가 접속되어 에미터로부터 신호가 출력되도록 되어 있다. 트랜지스터(Q1)의 베이스와 전원(Vcc)의 양극 사이에 저항(R3)이, 베이스와 접지의 사이에 저항(R4)이 접속되어 있다. 따라서, 전원전압(Vcc)이 저항 R4와 R3로 분압되어 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되도록 되어 있다.

도 5에 나타내는 종래예에서, 트랜지스터(Q1)는 이 회로 뒤에 접속되는 마이크 앰프 등의 입력 임피던스의 영향을 막는 버퍼 앰프로서 기능한다. 이 버퍼 앰프를 이용하지 않고 CR에 의한 필터 회로를 내장하여 주파수 특성을 조정하는 것이 가능하지만, 성능에 약간의 영향을 미치게 한다. 도 5에 나타내는 예에서는 FET(3)의 소스로부터 출력단자(5)를 인출하고 있지만, 드레인으로부터 인출하는 것도 가능하고, 저역을 커트하거나 혹은 저감하는 것도 가능하다. 또, 스위치(4)에 병렬로 접속되어 있는 저항(R2)은, 콘덴서(C1)의 양 단자 간의 전압을 일정하게 함으로써 스위치(4)의 개폐로 잡음을 내지 않도록 하는 것에도 도움이 된다.

도 4, 도 5에 나타내는 종래예에 의하면, 바람잡음이나 진동잡음을 제거하기 위해서는, 콘덴서 마이크로폰 유닛(1)의 외부에 회로소자를 추가하여 전기회로를 구성할 필요가 있다.

그런데, 마이크로폰을 사용하는 각종의 기기, 예를 들면 비디오 레코더 등에서는 콘덴서 마이크로폰의 전원으로서 상기 기기의 전원을 이용하도록 한, 이른바 플러그인 파워 방식이 채용되어 있다. 이 방식은, 비디오 레코더 등의 기기에 콘덴서 마이크로폰을 장착하면, 상기 기기의 전원에서 콘덴서 마이크로폰으로 전원이 공급되도록 회로가 접속되는 방식이다.

그러나, 도 4, 도 5에 나타내는 종래의 콘덴서 마이크로폰에 의하면, 플러그인 파워 방식을 채용한 기기에서 주파수 특성을 조정 가능한 구성으로 할 수는 없다.

또, 음향기기에서 음향신호의 주파수 응답을 적절히 설정하거나 혹은 가변으로 하는 기술은 각종 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3, 특허문헌 4, 특허문헌 5 참조).

그러나, 이러한 특허문헌에 기재된 발명은, 본원발명에 관한 콘덴서 마이크로폰에 특유의 구성을 구비하는 것이 아니며, 본원발명과 같은 기술사상에 관한 콘덴서 마이크로폰의 선행기술은 발견할 수 없었다.

특허문헌 1: 일본특허공개 평5-327380호 공보

특허문헌 2: 일본특허공개 평10-241105호 공보

특허문헌 3: 일본특허공개 2007-129619호 공보

특허문헌 4: 일본특허공개 2001-189988호 공보

특허문헌 5: 일본특허공개 평6-204755호 공보

본 발명은, 콘덴서 마이크로폰이 구비하고 있는 임피던스 변환기로서의 FET를 이용하여 전기회로를 구성함으로써, 외부회로를 부가하지 않고 간단한 회로 구성으로 저역측 감쇠 기능을 갖게 할 수 있는 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이른바 플러그인 파워 방식의 콘덴서 마이크로폰에 있어서도, 쉽게 저역측 감쇠 기능을 갖게 할 수 있는 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 진동판과 대향전극으로 콘덴서를 구성하여 전기 음향 변환하는 마이크 캡슐; 마이크 캡슐로부터 출력되는 음성신호를 임피던스 변환하는 FET; 저항과 콘덴서로 이루어지고 FET에 접속되어 낮은 주파수 영역의 신호 레벨을 조정하는 CR회로;를 가지고 있는 것을 가장 주요한 특징으로 한다.

FET의 드레인으로부터 출력단자를 인출하고, FET의 소스와 접지의 사이에 CR회로를 접속하면 된다.

CR회로를 FET의 소스와 접지의 사이에 접속하는 태양과, CR회로를 단락하여 FET의 소스를 접지에 접속하는 태양으로 절환하는 스위치를 구비해도 좋다.

마이크로폰을 접속하여 사용하는 기기가 마이크로폰을 접속함에 따라 상기 기기의 전원으로부터 마이크로폰으로 전원을 공급할 수 있는 플러그인 파워 방식이 라면, 이 플러그인 파워 방식에 적합한 콘덴서 마이크로폰으로 할 수도 있다.

낮은 주파수 영역의 신호 레벨을 조정 가능한 CR회로는, 마이크 캡슐로부터 출력되는 음성신호를 임피던스 변환하는 FET에 접속되어 있기 때문에, 외부회로를 부가하지 않고 간단한 회로 구성으로 저역측 감쇠 기능을 갖게 할 수 있다.

마이크로폰을 사용하는 기기가 플러그인 파워 방식이어도, 저역측 감쇠 기능을 갖게 할 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 콘덴서 마이크로폰의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 4, 도 5에 나타내는 종래예의 구성과 같은 구성 부분에는 같은 부호를 부여하였다.

[제1 실시예]

도 1에서, 마이크로폰 유닛(1)은 마이크 캡슐(2)과 임피던스 변환기로서의 FET(3)를 구비한다. 마이크 캡슐(2)은 이미 서술한 바와 같이, 박막으로 이루어진 진동판과, 이 진동판과 소정의 간격을 두고 대향하여 진동판과 함께 콘덴서를 구성하는 대향전극을 가지고 있다. 이 마이크 캡슐(2) 이외에 진동판 홀더, 회로기판 등이 유닛 케이스 등에 수용됨으로써 마이크로폰 유닛(1)이 구성되어 있다. 상기 진동판은 음파를 받아 음압에 따라 진동하고, 진동판과 대향전극으로 구성되는 콘덴서의 정전용량이 변화하며, 이 변화가 전기신호의 변화로서 출력된다. 즉, 마이크 캡슐(2)은 전기 음향 변환소자이다.

마이크 캡슐(2)의 출력단자의 일단은 FET(3)의 게이트에 접속되고, 타단은 접지되어 있다. FET(3)의 드레인은 저항(Rd)을 통하여 전원(Vcc)의 양극에 접속되어 있다. FET(3)의 소스는 저항(Rs)과 콘덴서(Cs)가 병렬로 접속되어 이루어진 CR회로(6)를 통하여 접지되어 있다. CR회로(6)는 필터로서 기능한다. FET(3)의 드레인으로부터 출력단자(51)가 인출되고, FET(3)의 소스로부터도 출력단자(52)가 인출되어 있다. 출력단자(51)로부터 출력되는 신호에 대해, 출력단자(52)로부터는 역상(逆相)의 신호가 출력된다. 2개의 출력단자(51, 52)의 양쪽을 설치할 필요는 없고, 어느 하나, 예를 들면 출력단자(51)를 구비하면 된다.

상기 CR회로(6)를 구비하는 것이 이 실시예의 특징이다. CR회로(6)는 일종의 필터로서, 마이크 캡슐(2)에서 전기 음향 변환되고 FET(3)에서 임피던스 변환된 신호의 레벨을 주파수에 따라 조정하여 주파수 특성을 조정하는 것이다. 바람잡음이나 진동잡음을 저감하는 데는, CR회로(6)의 저항(Rs)의 값과 콘덴서(Cs)의 용량을, 저주파수 영역이 감쇠하도록 하는 값으로 설정한다. CR회로(6)는, 바이어스 내장형 FET(3)의 특성을 살려 그 소스와 접지(GND)의 사이에 접속되어 있다. FET(3)는 마이크 캡슐(2), 회로기판 등과 함께 유닛 케이스에 수납되어 마이크로폰 유닛(1)을 구성하고 있으므로, CR회로(6)도 상기 회로기판에 내장하여 유닛 케이스에 수납할 수 있다.

종래의 콘덴서 마이크로폰에 바람잡음, 진동잡음 등을 저감하기 위한 저주파수 영역 저감용 CR회로 등으로 이루어진 필터를 내장하고자 하면, 도 4, 도 5에 나타내는 종래예에 대해 설명한 바와 같이, 마이크로폰 유닛의 출력단자에 외장하게 된다. 따라서, 종래의 콘덴서 마이크로폰에는 상술한 바와 같은 필터를 마이크로폰 유닛 내에 수납한다는 착상은 없다. 또한, 도 1에 나타내는 본 발명의 실시예에 의하면, 바이어스 내장형 FET(3)의 특성을 살려 그 소스와 접지의 사이에 CR회로(6)가 접속되어 있어 적은 회로소자에 의해 저주파수 영역의 감쇠 특성을 얻는다.

상기 실시예에 의하면, 상술한 플러그인 파워 방식의 마이크로폰으로서 구성하는 경우에 효과적이다. 플러그인 파워 방식이란, 이미 설명한 바와 같이 비디오 레코더 등의 기기에 콘덴서 마이크로폰을 장착하면, 상기 기기의 전원으로부터 콘덴서 마이크로폰으로 전원이 공급되도록 회로가 접속되는 방식이다. 상기 실시예에 관한 마이크로폰을 플러그인 파워 방식의 마이크로폰으로서 구성하는 데는, 예를 들면 FET(3)의 드레인과 저항(Rd)의 접속점(7)과 접지(GND)에의 접속점(8)을 경계로 하여 마이크로폰측과 기기측으로 나눈다. 마이크로폰을 기기에 장착하면, 접속점(7, 8)을 통하여 마이크로폰이 기기에 접속되고, 기기측에 내장되어 있는 전원으로부터 전압(Vcc)의 전원이 공급되도록 되어 있다.

도 1에 나타내는 실시예에 의하면, 저주파수 영역 레벨 감쇠를 위한 CR회로(6)가 마이크로폰 유닛(1) 내에 내장되어 있기 때문에, 이 마이크로폰 유닛(1)을 이용한 마이크로폰을 플러그인 파워 방식으로 해도, 다른 회로를 부가하지 않고 저주파수 영역 레벨의 감쇠 기능을 갖게 할 수 있다.

이에 대해, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같은 종래의 콘덴서 마이크로폰에 의하면, 플러그인 파워 방식으로 한 경우에 저주파수 영역 레벨의 감쇠 기능을 갖게 한다는 착상이 없기 때문에, 마이크로폰 유닛(1)의 출력으로부터 저주파수 영역 레벨을 감쇠시킬 수는 없다.

다음에, 도 1에 나타내는 실시예의 동작, 특히 저주파수 영역 레벨의 감쇠 동작에 대해 설명한다. 전원전압을 Vcc, 저항(Rd)의 단자전압을 Vd, FET(3)의 드레인-소스간 전압을 Vds, CR회로(6)의 단자전압을 Vs라고 한다. 마이크 캡슐(2)의 출력전압을 Ei, 출력단자(51), 즉 FET(3)의 드레인 전압을 Ed, 출력단자(52), 즉 FET(3)의 소스 전압을 Es라고 한다. 각 저항의 값은 각각의 저항에 부여한 부호로 나타내기로 한다.

각 동작전압이

Vd≒Vds≒Vs

의 경우,

Rd≒Rs Ei≒Es≒Ed

이다. 만약 Rs가 극단적으로 작다고 하면,

Es≪-Ed

가 된다. 이 경우, 마이크 캡슐(2)로부터의 입력신호(Ei)는 증폭되고, 그 증폭도(A)는

A=｜yfs｜Rd

가 된다. yfs는 소신호 전달 어드미턴스이다.

도 1에 나타내는 실시예에서는, FET(3)의 소스와 접지(GND) 사이에 콘덴서(Cs)와 저항(Rs)을 병렬로 접속한 CR회로(6)가 접속되고, CR회로(6)로 이루어진 전류 귀환로가 부가된 구성으로 되어 있다. 콘덴서(Cs)는 주파수에 의존하고, 그 저항값(Rc)은

Rc=1/ωc=1/2πfc

가 된다. 따라서, 낮은 주파수에서는 콘덴서(Cs)의 저항값(Rc)이 크고, 저항(Rs)의 저항값이 지배적이 된다. 따라서, CR회로(6)의 저항을 Ru라고 하면,

Ru≒Rs

가 되고, Rs가 Rd에 대해 극단적으로 큰 값이면,

Es≫-Ed

가 된다.

반대로, 높은 주파수에서는 콘덴서(Cs)의 저항값(Rc)이 작고, 저항(Rs)의 저항값은 무시되어

Ru≒Rc

가 되고, Rc가 Rd에 대해 극단적으로 작은 값이면,

Es≪-Ed

가 된다.

따라서, 출력단자(51)의 출력 신호 레벨은 저역에서 억제되는 특성이 되고, 낮은 주파수 영역에 포함되는 바람잡음이나 진동잡음을 감쇠시켜 목적의 선명한 음신호(音信號)를 출력할 수 있다.

도 3은 상기 실시예에 의해 얻어지는 주파수 특성을 나타낸다. 가로축은 주파수, 세로축은 신호 레벨(진폭)이다. 상측의 굵은 선으로 나타내는 곡선은 마이크로폰의 정면에서 측정한 것, 하측의 곡선은 마이크로폰의 배면에서 측정한 것이다. 도 3에 나타내는 특성 곡선에 의하면, 저주파수 영역이 감쇠하고 있다. 이는, CR회로(6)를 갖지 않는 종래의 콘덴서 마이크로폰의 주파수 특성을 나타내는 도 6과 대비하면 보다 명확하다. 도 6에 나타내는 특성 곡선이 얻어지는 종래의 콘덴서 마이크로폰은 CR회로(6)를 갖지 않는 점만이 상기 실시예와 다르며, 다른 조건은 같다.

[제2 실시예]

다음에, 도 2에 나타내는 제2 실시예에 대해 설명한다. 이 실시예가 도 1에 나타내는 실시예와 다른 점은, FET(3)의 소스와 접지(GND)의 사이에 절환 스위치(9)를 설치하는 점이다. 스위치(9)는, 도시하는 바와 같이 FET(3)의 소스와 접지(GND)의 사이에 CR회로(6)를 개재(介在)시켜 CR회로(6)를 유효하게 작용시키는 모드와, CR회로(6)를 단락하여 FET(3)의 소스를 직접 접지하고, CR회로(6)의 작용을 무효로 하는 모드를 선택할 수 있도록 접속되어 있다. 스위치(9)가 CR회로(6)의 작용을 무효로 하는 모드를 선택할 때는, 마이크로폰 유닛(1) 그대로의 주파수 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 출력단자는 FET(3)의 드레인으로부터만 인출되어 있다. 스위치(9)가 도시하는 바와 같이 CR회로(6)를 유효하게 작용시키는 모드를 선택할 때는, 도 1에 나타내는 실시예와 같이 낮은 주파수 영역을 감쇠시킨 주파수 특성을 얻을 수 있다. 상기 스위치(9)는 마이크로폰 케이스의 적절한 위치에 설치되어 사용자가 취향에 따라 절환할 수 있도록 되어 있다.

도 1은 본 발명에 관한 콘덴서 마이크로폰의 실시예를 나타내는 회로도이다.

도 2는 본 발명에 관한 콘덴서 마이크로폰의 다른 실시예를 나타내는 회로도이다.

도 3은 본 발명의 콘덴서 마이크로폰에 의해 얻어지는 주파수 특성의 예를 나타내는 특성선도이다.

도 4는 종래의 콘덴서 마이크로폰의 예를 나타내는 회로도이다.

도 5는 종래의 콘덴서 마이크로폰의 다른 예를 나타내는 회로도이다.

도 6은 종래의 콘덴서 마이크로폰에 의해 얻어지는 주파수 특성의 예를 나타내는 특성선도이다.

Claims (4)

1. 진동판과 대향전극으로 콘덴서를 구성하여 전기 음향 변환하는 마이크 캡슐;

   마이크 캡슐로부터 출력되는 음성 신호를 임피던스 변환하는 FET;

   저항과 콘덴서로 이루어지고, FET에 접속되어 낮은 주파수 영역의 신호 레벨을 조정하는 CR회로;를 가지는 것을 특징으로 하는 콘덴서 마이크로폰.
2. 제1항에 있어서,

   FET의 드레인으로부터 출력단자가 인출되고, FET의 소스와 접지의 사이에 CR회로가 접속되는 것을 특징으로 하는 콘덴서 마이크로폰.
3. 제2항에 있어서,

   CR회로를 FET의 소스와 접지의 사이에 접속하는 태양과, CR회로를 단락하여 FET의 소스를 접지에 접속하는 태양으로 절환하는 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 마이크로폰.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   마이크로폰을 접속하여 사용하는 기기가 마이크로폰을 접속함에 따라 상기 기기의 전원으로부터 마이크로폰으로 전원을 공급할 수 있는 플러그인 파워 방식에서, 이 플러그인 파워 방식에 적합한 것을 특징으로 하는 콘덴서 마이크로폰.

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