JP2010187264A - Capacitor microphone apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はコンデンサマイク装置に関し、外来雑音の影響を受けにくくしたものである。 The present invention relates to a condenser microphone device, which is less susceptible to external noise.
従来のコンデンサマイク装置を図2に示す。電源端子10と接地間には正のバイアス電圧+Vccが印加されている。電源端子10と接地間にはバイアス抵抗12とマイク素子14が直列接続されている。マイク素子14はバックプレート14aとダイヤフラム14bを対向配置したコンデンサマイク素子として構成されている。バイアス抵抗12とマイク素子14のバックプレート14aとの接続点の信号は直流除去用のコンデンサ16を介してインピーダンス変換器18に入力されてインピーダンス変換される。インピーダンス変換器18の出力信号はアンプ20に入力される。アンプ20は位相反転アンプを内蔵し、入力信号を位相が互いに逆相の2信号(バランス信号)に変換する。変換されたバランス信号はバランス信号線22(マイクケーブル)の各信号線22a(ホットライン)、22b(コールドライン)にそれぞれ供給される。バランス信号線22を経由したバランス信号は演算回路24に入力される。演算回路24はバランス信号どうしを、コールド側を位相反転して加算する。演算回路24からはアンバランス方式でマイク信号が出力されて後続回路で増幅等の信号処理が行われる。なお衝撃音の影響を受けにくくした従来のマイク装置として下記特許文献1に記載されたものがある。
A conventional condenser microphone device is shown in FIG. A positive bias voltage + Vcc is applied between the
図2の回路によれば、アンプ20から演算回路24まではバランス信号で伝送されるためバランス信号線22に外来雑音が混入しても演算回路24で打ち消すことができる。これに対しアンプ20よりも手前の部分はアンバランス信号で伝送されるため、ここに外来雑音が混入すると打ち消すことができなかった。特にインピーダンス変換器18よりも手前の部分は高インピーダンスであるため、この部分に外来雑音が混入するとマイク出力に該雑音が大きく現れる問題があった。
According to the circuit of FIG. 2, since the
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、外来雑音の影響を受けにくくしたコンデンサマイク装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a condenser microphone device that is hardly affected by external noise.
この発明はバックプレートとダイヤフラムを対向配置したマイク素子と、前記バックプレートと直流バイアス電源の一方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第1の直流抵抗と、前記ダイヤフラムと前記直流バイアス電源の他方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第2の直流抵抗と、前記バックプレートと前記第1の直流抵抗との間の信号を取り出す第1の信号線と、前記ダイヤフラムと前記第2の直流抵抗との間の信号を取り出す第2の信号線と、前記第1の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第1のインピーダンス変換器と、前記第2の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第2のインピーダンス変換器とを具備してなるものである。 The present invention includes a microphone element having a back plate and a diaphragm opposed to each other, a first DC resistor having a high resistance value connected between the back plate and one polarity of a DC bias power source, the diaphragm and the DC A second DC resistor having a high resistance value connected between the other polarity of the bias power supply, a first signal line for extracting a signal between the back plate and the first DC resistor, A second signal line for extracting a signal between the diaphragm and the second DC resistor; a first impedance converter for converting the impedance of the signal extracted from the first signal line; and the second signal. And a second impedance converter for converting the impedance of the signal extracted from the line.
この発明によれば、マイク素子の両側に配置された、ともに高抵抗値を有する第1、第2の直流抵抗により、マイク素子のバックプレート側とダイヤフラム側の2点はともに高インピーダンスとなる。これにより音声入力によるダイヤフラムの振動に伴うバックプレートと第1の直流抵抗との間の電位の増減とダイヤフラムと第2の直流抵抗との間の電位の増減の関係が互いに逆になる。したがって第1の信号線と第2の信号線から取り出される出力はバランス信号となる。すなわちインピーダンス変換器よりも手前の高インピーダンス部分を流れる信号がバランス信号であるため、この部分に外来雑音が混入しても後段回路で打ち消すことができる。これにより外来雑音の影響を受けにくいコンデンサマイク装置が実現される。 According to this invention, both the two points on the back plate side and the diaphragm side of the microphone element have high impedance due to the first and second DC resistances having high resistance values arranged on both sides of the microphone element. As a result, the relationship between the increase / decrease in the potential between the back plate and the first DC resistance and the increase / decrease in the potential between the diaphragm and the second DC resistance due to vibration of the diaphragm due to voice input are reversed. Therefore, the output extracted from the first signal line and the second signal line is a balance signal. That is, since the signal flowing through the high impedance portion before the impedance converter is a balance signal, even if external noise is mixed in this portion, it can be canceled by the subsequent circuit. As a result, a condenser microphone device that is not easily affected by external noise is realized.
この発明は前記第1のインピーダンス変換器の出力信号と前記第2のインピーダンス変換器の出力信号を伝送するバランス信号線をさらに具備することができる。またこのバランス信号線を経由して出力される2信号どうしを一方の信号を位相反転して加算する演算回路をさらに具備することができる。この発明において前記第1の直流抵抗および前記第2の直流抵抗の抵抗値は例えばそれぞれ100GΩ〜100TΩ、好ましくは1TΩ〜10TΩとすることができる。また前記第1の直流抵抗および前記第2の直流抵抗は例えばそれぞれ直流抵抗器で構成することができる。また該第1の直流抵抗および該第2の直流抵抗は互いに逆向きに並列接続された複数個のダイオードでそれぞれ構成することもできる。 The present invention may further include a balance signal line for transmitting the output signal of the first impedance converter and the output signal of the second impedance converter. In addition, it is possible to further include an arithmetic circuit that adds two signals output via the balance signal line by inverting the phase of one signal. In the present invention, the resistance values of the first DC resistance and the second DC resistance can be, for example, 100 GΩ to 100 TΩ, preferably 1 TΩ to 10 TΩ, respectively. In addition, the first DC resistance and the second DC resistance can be constituted by DC resistors, for example. Further, the first DC resistance and the second DC resistance can be configured by a plurality of diodes connected in parallel in opposite directions.
以下この発明の実施の形態を説明する。図1はこの発明によるコンデンサマイク装置の実施の形態を示す。電源端子30と接地間には正のバイアス電圧+Vccが印加されている。電源端子30と接地間にはバイアス抵抗32、マイク素子34、バイアス抵抗36が直列接続されている。マイク素子34はバックプレート34aとダイヤフラム34bを対向配置したコンデンサマイク素子として構成されている。マイク素子34は非エレクトレット型、エレクトレット型、シリコンマイク(MEMSマイク)等各種形式のコンデンサマイク素子として構成することができる。バイアス抵抗32,36はこの実施の形態では直流抵抗器で構成されている。バイアス抵抗32,36の抵抗値は互いに等しく、例えば100GΩ〜100TΩ(好ましくは1TΩ〜10TΩ)の高抵抗値にそれぞれ設定されている。これによりマイク素子34のバックプレート34a側とダイヤフラム34b側の2点はともに高インピーダンスとなる。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an embodiment of a condenser microphone device according to the present invention. A positive bias voltage + Vcc is applied between the
バイアス抵抗32とマイク素子34のバックプレート34aとの接続点Aの信号は信号線45に導かれ、直流除去用のコンデンサ35を介してインピーダンス変換器38に入力されてインピーダンス変換される。マイク素子34のダイヤフラム34bとバイアス抵抗36との接続点Bの信号は信号線46に導かれ、インピーダンス変換器40に入力されてインピーダンス変換される。インピーダンス変換器38,40の出力信号はバランス信号線42(マイクケーブル)の各信号線42a(ホットライン)、42b(コールドライン)にそれぞれ導かれる。バランス信号線42を経由したバランス信号は演算回路44に入力される。演算回路44はバランス信号どうしを、コールド側を位相反転して加算する。演算回路44からはアンバランス方式でマイク信号が出力されて後続回路で増幅等の信号処理が行われる。
A signal at a connection point A between the
以上の構成のコンデンサマイク装置によればマイク素子34に音声が入力されるとダイヤフラム34bが振動する。このダイヤフラム34bの振動に伴いバイアス抵抗32とバックプレート34aの接続点Aの電位(=バックプレート34aの電位)と、ダイヤフラム34bとバイアス抵抗36との接続点Bの電位(=ダイヤフラム34bの電位)に変動が生じる。この接続点A、接続点Bの電位の変動について図3を参照して説明する。いまバイアス抵抗32,36のインピーダンスをそれぞれRとし、マイク素子34のインピーダンスを1/jωCとする。図3において(a)は音声が入力されていないときのバイアス抵抗32、マイク素子34、バイアス抵抗36の電圧配分を示す。この電圧配分はバイアス抵抗32、マイク素子34、バイアス抵抗36の直流抵抗比によって決まる。Vaがバイアス抵抗32とバックプレート34aとの接続点Aの電位であり、Vbがダイヤフラム34bとバイアス抵抗36との接続点Bの電位である。
According to the condenser microphone device having the above configuration, when sound is input to the
マイク素子34に音声が入力されると、ダイヤフラム34bの振動に伴いマイク素子34の両電極(バックプレート34aとダイヤフラム34b)間の距離が変動するので、マイク素子34のインピーダンスが変動する。すなわち音声が入力されていないときに比べて両電極34a,34b間の距離が狭くなったタイミングでは、マイク素子34の容量が大きくなるので、そのインピーダンス1/jωCは小さくなる。このときのバイアス抵抗32、マイク素子34、バイアス抵抗36の電圧配分は図3(b)に示すようになる。すなわちマイク素子34の電圧配分が小さくなる。これにより、音声が入力されていないときに比べて、バイアス抵抗32とバックプレート34aとの接続点Aの電位Vaは低下し、ダイヤフラム34bとバイアス抵抗36との接続点Bの電位Vbは、電位Vaの低下分と等しい量、上昇する。
When sound is input to the
逆に音声が入力されていないときに比べて両電極34a,34b間の距離が広がったタイミングでは、マイク素子34の容量が小さくなるので、そのインピーダンス1/jωCは大きくなる。このときのバイアス抵抗32、マイク素子34、バイアス抵抗36の電圧配分は図3(c)に示すように変動する。すなわちマイク素子34の電圧配分が大きくなる。これにより、音声が入力されていないときに比べて、バイアス抵抗32とバックプレート34aとの接続点Aの電位Vaは上昇し、ダイヤフラム34bとバイアス抵抗36との接続点Bの電位Vbは、電位Vaの上昇分と等しい量、低下する。
Conversely, at the timing when the distance between the
したがって図3によれば、音声入力に対し接続点A,Bの電位は相互に逆方向に変動することがわかる。すなわち図1の接続点A,Bの両出力信号線45,46の信号はバランス信号になっていることがわかる。
Therefore, it can be seen from FIG. 3 that the potentials at the connection points A and B fluctuate in opposite directions with respect to the voice input. That is, it can be seen that the signals on the
図4は図1のマイク素子34に音声が入力されたときの各部の交流成分の変動を示す。(a)は接続点Aの交流成分、(b)は接続点Bの交流成分である。両交流成分の音声信号は互いに逆相で同一振幅の信号となっている。両交流成分はインピーダンス変換器38,40を介して演算回路44で一方が反転されて相互に加算されて出力されるので、演算回路44からは各交流成分の2倍の振幅の音声信号が出力される。また接続点A,Bからインピーダンス変換器38,40に至る信号線45,46に外来雑音が混入したときは、図4(a),(b)に示すように、両信号線45,46の交流成分に互いに同一位相、同一振幅の雑音成分が生じる。これら両信号線45,46に生じた雑音成分は後段の演算回路44における反転加算処理で打ち消されるので、図4(c)に示すように演算回路44から出力されるマイク出力には雑音は現れない。同様にインピーダンス変換器38,40の出力信号線42a,42bに外来雑音が混入したときも演算回路44における反転加算処理で打ち消される。このようにして外来雑音に強い回路が実現されている。
FIG. 4 shows the fluctuation of the AC component of each part when sound is input to the
この発明の他の実施の形態を図5に示す。これはバイアス抵抗をダイオードを用いて構成したものである。すなわち図1のバイアス抵抗を構成する直流抵抗器32を、互いに逆向きに並列接続した2個のダイオードD1,D2で置き換え、同じく直流抵抗器36を、互いに逆向きに接続した2個のダイオードD3,D4で置き換えたものである。図1と共通する部分には同一の符号を用いる。電源投入当初はダイオードD2,D4がオンしてマイク素子34が充電される。充電が完了すると全ダイオードD1〜D4はオフ状態となり順方向小電流領域の電流または逆方向の漏れ電流に相当する微少電流のみ流れる。このときダイオードD1,D2並列接続回路、マイク素子34、ダイオードD3,D4並列接続回路の電圧配分は、ダイオードD1,D2並列接続回路、マイク素子34、ダイオードD3,D4並列接続回路の直流抵抗比によって決まる。この状態で音声が入力されるとマイク素子34の両端間の電圧が変動し、これに伴いダイオードD1〜D4に印加される電圧が変動するが、その変動幅は小さくダイオードD1〜D4をオンさせるには至らない。すなわちダイオードD1〜D4には依然として順方向小電流領域の電流または逆方向の漏れ電流微少電流が流れるだけである。したがってダイオードD1〜D4は図1の直流抵抗器32,36を使用した場合と同様の高抵抗状態を維持するのでマイク素子34のバイアス抵抗として機能することができる。マイク素子34に過大音圧が加わってマイク素子34の両端間の電圧が大きく変化しダイオードD1またはD2およびダイオードD3またはD4に順方向オン電圧以上の電圧が印加された場合は、該当するダイオードがオンし、マイク素子34の両端間の電圧の変動を抑制する。したがって過大音圧の印加が終了すれば、A点、B点の直流電位は早急に定常の電位に復帰することができる。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. In this case, the bias resistor is configured using a diode. In other words, the
32,36…直流抵抗としての直流抵抗器、34…マイク素子、34a…バックプレート、34b…ダイヤフラム、38,40…インピーダンス変換器、42(42a,42b)…バランス信号線、44…演算回路、45,46…信号線、+Vcc…直流バイアス電源の電圧、D1,D2,D3,D4…直流抵抗としてのダイオード 32, 36 ... DC resistor as DC resistance, 34 ... Microphone element, 34a ... Back plate, 34b ... Diaphragm, 38, 40 ... Impedance converter, 42 (42a, 42b) ... Balance signal line, 44 ... Arithmetic circuit, 45, 46 ... signal line, + Vcc ... voltage of DC bias power supply, D1, D2, D3, D4 ... diode as DC resistance
Claims (6)
前記バックプレートと直流バイアス電源の一方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第1の直流抵抗と、
前記ダイヤフラムと前記直流バイアス電源の他方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第2の直流抵抗と、
前記バックプレートと前記第1の直流抵抗との間の信号を取り出す第1の信号線と、
前記ダイヤフラムと前記第2の直流抵抗との間の信号を取り出す第2の信号線と、
前記第1の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第1のインピーダンス変換器と、
前記第2の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第2のインピーダンス変換器と
を具備してなるコンデンサマイク装置。 A microphone element in which the back plate and the diaphragm are opposed to each other;
A first DC resistor having a high resistance value connected between the back plate and one polarity of a DC bias power source;
A second DC resistor having a high resistance value connected between the diaphragm and the other polarity of the DC bias power source;
A first signal line for extracting a signal between the back plate and the first DC resistor;
A second signal line for extracting a signal between the diaphragm and the second DC resistor;
A first impedance converter for impedance-converting a signal extracted from the first signal line;
A capacitor microphone device comprising: a second impedance converter for impedance-converting a signal extracted from the second signal line.
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JP2009030927A JP2010187264A (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Capacitor microphone apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015109632A (en) * | 2013-10-21 | 2015-06-11 | 株式会社オーディオテクニカ | Capacitor microphone |
-
2009
- 2009-02-13 JP JP2009030927A patent/JP2010187264A/en active Pending
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