电容式话筒电路.pdf

本发明提供一种电容式话筒电路，在选择性地使用幻象电源和内置电池电源，与所选择的电源对应地切换阻抗变换器的负载电阻的电容式话筒中，即使在其附近使用了手机等，也能够防止由高频波产生的噪声。该电容式话筒电路包括：电容式声电转换元件(6)、变换声电转换元件(6)的输出阻抗的阻抗变换器(Q01)、阻抗变换器(Q01)的负载电阻(R01)和负载电阻(R02)、用于使阻抗变换器动作的幻象电源和内置电源电池、在使用幻象电源时和使用内置电源电池时切换负载电阻值的开关(10)，其中，开关(10)是接通/断开光耦合的光学开关。光学开关(10)进行切换以使得使用幻象电源时的负载电阻值比使用内置电源电池时的负载电阻值大。

1.  一种电容式话筒电路，包括：
电容式声电转换元件；
变换该声电转换元件的输出阻抗的阻抗变换器；
上述阻抗变换器的负载电阻；
用于使上述阻抗变换器动作的幻象电源和内置电源电池；以及
在使用上述幻象电源时和使用上述内置电源电池时切换上述负载电阻的值的开关，
其中，上述开关是接通/断开光耦合的光学开关。

2.  根据权利要求1所述的电容式话筒电路，其特征在于：
上述光学开关进行切换，以使得使用上述幻象电源时的上述负载电阻的值比使用上述内置电源电池时的上述负载电阻的值大。

3.  根据权利要求1所述的电容式话筒电路，其特征在于：
上述光学开关是光MOS继电器。

4.  根据权利要求2所述的电容式话筒电路，其特征在于：
上述幻象电源被提供给构成光MOS继电器的初级侧的发光元件。

5.  根据权利要求4所述的电容式话筒电路，其特征在于：
上述发光元件是发光二极管，经由该发光二极管向话筒电路供给电源。

6.  根据权利要求5所述的电容式话筒电路，其特征在于：
从幻象电源经由恒流二极管向发光二极管供给电源。

7.  根据权利要求1所述的电容式话筒电路，其特征在于：
上述阻抗变换器以场效应晶体管为主体。

电容式话筒电路
技术领域
本发明涉及电容式话筒电路，尤其涉及能够切换幻象电源和作为内置电源的电池来使用的电容式话筒电路。
背景技术
由于作为声电转换器的电容式话筒单元的阻抗较高，所以电容式话筒一般采用使用了FET(场效应晶体管，以下相同)等的阻抗变换器。要使阻抗变换器动作则需要电源。在电容式话筒的电源中，有内置在话筒内部的电源即普通的电池，和用于从外部供给电源的调音台(mixer)或幻象电源。如在日本电子机械工业协会(EIAJ)标准RC-8162A“话筒的电源供给方法”中规定的那样，上述幻象电源经由话筒的输出软线(cord)被提供给话筒。在幻象电源的供给电路形式中，有电阻划分T耦合型、变压器中心抽头型等，但由于幻象电源的供给电路形式本身与本申请的发明没有直接关系，因此省略对该内容的详细说明。
价格较低廉的一般应用或家用的电容式话筒仅利用内置的电源电池进行动作。而专业用的电容式话筒若仅利用作为内置电源的电池进行动作，则在电池耗尽时将无法继续使用，不能维持其可靠性，因此，将从外部供给的幻象电源作为主电源来使用，并将内置电源作为幻象电源出现问题时的辅助电源来使用。为了能够容易获取，内置电源电池一般使用5号干电池，其电压约为1.5V。
在能够选择性地使用幻象电源和内置电源电池的电容式话筒中，若设计一种电路使其能在使用幻象电源时取得充分大的输出信号振幅，则当仅使用内置电源电池进行动作时，该电路将不进行动作。相反，若设计一种电路使其能在内置电源电池的电压例如为1.5V时最佳地进行动作，则当使用幻象电源时，尽管电源电压增高还是无法取得足够大的输出信号的振幅。因此，优选的是，当使用内置电源电池时，能够取得对应其电压的输出信号电平，而当使用幻象电源时，能够取得对应其电源电压的较高的信号输出电平。
本申请人此前曾提出关于电容式话筒的专利申请，该电容式话筒除了设有作为电容式话筒的阻抗变换元件的信号用FET之外，还设有开关用FET，并根据幻象电源和内置电源电池的切换，用开关用FET来切换信号用FET的源极阻抗。在使用内置电源电池时减小信号用FET的源极阻抗值，在使用幻象电源时增大上述源极阻抗值，由此，与使用内置电源电池时相比，使信号电压的振幅增大，使最大允许声压级提高(参照专利文献1)。
图2表示采用了与专利文献1记载的发明相同的技术构思的电容式话筒的电路例子。以下，简单说明该电路例子。在图2中，标号5表示内置电源电池，6表示电容式声电转换元件，7表示电源线路，8表示缓冲放大器，Q01表示作为阻抗变换元件的信号用FET，Q02表示开关用FET，TRS表示变压器。变压器TRS的次级线圈的一端连接在热(Hot)侧的端子引脚2上，另一端连接在冷(Cold)侧的端子引脚3上。上述端子引脚2和端子引脚3经由例如在上述EIAJ标准中规定的3引脚型连接器而连接在输出软线上，因此另一端子引脚1连接在话筒电路的接地线路上，并经由上述连接器连接在上述输出软线的屏蔽线路上。变压器TRS的次级线圈具有中心抽头，该中心抽头经由恒流二极管D04连接在开关用FET Q02的栅极上，另外，该中心抽头以串联方式经由恒流二极管D04和防逆流二极管D03而连接在电源线路7上。内置电源电池5的正极经由防逆流二级管D02连接在电源线路7上。
上述3引脚型连接器，相对未图示的幻象电源的供电插座是可自由拆装的，通过连接在幻象电源的供电插座上来使幻象电源连接在两个端子2、3之间。这样连接幻象电源时，从变压器TRS的次级线圈的中心抽头以串联方式经由恒流二极管D04和防逆流二极管D03而对电源线路7供给幻象电源，另外，由恒流二极管D04对开关用FETQ02的栅极施加恒定电压。开关用FETQ 02是P型FET。
在电源线路7和接地线路之间，信号用FET Q01、电阻R01、R02串联连接。换而言之，电源线路7连接在FET Q01的源极，FET Q01的漏极经由串联连接的电阻R01、R02连接在接地线路上。声电转换元件6连接在FETQ01的栅极和接地线路之间。电阻R01、R02是信号用FET Q01的负载电阻，电阻R01、R02的连接点连接在开关用FET Q02的源极。开关用FET Q02的漏极连接在接地线路上。信号用FET Q01的输出信号输入至兼作阻抗变换电路的缓冲放大器8，缓冲放大器8的输出连接在变压器TRS的初级线圈的一端，初级线圈的另一端连接在接地线路上。
在上述电路结构中，当使用内置电池电源5时，开关用FET Q02的栅极电位为0V，因此FET Q02导通，负载电阻R02被短路，信号用FET Q01的负载电阻仅为电阻R01，负载阻抗值变小。由此，进行适于内置电池电源5的动作。而当使用幻象电源时，幻象电源经由恒流二极管D04连接在FET Q02的栅极上，因此，对FET Q02的栅极施加恒流二极管D04的端子电压，FET Q02截止。由此，信号用FETQ01的负载电阻为电阻R01与电阻R02相加后的值，能够提高使构成阻抗变换器的FET Q01动作的电源电压，能够使信号电压的振幅增大，使最大允许输入声压级提高。
而且，本发明如后面说明的那样，其特征在于：在选择性地使用幻象电源和内置电池电源的情况下，当切换阻抗变换电路的负载电阻时采用光MOS继电器。作为在电容式话筒中采用了光MOS继电器类的公知例子有防爆炸结构的话筒装置，该装置具有设置在有爆炸危险的场所的话筒和话筒连接箱，以及设置在无爆炸危险的场所的屏蔽单元，屏蔽单元具有光耦合器，经由话筒连接箱而发送的话筒的声音输出，输入至上述光耦合器的输入侧发光二极管，通过光耦合器的输出侧的光敏晶体管发送声音信号(例如，参照专利文献2)。专利文献2记载的发明，通过使存在爆炸危险的场所和无爆炸危险的场所光耦合而做成防爆结构，因此该发明举出了在电容式话筒中使用了类似于光MOS继电器的单元的例子。后述的用于实现本发明的目的结构与上述结构不同。
专利文献1：日本实开平6-52300号公报
专利文献2：日本实公平5-28877号公报
发明内容
根据专利文献1记载的发明，如上所述，能够实现预期的目的。但是，从图2所示的电路结构可知，在使用幻象电源时，施加在开关用FET Q02的栅极上的电压的供给来自话筒输出电路附近，更具体说是来自连接在端子引脚2、3上的变压器TRS的次级线圈。话筒软线连接在话筒的输出电路上。由于高频电流容易从外部混入到话筒软线，所以高频电流会从话筒软线混入到上述输出电路。该高频电流被施加在开关用FET Q02的栅极上，因此存在该电流被检波而变为噪声的问题。特别是近年来随着手机的推广普及，在话筒附近使用手机的情况增多，出现了手机发出的高频波成为造成电容式话筒噪声的主要原因这样的严重问题。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电容式话筒电路，在以能选择性地使用幻象电源和内置电池电源并能对应所选择的电源而切换阻抗变换器的负载电阻这样的方式来构成电路的电容式话筒中，即使在话筒附近使用手机等也能防止产生由高频波引起的噪声。
本发明的电容式话筒电路最主要的特征在于：包括电容式声电转换元件、变换该声电转换元件的输出阻抗的阻抗变换器、阻抗变换器的负载电阻、用于使阻抗变换器动作的幻象电源和内置电源电池、在使用幻象电源时和使用内置电池电源时切换上述负载电阻值的开关，其中，上述开关是接通/断开光耦合的光学开关。
光学开关进行切换，使得在使用幻象电源时的负载电阻值比在使用内置电源电池时的负载电阻值大。
光学开关可以取为光MOS继电器，对构成光MOS继电器的初级侧的发光元件供给幻象电源。
可以将光MOS继电器的发光元件作为发光二极管，经由该发光二极管对话筒电路供给幻象电源。
与使用幻象电源时的电源电压和使用内置电源电池时的电源电压对应地使开关切换阻抗变换器的负载电阻值，以使得阻抗变换器有效地发挥功能。上述开关是接通/断开光耦合关系的光学开关，屏蔽电耦合和电磁耦合，因此能用光学开关屏蔽要通过幻象电源供给线路混入的高频电流，高频电流不会到达阻抗变换器。其结果，不会出现高频电流在阻抗变换器被检波而成为噪声的情况。
若以光MOS继电器作为光学开关，以发光二极管作为构成光MOS继电器的初级侧的发光元件，经由该发光二极管对话筒电路供给幻象电源，则上述发光二极管作为内置电源电池使用时的防逆流元件而发挥作用，不需要额外设置防逆流元件作为另一用途的部件。
附图说明
图1是表示本发明的电容式话筒电路的实施例的电路图。
图2是表示现有的电容式话筒电路的例子的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的电容式话筒电路的实施例。对与图2所示的现有例子的结构相同的构成部分标以相同标号。
在图1中，标号5表示内置电源电池，6表示电容式声电转换元件，7表示电源线路，8表示缓冲放大器，10表示光学开关，Q01表示阻抗变换元件，TRS表示变压器。变压器TRS的次级线圈，一端连接在热(Hot)侧的端子引脚2上，另一端连接在冷(Cold)侧的端子引脚3上。上述端子引脚2和端子引脚3经由基于例如上述EIAJ标准的3引脚型连接器连接在输出软线上，另一个端子引脚1连接在话筒电路的接地线路上，且经由上述连接器连接在上述输出软线的屏蔽线路上。变压器TRS的次级线圈具有中心抽头，该中心抽头经由恒流二极管D04连接在光学开关10的初级侧。内置电源电池5的正极经由防逆流二极管D02，连接在电源线路7上，内置电源电池5的负极连接在接地线路上。
作为光学开关10，在图1所示的实施例中使用光MOS继电器。作为光MOS继电器，例如可以使用东芝株式会社制造的TLP4176G。光MOS继电器，在初级侧(输入侧)具有发光二极管(以下称为“LED”)11，在次级侧具有由接受LED11发射的光束的两个MOSFET12、13构成的光敏元件。两个MOSFET12、13的源极连接在一起，各自的漏极分别连接在不同的输出端子上。两个MOSFET12、13的栅极连接在一起，未接受到光束时，作为光MOS继电器的输出端子的MOSFET12、13这二者的漏极，这两个漏级之间成为闭合的接通(ON)状态(电阻值接近0)。通过MOSFET12、13接受到光束而使它们的漏极之间成为关断(高电阻)的断开(OFF)状态。变压器TRS的次级线圈的中心抽头经由上述恒流二极管D04连接在光学开关10的LED11的正极侧，LED11的负极侧连接在话筒电路的电源线路7上。
上述3引脚型连接器相对于未图示的幻象电源的供电插座是可自由拆装的，通过连接在幻象电源的供电插座上而使幻象电源连接在两个端子引脚2、3之间。通过这样地构成，当接通幻象电源时，从变压器TRS的次级线圈的中心抽头以串联的方式经由恒流二极管D04和光学开关10的LED11而对电源线路7供给幻象电源。即，经由恒流二极管D04和LED11，对电源线路7供给幻象电源，通过恒流二极管D04对电源线路7供给预定电压的电源。另外，在使用内置电源电池5时，光学开关10的LED11也作为阻止从电池5流出的电流反向流入幻象电源电路的防逆流二极管而发挥作用。
在电源线路7和接地线路之间，串联连接有作为阻抗变换元件Q01的主体的FET18、电阻R01及电阻R02。更具体而言，FET18的源极连接在电源线路7上，FET18的漏极经由电阻R01和电阻R02以串联方式连接在接地线路上。在阻抗变换元件Q01的FET18的栅极和接地线路之间，连接有电容式声电转换元件6。声电转换元件6是以振动板和固定电极作为主体的电容结构的变换元件，其中，上述固定电极与上述振动板之间隔着间隔物，与上述振动板留有极小的空隙地相对配置。电阻R01、R02是阻抗变换元件Q01的负载电阻，电阻R01、R02的连接点连接在构成光学开关10的次级侧的一方的FET13的漏极上。构成光学开关10的次级侧的另一方的FET12的漏极连接在接地线路上。
阻抗变换元件Q01以FET18作为主体，具有在该FET18的栅极和源极间相互以并联方式连接的保护二极管15、16以及电阻17。阻抗变换元件Q01可以使用集成电路化的元件。保护二极管15、16彼此反向地连接在一起。阻抗变换元件Q01不需要额外添加的高电阻，能零偏压地驱动FET18。阻抗变换元件Q01的输出信号输入至以晶体管Q03为主体的缓冲放大器8的上述晶体管Q03的基极。缓冲放大器8兼作阻抗变换电路，缓冲放大器8的输出、具体地为连接在上述晶体管Q03的射极和接地线路之间的电阻R08的端子电压，被输入至变压器TRS的初级线圈的一端。变压器TRS的初级线圈的另一端连接在接地线路上。
在电源线路7和接地线路之间，并联地连接有用于稳压的齐纳二极管D05和电容C07，构成稳定电源电路。电阻R07是连接在晶体管Q03的基极的偏置电阻。D01是与偏置电阻R07串联连接的相同的偏置用齐纳二极管。
接着，说明上述实施例的动作。首先，仅用内置电源电池5进行动作。从内置电源电池5流出的电流不流入光学开关10的输入侧的LED 11，因此不点亮LED11，光学开关10的输出侧的两个FET12、13成为电闭合状态即短路状态。因此，电阻R02被短路，阻抗变换器Q01的负载电阻仅为电阻R01，负载电阻值变小，成为适用于由低电压的内置电源电池5驱动的负载电阻值。
然后，通过将上述3引脚型连接器连接在未图示的幻象电源的供电插座上，在两个端子引脚2、3之间接入幻象电源，则从变压器TRS的次级线圈的中心抽头经由恒流二极管D04和光学开关10的LED11而使电流流过电源线路7，对电源线路7供给幻象电源。上述LED11由于流过电流而被点亮，通过用两个FET12、13接受从LED11放射出的光束，两个FET12、13成为截止状态即开关断开状态。因此，阻抗变换器Q01的负载电阻成为电阻R01与电阻R02相加的值，电阻值变大，能够与幻象电源的电压对应地使输入信号电压的振幅增大，能够提高对声电转换元件6的最大允许输入声压级。
如上所述，话筒软线连接在话筒的输出电路上，高频电流容易从外部混入话筒软线，从话筒软线混入的高频电流将要混入上述输出电路。话筒软线兼作幻象电源的供给线路，因此，在使用幻象电源和使用内置电源电池时，切换上述负载电阻值的开关，当如现有那样是电耦合开关时，则高频电流经由该开关流入阻抗变换器Q01，高频电流在作为阻抗变换器Q01的主体的FET18中被检波，成为产生噪声的主要原因。对于该问题，若按照图1所示的本发明的实施例，则在使用幻象电源时和使用内置电源电池时以光学开关10作为用于切换阻抗变换器Q01的负载阻抗的开关，因此用光学开关10能够屏蔽话筒软线和幻象电源的供电电路与阻抗变换器Q01之间的电耦合，高频电流不会流入阻抗变换器Q01。由此，不会出现以高频电流为主要原因，在阻抗变换器Q01的FET18产生噪声的情况。
光学开关10作为光MOS继电器，经由光MOS继电器的输入侧的发光元件LED11向电源线路7供给幻象电源，因此在使用内置电源电池5时，LED11也作为防止电流流入幻象电源电路侧的防逆流二极管而发挥作用，不需要为了另一用途而额外设置防逆流二极管。