電容式話筒電路的製作方法
2023-05-25 18:46:41
專利名稱：電容式話筒電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電容式話筒電路，尤其涉及能夠切換幻象電源和作為內置電源的電池來使用的電容式話筒電路。
背景技術：
由於作為聲電轉換器的電容式話筒單元的阻抗較高，所以電容式話筒一般採用使用了FET(場效應電晶體，以下相同)等的阻抗變換器。要使阻抗變換器動作則需要電源。在電容式話筒的電源中，有內置在話筒內部的電源即普通的電池，和用於從外部供給電源的調音臺(mixer)或幻象電源。如在日本電子機械工業協會(EIAJ)標準RC-8162A「話筒的電源供給方法」中規定的那樣，上述幻象電源經由話筒的輸出軟線(cord)被提供給話筒。在幻象電源的供給電路形式中，有電阻劃分T耦合型、變壓器中心抽頭型等，但由於幻象電源的供給電路形式本身與本申請的發明沒有直接關係，因此省略對該內容的詳細說明。
價格較低廉的一般應用或家用的電容式話筒僅利用內置的電源電池進行動作。而專業用的電容式話筒若僅利用作為內置電源的電池進行動作，則在電池耗盡時將無法繼續使用，不能維持其可靠性，因此，將從外部供給的幻象電源作為主電源來使用，並將內置電源作為幻象電源出現問題時的輔助電源來使用。為了能夠容易獲取，內置電源電池一般使用5號乾電池，其電壓約為1.5V。
在能夠選擇性地使用幻象電源和內置電源電池的電容式話筒中，若設計一種電路使其能在使用幻象電源時取得充分大的輸出信號振幅，則當僅使用內置電源電池進行動作時，該電路將不進行動作。相反，若設計一種電路使其能在內置電源電池的電壓例如為1.5V時最佳地進行動作，則當使用幻象電源時，儘管電源電壓增高還是無法取得足夠大的輸出信號的振幅。因此，優選的是，當使用內置電源電池時，能夠取得對應其電壓的輸出信號電平，而當使用幻象電源時，能夠取得對應其電源電壓的較高的信號輸出電平。
本申請人此前曾提出關於電容式話筒的專利申請，該電容式話筒除了設有作為電容式話筒的阻抗變換元件的信號用FET之外，還設有開關用FET，並根據幻象電源和內置電源電池的切換，用開關用FET來切換信號用FET的源極阻抗。在使用內置電源電池時減小信號用FET的源極阻抗值，在使用幻象電源時增大上述源極阻抗值，由此，與使用內置電源電池時相比，使信號電壓的振幅增大，使最大允許聲壓級提高(參照專利文獻1)。
圖2表示採用了與專利文獻1記載的發明相同的技術構思的電容式話筒的電路例子。以下，簡單說明該電路例子。在圖2中，標號5表示內置電源電池，6表示電容式聲電轉換元件，7表示電源線路，8表示緩衝放大器，Q01表示作為阻抗變換元件的信號用FET，Q02表示開關用FET，TRS表示變壓器。變壓器TRS的次級線圈的一端連接在熱(Hot)側的端子引腳2上，另一端連接在冷(Cold)側的端子引腳3上。上述端子引腳2和端子引腳3經由例如在上述EIAJ標準中規定的3引腳型連接器而連接在輸出軟線上，因此另一端子引腳1連接在話筒電路的接地線路上，並經由上述連接器連接在上述輸出軟線的屏蔽線路上。變壓器TRS的次級線圈具有中心抽頭，該中心抽頭經由恆流二極體D04連接在開關用FET Q02的柵極上，另外，該中心抽頭以串聯方式經由恆流二極體D04和防逆流二極體D03而連接在電源線路7上。內置電源電池5的正極經由防逆流二級管D02連接在電源線路7上。
上述3引腳型連接器，相對未圖示的幻象電源的供電插座是可自由拆裝的，通過連接在幻象電源的供電插座上來使幻象電源連接在兩個端子2、3之間。這樣連接幻象電源時，從變壓器TRS的次級線圈的中心抽頭以串聯方式經由恆流二極體D04和防逆流二極體D03而對電源線路7供給幻象電源，另外，由恆流二極體D04對開關用FETQ02的柵極施加恆定電壓。開關用FETQ 02是P型FET。
在電源線路7和接地線路之間，信號用FET Q01、電阻R01、R02串聯連接。換而言之，電源線路7連接在FET Q01的源極，FET Q01的漏極經由串聯連接的電阻R01、R02連接在接地線路上。聲電轉換元件6連接在FETQ01的柵極和接地線路之間。電阻R01、R02是信號用FET Q01的負載電阻，電阻R01、R02的連接點連接在開關用FET Q02的源極。開關用FET Q02的漏極連接在接地線路上。信號用FET Q01的輸出信號輸入至兼作阻抗變換電路的緩衝放大器8，緩衝放大器8的輸出連接在變壓器TRS的初級線圈的一端，初級線圈的另一端連接在接地線路上。
在上述電路結構中，當使用內置電池電源5時，開關用FET Q02的柵極電位為0V，因此FET Q02導通，負載電阻R02被短路，信號用FET Q01的負載電阻僅為電阻R01，負載阻抗值變小。由此，進行適於內置電池電源5的動作。而當使用幻象電源時，幻象電源經由恆流二極體D04連接在FET Q02的柵極上，因此，對FET Q02的柵極施加恆流二極體D04的端子電壓，FET Q02截止。由此，信號用FETQ01的負載電阻為電阻R01與電阻R02相加後的值，能夠提高使構成阻抗變換器的FET Q01動作的電源電壓，能夠使信號電壓的振幅增大，使最大允許輸入聲壓級提高。
而且，本發明如後面說明的那樣，其特徵在於在選擇性地使用幻象電源和內置電池電源的情況下，當切換阻抗變換電路的負載電阻時採用光MOS繼電器。作為在電容式話筒中採用了光MOS繼電器類的公知例子有防爆炸結構的話筒裝置，該裝置具有設置在有爆炸危險的場所的話筒和話筒連接箱，以及設置在無爆炸危險的場所的屏蔽單元，屏蔽單元具有光耦合器，經由話筒連接箱而發送的話筒的聲音輸出，輸入至上述光耦合器的輸入側發光二極體，通過光耦合器的輸出側的光敏電晶體發送聲音信號(例如，參照專利文獻2)。專利文獻2記載的發明，通過使存在爆炸危險的場所和無爆炸危險的場所光耦合而做成防爆結構，因此該發明舉出了在電容式話筒中使用了類似於光MOS繼電器的單元的例子。後述的用於實現本發明的目的結構與上述結構不同。
專利文獻1日本實開平6-52300號公報專利文獻2日本實公平5-28877號公報發明內容根據專利文獻1記載的發明，如上所述，能夠實現預期的目的。但是，從圖2所示的電路結構可知，在使用幻象電源時，施加在開關用FET Q02的柵極上的電壓的供給來自話筒輸出電路附近，更具體說是來自連接在端子引腳2、3上的變壓器TRS的次級線圈。話筒軟線連接在話筒的輸出電路上。由於高頻電流容易從外部混入到話筒軟線，所以高頻電流會從話筒軟線混入到上述輸出電路。該高頻電流被施加在開關用FET Q02的柵極上，因此存在該電流被檢波而變為噪聲的問題。特別是近年來隨著手機的推廣普及，在話筒附近使用手機的情況增多，出現了手機發出的高頻波成為造成電容式話筒噪聲的主要原因這樣的嚴重問題。
為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種電容式話筒電路，在以能選擇性地使用幻象電源和內置電池電源並能對應所選擇的電源而切換阻抗變換器的負載電阻這樣的方式來構成電路的電容式話筒中，即使在話筒附近使用手機等也能防止產生由高頻波引起的噪聲。
本發明的電容式話筒電路最主要的特徵在於包括電容式聲電轉換元件、變換該聲電轉換元件的輸出阻抗的阻抗變換器、阻抗變換器的負載電阻、用於使阻抗變換器動作的幻象電源和內置電源電池、在使用幻象電源時和使用內置電池電源時切換上述負載電阻值的開關，其中，上述開關是接通/斷開光耦合的光學開關。
光學開關進行切換，使得在使用幻象電源時的負載電阻值比在使用內置電源電池時的負載電阻值大。
光學開關可以取為光MOS繼電器，對構成光MOS繼電器的初級側的發光元件供給幻象電源。
可以將光MOS繼電器的發光元件作為發光二極體，經由該發光二極體對話筒電路供給幻象電源。
與使用幻象電源時的電源電壓和使用內置電源電池時的電源電壓對應地使開關切換阻抗變換器的負載電阻值，以使得阻抗變換器有效地發揮功能。上述開關是接通/斷開光耦合關係的光學開關，屏蔽電耦合和電磁耦合，因此能用光學開關屏蔽要通過幻象電源供給線路混入的高頻電流，高頻電流不會到達阻抗變換器。其結果，不會出現高頻電流在阻抗變換器被檢波而成為噪聲的情況。
若以光MOS繼電器作為光學開關，以發光二極體作為構成光MOS繼電器的初級側的發光元件，經由該發光二極體對話筒電路供給幻象電源，則上述發光二極體作為內置電源電池使用時的防逆流元件而發揮作用，不需要額外設置防逆流元件作為另一用途的部件。
圖1是表示本發明的電容式話筒電路的實施例的電路圖。
圖2是表示現有的電容式話筒電路的例子的電路圖。
具體實施例方式
以下，參照
本發明的電容式話筒電路的實施例。對與圖2所示的現有例子的結構相同的構成部分標以相同標號。
在圖1中，標號5表示內置電源電池，6表示電容式聲電轉換元件，7表示電源線路，8表示緩衝放大器，10表示光學開關，Q01表示阻抗變換元件，TRS表示變壓器。變壓器TRS的次級線圈，一端連接在熱(Hot)側的端子引腳2上，另一端連接在冷(Cold)側的端子引腳3上。上述端子引腳2和端子引腳3經由基於例如上述EIAJ標準的3引腳型連接器連接在輸出軟線上，另一個端子引腳1連接在話筒電路的接地線路上，且經由上述連接器連接在上述輸出軟線的屏蔽線路上。變壓器TRS的次級線圈具有中心抽頭，該中心抽頭經由恆流二極體D04連接在光學開關10的初級側。內置電源電池5的正極經由防逆流二極體D02，連接在電源線路7上，內置電源電池5的負極連接在接地線路上。
作為光學開關10，在圖1所示的實施例中使用光MOS繼電器。作為光MOS繼電器，例如可以使用東芝株式會社製造的TLP4176G。光MOS繼電器，在初級側(輸入側)具有發光二極體(以下稱為「LED」)11，在次級側具有由接受LED11發射的光束的兩個MOSFET12、13構成的光敏元件。兩個MOSFET12、13的源極連接在一起，各自的漏極分別連接在不同的輸出端子上。兩個MOSFET12、13的柵極連接在一起，未接受到光束時，作為光MOS繼電器的輸出端子的MOSFET12、13這二者的漏極，這兩個漏級之間成為閉合的接通(ON)狀態(電阻值接近0)。通過MOSFET12、13接受到光束而使它們的漏極之間成為關斷(高電阻)的斷開(OFF)狀態。變壓器TRS的次級線圈的中心抽頭經由上述恆流二極體D04連接在光學開關10的LED11的正極側，LED11的負極側連接在話筒電路的電源線路7上。
上述3引腳型連接器相對於未圖示的幻象電源的供電插座是可自由拆裝的，通過連接在幻象電源的供電插座上而使幻象電源連接在兩個端子引腳2、3之間。通過這樣地構成，當接通幻象電源時，從變壓器TRS的次級線圈的中心抽頭以串聯的方式經由恆流二極體D04和光學開關10的LED11而對電源線路7供給幻象電源。即，經由恆流二極體D04和LED11，對電源線路7供給幻象電源，通過恆流二極體D04對電源線路7供給預定電壓的電源。另外，在使用內置電源電池5時，光學開關10的LED11也作為阻止從電池5流出的電流反向流入幻象電源電路的防逆流二極體而發揮作用。
在電源線路7和接地線路之間，串聯連接有作為阻抗變換元件Q01的主體的FET18、電阻R01及電阻R02。更具體而言，FET18的源極連接在電源線路7上，FET18的漏極經由電阻R01和電阻R02以串聯方式連接在接地線路上。在阻抗變換元件Q01的FET18的柵極和接地線路之間，連接有電容式聲電轉換元件6。聲電轉換元件6是以振動板和固定電極作為主體的電容結構的變換元件，其中，上述固定電極與上述振動板之間隔著間隔物，與上述振動板留有極小的空隙地相對配置。電阻R01、R02是阻抗變換元件Q01的負載電阻，電阻R01、R02的連接點連接在構成光學開關10的次級側的一方的FET13的漏極上。構成光學開關10的次級側的另一方的FET12的漏極連接在接地線路上。
阻抗變換元件Q01以FET18作為主體，具有在該FET18的柵極和源極間相互以並聯方式連接的保護二極體15、16以及電阻17。阻抗變換元件Q01可以使用集成電路化的元件。保護二極體15、16彼此反向地連接在一起。阻抗變換元件Q01不需要額外添加的高電阻，能零偏壓地驅動FET18。阻抗變換元件Q01的輸出信號輸入至以電晶體Q03為主體的緩衝放大器8的上述電晶體Q03的基極。緩衝放大器8兼作阻抗變換電路，緩衝放大器8的輸出、具體地為連接在上述電晶體Q03的射極和接地線路之間的電阻R08的端子電壓，被輸入至變壓器TRS的初級線圈的一端。變壓器TRS的初級線圈的另一端連接在接地線路上。
在電源線路7和接地線路之間，並聯地連接有用於穩壓的齊納二極體D05和電容C07，構成穩定電源電路。電阻R07是連接在電晶體Q03的基極的偏置電阻。D01是與偏置電阻R07串聯連接的相同的偏置用齊納二極體。
接著，說明上述實施例的動作。首先，僅用內置電源電池5進行動作。從內置電源電池5流出的電流不流入光學開關10的輸入側的LED 11，因此不點亮LED11，光學開關10的輸出側的兩個FET12、13成為電閉合狀態即短路狀態。因此，電阻R02被短路，阻抗變換器Q01的負載電阻僅為電阻R01，負載電阻值變小，成為適用於由低電壓的內置電源電池5驅動的負載電阻值。
然後，通過將上述3引腳型連接器連接在未圖示的幻象電源的供電插座上，在兩個端子引腳2、3之間接入幻象電源，則從變壓器TRS的次級線圈的中心抽頭經由恆流二極體D04和光學開關10的LED11而使電流流過電源線路7，對電源線路7供給幻象電源。上述LED11由於流過電流而被點亮，通過用兩個FET12、13接受從LED11放射出的光束，兩個FET12、13成為截止狀態即開關斷開狀態。因此，阻抗變換器Q01的負載電阻成為電阻R01與電阻R02相加的值，電阻值變大，能夠與幻象電源的電壓對應地使輸入信號電壓的振幅增大，能夠提高對聲電轉換元件6的最大允許輸入聲壓級。
如上所述，話筒軟線連接在話筒的輸出電路上，高頻電流容易從外部混入話筒軟線，從話筒軟線混入的高頻電流將要混入上述輸出電路。話筒軟線兼作幻象電源的供給線路，因此，在使用幻象電源和使用內置電源電池時，切換上述負載電阻值的開關，當如現有那樣是電耦合開關時，則高頻電流經由該開關流入阻抗變換器Q01，高頻電流在作為阻抗變換器Q01的主體的FET18中被檢波，成為產生噪聲的主要原因。對於該問題，若按照圖1所示的本發明的實施例，則在使用幻象電源時和使用內置電源電池時以光學開關10作為用於切換阻抗變換器Q01的負載阻抗的開關，因此用光學開關10能夠屏蔽話筒軟線和幻象電源的供電電路與阻抗變換器Q01之間的電耦合，高頻電流不會流入阻抗變換器Q01。由此，不會出現以高頻電流為主要原因，在阻抗變換器Q01的FET18產生噪聲的情況。
光學開關10作為光MOS繼電器，經由光MOS繼電器的輸入側的發光元件LED11向電源線路7供給幻象電源，因此在使用內置電源電池5時，LED11也作為防止電流流入幻象電源電路側的防逆流二極體而發揮作用，不需要為了另一用途而額外設置防逆流二極體。
權利要求
1.一種電容式話筒電路，包括電容式聲電轉換元件；變換該聲電轉換元件的輸出阻抗的阻抗變換器；上述阻抗變換器的負載電阻；用於使上述阻抗變換器動作的幻象電源和內置電源電池；以及在使用上述幻象電源時和使用上述內置電源電池時切換上述負載電阻的值的開關，其中，上述開關是接通/斷開光耦合的光學開關。
2.根據權利要求1所述的電容式話筒電路，其特徵在於上述光學開關進行切換，以使得使用上述幻象電源時的上述負載電阻的值比使用上述內置電源電池時的上述負載電阻的值大。
3.根據權利要求1所述的電容式話筒電路，其特徵在於上述光學開關是光MOS繼電器。
4.根據權利要求2所述的電容式話筒電路，其特徵在於上述幻象電源被提供給構成光MOS繼電器的初級側的發光元件。
5.根據權利要求4所述的電容式話筒電路，其特徵在於上述發光元件是發光二極體，經由該發光二極體向話筒電路供給電源。
6.根據權利要求5所述的電容式話筒電路，其特徵在於從幻象電源經由恆流二極體向發光二極體供給電源。
7.根據權利要求1所述的電容式話筒電路，其特徵在於上述阻抗變換器以場效應電晶體為主體。
全文摘要
本發明提供一種電容式話筒電路，在選擇性地使用幻象電源和內置電池電源，與所選擇的電源對應地切換阻抗變換器的負載電阻的電容式話筒中，即使在其附近使用了手機等，也能夠防止由高頻波產生的噪聲。該電容式話筒電路包括電容式聲電轉換元件(6)、變換聲電轉換元件(6)的輸出阻抗的阻抗變換器(Q01)、阻抗變換器(Q01)的負載電阻(R01)和負載電阻(R02)、用於使阻抗變換器動作的幻象電源和內置電源電池、在使用幻象電源時和使用內置電源電池時切換負載電阻值的開關(10)，其中，開關(10)是接通/斷開光耦合的光學開關。光學開關(10)進行切換以使得使用幻象電源時的負載電阻值比使用內置電源電池時的負載電阻值大。
文檔編號H04R1/08GK101048015SQ20071009159
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月29日 優先權日2006年3月31日
發明者秋野裕 申請人:歐力天工股份有限公司