(57)【要約】      （修正有）【課題】真空管とＤＣ−ＤＣコンバータを用いた真空管プリアンプを提供する。【解決手段】真空管プリアンプ１００は、増幅部１３０と分離部１１０とフィラメント電源部１２０を備える。増幅部は、熱電子を放出するフィラメントとグリッドとアノードを有する真空管と、入力信号をグリッドに入力する電圧に変換する前処理部１３６と、アノードの電圧を出力信号に変換する後処理部１３８とを有する。分離部は、インターフェースから供給される電力の一部を取り出す。フィラメント電源部は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１と制御部１２２を有し、分離部が取り出した電力をフィラメントが熱電子を放出する条件に適合するように変換してフィラメントに供給する。制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータへの入力電圧が所定の高い電圧の状態となるときにＤＣ−ＤＣコンバータを動作させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の直流電圧源からの電力が供給されると共に出力信号が出力される導電線と、アース線とを有するインターフェースを備えた真空管プリアンプであって、
熱電子を放出するフィラメントとグリッドとアノードを有する真空管と、入力信号を前記グリッドに入力する電圧に変換する前処理部と、前記アノードの電圧を前記出力信号に変換する後処理部とを有する増幅部と、
前記インターフェースから供給される電力の一部を取り出す分離部と、
ＤＣ−ＤＣコンバータと制御部を有し、前記分離部が取り出した電力を前記フィラメントが熱電子を放出する条件に適合するように変換して前記フィラメントに供給するフィラメント電源部と
を備え、
前記制御部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータへの入力電圧が所定の高い電圧の状態となるときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させる
ことを特徴とする真空管プリアンプ。
【請求項２】
請求項１記載の真空管プリアンプであって、
前記制御部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータへの入力電圧を検知し、所定の電圧以上のときを前記の所定の高い電圧の状態とする
ことを特徴とする真空管プリアンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の真空管プリアンプであって、
前記所定の直流電圧源は４８Ｖのファントム電源であり、
前記フィラメントが熱電子を放出する条件は、１つの信号のための前記フィラメントについて１０〜２０ｍＷの範囲内にあり、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータへの入力電圧が１４Ｖ以上の定められた電圧以上であるときを前記の所定の高い電圧の状態とする
ことを特徴とする真空管プリアンプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の真空管プリアンプと、音響信号を前記入力信号に変換して出力する信号生成部とを備えた真空管マイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファントム電源を有するミキサに接続する真空管を用いたプリアンプ、マイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号の信号処理を行うミキサは、ファントム電源と呼ばれる通常直流４８Ｖの定電圧源を備えている。このファントム電源で動作するマイクロホンとして、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１では、パルス幅変調方式のＤＣ−ＤＣコンバータとして非特許文献１のデバイスを取り上げ、マイクロホンの雑音を増加させてしまうという理由から、使用できないと記載している。なお、非特許文献１には、最高１．２ＭＨｚでスイッチングされること、入力電圧の範囲は２．７〜５．５Ｖであり、出力電圧の範囲は１．２５〜２．０Ｖであることなどが記載されている。
【０００３】
特許文献１の出願時以降に公知となった技術には、低電圧でアナログ増幅器として動作する真空管として、特許文献２，３に記載された技術がある。また、非特許文献１のＤＣ−ＤＣコンバータよりも高周波でスイッチングするＤＣ−ＤＣコンバータとして、例えば非特許文献２のＤＣ−ＤＣコンバータがある。なお、非特許文献２には、典型的には２．２５ＭＨｚでスイッチングされること、入力電圧の範囲は３〜１７Ｖであり、出力電圧の範囲は０．９〜６．０Ｖであることなどが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２１９１９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１３４２９８号公報
【特許文献３】特開２０１６−１３４２９９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“MAX1733”，Maxim Integrated Products，[平成２８年８月４日検索]，インターネット＜https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1733-MAX1734.pdf＞.
【非特許文献２】“TPS62170”，TEXAS INSTRUMENTS，[平成２８年８月４日検索]，インターネット＜http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps62170.pdf＞.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献２に示されたような、ＤＣ−ＤＣコンバータであれば音響信号を処理するアナログ回路にも使用できる。また、入力電圧の範囲も出力電圧の範囲も広いので、ファントム電源で特許文献２，３に示した真空管を用いた真空管プリアンプを動作できる可能性がある。しかし、実際に真空管プリアンプを構成して動作させてみても正常に動作しなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、真空管とＤＣ−ＤＣコンバータを用いた正常に動作する真空管プリアンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の真空管プリアンプは、所定の直流電圧源からの電力が供給されると共に出力信号が出力される導電線と、アース線とを有するインターフェースを備える。本発明のプリアンプは、増幅部と分離部とフィラメント電源部を備える。増幅部は、熱電子を放出するフィラメントとグリッドとアノードを有する真空管と、入力信号をグリッドに入力する電圧に変換する前処理部と、アノードの電圧を出力信号に変換する後処理部とを有する。分離部は、前記のインターフェースから供給される電力の一部を取り出す。フィラメント電源部は、ＤＣ−ＤＣコンバータと制御部を有し、分離部が取り出した電力をフィラメントが熱電子を放出する条件に適合するように変換してフィラメントに供給する。制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータへの入力電圧が所定の高い電圧の状態となるときにＤＣ−ＤＣコンバータを動作させる。本発明の真空管マイクロホンは、本発明の真空管プリアンプと、音響信号を前記の入力信号に変換して出力するマイクロホンとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の真空管プリアンプによれば、制御部がＤＣ−ＤＣコンバータの動作を、入力電圧が適切な高さのときのみに制限しているので、ＤＣ−ＤＣコンバータに入力しなければならない電力を得るために必要な電流を小さくできる。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力側の電流、つまり、分離部で取り出す電力を得るために必要な電流を小さくできる。よって、前記の所定の直流電圧源とＤＣ−ＤＣコンバータとの間に配置されている抵抗による電圧降下を小さくでき、真空管プリアンプを正常に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の真空管プリアンプを備えた真空管マイクロホンと、ミキサの関係を示す図。
【図２】ミキサのインターフェース部分と実施例１の真空管プリアンプの分離部の部分を図１よりも詳細に示した図。
【図３】実施例１の真空管プリアンプの構成例を示す図。
【図４】真空管の具体的な回路構成を示す図。
【図５】ミキサのインターフェース部分と変形例の真空管プリアンプの分離部の部分を図１よりも詳細に示した図。
【図６】変形例の真空管プリアンプの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１２】
図１に本発明の真空管プリアンプを備えた真空管マイクロホンと、ミキサの関係を示す。図２は、ミキサのインターフェース部分と実施例１の真空管プリアンプの分離部の部分を図１よりも詳細に示した図である。真空管マイクロホン１０は、信号生成部２００と真空管プリアンプ１００を備え、ミキサ９００に接続される。信号生成部２００は、音響信号を真空管プリアンプ１００の入力信号に変換して出力する。信号生成部２００は、例えばコンデンサマイクなどを含んだ回路で構成すればよい。真空管プリアンプ１００は、分離部１１０、フィラメント電源部１２０、増幅部１３０を備える。
【００１３】
図１においては、実線の矢印は信号の流れ、点線の矢印は電力の供給を示している。ミキサ９００は、一般的には４８Ｖの直流電圧源であるファントム（Phantom）電源を備えており、接続されるマイクロホンなどに電力を供給すると共にマイクロホンなどから出力される出力信号を受信する。そのインターフェースの物理レイヤは、所定の直流電圧源（ファントム電源）からの電力が供給されると共に真空管プリアンプを備えた真空管マイクロホンの出力信号が出力される導電線と、アース線を有する。図２の例では、出力信号は逆位相の２つの信号である。この場合、直流電圧源（ファントム電源）９１０は２つに分岐され、それぞれに抵抗９２０−１，９２０−２が接続され、さらに導電線９４１−１と導電線９４１−２に接続される。また、出力信号は、導電線９４１−１と導電線９４１−２に設けられた接続点９４４−１，９４４−２で分岐され、信号線９４５−１，９４５−２を経て信号処理部９３０に入力される。また、アース線９９０は、ミキサ９００、真空管プリアンプ１００、信号生成部２００で共通となるように接続されている。なお、抵抗９２０−１，９２０−２は一般的には６．８ｋΩである。
【００１４】
分離部１１０は、前記のインターフェースから供給される電力の一部を取り出す。具体的には、真空管プリアンプ１００の導電線１１１−１，１１１−２が、ミキサ９００の導電線９４１−１，９４１−２にそれぞれ接続される。そして、分離部１１０では、導電線１１１−１，１１１−２は、接続点１１２−１，１１２−２で、電力線１１３−１，１１３−２と接続される。電力線１１３−１，１１３−２はフィラメント電源部１２０に接続される。導電線１１１−１，１１１−２は、増幅部１３０に接続され、増幅部１３０に電力を供給するとともに、増幅部１３０から出力される出力信号をミキサ９００側に伝播させる。
【００１５】
図２の例では、信号生成部２００と増幅部１３０は、互いに逆位相の信号を伝搬する信号線２１０−１，２１０−２と、電力線２２０で接続される。信号は信号生成部２００から出力されて増幅部１３０に入力し、電力は増幅部１３０から信号生成部２００に供給される。フィラメント電源部１２０は、増幅部１３０が有する真空管のフィラメントのための電力を供給する。なお、フィラメント電源部１２０と増幅部１３０の接地は、アース線９９０の接地と共通である。
【００１６】
図３に実施例１の真空管プリアンプの構成例を、図４に真空管の具体的な回路構成を示す。増幅部１３０は、真空管１３１、前処理部１３６、後処理部１３８を有する。真空管１３１は、熱電子を放出するフィラメント１３２−１，１３２−２とグリッド１３３−１，１３３−２とアノード１３４−１，１３４−２を有する。フィラメント１３２−１，１３２−２には、フィラメント電源部１２０から電力線１２９を介してあらかじめ定めた電圧が印加されて電流が流れ、熱電子が放出される。例えば、１つのフィラメントに対して０．７Ｖの電圧を印加する必要があるのであれば、図３の場合は１．４Ｖの電圧を印加すればよい。電流は、例えば１７ｍＡである。前処理部１３６は、信号線２１０−１，２１０−２からの入力信号をグリッド１３３−１，１３３−２に入力する電圧に変換し、信号線１３７−１，１３７−２を介してグリッド１３３−１，１３３−２に印加する。後処理部１３８は、アノード１３４−１，１３４−２と信号線１３５−１，１３５−２を介して接続されており、アノード１３４−１，１３４−２の電圧を２つの出力信号に変換し、導電線１１１−１，１１１−２から出力する。また、後処理部１３８は、導電線１１１−１，１１１−２から電力の供給を受け、前処理部１３６に電力線１３９−１，１３９−２を介して電力を供給し、信号生成部２００に電力線２２０を介して電力を供給する。
【００１７】
ここでは、図４を参照しながら真空管１３１の具体的な配線について説明する。フィラメント１３２−１の一端の端子１３２６が電力線１２９に接続され、フィラメント１３２−２の一端の端子１３２８が接地される。実施例１では端子１３２７は利用しないが、例えばフィラメント１３２−２側を利用しない場合は、端子１３２７を接地すればよい。この場合は、電力線１２９の電圧を、２つとも使う場合の半分にすればよい。前処理部１３６からの信号は、信号線１３７−１，１３７−２を介してグリッド１３３−１，１３３−２に印加される。アノード１３４−１，１３４−２には抵抗１３４７−１，１３４７−２を介して直流電圧源１３４６と接続され、アノード電圧が信号線１３５−１，１３５−２から出力される。なお、抵抗１３４７−１，１３４７−２、および直流電圧源１３４６は、後処理部１３８内に備えればよい。また、直流電圧源１３４６もミキサ９００の直流電圧源（ファントム電源）９１０から供給される電力を利用したものである。
【００１８】
図３に戻り、フィラメント電源部１２０について説明する。フィラメント電源部１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１と制御部１２２を有し、分離部１１０が取り出した電力をフィラメント１３２−１，１３２−２が熱電子を放出する条件に適合するように変換してフィラメント１３２−１，１３２−２に供給する。制御部１２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１への入力電圧が所定の高い電圧の状態となるときにＤＣ−ＤＣコンバータ１２１を動作させる。また、フィラメント電源部１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１への入力電圧を生成し、安定化するための入力調整部１２３と、ＤＣ−ＤＣコンバータからの出力電圧を安定化させるための出力調整部１２４も備える。入力調整部１２３は、例えば、電力線１１３−１，１１３−２に直列に接続される抵抗１２３１−１，１２３１−２とアースとの間に配置されるコンデンサ１２３２とツェナーダイオード１２３３で構成される。真空管プリアンプ１００の電源がＯＮ状態になると、分離部１１０からコンデンサ１２３２の方向に電流が流れ、コンデンサ１２３２に電荷が貯まることで接続点１２５の電圧が上昇する。接続点１２５の電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１２１の入力電圧である。なお、ツェナーダイオード１２３３は、入力電圧が高くなり過ぎることを防ぐための役割を果たす。出力調整部１２４は、例えば、抵抗１２４１とコンデンサ１２４２のＲＣ回路で構成すればよい。
【００１９】
次に制御部１２２の必要性と構成について説明する。制御部１２２を備えない状態で動作させたとしても、電源をＯＮにした後、コンデンサ１２３２に電荷が貯まるにつれ接続点１２５の電圧は高くなっていき、最大の電圧はツェナーダイオード１２３３で制限されると考えられる。しかし、実際に制御部１２２を備えない状態で電源をＯＮにすると、接続点１２５の電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１２１の許容入力電圧に達すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１が動作をはじめ、出力側からフィラメント１３２−１，１３２−２への電力の供給が始まる。その電力を得るためにＤＣ−ＤＣコンバータ１２１の入力側に電流が流れ、コンデンサ１２３２の電荷が増えなくなる。したがって、接続点１２５の電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ１２１の許容入力電圧の最低電圧付近で安定してしまう。例えば非特許文献２のＤＣ−ＤＣコンバータの場合、許容入力電圧は３〜１７Ｖなので３Ｖ付近で一定となる。そして、電力＝電圧×電流の関係なので、電圧が低い場合は大きな電流が必要になり、抵抗９２０−１，９２０−１，１２３１−１，１２３１−２で電力を消費することになってしまう。また、抵抗９２０−１，９２０−１は一般的には６．８ｋΩに決まっているので、大きな電流を流してしまうと、導電線１１１−１，１１１−２の電圧が下がり、十分な電力を増幅部１３０と信号生成部２００に供給できなくなってしまう。したがって、制御部１２２を備えない状態で真空管プリアンプを構成しても、正常に動作しない。
【００２０】
そこで、制御部１２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１への入力電圧が所定の高い電圧の状態となるときにＤＣ−ＤＣコンバータ１２１を動作させる。例えば、制御部１２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１への入力電圧を検知し、所定の電圧以上のときを所定の高い電圧の状態とし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１を動作させればよい。また、抵抗９２０−１，９２０−１，１２３１−１，１２３１−２とコンデンサ１２３２で構成されるＲＣ回路の時定数に基づいて、電源をＯＮしてからＤＣ−ＤＣコンバータ１２１への入力電圧が所定の高い電圧の状態となるまでの時間を求めることができる。よって、制御部１２２は、電源ＯＮ後に所定の時間待ってから、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１を動作させてもよい。図３の制御部１２２の具体例は、入力電圧を検知し、所定の電圧以上のときを所定の高い電圧の状態とし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１を動作させる例である。入力電圧を抵抗１２２１と抵抗１２２２で分圧する。そして、抵抗１２２１の両端間の電圧が、トランジスタ１２２３がＯＮ状態となる電圧になったときにＤＣ−ＤＣコンバータ１２１のＮＥ端子に電力線１２２４を介して電圧が印加される。この電圧の印加によってＤＣ−ＤＣコンバータ１２１が動作する。
【００２１】
例えば、所定の直流電圧源は４８Ｖのファントム電源であり、フィラメント１３２−１が熱電子を放出する条件が、１つの信号のためのフィラメントについて１０〜２０ｍＷの範囲内の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１への入力電圧が１４Ｖ以上の定められた電圧以上のときを前記の「所定の高い電圧の状態」とすればよく、およそ１５Ｖ以上を定められた電圧とすることが望ましい。非特許文献２のＤＣ−ＤＣコンバータであれば、制御部１２２を備えなければ３ＶであったＤＣ−ＤＣコンバータ１２１への入力電圧を例えば１５Ｖにできる。そうすると、単純には、３Ｖの場合よりも電流は１／５でよい。したがって、抵抗９２０−１，９２０−１での電圧降下も少なくなり、増幅部１３０と信号生成部２００に十分な電力を供給できる。
【００２２】
このように、本発明の真空管プリアンプ１００によれば、制御部１２２がＤＣ−ＤＣコンバータ１２１の動作を、入力電圧が適切な高さのときのみに制限しているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１に入力しなければならない電力を得るために必要な電流を小さくできる。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１の入力側の電流、つまり、分離部１１０で取り出す電力を得るために必要な電流を小さくできる。よって、前記の所定の直流電圧源９１０とＤＣ−ＤＣコンバータ１２１との間に配置される抵抗９２０−１，９２０−１，１２３１−１，１２３１−２による電圧降下を小さくでき、真空管プリアンプ１００を正常に動作させることができる。
【００２３】
［変形例］
実施例１では、信号生成部２００が逆相の２つの信号を生成し、真空管プリアンプ１００が２つの信号を増幅する場合を示した。本変形例では、信号生成部２００’が１つの信号を生成する場合を示す。真空管プリアンプを備えた真空管マイクロホンと、ミキサの関係は、図１と同じである。図５は、ミキサのインターフェース部分と本変形例の真空管プリアンプの分離部の部分を図１よりも詳細に示した図である。図６は、本変形例の真空管プリアンプの構成例を示す図である。実施例１との違いは、信号生成部２００’が１つの信号しか生成しないので、信号線、電力線、および導電線が１本になっていることである。
【００２４】
図５の例では、直流電圧源（ファントム電源）９１０に抵抗９２０−１が接続され、さらに導電線９４１−１に接続される。また、真空管マイクロホン１０’からの出力信号は、導電線９４１−１に設けられた接続点９４４−１で分岐され、信号線９４５−１を経て信号処理部９３０’に入力される。また、アース線９９０は、ミキサ９００’，真空管プリアンプ１００’，信号生成部２００’で共通となるように接続されている。
【００２５】
分離部１１０’は、前記のインターフェースから供給される電力の一部を取り出す。具体的には、真空管プリアンプ１００’の導電線１１１−１が、ミキサ９００’の導電線９４１−１に接続される。そして、分離部１１０’では、導電線１１１−１は、接続点１１２−１で、電力線１１３−１と接続される。電力線１１３−１はフィラメント電源部１２０’に接続される。導電線１１１−１は、増幅部１３０’に接続され、増幅部１３０’に電力を供給するとともに、増幅部１３０’から出力される出力信号をミキサ９００’側に伝播させる。
【００２６】
図５の例では、信号生成部２００’と増幅部１３０’は、信号線２１０−１と電力線２２０で接続される。信号は信号生成部２００’から出力されて増幅部１３０’に入力し、電力は増幅部１３０’から信号生成部２００’に供給される。フィラメント電源部１２０’は、増幅部１３０’が有する真空管のフィラメントのための電力を供給する。なお、フィラメント電源部１２０’と増幅部１３０’の接地は、アース線９９０の接地と共通である。
【００２７】
増幅部１３０’は、真空管１３１、前処理部１３６’、後処理部１３８’を有する。この変形例では実施例１と同じ真空管１３１を用いた場合を説明する。フィラメント１３２−１だけに、フィラメント電源部１２０’から電力線１２９を介してあらかじめ定めた電圧が印加されて電流が流れ、熱電子が放出される。具体的には、図４のフィラメント１３２−１の一端の端子１３２６を電力線１２９に接続し、フィラメント１３２−１の他端の端子１３２７を接地する。例えば、１つのフィラメントに対して０．７Ｖの電圧を印加する必要があるのであれば、図５の場合は０．７Ｖの電圧を印加すればよい。このようにすれば、実施例１と同様の電流となる。前処理部１３６’は、信号線２１０−１からの入力信号をグリッド１３３−１に入力する電圧に変換し、信号線１３７−１を介してグリッド１３３−１に印加する。後処理部１３８’は、アノード１３４−１と信号線１３５−１を介して接続されており、アノード１３４−１の電圧を出力信号に変換し、導電線１１１−１から出力する。また、後処理部１３８’は、導電線１１１−１から電力の供給を受け、前処理部１３６’に電力線１３９−１を介して電力を供給し、信号生成部２００’に電力線２２０を介して電力を供給する。
【００２８】
フィラメント電源部１２０’は、入力調整部１２３’に電力線１１３−１のみが接続されるため、抵抗が抵抗１２３１−１のみである点と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２１からの出力電圧がフィラメント１３２−１のみに電力を供給する電圧になる点が異なる。その他は実施例１と同じである。制御部１２２の必要性と構成は実施例１と同じである。したがって、本変形例でも実施例１と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００２９】
１０，１０’  真空管マイクロホン      １００，１００’真空管プリアンプ
１１０  分離部                        １１１，９４１  導電線
１１２，１２５，９４４  接続点
１１３，１２９，１３９，２２０，１２２４  電力線
１２０，１２０’  フィラメント電源部
１２１  ＤＣ−ＤＣコンバータ          １２２  制御部
１２３，１２３’  入力調整部          １２４  出力調整部
１３０，１３０’  増幅部              １３１  真空管
１３２  フィラメント                  １３３  グリッド
１３４  アノード
１３５，１３７，２１０，９４５  信号線
１３６，１３６’  前処理部            １３８，１３８’  後処理部
２００，２００’  信号生成部          ９００，９００’  ミキサ
９１０，１３４６  直流電圧源
９２０，１２２１，２２２，１２３１，１２４１，１３４７  抵抗
９３０  信号処理部                    ９９０  アース線
１２２３  トランジスタ                １２３２，１２４２  コンデンサ
１２３３  ツェナーダイオード          １３２６，１３２７，１３２８  端子
【図１】
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【図２】
2018033029.tif 000004
【図３】
2018033029.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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