JP6238788B2

JP6238788B2 - Electret condenser headphones

Info

Publication number: JP6238788B2
Application number: JP2014034791A
Authority: JP
Inventors: 秋野　裕; 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: JP2015162695A

Description

この発明は、過電圧に対する保護対策を施したエレクトレットコンデンサヘッドホンに関する。 The present invention relates to an electret condenser headphone provided with a countermeasure against overvoltage.

エレクトレットコンデンサヘッドホンを構成するヘッドホンユニットは、振動板の両側にそれぞれにエレクトレット誘電体膜を備えた一対の固定電極が、前記振動板に対して定められた間隔をもって配置される。
そして、一対の固定電極間に音声信号電圧を印加することにより、前記振動板が駆動され音声波が再生される。振動板の駆動により再生される音声波は、前記固定電極に穿設された複数の孔を介して放射される。 In the headphone unit constituting the electret condenser headphone, a pair of fixed electrodes each provided with an electret dielectric film on both sides of the diaphragm are arranged at a predetermined interval with respect to the diaphragm.
Then, by applying an audio signal voltage between the pair of fixed electrodes, the diaphragm is driven to reproduce an audio wave. The sound wave reproduced by driving the diaphragm is radiated through a plurality of holes formed in the fixed electrode.

この種のコンデンサヘッドホンにおいては、一般に音声信号電圧が１００Ｖｒｍｓである時に、放射される音圧は１００ｄＢ程度となる。そして、前記音声信号電圧を得る手段としては、専用増幅器を用いる場合と、昇圧比が例えば、１：８０程度の昇圧トランスを用いる場合がある。 In this type of condenser headphones, generally, when the audio signal voltage is 100 Vrms, the radiated sound pressure is about 100 dB. As a means for obtaining the audio signal voltage, there are a case where a dedicated amplifier is used and a case where a step-up transformer having a step-up ratio of about 1:80 is used.

前者の専用増幅器を用いる例においては、専用増幅器には例えば±３５０Ｖ程度の電源電圧が用意されており、ヘッドホンユニットの一対の固定電極間に加わる最大信号電圧は、前記電源電圧で制限を受ける。このために、過電圧による火花放電などの発生により振動板を損傷させるという事態は一応、避けることができる。 In the former example using the dedicated amplifier, a power supply voltage of, for example, about ± 350 V is prepared for the dedicated amplifier, and the maximum signal voltage applied between a pair of fixed electrodes of the headphone unit is limited by the power supply voltage. For this reason, the situation of damaging the diaphragm due to the occurrence of spark discharge due to overvoltage can be avoided.

これに対して、後者の昇圧トランスを利用する例においては、昇圧トランスの一次側にパワーアンプの出力端子が接続され、二次側の昇圧された音声信号電圧が、ヘッドホンユニットの一対の固定極間に加えられる。
この場合、パワーアンプはユーザが用意したものが用いられるため、パワーアンプのボリューム設定を不用意に上げた場合、前記トランスで昇圧された高圧の音声信号電圧が、ヘッドホンユニットに印加されることになる。 On the other hand, in the example using the latter step-up transformer, the output terminal of the power amplifier is connected to the primary side of the step-up transformer, and the boosted audio signal voltage on the secondary side is a pair of fixed poles of the headphone unit. Added in between.
In this case, since a power amplifier prepared by the user is used, when the volume setting of the power amplifier is inadvertently increased, a high-voltage audio signal voltage boosted by the transformer is applied to the headphone unit. Become.

これにより、ヘッドホンユニットの一対の固定電極間に火花放電が生ずるという問題が発生し、固定電極間に配置された振動板を焼損させる事態が発生する。
また、前記した火花放電が発生すると、この火花放電により両極性（正および負）のイオンが発生するために、その近傍におけるエレクトレット誘電体膜が中和されて、電荷が損失するという現象も招来される。 This causes a problem that spark discharge occurs between the pair of fixed electrodes of the headphone unit, and causes a situation where the diaphragm disposed between the fixed electrodes is burned out.
In addition, when the spark discharge described above is generated, ions of both polarities (positive and negative) are generated by the spark discharge, so that the electret dielectric film in the vicinity thereof is neutralized and a charge is lost. Is done.

ところで、従来におけるエレクトレット誘電体膜が備えられた例えばコンデンサマイクロホンにおいては、ＦＥＴなどを用いたインピーダンス変換器の回路内部に、バリスタやツェナーダイオードなどを搭載した構成が開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。 By the way, in a conventional condenser microphone provided with an electret dielectric film, for example, a configuration in which a varistor, a Zener diode, or the like is mounted inside an impedance converter circuit using an FET or the like is disclosed (for example, Patent Documents). 1 and 2).

しかしながら、前記した特許文献１および２に示された例は、例えば携帯電話機に搭載されて高周波ノイズを除去するために、もしくは静電結合に起因する雑音の発生を防止するためにバリスタやツェナーダイオード等が用いられている。
これによると、後述する本願の発明に係るエレクトレットコンデンサヘッドホンを対象として、性質の異なる二つの過電圧保護素子を備えたものとは、その作用効果が異なるものであると言える。 However, the examples shown in Patent Documents 1 and 2 are varistors and Zener diodes that are mounted on a mobile phone, for example, to remove high-frequency noise or to prevent the generation of noise due to electrostatic coupling. Etc. are used.
According to this, it can be said that the function and effect of the electret condenser headphones according to the invention of the present application to be described later are different from those provided with two overvoltage protection elements having different properties.

特開平２００３−２３０１９５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-230195 特開平２００６−２８７３２６号公報JP 2006-287326 A

この発明は、前記したとおりエレクトレットコンデンサヘッドホンを対象とし、特にパワーアンプに接続された昇圧トランスを利用する構成において、ヘッドホンユニットに加わる過電圧に対し、確実な保護作用を得ることを課題とするものである。
加えてこの発明は、ヘッドホンユニットに配置されたエレクトレット誘電体膜の電荷の保護対策も備えたエレクトレットコンデンサヘッドホンを提供することを課題とするものである。 This invention is intended for electret condenser headphones as described above, and in particular, in a configuration using a step-up transformer connected to a power amplifier, it is an object to obtain a reliable protective action against an overvoltage applied to a headphone unit. is there.
In addition, an object of the present invention is to provide an electret condenser headphone that is provided with a charge protection measure for the electret dielectric film disposed in the headphone unit.

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るエレクトレットコンデンサヘッドホンは、昇圧トランスによって昇圧して得た音声信号電圧を受けるコネクタ部と、当該コネクタ部に接続されて音声信号電圧を伝送する信号線を備えたコードと、前記コードを介して音声信号電圧を受けると共に、音声信号電圧に基づいて音声波を再生するヘッドホンユニットとが備えられ、前記ヘッドホンユニットは、振動板の両面に対向するように、それぞれにエレクトレット誘電膜を備えた一対の固定電極が、前記振動板に対して所定の間隔をもって配置されたエレクトレットコンデンサヘッドホンであって、前記昇圧トランスの二次側巻線と、前記コードの信号線の一端部との間に接続された前記コネクタ部には、前記音声信号電圧を両端子に受けるスパークギャップ素子が配置され、前記コードを介した信号線の他端部に接続された前記ヘッドホンユニットには、前記音声信号電圧を両端子に受けるバリスタが、前記一対の固定電極間に接続されていることを特徴とする。 An electret condenser headphone according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes a connector portion that receives an audio signal voltage boosted by a step-up transformer, and a signal that is connected to the connector portion and transmits the audio signal voltage And a headphone unit that receives a sound signal voltage via the cord and reproduces a sound wave based on the sound signal voltage, the headphone unit facing both surfaces of the diaphragm. In addition, a pair of fixed electrodes each having an electret dielectric film is an electret condenser headphone disposed at a predetermined interval with respect to the diaphragm, wherein the secondary winding of the step-up transformer and the cord the said connector portion connected between the one end portion of the signal line, the voice signal voltage to both terminals Kicking is arranged spark gap device, the said headphone unit connected to the other end of the signal line through the code, varistor receiving the audio signal voltage on both terminals, is connected between the pair of fixed electrodes It is characterized by.

この場合、前記コネクタ部において受ける音声信号電圧は、パワーアンプによって電力増幅された出力を、前記昇圧トランスによって昇圧して得たものとなる。 In this case, Ruoto voice signal voltage received at the connector portion, a power-amplified output by the power amplifier, and those obtained by boosting by the boosting transformer.

この発明に係るエレクトレットコンデンサヘッドホンによると、コネクタ部にスパークギャップ素子が配置され、ヘッドホンユニット側にバリスタが配置されて、過電圧に対する保護素子が二段構成で配置される。
この構成によると、コネクタ部に配置したスパークギャップ素子は、過電圧に対する応答速度が早いために、瞬間的に高いピークを有する過電圧に対して十分な保護作用を得ることができる。このため、インパルス幅の狭いサージ電圧に対しても十分な保護作用を得ることができる。 According to the electret condenser headphones according to the present invention, the spark gap element is disposed in the connector portion, the varistor is disposed on the headphone unit side, and the protection element against overvoltage is disposed in a two-stage configuration.
According to this configuration, since the spark gap element arranged in the connector portion has a high response speed to the overvoltage, it is possible to obtain a sufficient protection action against the overvoltage having an instantaneously high peak. For this reason, sufficient protection can be obtained even for a surge voltage having a narrow impulse width.

一方、前記バリスタは、前記したスパークギャップ素子により除くことのできない過電圧から、ヘッドホンユニットを保護する機能を果たす。
特にバリスタは、加えられる電圧に応じて抵抗値が非線形に変化する特性を有しており、所定の電圧値の範囲においては比較的高い抵抗値を示し、その電圧値を超える場合には、急激に抵抗値が下がり大電流をバイパスさせることができる。 On the other hand, the varistor functions to protect the headphone unit from an overvoltage that cannot be removed by the spark gap element.
In particular, the varistor has a characteristic that the resistance value changes nonlinearly according to the applied voltage, and exhibits a relatively high resistance value within a predetermined voltage value range. The resistance value decreases and a large current can be bypassed.

加えて、ヘッドホンユニットに配置されるエレクトレット誘電膜は、対向する一対の固定電極の内側に、振動板の両面に対向するように配置されており、一対の固定電極間に前記バリスタが接続されることにより、バリスタが等価的に固定電極間を高抵抗で接続した状態になされる。したがって前記バリスタの存在によって、それぞれのエレクトレット誘電膜は一対の固定電極によってあたかも静電シールドされた状態に置かれる。このためにエレクトレット誘電膜は外部からの電界の影響を受けて電荷が消滅（劣化）するのを効果的に阻止される。 In addition, an electret dielectric layer disposed on the headphone unit, to the inside of the opposing pair of fixed electrodes are disposed so as to face both sides of the diaphragm, the varistor is connected between the pair of fixed electrodes As a result, the varistor is equivalently connected between the fixed electrodes with a high resistance. Therefore, due to the presence of the varistor, each electret dielectric film is placed as if it was electrostatically shielded by a pair of fixed electrodes. For this reason, the electret dielectric film is effectively prevented from extinguishing (deteriorating) charges due to the influence of an external electric field.

この発明に係るエレクトレットコンデンサヘッドホンについて、音声信号電圧の供給経路も含めて示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the supply path | route of the audio | voice signal voltage about the electret condenser headphones which concern on this invention.

この発明に係るエレクトレットコンデンサヘッドホンについて、図１に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１には、エレクトレットコンデンサヘッドホンと、このヘッドホンに対して音声信号電圧を供給する信号源も含めてブロック図で示しており、図１は昇圧トランスを利用してエレクトレットコンデンサヘッドホンに供給する音声信号電圧を得る例を示している。 An electret condenser headphone according to the present invention will be described based on the embodiment shown in FIG.
FIG. 1 shows a block diagram including an electret condenser headphone and a signal source for supplying a voice signal voltage to the headphone. FIG. 1 shows an audio signal supplied to the electret condenser headphone using a step-up transformer. An example of obtaining a voltage is shown.

符号１は、プリメインアンプであり、信号の入力端子Ｉｎを備えるプリアンプＡ１の出力側には、出力調整用のポテンションメータ（ボリューム）ＶＲが接続されており、このポテンションメータＶＲを介した音声信号が、メインアンプ（パワーアンプ）Ａ２に供給されるように構成されている。 Reference numeral 1 denotes a pre-main amplifier, and an output adjustment potentiometer (volume) VR is connected to the output side of the pre-amplifier A1 provided with a signal input terminal In, and sound is transmitted through the potentiometer VR. The signal is configured to be supplied to the main amplifier (power amplifier) A2.

前記メインアンプＡ２の出力端子Ｏｕｔには、昇圧トランス２の一次側巻線２ａが接続されており、メインアンプＡ２によって電力増幅された音声信号は、昇圧トランス２の二次側巻線２ｂにおいて昇圧されて、エレクトレットコンデンサヘッドホン側に音声信号電圧として供給される。 The primary side winding 2a of the step-up transformer 2 is connected to the output terminal Out of the main amplifier A2. The audio signal amplified by the main amplifier A2 is boosted in the secondary side winding 2b of the step-up transformer 2. Then, the sound signal voltage is supplied to the electret condenser headphone side.

エレクトレットコンデンサヘッドホンには、昇圧トランス２からの音声信号電圧を受けるコネクタ部３と、当該コネクタ部に接続されて音声信号電圧を伝送する信号線１３ａ，１３ｂを備えたコード４と、前記コード４を介して音声信号電圧を受けると共に、音声信号電圧に基づいて音声波を再生するヘッドホンユニット５とが備えられている。 The electret condenser headphones include a connector portion 3 that receives the audio signal voltage from the step-up transformer 2, a cord 4 that is connected to the connector portion and that transmits the audio signal voltage 13a, 13b, and the cord 4 And a headphone unit 5 that receives an audio signal voltage and reproduces an audio wave based on the audio signal voltage.

前記コネクタ部３には、昇圧トランス２の二次側出力である音声信号電圧を受ける一対のコネクタピン１１ａ，１１ｂが具備され、この一対のコネクタピン１１ａ，１１ｂの間には、スパークギャップ素子１２が接続され、音声信号電圧をスパークギャップ素子１２の両端子に受けるように構成されている。
そして、前記コネクタ部３には、前記したとおり音声信号電圧を伝送する信号線１３ａ，１３ｂを備えたコード４が接続され、このコード４を介してヘッドホンユニット５に対して、音声信号電圧が供給されるように構成されている。 The connector unit 3 includes a pair of connector pins 11a and 11b that receive an audio signal voltage that is a secondary side output of the step-up transformer 2, and a spark gap element 12 is interposed between the pair of connector pins 11a and 11b. Are connected to each other so as to receive the audio signal voltage at both terminals of the spark gap element 12.
The connector 3 is connected to the cord 4 having the signal lines 13a and 13b for transmitting the audio signal voltage as described above, and the audio signal voltage is supplied to the headphone unit 5 through the cord 4. It is configured to be.

前記ヘッドホンユニット５には、支持リング１４よって所定の張力が与えられた例えば、合成樹脂フィルムによる振動板１５と、この振動板１５の両側に、振動板１５に向かって、それぞれにエレクトレット誘電体膜１６ａ，１６ｂが配置された一対の固定電極１７ａ，１７ｂが具備されている。
加えて、ヘッドホンユニット５内において、前記一対の固定電極１７ａ，１７ｂの間にバリスタ１８が接続され、これにより音声信号電圧をバリスタ１８の両端子に受けるように構成されている。
このように、ヘッドホンユニット５は、エレクトレットコンデンサヘッドホンユニットを構成している。 The headphone unit 5 has a diaphragm 15 made of, for example, a synthetic resin film to which a predetermined tension is applied by a support ring 14, and electret dielectric films on both sides of the diaphragm 15 toward the diaphragm 15. A pair of fixed electrodes 17a and 17b on which 16a and 16b are arranged are provided.
In addition, in the headphone unit 5, a varistor 18 is connected between the pair of fixed electrodes 17 a and 17 b, thereby receiving an audio signal voltage at both terminals of the varistor 18.
Thus, the headphone unit 5 constitutes an electret condenser headphone unit.

以上説明したエレクトレットコンデンサヘッドホンによると、信号源からの音声信号電圧を受けるコネクタ部３には、過電圧の保護素子としてスパークギャップ素子１２が配置される。またコード４を介したヘッドホンユニット５側には、過電圧の保護素子としてバリスタ１８が配置され、過電圧に対する保護素子が少なくとも二段構成で具備される。
そして、エレクトレットコンデンサヘッドホンの入口側のコネクタ部３に配置されたスパークギャップ素子は、特に過電圧に対する応答速度が早いために、瞬間的に高いピーク値を有するインパルス電圧に対して、ヘッドホンの入口部分で確実な保護機能を果たすことができる。つまり、瞬間的に高いピーク値を有するインパルス幅の狭いサージが生じると、信号線１３ａ，１３ｂ間の線間容量によりサージ電圧が遅延されて伝送する。このため、ヘッドホンユニット５に至るまでの経路で絶縁破壊することがある。そこで、応答速度の速いスパークギャップ素子１２をコネクタ部３に配置することにより、サージに対する保護を行うことができる。 According to the electret condenser headphones described above, the spark gap element 12 is disposed as the overvoltage protection element in the connector portion 3 that receives the audio signal voltage from the signal source. A varistor 18 is disposed on the headphone unit 5 side through the cord 4 as an overvoltage protection element, and the overvoltage protection element is provided in at least a two-stage configuration.
And since the spark gap element arranged in the connector part 3 on the inlet side of the electret condenser headphones has a high response speed to an overvoltage in particular, an impulse voltage having an instantaneously high peak value is applied to the inlet part of the headphones. A reliable protection function can be achieved. That is, when a surge with a short impulse width having a high peak value instantaneously occurs, the surge voltage is delayed and transmitted by the line capacitance between the signal lines 13a and 13b. For this reason, dielectric breakdown may occur along the route to the headphone unit 5. Therefore, by arranging the spark gap element 12 having a high response speed in the connector portion 3, protection against surge can be performed.

また、ヘッドホンユニット５側に配置されるバリスタ１８は、前記スパークギャップ素子１２により除くことのできない過電圧から、ヘッドホンユニット５を保護する機能を果たす。加えてバリスタ１８は、両端電圧が低い範囲においては比較的高い抵抗値を示すので、バリスタ１８が等価的に固定電極間を高抵抗で接続してエレクトレット誘電膜１６ａ，１６ｂを静電シールドするものとなる。
したがってヘッドホンユニット５側にバリスタ１８を配置することにより、過電圧保護と共に、エレクトレット誘電膜１６ａ，１６ｂの外部電界からの保護も果たすことができるなど、前記した発明の効果の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。 Further, the varistor 18 disposed on the headphone unit 5 side functions to protect the headphone unit 5 from an overvoltage that cannot be removed by the spark gap element 12. In addition, since the varistor 18 exhibits a relatively high resistance value in a range where the voltage at both ends is low, the varistor 18 equivalently connects the fixed electrodes with high resistance to electrostatically shield the electret dielectric films 16a and 16b. It becomes.
Therefore, by arranging the varistor 18 on the headphone unit 5 side, overvoltage protection and protection from the external electric field of the electret dielectric films 16a and 16b can be achieved. An effect can be obtained.

なお、実施形態では昇圧トランスによって昇圧した音声信号電圧をエレクトレットコンデンサヘッドホンに供給した例を示したが、これに限ることはなく、例えば専用増幅器を用いたものに適用することもできる。 In the embodiment, the audio signal voltage boosted by the boost transformer is supplied to the electret condenser headphones. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to, for example, a dedicated amplifier.

１プリメインアンプ
２昇圧トランス
３コネクタ部
４コード
５ヘッドホンユニット
１１ａ，１１ｂコネクタピン
１２スパークギャップ素子
１３ａ，１３ｂ信号線
１４支持リング
１５振動板
１６ａ，１６ｂエレクトレット誘電体膜
１７ａ，１７ｂ固定電極
１８バリスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pre-main amplifier 2 Boosting transformer 3 Connector part 4 Code 5 Headphone unit 11a, 11b Connector pin 12 Spark gap element 13a, 13b Signal line 14 Support ring 15 Diaphragm 16a, 16b Electret dielectric film 17a, 17b Fixed electrode 18 Varistor

Claims

A connector part that receives the audio signal voltage obtained by boosting with the step-up transformer, a cord that is connected to the connector part and that transmits the audio signal voltage, and receives the audio signal voltage via the code, A headphone unit that reproduces an audio wave based on an audio signal voltage, and the headphone unit includes a pair of fixed electrodes each having an electret dielectric film so as to face both surfaces of the diaphragm. Electret condenser headphones arranged at a predetermined interval with respect to
A spark gap element that receives the audio signal voltage at both terminals is disposed on the connector portion connected between the secondary winding of the step-up transformer and one end portion of the signal line of the cord, and the cord An electret condenser headphone characterized in that the headphone unit connected to the other end of the signal line via the varistor is connected between the pair of fixed electrodes, and receives a varistor receiving the audio signal voltage at both terminals. .

Previous Kion voice signal voltage, electret condenser headphones according to claim 1, characterized in that the output power-amplified by the power amplifier, in which was obtained by boosting by the boosting transformer.