ShinさんのPA工作室 (Shin's PA workshop)

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 TODAY'S
 
 市販マイクブースターAMPの   「ファンタムスルー」化を実現

 

「マイクロホン・ブースター」(インライン・プリアンプ)が各社から高品位なものが競って出回るようになってきました。

 

30dB近くのゲインがあるが、ノイズや音質劣化を指摘するケースはあまり見かけません。

 

しかし大きな課題があります。

それは「コンデンサマイクには使用できません」というお決まりの注意書きです。

 

 

この便利ツール、「コンデンサマイクで使えたら」と思うのはごく自然なことでしょう。

 

 

でもマジ、使えたらどうします?

 

 

15年前、1022 :「ファンタム式 サテライト・プリAMP」のファンタム電源スルー化の試作と記事を世界にさきがけて発表しています。

 

 

 

 

 

今回の15年ぶりの取り組みは、市販品を使ったアダプタ形式として完全に実用を前提にしました。

 

 

 

 

 

  これでコンデンサマイクが使えるファンタムスルーアダプタの試作

 

「マイクブースター」により絶たれたファンタム電源をマイクに送り込む装置です。

 

ここでは以下の2機種を相手に「ファンタムスルーアダプタ」を作っていろいろ試してみました。

1.SE ELECTRONICS DM1(DYNAMITE)  : 13,100円(サウンドハウス)

2.Clasic Pro CSB1            : 4,580円(サウンドハウス)

 

他の機種も価格なりのパフォーマンスは異なるものの、概して性能は高く、似たり寄ったりと思って良い。

 

 

※ DM1の悪質な模造品(ニセモノ)が低価格で出回っています。ご注意ください。
 

 

 

 

 

  「不可能」を「可能」にする感動を

 

(C-38Bの出力をブーストUP)

 

 

 

 

比較的新しい設計のコンデンサマイクではどうってこともないかもしれないが、昭和からのコンデンサマイク名機は-60dB、-70dBという感度の製品に時折出会う。

 

28dBのゲインを持ち、SONY C-38Bなど古い設計のコンデンサマイクも最新機種同様の出力レベルとなります。

 

「マイクブースター」は100Ω台の平衡出力を持つため、近距離向け自作マイクの長距離延伸の手段としても向いている。

 

 

 

 

 

 

 

  その構成と回路図

 

 

ZOOM F3使用にてファンタム開放電圧=48.0V(実測)

 

マイクロトランス(SMD ED8)は一流の仕事をしてくれています。

 

 

 

 

「エッ、ファンタム電圧って48Vでしょ?」

 

そう、それは「開放電圧」の事ですよね。

しかしマイクを接続した瞬間、オームの法則通り電圧降下します。

これは「思い込み」ではなく、しっかり頭で考えてください。

 

 

この件は古い記事ですが、1611を今いちどご確認ください。

 

 

 

 

すなわち動作電圧48Vのコンデンサーマイクは実は皆無なんです。

最も省電流(0.5mA前後)のノイマンU87ですら47Vとなります。

 

コンデンサマイクには電流制限があり、P48では7~10mAとされています。このときの②③~①の電圧は24.15V~14Vとなります。

 

マイク回路はこうした制約の中でベストな動作をさせますので、やみくもにオーディオアンプの常識を持ってきてもマトはずれな結果となります。

 

ちなみに14mA流すとファンタム電圧は「0V」となります。

 

またツェナーダイオードを使ったばあい「ツェナー電流」に使う電流的余裕などないばかりか、アバランシェ降伏によるノイズ発生器となって襲ってきます。

 

コンデンサマイク回路の一般のアンプ回路と大きく異なる独特さには以上のような背景があります。

 

 

 

こういうとき

「理想回路」と称した複雑怪奇なモノを設計して、別途電池電源や外部電源で動かそうとする例がみられますが、邪道中の邪道。

「P-48」は伊達じゃない、

 

ファンタム式マイク回路とは限られた制約条件の中で最高の結果を生む芸術です。

 

 

 

 

 

 

(ファンタムスルー・マイクブースターセット)

 

SE DM1と組み合わせた「ファンタムスルー」セット

 

 

 

 
 
Probe-T infとの組み合わせた例
 
あまり長く継ぎ足すとシナってくる。
立上げケーブルとうまく組み合わせる必要があります。
 
やはり渡りケーブルは途中で切り離れるといいですね。
 
願わくば、「ファンタムスルーのブースター」がほしいですね。
頑張れば改造できそうですが、2ndファンタムON/OFFをどうするかとか・・・

 

 

 

 

結果

各マイクとも、ファンタム電圧の降下にはかなりの許容幅がありますが、今回の例では通常電圧マイナス1~2Vで全く問題なし。

 

案ずるより生むがやすし

心配されたSN比、音質上の問題もなく快適そのものです。

 

2507、2508の記事で使用した20本のマイクすべて動作することを確認しました。

 

 

Crasic Proもなかなか健闘してくれています。

特に、マイクブースターのみ接続してマイク接続のないときは、「CSB1」の全電流が1.4mA、これに対し「DM1」は2.5mA」でした。この時点で「CSB1」2ndファンタム電圧は43V、「DM1」で39.5Vとなりました。

 

当然、マイクを接続するとさらに、さらに低下します。

 

これを「無条件に48V」と誤解されている事が多いのが問題です。

 

オームの法則により、この電流が少ないほどコンデンサマイクの動作電圧は高くなりますが、これが結果に現われてくれたのかもしれません。

 

音質は、「DM1」の低域のエネルギー感と粘っこい魅力サウンドを引き出してくれ、「これでどうだ」という音作り。

 

CSB1はやや「サラッ」としたノーマルな高品位音、価格以上の内容を、筆者は感じました。持出電流が少ないのも助かります。

 

 

 

 

 

 

 ニセモノ

 

AliexpressDM1激安は、見た目では本物と見分けのつかない模造品でした。(外箱に相当する製品筒シールが中国語で埋めつくされている、本体はホンモノと見分けがつかず・・・と思ったらXLR OUTの指示刻印が② ①逆でした)

 

はホンモノとはもちろん、きちんと企画されたClasic Pro「CSB1」とも比較にならない「薄~い」音。

測定結果もまったく別物、これが本当の「真っ赤なニセモノ」でした。

 

 

 

以上。

 

 

 

 

 

 

 

 

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 TODAY'S
 
プレミアムMEMS無指向性レコーディングマイクProbe-T inf の自作

 

 

マイクロトランス搭載 IM73A135V01 MEMS無指向性「Probe-T inf」

 

形式     :「Probeシリーズ」音場型 無指向性、DCバイアス方式コンデンサマイク
マイクデバイス:Infineon社製「IM73A135V01」MEMSマイク
OUT           :マイクロトランス式 ローインピーダンスOUT(112Ω 300m型)

応答周波数         :10Hz~80KHz

 


Probe-T inf は、あの伝説のProbe-T 」を原型として、さらにハイ・ダイナミックレンジ、ハイSPLで定評の IM73A135V0135V01」使用によって、高性能マイクロトランスの能力と相まってさらに現場環境に安定した信頼性の高いマイクとなりました。

 

 

❤ その音はヨーロッパのトップクラスマイクとの比較で判断下さい
 

 

 

 

 

使用MEMSマイクの「世代」について

筆者「第3世代」のMEMS型マイクは「第2世代」で獲得した”音質とSN比の良さ”を前提として「光環境への対応重視」へと移行しました。

 

その結果、使用MEMSマイクも変わりました。

不変の秀才Infineon IM73A135V01およびSingle動作が可能で光に無反応、マルチな実力派Knowles  SPM0687LR5H-1との2品種は今後、役割りを分担することになるでしょう。

 

IM73A135V01(Infineon)   :無指向性マイク向き

SPM0687LR5H-1 (Knowles):指向性マイクおよび無指向性向き

 

 

 

第一世代(黎明期): ADMP-411(Analog Devices)=Invensenseが買収,INMP-411に名称変更

 

第二世代(実用化期):Invensense社をTDKが買収しTDK invensenseとなる。

ICS-40730ICS-40720ICS-40740ICS-40638など。2022年5月ドイツInfineon社が IM73A135V01発表、ICS-40730との2巨頭体制をつくってきた。

 

第三世代(実用発展期):IM73A135V01SPM0687LR5H-1 この2品種を主力にしていきたい。

 

① (IM73A135V01はその構成からDifferential動作専用)

② (SPM0687LR5H-1はsingle、Differential両対応、絶大な2信号特性)

 

 

 

 

 

 光ノイズはMEMSマイク実用化最大の落とし穴だった

 

「MEMSマイク実用化プロジェクト」の適正MEMSマイク機種は最近少し変化が見られ、主品種を光ノイズに強いinfineon

「 IM73A135V01」およびKnowles  「SPM0687LR5H-1」へと移行させました。

 

特にKnowles  「SPM0687LR5H-1」の再登場は、「MEMSマイクの光電作用」とは無縁なMEMSマイクとして同機種の再評価・再発見にあります。

 

光ノイズ=点滅(フリッカ)光、脈動光を受けた時発生する雑音

 

 

 

点滅(フリッカ)光ノイズは、現場では「調光(PWM調光)で連続したスイッチングノイズとなる。

 

 

実装上および音質の優劣からMEMSマイクは90度前方をデフォルトにします。

 

さらに音穴が外部環境に露出・半露出する場合、音穴を下向きにすることで「光環境」に一層強くなります。

 

 


 

 

Probe-T inf 製作の記録

(筐体)

これにより外観デザインが決まります。

「91M-602」、またはCLASSIC PRO「 AXP-221」が使用できます。

 

 

筆者の91M-602は台湾メーカー製の地厚で仕上げとデザインが優秀、1~2年前より国内入手が難しくなり海外からの入手のみとなった。

一方、AXP-221は同型がAMAZON、ALI EXPRESSなどにあり、作りやすさだけ言えばこちらは楽です。

 

音の素性はこの筐体材料と一体化剛性構造で決まる。(江川三郎理論)

 

EMC対策の中心はこの一体化構造の強化にあり、すべての金属同士をスポット溶接により金属の分子レベルまで一体化し、「ファラデーシールド構造」を1段UPさせて完成した。

 

 

 

 

〈ロングノーズ 先端部構造〉

 

 

MEMSマイクの単独実用使用において、

 

①MEMSマイク特有の音穴と音源との関係、

②光と音穴との関係。

この問題で最初からボタンの掛け違いをしているかたを見受けます。それは一般マイクカプセルに見立ててMEMSマイクを考えてしまっていることです。

 

そもそもMEMSマイクはそのような使用条件を考えられていません。

 

 

「コンデンサマイクロホン」はメカ要素7割、回路要素3割のメカトロ音響機器であり、機械音響要素の軽視・誤判断は致命的要素となります。

 

また、いずれのコンデンサマイクでも、電気特性の向上を指向して回路を複雑にすればするほど音の鮮度を失っていく運命にあり、それは生き物ハク製のような違いとなります。

 

 

さらに単一指向性マイクの設計では、メカニカルな音響要素の比率はさらに上昇し、決定的となります。

 

 

 

 

 

 

(基板)

厚さ1.2mm(max)が必須、1.6mmでは大幅な加工が必要になる。

ハイインピーダンス部分がない分、基板材質は問いません。

トランス右側に2つの低頭(5mm高前後)・細径(3~5Φ)の入力部ケミコンが載る。

ケース内部は奥に行くほど狭くなるが・・・

 

低頭ケミコンは、最近入手の難しくなったディスクリートパーツの1つ、これには(Nichicon MW、日ケミ KMG・UMT、ELNA R3A

・RC3、など)があるが、「オーディオ用途の」 低頭・細径の筒型リード線タイプは増々入手が困難になってきた。

ここはAliexpressのニセモノは絶対使いたくない。

 

 

 
 
 
(IM73A135V01のリード線付け)

MEMSマイク手半田法には Shinの開発による手半田法、必須の手法があります。(英語版はこちら)

 

手半田リード線付け(AWG-32+0.08mmポリウレタン撚り線)

半田付け後、同箇所を紫外線接着剤で絶縁&機械的強化

(この5本を作り全部OK、感度偏差は±1dB未満であった)

すなわち、どれとでも無選別でペアや4本取りができるという事です。

 

 

このように工程一つ一つにワザがあります。

「職人ワザの時代は終わった」などと、それを嫌ってショートカットしようとすれば当然ながら「失敗」が待っています。

 

はっきり言えることは、「ハイエンド」を指向する筆者のMEMS型コンデンサマイクの自作は外形・構造から回路に至るまで「職人ワザの集合体」、「人の五感」で完成度を追求します。

それは世界のまともなマイクロホン共通の鉄則です。

 

筐体金属との絶縁には低粘着の「ガラスクロステープ」を使用

 

 

 

(回路図)トランス型の良さを最大限引き出したノンアクティブ素子回路

「マイクロトランス式」は一切のアクティブデバイスを使わない方式ですので増幅回路に起因するひずみは一切ありません。

 

 

「SMD ED-8   5Pマイクロトランス」は隠れたトランスの雄として自信をもってお薦めできる安価トランスだが、何と国内外高級トランスのパフォーマンスをあっさり超えるマレな実力と実績を持ちます。

 

 


片やその一方、Shinには「Lz回路」があります。

こちらはバイポーラTR使用のアクティブ回路で、超絶の低ひずみ率(Shoeps circuit超え)で定評のあるユニークなコンデンサマイク回路です。

 

どれだけ素晴らしい回路をシミュレーションソフトで理想的設計をするも「アクティブデバイス」がある限り一定のひずみ率は避けられない、そこをどう切り抜けるかがワザです。

そしてマイク回路は複雑にするほど音は劣化する必然性と宿命を持ちます。マイクロホンはオーディオアンプでないことを悟ることが大きな分かれ道となります。

 

 

 

「前人未踏」である「MEMSマイク実用化自作」は設計思想をあやまって臨むかぎりチープな実験の域を超えることはできません。

 

 

考え方×熱意×能力=仕事の結果

 

これは2010年、戦後最大の負債を抱えて倒産したJAL(日本航空)を復活再建した京セラの(故)稲盛和夫氏による「バリアを破る」法則です。(京セラフォロソフィーと呼ばれます)

 

・どれも大切ですが、考え方がマイナスである限り、どんなに努力しても、熱意を注いでも結果はマイナスとなって必ず失敗に至る。またそれだけでなく、マイナスの考え方をもって努力すればするほどその害は大きくなる。

 

 

・その反対に、能力はそこそこでも考え方プラスであり、人並み以上の熱意と努力を持って望めば能力との掛け算でものごとは思い通り成就する。

 

 

このことは、筆者がこのブログサイトを開いて15年間一貫としてこの法則に従って経験してきた一連の事実と、特にMEMSマイクの一般マイク用途開発を世界に先がけて実施させ、さらに発展できていることをふりかえれば、この法則は正しいことが断言できる次第です。

 

 

 

というわけで、

Shinの「Lz回路」(ProbeⅡ inf Lz)にするか「マイクロトランス方式」(Probe-T inf )にするかの二者択一は、どちらを選んでもハイエンドな満足を得られるでしょう。

 

まじめに自作マイクに取り組む者にとっては幸せな選択となるはずです。ご成功をお祈りします。

 

 

以上

 

 

 

 

 PS)

一昨日、海外から一通のメールがありました。

soundskritの指向性MEMSマイク「SKR0600」を教えてくれたトルコの友人、映像ディレクター「Cezmi」氏から一昨日、「KUSHIMOTO」というトルコ航空新作のYOUTUBE動画、「ぜひ日本の皆さんに観てほしい」と紹介されました。 https://www.youtube.com/watch?v=K2a8r0aA84g 

 

1985年イラン・イラク戦争中テヘランの空港に取り残された215人の日本人がいた。トルコ政府とトルコ航空のパイロットと乗務員は「日本人が取り残されている」と、すでに閉鎖され爆撃が始まっているテヘランの空港へ、危険をかえり見ず救援旅客機を飛ばしてイスタンブールまで無事救出してくれました。

 

一方、1890年和歌山県串本町、トルコからの親善使節団の船が帰路、和歌山県串本付近を神戸に向かって航行中、折からの台風で岩礁に激突して沈没し大海難事故となった。

587人の犠牲者を出してしまったが生存者69人を地元漁業者と村民によって必死で救った歴史がありました。

 

和歌山県串本町のHP

 

危機だからこそ救い合うという利他の心で結ばれた真の友情の歴史が両国とその人々の間にはあったのです。

 

ぜひご視聴ください。  Shin.

 

 

 

Thank you, C K.

I learned this fact for the first time when I watched the video.
I was surprised and moved.
Our two countries are bound by the trust and friendship that allows us to save each other in times of crisis.

 

Shin

 

 

 

 

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ZOOM  F3の純正に見えてしまう不思議なマイクL-73A mems です。

前身「L-730 mems」譲りのフォルムはそのままです。

 

「ZOOM F3」専用だったはずが、その後発売されたTASCAM FR-AV2」にもジャストフィットすることがわかりました。

 

 

 

 

 

新機種は使用MEMSマイクをICS-40730からIM73A135V01に変え、高耐音圧型(max 135dB/SPL ,10%THD)としてブラッシュアップ、爆音対応も完璧になりました。

 

左右マイク間隔は前身「L-730mems」から10mm長い200mm。

 

 

 

 

パイプの2重化、自然綿による音響制動を強化しました。

これによりIM73A135V01の高品位音がそのまま手軽に楽しめる。

 

 

 

 

L-73A mems 回路図

 

 

 

 

 

 

MEMS(IM73A135V01)の手半田作業

 

これは2020年2月、筆者によって世界ではじめて完成させたMEMSマイクの手半田法です。

 

 

 

 

あれから5年、更に進化させて実用化しました。

 

 

MEMSマイクの半田付けは一般部品のようなわけにはいきません。

なぜならば、リフロー専用半導体部品、特に「超超精密メカトロ部品」だからです。

 

しかし下記手順にしたがって慎重に作業すれば筆者の場合100%の成功率で手半田を可能にしています。

 

その「必須事項」は4つ。

「プレヒート」Preheat(指定「SOLDERING PROFILE」の前半を実施)

「クリーム半田」使用(低温半田を含めたすべての「一般半田」使用禁止)

「短時間半田付け」(0.2秒)

④  AWG-32の線材を購入使用(あり合わせのビニール線 厳禁):「熱的」な理由。

 

 

エポキシ絶縁は単に絶縁だけでなくリード線の半田付け部を決定的に強化できます。

 

 

注意!

 

 

①、②、③、④のどれを怠っても半田付けは失敗します。

(つまりMEMSマイクは破壊します)

 

 

(筆者の経験から)

プレヒートを終えたMEMSマイクにおいて

THT (Time x Heat Temperature) = 小手先温度x半田付け時間

が「100」を超えるとMEMSマイクの破壊率は急激に上昇します。

 

たとえば350℃×0.2(秒)=70(○)

380℃×0.2(秒)=76(○)

350℃×0.3(秒)=105(△)

350℃×0.5(秒)=175(×)

200℃×1(秒)=200(×)

180℃×1(秒)=180(×)

 

 

コツは、大きめで温度調整付き半田ごてで「シュンッ」と一瞬で済ませ、指をあてて冷やす。

厳禁なのは精密作業向きとされる「コテペン」や15W未満の小さいコテでいつまでも「ゴチャゴチャ」やることです。

 

また太い線がNGな理由は、冷めるまで時間がかかるためTHTは簡単に100を超えます。

したがって、あり合わせの線材使用は不適切で危険であり、さらに「シールド線」は最も危険な線材です。

 

 

 

 

 

 

 

基板

 

コツは「小さく作る」という強い意志以外にはありません。

 

 

 

筐体

 

前身「L-730mems」とはノイトリックNC3-MRX(B)も同一、先端部構造がブラッシュアップされました。

コネクタ脚の向きを左右180度変えてL用、R用としました。

 

 

 

基板角がコネクタケース内側のハリに当たるため、基板側のカドを取り、フタ内側の出っ張りボーンをルーターで削り取った。

 

 

 

形状に合わせて調整。

 

 

 

 

 

(ご注意=組み込み上の死守事項)

・基板:厚1.2mm、長さ12mm未満

・抵抗:1/6~1/8サイズの金属皮膜型

・XLRコネクタ裏側は0.5mm以内に切り詰め

・部品実装基板の高さ制限:10mm

・ケミコンのサイズ制限:5φ,h5

・使用リード線:AWG32撚り線

 

各々これを超えたサイズでは製作は不可能となります。

 

 

 

 

 

まとめ

ZOOM F3はコロナ禍中2022年に登場し、半年以上も入荷を待つなど一大センセーションを巻き起こた超小型36bitフローティング録音機。フィールドレコーダーはここを境に大変貌をとげました。

「L-730mems」「TASCAM FR-AV2」にも完全互換できるなどこの形状のマイクが待たれていたのでしょう。

「L-73A mems」になってもそれは変わらず、別メーカー2機種対応のステレオマイクとなりました。

 

「ZOOM F3」の発売直後から「L-730mems」が注目されました。(この原作はYOUTUBEのアサギマダラさんです)。

 

今回、MEMSマイク ICS-40730からIM73A135V01への変更要望があり、それにあわせてマイク収納構造の見直しを中心としたグレードアップを果たしました。

 

単にIC-40730とIM73A135V01の違い以上に超小型レコーダー用としては考えられないほど高度なマイクに進化しました。

 

以上

 

 

 

 

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