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2022年1月23日 (日)

ECM(エレクトレットコンデンサマイクロフォン)の使い方

秋月電子などでも安価に売っているECMですが、意外と使用方法について詳しく書いている所が無かったのでまとめようと思います。

いわゆるプラグインパワー式のマイクの中身がECMそのものです。

ECMはコンデンサマイクの一種ですが、帯電した振動膜を使っているため一般のコンデンサマイクのように高い電圧(40~50V)を印加することなく信号を出力することができます。ただし、内蔵しているJFET駆動用に2~5V程度へのプルアップが必要です。内部をもっと詳しく知りたいかたは、こちらを読んでみると良いです。

接続は以下のようになります。

Ecm01

 < ステレオマイク、モノラルマイクの接続図 >

 

この図のように、ステレオとモノラル、両対応できるジャックがデスクトップPCやカメラのマイク入力として一般的です。ちょっと古いモノラルマイクではTRSのTとRにプルアップ抵抗と信号取り出しとで分けたものがあるらしいですが、もはや無視してよいでしょう。

Ecm02

この写真のマイクは5年ほど前に買ったビデオ録画用のものです。ムービー機の内蔵マイクの音があまりに酷かったので買いました。オーディオテクニカの AT9945CMというもの。もちろんプラグインパワーですので、PCのマイク端子に挿しても使えます。

会場の雰囲気(ステレオ感)が良く録れて、変なクセがなく見通しの良い素晴らしいマイクと思います。若干感度が低めなので接続する相手によっては機器内マイクアンプゲインが上昇してホワイトノイズが聴こえるらしいです。

使用上で気を付ける点は「風吹かれに非常に弱い」ところ。屋外で収録するなら風のない日でも付録のマフを持っていくべきです。

 

 

Ecm03

秋月のECMを3.5mmプラグに付けても同様のプラグインパワーマイクにできます。

でも、3.5mmプラグに伝わる振動をECMが感度よく拾ってしまいますので実用にするのはちょっと厳しい。AT9945CMのすごさが分かりました。低音域をカットせずに振動だけをうまく切っているんですよね。

 

 

 

4極3.5mm ヘッドセットの接続

さて、

少し脱線してしまいましたが、4極3.5mmのヘッドセットの接続をみると以下のようになっています。

Headset_1

CITA規格のものです。TRRSの先端からLch、Rchのヘッドホン駆動信号、一番根元のS(スリーブ)がプラグインパワーのマイク信号になっています。

 

 

ヘッドホン、ヘッドセット 自動認識

じつは、スマホなどの4極端子は、ヘッドセットだけでなく3極のヘッドホンも普通に使えるようにS(スリーブ)にはプルアップのON/OFFを切換えられるスイッチ、識別する電圧センサーが内蔵されています。

Headset

こんな感じでアイコンをみると識別されているのが分かります。

上:ヘッドセット、下:ヘッドホン

 

マイク端子にプルアップ抵抗を接続して電圧を監視していれば3極のプラグが接続されたらGNDへ落ちるので簡単に識別できます。

(再生・一時停止スイッチなんかもマイク端子の電圧監視で行っています。)

通常のヘッドホンとして認識している時、マイクを使うアプリではスマホ本体のマイクを使うようになっています。賢いですね。

 

 

 

MIC端子への印加電圧は?

実際にマイク端子の電圧を見てみると、Androidスマホでは以下のような波形になっていました。 横軸1sec/div。縦軸 1V/div。

Sma_noload
      < スマホMIC端子 無負荷 >

3秒ほどしてから印加電圧が変わっているのが分かります。そして8秒後には諦めて0.7Vくらいまで電圧が下がり、その後ずっと続いていました。プルアップの電圧が切替る仕組みが内蔵されていることが分りますね。

 

 

iPhoneでは、

本体に3.5mmジャックがないので純正ヘッドセット変換ケーブルで見てみました。

Ipho_cable

Ipho_noload
     < iPhone変換ケーブルMIC端子 無負荷 >

androidスマホと同じ時間レンジにしているので見えにくいですが、最初の100ms間に細かくON/OFFを繰り返していました。

ずっと2.8Vを印加し続けているようです。そういえば(9.7インチ)iPadにヘッドホンを挿した時も、3.5mmジャックのわずかな接触具合でゴソゴソっと音が聞こえていたのは、このMIC端子へのプルアップ印加がずっと続いているせいかもしれません。

 

 

 

MIC端子に1.5kΩの負荷を付けてみると

ECMの両端の抵抗値をテスターで測ると、おおよそ1.5kΩくらいの値だったので、MIC端子とGND間に1.5kΩを接続して上と同様に波形を見てみます。

Sma_1_5k
       < スマホMIC端子 1.5k負荷 >

 

Ipho_1_5k
      < iPhone変換ケーブルMIC端子 1.5k負荷 >

Androidスマホは1.5秒くらいで認識を完了しているのに対して、iphoneの変換ケーブルは3.5秒ほど何やらやっていて、時間をかけて認識をしているようです。

 

 

 

ヘッドホン、ヘッドセットの誤認識

そういえばヘッドセットを使っていて、ケーブル途中のマイクミュートをONしても音が切れないってことありますよね。

あれは、ヘッドホンとして誤認識してスマホ本体側のマイクを使用してるんじゃないかと思います。

Headset2
     < マイクミュートが効かない!? >

そういう意味で、ヘッドホンとヘッドセットの自動認識は、3.5mmジャックに挿した直後ではなく接触が安定するまで待ってからの方が良いのかもしれません。いずれにしても3.5mmジャックは金メッキであっても僅かな汚れで接触が安定しなくなるので、時々誤認識が起きるようです。iOSだと「ヘッドホン」と「ヘッドセット」のアイコン表示が同一なので確認しにくいのも厄介です。

 

 

 

 

実物のECMを付けてみると

最後に、実物のECMを接続した場合の電圧波形も見てみましょう。

Sma_ecm1
  < スマホMIC端子 ECM(C9767BB422LFP ) >

最初に1.5Vを印加し、その後2.4Vで落ち着きました。 

 

 

Ipho_ecm1
  < iphone変換ケーブルMIC端子 ECM(C9767BB422LFP )>

パチパチと切り換えて2.4Vほどの印加電圧でいくかと思いきや、1.6Vで落ち着きました。落ち着くまで約3秒かかっているのが分かります。

 

 

ジャックに挿した直後、電圧が変わるのは様々なECMへ対応するためなんですね。
抵抗値が高いモノ、低いモノ。感度が高いモノ、低いモノ、色々あります。

なるほど~

 

と感心しました。

 

 

今日は、オシロの画面ばかりで何が何だか分からない・・・ という人もいらっしゃると思います。そういうときは軽く流してください。

 

 

 

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