ファンタム電源

ファンタム電源は、プロ用オーディオ機器の分野では、バランス型 マイクケーブルの両方の信号線に均等に直流電力を供給してファンタム回路を形成し、アクティブ電子回路を搭載したマイクを作動させるものです。^[1]コンデンサーマイク 用の便利な電源として最もよく知られていますが、多くのアクティブダイレクトボックスでも使用されています。この技術は、電源供給と信号通信が同じ配線で行われる他の用途でも使用されています。

ファンタム電源は、ミキシング コンソール、マイク プリアンプ、および同様の機器に組み込まれていることがよくあります。従来のコンデンサー マイクは、マイクの回路に電力を供給するだけでなく、マイクのトランスデューサー要素を分極するためにもファンタム電源を使用します。

ファントム電源は、 1919 年に回転ダイヤル式電話が導入されて以来、固定回線の銅線ベースの従来の電話サービスに初めて使用されました。電話システムにおけるそのようなアプリケーションの 1 つは、アナログ回線伝送システムなどの変圧器接続アンプの周囲に DC信号パスを提供することでした。

最初に市販されたファンタム電源マイクは、 1964 年に発売されたSchoepsモデル CMT 20 で、フランスのラジオの仕様に合わせて 9 ～ 12 ボルトの DC ファンタム電源で製造されました。この電源のプラス極は接地されていました。Nagra IV シリーズ テープ レコーダーのマイク プリアンプは、このタイプの電源をオプションとして長年提供しており、Schoeps は 1970 年代半ばに CMT シリーズが製造中止になるまで「マイナス ファンタム」をサポートし続けましたが、現在は廃止されています。

1966 年、Neumann GmbH はノルウェー放送協会(NRK)に新しいタイプのトランジスタ マイクを発表しました。ノルウェー放送協会はファンタム電源による動作を要求していました。NRK のスタジオには非常照明システム用に 48 ボルト電源がすでにあったため、この電圧が新しいマイク (モデル KM 84) の電源として使用され、これが 48 ボルト ファンタム電源の起源となりました。この構成は後に DIN 45596 で標準化されました。

国際電気標準会議規格委員会の「マルチメディアシステム - 相互運用性を実現するためのアナログインターフェースの推奨特性ガイド」（IEC 61938:2018）では、マイクのファンタム電源供給のパラメータが指定されています。 ^{[2]この文書では、P12、P24、P48の3つのバリアントが定義されています。さらに、特殊な用途向けに2つのバリアント（P12LとSP48）が言及されています。 [3] [4]}現在、ほとんどのマイクはP48規格（最大使用可能電力は240 mW）を使用しています。12ボルトと48ボルトのシステムはまだ使用されていますが、この規格では新しいシステムには24ボルトの電源を推奨しています。^[5]

ファントム電源は、バランス型オーディオコネクタの2 つの信号線 (最近の機器では、 XLR コネクタのピン 2 と 3 の両方) に直流電流が均等に適用されるファントム回路で構成されています。供給電圧はコネクタの接地ピン (XLR のピン 1) を基準としており、通常はケーブルシールドまたはケーブル内の接地線、またはその両方に接続されています。ファントム電源が導入されたときの利点の 1 つは、スタジオがダイナミックマイクに使用していたのと同じタイプのバランス型シールドマイクケーブルをコンデンサーマイクに使用できることでした。これは、ほとんどの場合、特殊な多導体ケーブルを必要とする真空管回路のマイクとは対照的です。^[a]

ファントム電源を使用すると、電源電圧は、ほとんどのダイナミック マイクを含む、それを使用しないバランス型マイクには実質的に見えなくなります。バランス型信号は、2 つの信号ライン間の電圧差のみで構成されます。ファントム電源は、バランス型接続の両方の信号ラインに同じ DC 電圧をかけます。これは、DC が差動モードで信号に直接重ね合わされる「並列電源」または「T 電源」(ドイツ語のTonaderspeisungに由来) と呼ばれる、少し前の別の電源供給方法とは大きく異なります。並列電源が有効になっている入力に従来のマイクを接続すると、マイクが損傷する可能性があります。

IEC 61938 規格では、48 ボルト、24 ボルト、12 ボルトのファントム電源が定義されています。信号導体はプラスで、両方とも同じ値の抵抗器 (48 V の場合は 6.81 kΩ、24 V の場合は 1.2 kΩ、12 V の場合は 680 Ω) を介して供給され、シールドは接地されています。6.81 kΩ の値は重要ではありませんが、回路内で良好なコモンモード除去を維持するために、抵抗器は 0.1% ^[6]以内またはそれより良好な値に一致している必要があります。12 V および 48 V バージョンのかなり後に提案された 24 ボルト バージョンのファントム電源も DIN 規格に含まれ、IEC 規格にも含まれていますが、機器メーカーに広く採用されることはありませんでした。

最新のミキシング コンソールのほとんどには、ファンタム電源のオン/オフを切り替えるスイッチがあります。ほとんどのハイエンド機器では、チャンネルごとに個別に切り替えることができますが、小型のミキサーでは、1 つのマスター スイッチですべてのチャンネルへの電源供給を制御できます。ファンタム電源は、1:1 絶縁トランスまたはブロッキング コンデンサを使用して、どのチャンネルでもブロックできます。ファンタム電源を使用すると、入力の片側をアースに接続するケーブルやアダプタを使用したり、マイク以外の特定の機器を接続したりすると、機器の誤動作や損傷を引き起こす可能性があります。

楽器用アンプはファンタム電源をほとんど備えていません。ファンタム電源を必要とする機器をこれらのアンプで使用するには、ラインに別の電源を挿入する必要があります。これらは市販されており、アマチュアの電子機器製作者にとって比較的簡単なプロジェクトの 1 つです。

一部のマイクでは、内部バッテリー電源または (外部) ファンタム電源を選択できます。一部のマイクでは、ファンタム電源の使用時に内部バッテリーを取り外すことをお勧めします。バッテリーが腐食して化学物質が漏れる可能性があるためです。その他のマイクは、外部電源が故障した場合に内部バッテリーに切り替えるように特別に設計されています。

ファントム電源は、プロ仕様のプリアンプ、ミキサー、レコーダーであっても、必ずしも正しく適切に実装されているわけではありません。これは、第一世代 (1960 年代後半から 1970 年代半ば) の 48 ボルト ファントム電源コンデンサー マイクの回路が単純で、必要な動作電流がわずか (通常、マイク 1 本あたり 1  mA未満) だったため、当時のレコーダー、ミキサー、プリアンプに通常組み込まれているファントム電源回路は、この電流で十分であると想定して設計されていたことが一因です。オリジナルの DIN 45596 ファントム電源仕様では、最大 2 mA が必要とされていました。この慣例は現在まで引き継がれており、特に低価格のポータブル機器の多くの 48 ボルト ファントム電源回路は、故障することなく合計 1 mA または 2 mA を超える電流を供給することができません。一部の回路では、各マイク入力の標準電源抵抗器のペアと直列にかなりの追加抵抗が存在します。これは低電流のマイクにはあまり影響しないかもしれませんが、より多くの電流を必要とするマイクを無効にする可能性があります。

1970 年代中期以降に 48 ボルトのファンタム電源用に設計されたコンデンサー マイクは、多くの場合、はるかに多くの電流を必要とします (例: Neumann トランスレス マイクでは 2 ～ 4 mA、Schoeps CMC ("Colette") シリーズおよび Josephson マイクでは 4 ～ 5 mA、ほとんどのShure KSM シリーズ マイクでは 5 ～ 6 mA、CAD Equiteks では 8 mA、Earthworks では 10 mA)。IEC 規格では、マイク 1 台あたりの最大許容電流を 10 mA としています。必要な電流が供給されない場合、マイクは信号を出力しますが、意図したレベルのパフォーマンスを発揮することはできません。具体的な症状は多少異なりますが、最も一般的な結果は、マイクが過負荷 (歪み) なしで処理できる最大音圧レベルの低下です。マイクによっては、感度 (特定の音圧レベルに対する出力レベル) が低下することもあります。

ほとんどのグランド リフトスイッチには、ファンタム電源を切断するという望ましくない効果があります。電源がマイクの電子部品に届くためには、マイクのピン 1 と 48 ボルト電源のマイナス側の間に常に DC 電流経路が必要です。通常ピン 1 であるグランドをリフトすると、この経路が切断され、ファンタム電源が無効になります。

ダイナミック マイクまたはリボン マイクをファンタム電源入力に接続すると、マイクが損傷するというのが一般的な考えです。この損傷が発生する可能性は 3 つあります。ケーブルに欠陥がある場合、ファンタム電源はマイクの出力に電圧を印加することで、一部のマイクを損傷する可能性があります。^[7]ファンタム電源入力をアンバランス ダイナミック マイク^[8]または電子楽器に接続した場合も、機器が損傷する可能性があります。^[9]マイクをファンタム電源が有効な入力にホットプラグすると発生する過渡現象により、マイクが損傷する可能性があり、入力のプリアンプ回路も損傷する可能性があります^[10]。マイク コネクタのすべてのピンが同時に接触するわけではなく、ファンタム電源入力の片側からケーブルの静電容量を充電する電流が流れ、もう片側からは流れない瞬間があるためです。これは、マイク ケーブルが長い場合に特に問題になります。ファンタム電源を必要としないデバイスでは、ファンタム電源を無効にするのが賢明です。^{[11] [12]}

AES 42規格に準拠したデジタルマイクには、オーディオリードとグランドの両方に10ボルトのファンタム電源を供給できます。この電源は、デジタルマイクに最大250mAを供給できます。通常のXLRコネクタのキー付きバリエーションであるXLDコネクタを使用すると、アナログデバイスとデジタルデバイスの偶発的な交換を防ぐことができます。^[13]

^{T 電源は、AB 電源[14]}または T12とも呼ばれ、DIN 45595 で説明されており、ファントム電源の代替として、映画音響の制作の世界で今でも広く使用されています。その市場向けの多くのミキサーやレコーダーには、T 電源オプションがあります。 ^[要出典]この方法は、出力オーディオ信号に電源ノイズが加わるため、時代遅れと見なされています。^[15]多くの古い Sennheiser および Schoeps のマイクはこの電源方法を使用していますが、新しいレコーダーとミキサーではこのオプションが段階的に廃止されています。アダプタ バレルと専用の電源は、T 電源マイクに対応するように作られています。この方式では、マイクの「ホット」端子 (XLR ピン 2) とマイクの「コールド」端子 (XLR ピン 3) の間に 180 オームの抵抗器を介して 12 ボルトが適用 されます。その結果、ピン 2 と 3 の間に 12 ボルトの電位差が生じ、大きな電流が流れることになります。これをダイナミック マイクやリボン マイクに適用すると、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。

プラグインパワー（PiP）は、ポータブルレコーダーやコンピュータのサウンドカードなどの一部の民生用機器のマイクジャックに供給される低電流の3～5 V電源です。IEC 61938でも定義されています。^[16]ファンタム電源とは異なり、低電圧（約+5 ボルト）が信号導体に接続され、スリーブを通って戻ります。DC電源は、マイクからのオーディオ信号と共通です。コンデンサーを使用して、後続のオーディオ周波数回路からDCをブロックします。電源がないと機能しないエレクトレットマイクに電力を供給するためによく使用されます。このタイプの電源で使用するように特別に設計されたマイクにのみ電力を供給するのに適しています。これらのマイクを、XLRシールドを3.5 mmスリーブに接続する3.5 mmからXLRへのアダプターを介して真の（48 V）ファンタム電源に接続すると、損傷する可能性があります。^[17]プラグインパワーは、日本の規格CP-1203A：2007でカバーされています。^[18]

これらの代替電源方式は、誤って「ファントム電源」と呼ばれることがあり、上記の真の 48 ボルト ファントム電源と混同しないでください。

一部のコンデンサー マイクは、マイク内の小さなコンパートメントまたは外部ハウジングに収納された 1.5 ボルトのセルで電力を供給できます。

ファントム電源は、航空電子工学の分野では、プロ用オーディオマイクよりも低い電圧を使用する航空用マイクに電力を供給するために使用されるDCバイアス電圧を表すために使用されることがあります。この文脈で使用されるファントム電源は、RTCA Inc.規格DO-214で指定されているように 、470 オーム（公称）抵抗器と直列に接続された8〜16ボルトDCです。 ^[19]これらのマイクは、航空の初期の頃や電話で使用されていたカーボンマイクから進化したもので、カーボンマイク要素全体のDCバイアス電圧に依存していました。

ファンタム電源は、マイク以外の用途でも使用されます。

• アクティブアンテナ
• 低ノイズブロックダウンコンバータ
• パワーオーバーイーサネット

• バイアスティー
• 電力線通信、主電源を介したデータ通信
• シンプレックスシグナリング

• 1964年のSchoeps CMT 20マイク – 世界初のファンタム電源マイク
• ファントム電源供給 - バランスライン、ファントム電源供給、接地、その他の難解な謎。Loud Technologies Inc、2003
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• マイクの設計と操作 - T電源/12T/AB電源/DIN 45595を含む代替コンデンサーマイク電源技術が含まれています。
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