Impedanzanpassung Mikrofon <> Preamp

[rbschu]

Darf ich mal eine "dumme" Frage an die Spezialisten unter Euch stellen? Was passiert eigentlich, wenn die wie vorgenannte nominell vierfache Eingangsimpedanz der PreAmps gegenüber der Ausgangsimpedanz der Mics unterschritten, sagen wie halbiert, wird? Wird der Klang des Mikrofons dadurch mulmiger, werden bestimmte Frequenzen schlechter übertragen, etc.? Hintergrund ist natürlich, dass ich als Nicht-Elektroniker etwas aus dieser Antwort lernen will, zumal ich gerade mein Review zu den beiden Audio-Technicas geschrieben habe, bei dem eines davon (AT2031) eine Ausgangsimpedanz von 85 Ohm, das andere von 250 Ohm hatte (AT4021). Beide Mikros habe ich jedoch unterschiedslos am PreAmp betrieben, der auf 600 Ohm Eingangsimpedanz eingestellt war. Ich hätte, um der Vervierfachung der Eingangsimpedanz zu entsprechen, auf einem Kanal 340 Ohm und auf dem anderen 1 kOhm einstellen können, was ich aber unterlassen habe. Habe ich dadurch beim Test einen systematischen Fehler gemacht, der auf das Klangvermögen der Mikrofone einen Einfluss hat? Wäre ein Fehler ebenso aufgetreten, wenn ich die Eingangsimpedanz am PreAmp auf 3 kOhm hochgeschraubt hätte?

 

[Hotspot]

eine "dumme" Frage

Die Frage ist nicht dumm, natürlich nicht.
Hier spielt die Kabellänge eine Rolle, je länger das Kabel umso größer der Widerstand. Den musst du zum Ausgangswiderstand des Mikrofons addieren.
Entsprechend ist die 4fache Eingangsimpedanz des Preamps auch nur eine pi mal Daumen Empfehlung.

Interessant wird das ganze an sich erst, wenn die Eingangsimpedanz des Preamps deutlich unter der Ausgangsimpedanz des Mikrofons (+ Kabel) liegt. Dann kann es zu Klangeinbußen im Bass- oder Höhenbereich kommen.

 

[Telefunky]

beim Kabel ist es nicht der Widerstand, der sich auf die Impedanz auswirkt, sondern die Kapazität.
So wie es bei einer dynamischen Kapsel weniger um den Gleichstromwiderstand in Ohm geht, als um die Induktivität.

Daraus geht klar hervor, warum dynamische Systeme so viel sensibler auf Eingangsstufen reagieren als Kondensator-Typen, deren Impedanzwandler die Kapsel 'entkoppelt'.
Das individuelle Verhalten ist in jedem Fall sehr schwer vorauszusagen (einfach probieren, wenn die Option besteht).

Ich nutze gern die alten Telefunken Stäbchen TD26 anstelle des typischen KMK vor der Gitarre.
Trotz 800 Ohm Impedanz höre ich da keinen negativen Einfluss, weder in den Höhen, noch in einem 'matten' Gesamtklang, wie er typisch für echte Fehlanpassung wäre.
(ich würde sie gern mal an einem Focusrite ISA mit 3,2 KOhm Eingang hören... wenn sich das wirklich bemerkbar macht, wären es die Überflieger schlechthin)

cheers, Tom

 

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@rbschu
Was zum Lesen (finde ich ganz praxisnah und nicht zu detailverliebt beschrieben):
http://www.neumann.com/homestudio/de/was-ist-impedanz

 

[rbschu]

Ah, danke für den Buchtipp. Ist vorgemerkt. Ich kriege aber gerade keine Verbindung zu dem Link. - Zusammengefasst "nehme ich mit nachhause": Effekte wie matter Klang treten erst ab +/- gleicher Impedanz des Mikrofons als auch des PreAmps ein, wobei dynamische Mikrofone wohl deutlicher als Condenser diesen Effekt zeigen würden.

Ungeklärt bleibt, warum diese 4-fache Eingangsimpedanz am PreAmp empfohlen wird und ob diese vielleicht doch die Grenze ist, ab der diese Effekte auftreten? Weiterhin stellt sich mir die Frage, warum dann nicht PreAmps mit viel höheren Eingangsimpedanzen, also im MOhm-Bereich ausgestattet werden? Man kennt das ja als Hi-Z Eingang für E-Gitarren... Was spricht konstruktionsbedingt dagegen?

So, die Verbindung zum Link steht.

Ich zitiere mal, weil es sich um Wissen handelt, über das eigentlich alle von uns "Enthusiasten" verfügen sollten. Ich verstehe nun auch, dass Klangbeispiele zu meiner Gegenüberstellung AT4021 vs. AT2031 systematisch fehlerbehaftet sind, weil ich für das AT4021 nicht über 1200 Ohm gegangen bin, sondern es lediglich mit 600 Ohm Eingangsimpedanz am Vorverstärker gegen das unwissentlich besser gestellte AT2031 ins Rennen geschickt habe, für das die 600 Ohm optimal waren. Ich entschuldige mich für dieses "Nichtwissen" und ärgere mich natürlich darüber, dass ich das bei meinen beigefügten Audio-Files nicht berücksichtigt habe, aber keiner ist Jesus... Hier nun das Zitat von oben erwähnter Neumann-Quelle. In Rot markiert sind die Stellen, die für mich Aufklärung geleistet haben:

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Ausgangsimpedanz
Wie den meisten wohl bekannt sein dürfte, handelt es sich bei elektrischen Audiosignalen um Wechselspannungen. Vereinfacht gesagt, handelt es sich bei Impedanz um einen elektrischen Widerstand, bezogen auf Wechselströme. Mikrofone haben typischerweise eine Ausgangsimpedanz von weniger als 200 Ohm. So niedrige Impedanzen erlauben sehr lange Kabelwege ohne Klangbeeinträchtigung. Das ist schon mal ein riesiger Fortschritt gegenüber elektrischen Gitarren, beispielsweise, die schon bei Kabellängen von 6 Metern hörbar Höhen einbüßen.


Lastimpedanz bzw. Abschlussimpedanz
Die Lastimpedanz ist eigentlich gar keine Eigenschaft des Mikrofons selbst, sondern es ist die Eingangsimpedanz des folgenden Geräts, in diesem Fall des Mikrofonvorverstärkers. Ist dessen Eingangsimpedanz eher niedrig, spricht der Techniker von einer „hohen Belastung“. Und zwar deshalb, weil die Ausgangsstufe härter arbeiten muss , um eine niedrige Eingangsimpedanz „anzutreiben“. Als Folge kann es zu Verzerrungen kommen, insbesondere bei höheren Signalpegeln. Um derartige Verzerrungen zu vermeiden, arbeitet man in der Studiotechnik vorzugsweise mit niedrigen Ausgangsimpedanzen und deutlich höheren Eingangsimpedanzen, die also eine geringe Belastung darstellen.

Für optimale Resultate sollte die Lastimpedanz mindestens das Fünffache der Ausgangsimpedanz betragen. Hat also das Mikrofon eine Ausgangsimpedanz von 200 Ohm, dann sollte die Eingangsimpedanz des Vorverstärkers mindestens 1.000 Ohm (1 Kiloohm) betragen. Und genau diesen Wert findet man in den meisten Mikrofondatenblättern als „Nennlastimpedanz“ oder „Abschlussimpedanz“. Dabei handelt es sich um die minimale Impedanz, für die der Hersteller alle übrigen Spezifikationen im Datenblatt garantiert.

Hat der Vorverstärker eine höhere Eingangsimpedanz, stellt das überhaupt kein Problem dar. Schließt man aber sein Mikrofon an einen Preamp an, dessen Eingangsimpedanz deutlich niedriger liegt, kann es zu Klangbeeinträchtigungen kommen. Beispielsweise Höhenverluste und/oder Bassverluste. Auch der Grenzschalldruckpegel kann durch eine niedrige Lastimpedanz deutlich sinken, d.h. es kommt bereits bei niedrigeren Lautstärken zu hörbaren Verzerrungen. Beschädigungen des Mikrofons sind durch eine „unzulässig“ niedrige Lastimpedanz jedoch nicht zu befürchten.


Fazit
Was gilt es nun in Sachen Impedanz zu beachten? Nicht viel! So gut wie jedes Studiomikrofon hat eine Ausgangsimpedanz von 200 Ohm oder weniger. Der genaue Wert mag Toningenieure im Bereich Klassik interessieren, die oft mit sehr langen Kabelstrecken arbeiten müssen. Aber im Homestudio ist er nicht von Belang. Auch hat so gut wie jeder Vorverstärker eine Eingangsimpedanz, die über der empfohlenen (minimalen) Lastimpedanz liegt. Auch hier stellt sich kein Problem!

Eine Ausnahme gibt es allerdings: Einige Preamps neuerer Bauart verfügen über einen Wahlschalter für variable Eingangsimpedanz. Sollte dein Vorverstärker über einen solchen Schalter verfügen, stelle einfach die maximale Eingangsimpedanz ein und vergiss diesen Schalter fortan.
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[Hotspot]

systematisch fehlerbehaftet

Theoretisch ja. Praktisch nein/vielleicht/eher nicht. Bzw. mir fehlen Informationen zu deinem Versuchsaufbau, so dass ich deine Schlussfolgerung nicht ganz endgültig nachvollziehen kann.
Die Frage ist, warum hast du dich für 600 Ohm entschieden? Aus klanglichen Gründen doch sicher.
Das ist, worauf es ankommt.

Ich spiele eigentlich immer mit den Eingangsimpedanzen meiner Preamps, so sie denn verschiedene Werte wählbar haben. Das nutze ich aber als weitere Option, den Sound zu beeinflussen, nicht als Fehlervermeidung per se.
Natürlich nehme ich immer die kürzest möglichen Kabellängen.

 

[rbschu]

Ganz ehrlich: ich habe keinen Gedanken daran verschwendet. Wenigstens in dem Moment, in dem ich aufgenommen habe. Als ich die Rahmenbedingungen/Versuchsbedingungen nochmal zusammengeschrieben habe - erst dann habe ich auf die entsprechende Einstellung am PreAmp geguckt -, fielen mir die 600 Ohm auf jedem der beiden Kanäle auf. Nach den auf den Neumann-Seiten erläuterten Zusammenhängen muss ich zugeben, dass ich da nachlässig war. Ich belasse es dennoch bei diesem Test mit den entstandenen Aufnahmen, allerdings würde ich sowas in einer Diplom-Arbeit in die Tonne kloppen und nochmal neu aufnehmen. Solch ein Review ist aber keine Diplom-Arbeit und es kann sein, dass der Fehler im Versuchsaufbau nicht ins Gewicht fällt. Vielleicht ist das mit der Situation zu vergleichen, in der ein 100m-Läufer einen lockeren Schnürsenkel am Schuh hat. Das ist zwar u.U. ein Handicap, aber solange der Schuh am Fuß bleibt und nicht davon fliegt, könnte der Läufer das Rennen immer noch bestreiten. Aber beim 400m-Läufer ist das etwas Anderes; so lange hält der lockere Schnürsenkel nicht. - Gute Analogie?

 

[Telefunky]

leider nicht - beim Sprinter ist der 'Druck' wesentlich höher, er würde durch den lockeren Treter nicht genug Kraft auf den Boden bringen ...
ps: bezogen auf den Pegel Aspekt trifft es aber zu - bei leisen Signalen wirkt sich die (ggf zu) niedrige Impedanz weniger aus

 

[LoboMix]

An dieser Stelle möchte ich gerne darauf hinweisen, was zu dem Thema "Anpassung" bei E. Sengpiel zu finden ist (der ja nicht umsonst von vielen immer wieder zitiert wird). Dazu zwei Links:
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-spannungsanpassung.htm und
http://www.sengpielaudio.com/AnpassungInDerTonstudiotechnik.pdf

Im ersten Link kann man in einem online-Rechner selber Werte für die Ausgangsimpedanz des Mikrofons und der Eingangsimpedanz des Premaps eingeben und erhält dann die entsprechenden Dämpfungswerte. Bei einer Ausgangsimpedanz des Mikros von 250 R und einer Eingangsimpedanz des Preamps von 600 R beträgt die Dämpfung immerhin schon satte -3dB (es bleiben nur 70% der Quellenspannung übrig, 30% werden "verbraten"). Das wäre nun nicht so schlimm, wenn der Preamp ausreichend rauschfrei ist, kann man das mit ihm wieder problemlos aufholen. Aber: durch die zusätzlich nötige Verstärkung wird das (unvermeidliche) Rauschen der Quelle mit verstärkt - es rauscht also in jedem Fall mehr bei einer solchen Fehlanpassung. Da der Quelle mehr Leistung abverlangt wird, kann es schneller zu Verzerrungen im Signal kommen.

Da Impedanzen aber üblicherweise frequenzabhängig sind (wobei das für dynamische Mikrofone sicher, für Kondensatormikrofone nicht im gleichen Maße oder nur in geringem Maße gilt), bedeutet das, dass verschiedene Frequenzen/Frequenzbereiche unterschiedlich stark gedämpft werden (wie es auch in Text von Neumann angedeutet wird). Die in den Datenblättern angegebene Frequenzkurve wird also auf eine bestimmte Weise verbogen und verfälscht, die man aber faktisch nicht nachvollziehen kann, da es keine Diagramme zu den Impedanzverläufen der Mikrofone gibt, bzw. sie nicht veröffentlicht werden. Das Ergebnis mag im Einzelfall durchaus gefallen, weshalb es ja solche Impedanzwahlschalter an Preamps gibt.
Die Empfehlung, als Lastimpedanz für Mikrofone einen mindestens 5-10 x höher über der Quellimpedanz liegenden Wert einzuhalten kommt also nicht von ungefähr. Denn nur wenn der Dämpfungsfaktor ausreichend klein ist (Sengpiel schreibt von max. -1dB - dazu müsste bei 250 R Quellimpedanz die Preamp-Eingangsimpedanz mindestens 2000 R sein!) kann man sich darauf verlassen, dass der für das Mikrofon angegebene Frequenzgang und dessen Rauschzahl eingehalten werden.

Die durch eine solche Fehlanpassung hervorgerufene Dämpfung ist im übrigen von der Kabellänge und dessen Widerstand (weitgehend) unabhängig, denn diese liegt bei halbwegs guten Kabeln auch bei Längen bis 1 km noch deutlich unter 100 R, ist also bei den üblichen Längen zu vernachlässigen. Es ist die Last selber, die die Quelle belastet.
Beim Kabel selber spielt wiederum sein Serienwiederstand (in geringem Maße, da wie gesagt vom Wert her üblicherweise sehr niedrig) in Verbindung mit seinem kapazitiven Belag (ist entscheidender) eine Rolle, inwieweit es als Tiefpass möglicherweise den Audiofrequenz-Bereich beschneidet, also Höhen dämpft. Da dabei vor allem die Quellimpedanz mit in die Rechnung eingeht und die Grenzfrequenz je weiter nach oben verschoben wird, je geringer diese Quellimpedanz ist, sollte diese eben möglichst niedrig sein, wenn man lange Kabel verwenden will/muss.
Näheres dazu hier: http://www.sengpielaudio.com/Rechner-kabel.htm

 

[rbschu]

Es ist sehr erhellend, diese Thematik hier nochmal, bzw. erstmalig zu beleuchten (keine Ahnung, ob es schon einen Thread gibt, aus dem solche Informationen bezogen werden können), insbesondere für User, die nach uns evt. auf dieses Thema stoßen werden und daraus lernen können. Ich denke, das ist auch ein zentraler Punkt eines Forums wie diesem. Leider schweift das Thema etwas vom Titel dieses Threads ab, gerade noch vertretbar um nicht off-topic zu sein. Ich hatte mir schon überlegt, einen weiteren, neuen Thread aufzumachen, der sich schwerpunktmäßig mit der Anpassung von Mikrofonen an PreAmps befasst, aber ich befürchte, das Wesentliche steht schon hier und solch ein Thread wäre eine simple und vielleicht schwache Wiederholung.

Ich danke Euch aber sehr für alle hier gemachten Beiträge. Ich habe viel gelernt und von eurem Hintergrundwissen profitiert. Worüber soll sich ein "alter Mann" sonst noch freuen, außer über zusätzliches Wissen in seinem geliebten Hobby? Jaja, über eine gelungene und gefragte CD vielleicht, aber bis dahin muss ich noch weit gehen (mir bleibt sehr wenig Zeit für mein Hobby).

 

[Banjo]

Hallo zusammen,

interessantes Thema! Auf Anregung von dabbler hab ich das in einen eigenen Thread im Knowhow ausgelagert.

Banjo

 

[Hotspot]

Sehr gut, wenn es nun schon an exponierter Stelle steht, dann möchte ich doch gern noch mal die Frage nach dem Praxisbezug in die Runde werfen.

Wie ich weiter oben schon schrieb, benutze ich die Impedanzanpassung vorrangig zur Soundbeeinflussung.
Ansonsten stehen meine Impedanzwahlschalter der Preamps per default auf dem jeweils höheren Wert.
Ich müsste nochmal in Ruhe schauen, welche Eingangsimpedanzen die Gerätschaften so haben. Hatte aber praktisch noch keine negativen Effekte, die ein Eingreifen nötig machten.
Und es sind auch Geräte dabei, von denen ich die Impedanz gar nicht mal auf dem Schirm habe. Ist für mich eigentlich keine kritische Größe, die ich permanent beachten müßte.

Wie sieht das bei euch so aus?

 

[Telefunky]

'permanent' wäre wohl das falsche Wort, aber es gibt schon mal Sonderfälle...
Auf der Eingangsseite 'öffnet' ein zu hochohmiges Quell-Gerät die Schaltung, dh es geht Richtung offener Ausgang mit erheblichen Störeinstrahlungen.

Ich habe ein Grundig Ribbon (made by Beyer), das entsprechend der damaligen Gepflogenheiten sowohl einen nieder- wie hochohmigen Ausgang hat.
Letzteren habe ich auch zielsicher erwischt, als es einen XLR-Stecker bekam... und die Dummheit noch gesteigert, indem ich nicht nachgemessen habe.
Klang ja ganz ok am Telefunken V676, das relativ starke Rauschen habe ich auf den gain-Bedarf zurückgeführt.

Dann kam ein Audient ID22 und sollte sein Können natürlich an was 'anspruchsvollem' beweisen.
Also das Grundig Dingen drangesteckt und ... ist der Preamp kaputt ? Hat er das billigste aller Schaltzteile im Gepäck ?
Blankes Entsetzen, es rauscht und zirpt nach allen Regeln der Kunst und auch solchen, die ich noch nicht kannte: das Störgeräusch variiert mit Druck auf den Netzteilstecker am Interface...
Ein SM57 dran und schlagartig war Ruhe.
Da habe ich dann doch mal gemessen ... 3kOhm Gleichstromwiderstand düften 30kOhm Impedanz entsprechen, zumindest 'echt hochohmig'.

Am Telefunken hat es nur deshalb 'besser' funktioniert, weil der über den Ausgangstrafo galvanisch getrennt war und folglich die Nebeneffekte typischer Rechnerkopplung fehlten.

cheers, Tom

 

[The_Dark_Lord]

.... Denn nur wenn der Dämpfungsfaktor ausreichend klein ist (Sengpiel schreibt von max. -1dB - dazu müsste bei 250 R Quellimpedanz die Preamp-Eingangsimpedanz mindestens 2000 R sein!) kann man sich darauf verlassen, ...

~2 kOhm Eingangsimpedanz ist auch einigermaßen der Standard bei Mikrofonvorverstärkern, und ~200 Ohm Ausgangsimpedanz auch so einigermaßen der Standard bei Mikrofonen.
Das geht also schon in Ordnung