Mikrofonvorverstärker stromversorgen über phantomspeisung?

[webete]

Hallo,
als percussionist spiele ich eine vielzahl von lauten und leisen instrumenten. Daher habe ich mir ein "gaspedal" für die mikrofone gebaut. Sinnvollerweise ... geräuschabstand ... Ist in das pedal ein 2 kanal mikrofonvorverstärker eingebaut (der auch die mikros phantomspeist), sodass die lange leitung zum mixer line-pegel hat.
Nun hätte ich gerne für den betriebsstrom des vorverstärkers (!!! - nicht für die mikros) eine phantomspeisung, um den kabelsalat zu reduzieren. Geht das nach den üblichen schaltplänen für die mikrofonphantomspeisung oder muss ich da was spezielles beachten? Kann mir jemand helfen?
Danke

 

[chris_kah]

Phantomspeisung ist für sehr geringen Strom ausgelegt, gerade mal 7mA Kurzschlussstrom je Ader (6.8 kOhm Serienwiderstand, 48V). Wenn noch Spannung übrig sein soll, dann weniger. Ich bezweifle, dass du damit den Verstärker betreiben kannst.
Du bräuchtest sonst einen DC-DC Converter, der aus hohem Spannungsniveau und kleinem Strom ein niedriges mit mehr Strom macht.
Um die Spannung halbwegs verlustarm abzugreifen, bräuchtest du einen Übertrager mit Mittenanzapfung.

 

[webete]

Danke! Das hilft mir weiter. Ich kann wohl die idee ad acta legen.

 

[LoboMix]

Wie @chris_kah schon schrieb, geht das nicht mit der üblichen nach der Norm (IEC 61938:2018) gebauten Phantomspeisung, da die nur für ganz geringe Ströme ausgelegt ist. Da du ja nicht nur die Mikrofonvorverstärker, sondern auch noch zwei Mikrofone versorgen willst, geht das mit der üblichen Beschaltung ganz sicher nicht. (Nebenbei gefragt: Willst du beide Mikrofonsignale getrennt ans Mischpult übertragen oder nach den Mikrofonvorverstärkern auf Mono zusammen mischen? Bei getrennter Übertragung bräuchtest du immer noch zwei XLR-Kabel. Um nur ein Kabel zu haben. müsste dieses 5-polig sein.)

Aber mit einer Modifikation der Phantomspeisung wäre es durchaus möglich, eine ausreichende Stromversorgung herzustellen. Phantomspeisung ist letztlich nur ein Schaltungsprinzip und die für Audio-Zwecke normierte nur eine bestimmte Ausformung davon.
Ursache für den geringen Maximalstrom sind die beiden 6,8 k Widerstände die den Strom (+) auf die beiden Tonadern verteilen. Diese begrenzen den Strom im Kurzschlussfall, was garantiert, dass die Phantomspeisung im Pult selber immer noch funktioniert und alle anderen Mikrofone ordnungsgemäß weiter arbeiten.

Wenn du dir eine separate Phantomspeisung mit einem eigenen Netzteil selber basteln willst, kannst du diese Widerstände beliebig so verkleinern, dass auch deutlich größere Ströme möglich sind ohne dass die Spannung zusammen bricht.
Ein Beispiel: Der Vorverstärker NE 5532 [NE5532] braucht ca. 10 mA und arbeitet zwischen 5-15 Volt. Um eine Stromversorgung zu basteln, die je nach Strombedarf der Gesamtschaltung (du brauchst ja auch noch einen ausreichend dimensionierten Step-Up-wandler für die 48 Volt für die Mikrofone) mindestens 12 bis ca. 14 Volt liefern kann, die an deinem Bühnen-Preamp ankommen, bräuchtest du z.B. ein Netzteil, das stabil 15 Volt liefert mit min. 100 mA (oder auch mehr).
Wenn du als Speisewiderstände statt 6,8 k nur 56 R nimmst, würden bei einem maximalen Strom je Ader von 50 mA (also insgesamt 100 mA - was sicher nicht erreicht wird) von den 15 V 2,8 V abfallen, also 12,2 V übrig bleiben. Wenn nur 60 mA fließen würden (30 mA je Tonader), bleiben ca. 13 V übrig, usw.

Das liefe auf eine etwas umfangreichere Bastelarbeit hinaus, aber im Post #1 klingt es so, als dass du das nicht scheutest.

 

[ohne titel]

Puh, möglich ist natürlich vieles, einfach aber nicht. Ohne einen sehr sparsamen Preamp wird das eher nichts. Wenn man das Beispiel mit den 56 Ohm Widerständen weiterdenkt, dann muss der Preamp die ganze Zeit gegen 110 Ohm arbeiten, muss also einen recht niederohmigen Ausgang habe, sprich: im Prinzip ein Kopfhörerverstärker sein. Und damit war es schon wieder nichts mit dem geringen Stromverbrauch.
Wenn es um ein schnelles Toursetup geht, würde ich die Audioleitungen (2?) und die DC-Versorgung durch ein Ethercon Kabel schicken und am Ende einen passgenauen Spleiß, z.B. im Stageboxrack verwenden.

 

[LoboMix]

Nein, mit dem Widerstand am Ausgang irrst du. Die Speisewiderstände liegen weder in den Tonaderleitungen noch stellen sie für das Audiosignal eine Last dar. Das Audiosignal "sieht" sozusagen weder die Spannung noch die Widerstände (daher ja auch der Name "Phantom..."). Zudem sind die Ausgänge des Preamps mit den üblichen Koppelkondesatoren gegen die Tonadern im Kabel geblockt (die aber nicht im OP-Amp-Chip integriert sind, die müssen extern zugefügt werden). Der Preamp muss also gegen keine Last arbeiten. Der Ausgangswiderstand solcher Preamps ist immer niederohmig und der Eingangswiderstand des Mixers ist immer (relativ) hochohmig, mindestens 2-3 k, meist mehr. Es bleibt also bei der normalen und üblichen Spannungsanpassung.

Deine Idee, ein Ethernet-Kabel zu nehmen, dürfte aber die bessere sein. Dann kannst du die Stromversorgung unabhängig vom Audiosignal führen, bei Bedarf sogar zwei Spannungen falls der OP-Amp mit einer symmetrischen Stromversorgung gespeist werden will. Mit den 4 Aderpaaren sind dann zwei Spannungen und zwei separate Audiokanäle möglich, und nichts davon kommt sich in die Quere.
So ein Spezialkabel beugt auch Verwechselungen vor.

 

[ohne titel]

@LoboMix : Einer von uns hat gerade einen Denkfehler, bin mir noch nicht sicher, wer…
Der OP Amp Ausgang sieht den Widerstand an seine, Ausgang, im Beispiel 100 Ohm, der Kondensato macht im NF keinen Unterschied, und dann geht es am anderen Ende des Kabels direkt auf die Einkoppelwiderstände, egal ob danach dann ein Übertrager oder eine elektronische Eingangsstufe kommt. Zwischen den Ausgängen der beiden OPs ist also 2xAusgangswiderstand + 2xEinkoppelwiderstand, in deinem Beispiel also z.B. 2x56 Ohm plus 2x deutlich kleinerer Ausgangswiderstand, z.B. 22 Ohm, gesamt ca. 150 Ohm. Ist das jetzt ein Problem, oder vielleicht nicht, weil es zur Ende hin hochohmig ist?

 

[LoboMix]

Für NF macht der Koppelkondensator keinen Unterschied, klar, NF soll er ja durchlassen. Aber bei der Phantomspannung handelt es sich ja um Gleichstrom, und genau den sperrt der Kondensator. Der Ausgang des Preamps und der "+" der Spannungsversorgung, zu dem ja beide Speisewiderstände gehen, bilden keinen Stromkreis und haben infolgedessen keinen Bezug zueinander. Das ist gemeint, wenn es heißt, dass der Ausgang die Spannung bzw. die Widerstände nicht "sieht".
Die Speisewiderstände liegen auch nicht parallel zum Eingang der nächsten Stufe, also des Mixers, und haben daher auch mit diesem nichts zu tun.

Die absolute Größe der Widerstände ist im Übrigen nicht ganz so erheblich, bei einem niedrigen Strombedarf der Schaltung können die auch etwas größer sein ohne dass die Spannung weiter absinkt. Was jedoch wichtig ist, ist die möglichst perfekte Gleichheit der Widerstände. Laut Norm dürfen die nicht mehr als 0,4 % voneinander abweichen (müssen also gematched sein, am besten mit einem guten Ohmmeter ausmessen).
Wenn sie stärker voneinander abweichen, gibt es eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Tonadern. Dann bildet sich eine Spannung zwischen den Tonadern aus, die dem NF-Signal überlagert ist und einen nachfolgenden Eingang stören kann.

 

[ohne titel]

Das ändert ja aber nichts daran, dass die beiden Ausgänge sich über die Koppelwiderstände gegenseitig belasten. Und die dürften ja über den Innenwiderstand ihrer Spannungsversorgung wieder relativ niederohmig an der Masse hängen.

 

[LoboMix]

Ups ... hier bin ich derjenige, der eine ziemlich heftige Blockade hatte
Natürlich hast du recht, die beiden Widerstände brücken ja in Serie geschaltet die beiden Tonadern und sind tatsächlich dem Ausgang des Preamps und dem Eingang des Mixers parallel geschaltet.
Da könnte es bei 112 Ohm in Summe durchaus etwas eng werden für das Signal. Der Strom muss ja auch noch an der Preamp-Schaltung über ebenfalls zwei Widerstände ausgekoppelt werden.

Insofern werden die Speisewiderstände immer "sichtbarer", je kleiner ihr Wert ist und bleiben nur "unsichtbarer" wenn ihr Wert ausreichend groß ist. Funktionieren sollte es zwar als Phantomspeisung auch mit kleinen Widerständen und damit größerer Stromstärke, aber wenn das eigentliche Nutzsignal dabei zusammen bricht, macht das keinen Sinn. Praktisch funktioniert das bei Audio wohl doch nur mit relativ geringen Stromstärken, die für deine Anforderung womöglich nicht ausreichen.

Man könnte jetzt zwar auszurechnen versuchen und ausprobieren, mit wieviel Ohm und welcher Eingangsspannung und einer Preamp-Schaltung mit möglichst geringem Stromverbrauch das alles doch ordentlich genug funktionieren könnte.
Aber je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr kommt mir deine Idee, den Job mit einem Ethernet-Kabel zu lösen als die sinnvollste, am einfachsten zu realisierende und betriebssicherste Lösung vor.

 

[webete]

Hallo leute,
ich bin ganz überwältigt, von euren beiträgen! vielen dank!

Beitrag automatisch zusammengefügt: 05.08.23

Ups ... hier bin ich derjenige, der eine ziemlich heftige Blockade hatte
Natürlich hast du recht, die beiden Widerstände brücken ja in Serie geschaltet die beiden Tonadern und sind tatsächlich dem Ausgang des Preamps und dem Eingang des Mixers parallel geschaltet.
Da könnte es bei 112 Ohm in Summe durchaus etwas eng werden für das Signal. Der Strom muss ja auch noch an der Preamp-Schaltung über ebenfalls zwei Widerstände ausgekoppelt werden.

Insofern werden die Speisewiderstände immer "sichtbarer", je kleiner ihr Wert ist und bleiben nur "unsichtbarer" wenn ihr Wert ausreichend groß ist. Funktionieren sollte es zwar als Phantomspeisung auch mit kleinen Widerständen und damit größerer Stromstärke, aber wenn das eigentliche Nutzsignal dabei zusammen bricht, macht das keinen Sinn. Praktisch funktioniert das bei Audio wohl doch nur mit relativ geringen Stromstärken, die für deine Anforderung womöglich nicht ausreichen.

Man könnte jetzt zwar auszurechnen versuchen und ausprobieren, mit wieviel Ohm und welcher Eingangsspannung und einer Preamp-Schaltung mit möglichst geringem Stromverbrauch das alles doch ordentlich genug funktionieren könnte.
Aber je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr kommt mir deine Idee, den Job mit einem Ethernet-Kabel zu lösen als die sinnvollste, am einfachsten zu realisierende und betriebssicherste Lösung vor.

ich habe da auch an die möglichkeit eines ganz oben erwähnten trafos mit mittelanzapf gedacht, den ich vom mikrofonanschluss her kenne, aber geht das auch als abschluss einer line-pegel leitung? da bräuchte ich wohl einen speziellen trafo..... ich arbeite mit stereo, also 2 übertragungswege bis zum mixer. dh. ich müsste nur eine leitung für die speisung verwenden und es wäre dann unsymmetrisch in bezug auf die versorgungsspannungsübertragung. ... ist jetzt mal nur eine theoretische überlegung, weil:
die idee mit dem spezialkabel, das die versorgungsspannung auf einer eigenen leitung führt, ist wohl in anbetracht aller umstände die weitaus einfachste lösung!
danke, super idee!

 

[LoboMix]

die idee mit dem spezialkabel, das die versorgungsspannung auf einer eigenen leitung führt, ist wohl in anbetracht aller umstände die weitaus einfachste lösung!

Auf jeden Fall. Da an das Netzwerkkabel keine besonderen Anforderungen gestellt werden für diesen Zweck (außer dass es ein flexibles Kabel sein sollte), reicht auch ein billigeres Cat5/Cat6. Da du ja zwei Audiokanäle zum Mixer bringen willst, wärest du mit einem einzelnen normalen XLR-Kabel ohnehin nicht weiter gekommen.
Wenn du die beiden Line-Signale aus dem Preamp unsymmetrisch zum Mixer führen willst, was bei Line-Signalen und Kabellängen bis 10-20m normalerweise unproblematisch ist, würde auch ein 5-adriges Kabel gehen wie es für 5-polige DMX-Kabel verwendet wird. Diese sind dann auch auf jeden Fall in bühnentauglicher, also z.B. trittfester Qualität erhältlich. (Wenn du dem Schirm als Masse für die Stromversorgung mit einbeziehst, ginge mit einem 5-adrigen Kabel auch eine symmetrische Verbindung der beiden Audio-Kanäle.)

 

[ohne titel]

Da an das Netzwerkkabel keine besonderen Anforderungen gestellt werden für diesen Zweck

Fast - auf beidseitig aufgelegten Schirm achten, das gibt es auch anders.

 

[LoboMix]

Da es hier erkennbar nur um eine Selbstbau-Lösung gehen kann, stellt sich die Frage, ob überhaupt zu einem fertig mit Steckern konfektionierten Netzwerkkabel gegriffen werden sollte oder besser Meterware zum Einsatz kommt.
Ich würde Meterware nehmen und selber verdrahten - ohne Stecker. Auf der Bühne befindet sich ja der Preamp und Mixerseitig müsste es eine Art Breakout-Box geben. Das Verbindungskabel würde ich fest anschließen in den Gehäusen (mit Kabelsicherung). Beide Gehäuse sollten ja recht klein ausgeführt werden können. Der Preamp in IC-Ausführung nimmt wenig Platz weg und in die Breakoutbox müssten z.B. nur 2 x Female-XLR-Buchsen eingebaut werden (plus DC-Buchse, s.u.) von wo aus es dann weiter zum Mixer geht mit 2 XLR-Kabeln der jeweils benötigten Länge (bei Line-Signalen würde auch Klinke gehen).
Als Netzteil würde ich ein gutes fertig konfektioniertes nehmen der Schutzklasse III (also vollisoliert ohne PE). Dazu an der Breakout-Box eine DC-Buchse. So wäre alles sowohl Strom- als auch betriebssicher, zudem kompakt und schnell aufbaubar.