Suche informationen zu Mikrofon(Kapsel)technik - the Darkside of Microphon

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Hallo Gemeinde,

Bücher und andere Litteratur zu Thema Mikrofon streifen das Thema Design von Mikrofon Kapseln meist nur sehr oberflächig. Selbst das Buch "Mikrofone in Theorie und Praxis" von Thomas Görne geht bei den Kapseln nicht viel weiter (etwas übertrieben von mir) als, das es dynamische (Tauchspule, Bändchen) und elktrostatische (Kondensatormikrofon) Mikrofon gibt.

Mich interessieren etwas tiefere Einblicke in das Kapseldesign. Warum ein dynamisches Mikrofon für ein Tonband in der 60er bis 80er eine Ipendanz von 500 bis 800 Ohm hat und nicht wie heute um die 200 Ohm wenn es einen XLR-Stecker hat. Wie Kapseln im Detail aufgebaut sind und warum, ...

Ich habe mittlerweile einige Bücher, die das Wort "Mikrofon" im Titel führen gelesen, zumeist erworben und auch im internet mich in verschieden Foren versucht sachkundig zu machen. Zu meinen Fragestellungen und sowie Erklärungen zum Kapseldesign finde ich aber fast garnichts.

Ich würde mich freuen hier Anregungen, Buchtitel, Links und sonstige sachdienliche Hinweise zu bekommen um meinem Wissensdurst stillen zu können.

Gruß

GwB
 
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@.Jens Danke für den Hinweis.

Das Buch hatte ich schon mal auf dem Bildschirm. Ich habe mir die betreffenden Kapitel jetzt noch mal durchgelesen. Es steht etwas mehr über die Technik drin (Membran und Aufhängung) aber hinsichtlich der Abhängigkeiten der Impendanz von konstruktiven merkmalen leider nichts.

Mein Hauptaugenmerk liegt auch mehr auf den Tauchspulen- als auf den Kondensatormikrofonen.
 
Naja, da werden sich die Hersteller wenig in die Karten schauen lassen. Wie bei Lautsprechern hängt die Impedanz streng genommen auch noch von der mechanischen Impedanz der Kapsel (Membran) und der akustischen Impedanz ab - und die wiederum hängt ab davon, wie die Kapsel in den Korb eingebaut ist. Das ist im Grunde das gleiche Spiel wie bei einer Box.

Da Mikrofone aber keine Luft bewegen müssen, sondern als möglichst wenig störende Sensoren gebaut werden, sind die mechanische und insbesondere die akustische Impedanz dort von nur geringem Einfluss. Letztendlich bestimmt bei einem Tauchspulenmikro die Spule selbst die Impedanz - also welcher Draht, wieviel Wicklungen etc.

Und soweit ich weiß, hat man sich da einfach an das gehalten, was z.B. die Rundfunkanstalten als Standard vorgegeben haben - bzw. was sich später in den Studios und der Beschallungsbranche als Standard durchgesetzt hat. Sprich: wenn ein Mikro mit 600 Ohm gefordert war (weil z.B. die Eingangsstufen darauf optimiert waren), dann hat man das so gebaut (mehr oder weniger Wicklungen). Bzw., was eigentlich noch wesentlicher ist: es soll bei einem Normschalldruck ein gewisser Spannungspegel erzielt werden. Dementsprechend muss man die Empfindlichkeit anpassen, was auch über die Spule geht. Und bei ähnlich großen Membranen landet man dann eben immer wieder bei ähnlichen Impedanzen.

Welche Impedanz ein Mikro hat, hängt also weniger von den konstruktiven Eigenschaften der Kapsel ab, sondern von den Vorgaben bzw. Normen oder Standards. In Deutschland ist/war da in den frühen Jahren des Rundfunks das IRT (Institut für Rundfunktechnik) federführend, die hatten immer recht viele strenge, eigene Normen (im Prinzip ist das eine Arbeitsgemeinschaft des öffentlichen Rundfunks). Anderen Länder hatten zum Teil abweichende Normen ihrer Institute (z.B. ORTF in Frankreich, AES in USA, EBU später in Europa,...). Im Zuge der europäischen und internationalen Harmonisierung (z.B. über die ITU) haben sich dann die jeweils "üblichen" Standards immer wieder mal geändert - so haben eben ältere Mikros ggf. mal andere Impedanzen als die Standardmodelle heute.

Es mag auch sein, dass Mikrohersteller für manche Großkunden (immer noch) Varianten ihrer Mikros anbieten, die für die jeweilige "Hausnorm" angepasst sind. Wenn der WDR in den 70ern bei Neumann Mikros gekauft hat, war das sicherlich nicht ungewöhnlich. Ob das heute immer noch so ist, weiß ich nicht. Ist aber mit der heutigen Halbleitertechnik und sehr hochohmigen und rauscharmen Vorverstärkern nicht mehr so problematisch wie in den 50ern, wo das alles noch Röhrentechnik war... ;)

PS: Diese Normen fallen natürlich auch nicht vom Himmel, sondern orientieren sich an den zur jeweiligen Zeit verfügbaren technischen Methoden.

Ganz vereinfacht kann man sagen:
- Bei gleicher Membrangröße (Tauchspule) steigt die Empfindlichkeit (Ausgangsspannung) mit der Anzahl Windungen, die Impedanz allerdings auch.
- Man möchte möglichst wenig Kupfer aufwickeln, weil sonst die bewegte Masse steigt und der Frequenzgang leidet - also möchte man eher niedrige Impedanzen.
- Die Eingangsimpedanz des Preamps sollte "nennenswert" höher liegen als die Impedanz des Mikros - sonst fließt irgendwann zuviel Strom, und es rauscht und "klirrt" (Verzerrungen).
- Letztendlich ist der beste Kompromiss gefragt zwischen Linearität, Empfindlichkeit, Frequenzgang,...

Soweit, so gut. Jetzt gab es im Wesentlichen drei Technologiestufen:
50er/60er Jahre: Röhrentechnik. Die Eingänge sind sehr hochohmig, man kann sich also höhere Impedanzen erlauben - man braucht aber auch höhere Ausgangsspannungen des Mikros, sonst rauscht es wie der Teufel. Resultat: eher hohohmige Mikros (typ. 600 Ohm oder mehr).
70er/80er Jahre: diskret aufgebaute Halbleitertechnik auf Germanium- bzw. Siliziumbasis. Kleiner, billiger, linearer, man kann rauschärmer höher verstärken. Allerdings waren die Eingangsimpedanzen der Preamps damit geringer (einige kOhm), also mussten die Impedanzen der Mikros runter. War auch kein Problem, denn mit den gesunkenen Signalpegeln kamen die Transistoren bei vergleichbaren Rauschpegeln auch klar.
90er Jahre bis heute: hoch integrierte Halbleitertechnik auf CMOS/MOSFET/etc.-Basis. Sehr hochohmig, wenn man möchte. Fast rauschfrei im Vergleich zu vorher. Irrwitzige Verstärkungen möglich, und das auch noch sehr linear. Ein Traum ;)
Man könnte jetzt die Impedanzen wieder hochsetzen - aber dann schleppt die Membran zuviel Kupfer mit sich rum. Außerdem: Wozu? Die hohen Signalpegel braucht man nicht, weil man quasi beliebig verstärken kann. Man könnte auch noch weiter runtergehen (tut man z.T. auch, z.B. bei sehr kleinen Headset-Mikros) - alles kein Problem mehr. Aber man hält sich eben dann an etablierte (Pegel-)Standards, und das ist auch sinnvoll - im Allgemeinen. Und natürlich gibt es auch unabhängig vom Preamp noch ein "Optimum" als besten Kompromiss verschiedener Eigenschaften eines Mikros.

Deine Frage lässt sich also im Grunde darauf herunterbrechen: Wieviel Draht wird auf die Spule gewickelt - und warum genau so viel und nicht mehr oder weniger? ;)
 
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