Tontechnik 1 - Testfragen und Testantworten Mikrofone: 1.Erläutern

Tontechnik 1 - Testfragen und Testantworten
Mikrofone:
1.Erläutern Sie die zwei
Grundprinzipien bei der
Beschreibung von Mikrofonen.
Differenzieren Sie innerhalb
der einzelnen Sparten.
1. Empfängerprinzip
 Auf welche Schallgröße reagiert das
Mikro?
1. Druckempfänger (reagiert auf Druck)
stets ungerichtet
 Nur von einer Seite offen
 Kugel
2. Druckgradientenempfänger (Differenz)
stets gerichtet
 Von beiden Seiten offen (reagiert nicht auf
Schalldruck sondern auf
Schalldruckdifferenz)
3. Schnelleempfänger (Schnelle)
stets gerichtet
 Reagiert auf Schallschnelle
durch Kombination zweier gerichteter Mikros
kann auch die Charakteristik eines ungerichteten
Mikros erreicht werden
RICHTCHARAKTERISTIK WIRD DURCH
DIE Wahl Des Empfängers beeinflußt!
2. Wandlerprinzip
 Prinzip der Umwandlung in Spannung (Art)
akustischeelektrische Schwingungen
AKTIV Wandler
PASSIV Wandler
 Aktiv:
 Benötigt keine
Veränderung
externe
einer
Spannungsversorgu
zugeführten
ng (zufuhr)
elektrischen
unmittelbare
Energie z.B.
Umwandlung
Phantomspeisun
g
1.Kondensatormikrofon 1.Dynamisches Mikro
(in Hochfrequenzsch.)
(=mit Dauermagnet)
kapazitiv
dynamisch
 Schwingspule
befestigt an Magnet
erzeugt Spannung
2.Kohlemikro
Gleichspannung :
10V-60V
2.Piezoelektrische Mikros
reagiert auf Schalldruck,
gibt Spannung ab (innere
Polarisationsspannung) =
an der Kristalloberfläche
treten elektrische
Ladungen auf durch
Bewegung o.
Temperaturänderung
Problem:Empfindlichkeit
u. Frequenzgang stark temabhängig.
3.Kondensatormikros in
Niederfrequenzschaltungen
Elektretfolie
1
Elongationswandler

Ausgangsspannung ~
Membranauslenkung
Anwendung: Kontaktmikro zB Schlagzeugpad erzeut
Impulsnicht als Schwingung weitergegeben, sondern
direkt an Mikro als Impulssofort in Spannung
gewandelt
1.kompazitive Mikros
2.Kohlemikros
3.Piezoelektrische Mikros
Geschwindigkeitswandler


Ausgangsspannung ~
Membranauslenkung
Alle Magnetfeldwandler
Wandlerprinzip hat Einfluß auf:
 Impulstreue
 Frequenzgang
 Höhe der abgegebenen
Spannung
nicht auf Richtcharakteristik!!!
2. Was versteht man unter Nahbesprechungseffekt?


Druckgradientenempfänger haben für nahe Schallquellen einen anderen
Frequenzgang als für entfernte Schallquellen
nämlich eine Überbetonung tiefer FrequenzenNahbesprechungseffekt


Tiefenanhebung setzt etwa bei Abstand <= Wellenlänge λ ein
Tiefenanhebung ist um so größer je kleiner die Frequenz & je kleiner der
Abstand ist.
--Frequenzgang ist für das Fernfeld linearEntzerrung.
--In der Praxis spielt der Nahbesprechungseffekt nur eine Rolle, wenn der Abstand < 0,5m
wird (Radio!)
--Tiefenabfall im Fernfeld wird im Mikrofon elektrisch durch Bassanhebung
ausgeglichenNahfeld einheitliche Baßanhebung.
3. Erläutern Sie die Problematik beim Frequenzgang von Druckgradientenmikrofonen.
Mit welchen Mitteln kann ein ebener Frequenzgang erreicht werden?
Membranauslenkung durch Schalldruckunterschiede zwischen Membranvorder – u. Rückseite
 in einfachster Form: 8-Charakteristik
Frequenzgang:
 Bei frequenzunabhängiger Druckamplitude steigt der Druckgradient und damit
die Membranauslenkung zunächst mit der Frequenz an. (linearer Anstieg)
 Maximale Membranauslenkung:
Wenn mittlere Wegdifferenz zwischen Membranvorder – u. Rückseite einer
halben Wellenlänge bzw. einer Phasendifferenz von 180° entspricht.
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Für größere Phasendifferenz (>180°) wird Auslenkung wieder geringer.
Bei 360° wird sie 0, um danach erneut anzusteigen.
 Ohne Maßnahme wäre Membranauslenkung frequenzabhängig!!!
 man möchte aber einen linearen Verlauf von der tiefsten bis zur höchsten zu
übertragenden Frequenz haben (ebener Frequenzgang)
Lösung:
Man legt mittlere Wegdifferenz zwischen Membranvorder- u. Rückseite so fest, dass sie etwa
Der halben Wellenlänge der höchsten zu übertragenden Frequenz entspricht.
 Mikro arbeitet abgesehen von seinem oberen Übergangsbereich im ansteigenden Teil der
Frequenzkurve.
4. Was versteht man unter einem „geräuschkompensiertem“ Mikrofon?




Frequenzgerichtetes Mikrofon = geräuschkompensiertes Mikrofon (NIERE)
Für extreme Nahbesprechungen
Brauchbarer Frequenzgang in 2-4cm Entfernung
Pegelabfall von 6dB pro Oktave schon bei 100Hz
 gute Sprachübertragung aus Umgebung mit hohem Störpegel
 häufig leichte Anhebung bei 1-3kHz für bessere Sprachverständlichkeit
5.Nennen Sie Besonderheiten von Grenzflächenmikrofonen/PZM
(PressureZoneMicrofone)

Kleine Kondenstordruckempfänger, die bündig in eine schallharte Platte
eingebaut sine, so, dass ihre Membran (nahezu) in der Plattenebene liegt.
 Die Platte kann auf größere Flächen, beispielsweise den Boden oder an der
Wand befestigt werden.
 man kann so die Verhältnisse der „unendlichen Schallwand“ annähern, die
bis zu den tiefsten Frequenzen als Reflektor wirksam ist.
 Im Schallfeld eines Raumes bilden sich stets stehende Wellen und dadurch
frequenz – u. ortsabhängige Schalldruckmaxima u. Minima aus.
Ein in einer Begrenzungsfläche angeordnetes Mikrofon (PZM) befindet sich
dagegen stets in einem Schalldruckmaximum.
 Dadurch entfallen Schwankungen im Frequenzgang des auftretenden
Schalldrucks und die Nutzspannung wird verdoppelt (+6dB)  besserer
Rauschabstand.
 Ein ebener Frequenzgang auch für den seitlich eintreffenden Schall, läßt sich
nur erreichen, wenn der Membrandurchmesser <5mm ist  sonst
Interferenzerscheinungen  Rauschen
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


PZM übertragen auch den über Wand-/Boden-/Deckenrückwürfe zum Mikro
gelangenden indirekten Schall originalgetreu.
Einschwingvorgänge u. impulshaltige Schallanteile behalten ihren
ursprünglichen Klangcharakter.
Freifeld- und Diffusfeldfrequenzgang des Mikrofons sind einander gleich.

Durch den Einbau in eine Platte haben Grenzflächenmikrofone eine
Halbkugelcharakteristik  klare Richtcharakteristik möglich.
6.Erläutern Sie den Unterschied zwischen Freifeld- u. Diffusfeldentzerrung! Bei
welchem Mikrofontyp macht er sich am stärksten bemerkbar? Nennen Sie
Gründe.???HÄHHH


Diffusschall: Schall, der reflektiert wird
Hallradius: Punkt, an dem der Direktschall so groß ist wie der Diffusschall
(gemessen in dB)
1. Druckgradientenempfänger:
a.) im Diffusfeld
b.) im Freifeld
Frequenzgang an beiden Punkten gleich  ebener Frequenzgang
 Sänger hört sich gleich an , an Punkt a oder b
2.Druckempfänger (Kugel):
a.) im Diffusfeld
 ebener Frequenzgang
b.) im Freifeld
 keine lineare Wiedergabe
zB ab 1kHz wird angehoben
 höhere Wiedergabe (=Schärfe)
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 kein ebener Frequenzgang ist nur negative Eigenschaft  man kann sie auch positiv
nutzen = „s“ und „t“ kommen stärker zur Geltung.
7. Nennen Sie Vor- u. Nachteile von Großmembranmikrofonen.
 beliebt vor allem in der Unterhaltungsmusik.
Vorteile:
 Höhere Empfindlichkeit  größere Angriffsfläche  bei Kondensatormikrofonen ist
die Membran sehr dünn = leicht??
 Druckstau zu hohen Frequenzen setzt früher ein
+ für Sänger, da hohe Frequenzen betont werden  Stimme klingt voller  bei
Großmembrankondensatormikro
- für E-Gitarre meist nicht so gut  klingt zu scharf
 Besserer Störabstand (= Grundrauschen)
1. zB bei Bändchenmikrofon
Leiser Aufnahmeton  muß verstärkt werden – Grundrauschen wird mitverstärkt =
schlechtes Ergebnis
2. Großmembranmikrofon
 Signal ist schon so groß, dass es nicht verstärkt werden muß
 Rauschen stört icht
Nachteile:
 Frequenzgang naturgemäß nicht ganz linear
Skizze!
 Frequenzgang oder „Entzerrung“

Schlechtes Einschwingverhalten, da große Masse
Allgemein…
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8. Erklären Sie die Funktionsweise von Doppelmembranmikrofonen.


Umschaltbare Kondensatormikrofone nach dem Doppelmembranprinzip besitzen auf
beiden Seiten der teils angebohrten, teil durchgebohrten Gegenelektrode eine
Membran.
Je nach dem, ob beide Membranen elektrisch wirksam werden und mit welche
Polarität sie zusammengeschaltet werden, kann das Mikrofon verschiedene
Charakteristiken annehmen:
1. Kugelcharakteristik:
An beiden Membranen gleich große Spannung und gleiche Polarität
 zwei Nieren, die sich addieren
2. Achtcharakteristik:
Gleiche Spannung, aber entgegengesetzte Polarität
 zwei Nieren, die sich subtrahieren
3. Nierencharakteristik:
Spannung nur an einer Membran
4. Wenn man den Umschalter durch ein Potentiometer ersetzt, können die
Charakteristiken stufenlos ineinander übergeführt werden.
 alle Zwischenformen wie Hyper- und Superniere lassen sich einstellen.
9. Erklären Sie die Funktionsweise eines Richtmikrofons.
Für Fernsehton, Beschallungen oder Liveaufnahmen auf der Bühne werden Mikrofone mit
möglichst hoher Richtwirkung benötigt.
Funktionsweise:
 Verwirklichung durch Anwendung des Interferenzprinzips in Zusammenhang mit
einem Druckgradientenempfänger mit Nieren oder Supernierencharakteristik
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



Ziel:
Vor der Membran ist ein Richtelement angeordnet, das aus einem seitlich
geschlitzten oder gebohrtem Rohr besteht.
Richtwirkung, da Schallanteile aus Richtung der Rohrlängsachse (0°) sich im
Rohr gleichphasig addieren.
Schallanteile, die aus anderen Richtungen eintreffen, werden
phasenverschoben überlagert und löschen sich dadurch gegenseitig je nach
Phasenlage mehr oder weniger aus.
Die entstehende Keulencharakteristik und damit der Bündelungsgrad sind
abhängig vom Verhältnis der Länge der Richtelements zur Wellenlänge.
Richtwirkung nimmt mit der Frequenz zu.
Bei tiefen Frequenzen ^= Niere / Superniere
Für hohe Frequenzen zunehmende Einengung der Richtcharakteristik
Gleiches Richtdiagramm für alle Frequenzen
wirksame Rohrlänge muß für hohe Frequenzen kleiner werden
wird erreicht…durch Abdeckung des Schlitzes mit feiner Gaze
höherer Störungswiderstand für hohe Frequenzen, keine Rohrresonanzen
scheinbare Rohrverkürzung.
Druckstau für 0° schon relativ früh
10. Wozu benötigt man eine Phantomspeisung?
Kondensatormikrofone benötigen eine Versorgungsspannung zum Erhalten der Ladung des
Kondensators und zur Versorgung des Verstärkers i Mikrofon.

Bei der Phantomspeisung wird die Versorgungsspannung von 12V oder 48V
gleichzeitig über die beiden Adern und über den Kabelschirm zugeführt
 Für symmetrische Mikrofonleitung (Tonadern a+b bilden mit dem Kabelschirm einen
Phantomkreis)
 Versorgungsspannung von 48V liegt zwischen Tonader a und dem Kabelschirm und
zwischen Tonader b und dem Kabelschirm – zwischen den Tonadern besteht keine
Gleichspannung:
dynamische symmetrische können ohne weiteres angeschlossen werden ohne
Versorgungsspannung abzuschalten
Schwankungen der Versorgungsspannung haben keinen Einfluß auf das Tonsignal.
 Umpolen der Leitung zwischen Speisung und Mikrofon zulässig
 Bei Speisung mehrerer Mikrofone aus einer gemeinsamen Stromquelle ist keine
Weiche erforderlich
 Phantomspeisung wird durch Mehrfachnutzung der Mikrofonleitung bereitgestellt
keine (zusätzlichen) Versorgungsleitungen benötigt.
11. Wozu dient die Hochfrequenzschaltung bei Kondenstormikrofonen?
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

Erforderlich um einen großen Störabstand ohne die Verwendung von
Feldeffekttransistoren (Transistoren, die weniger Rauschen) oder Operationsverstärker
(Verstärker, der größeren Störabstand bewirkt  wenig Rauschen) zu erreichen.
Relativ kleine Impedanz der Kapselkapazität im (Gegensatz zu
Niederfrequenzschaltung)
Vorteil: Es ist eine Tieffrequenzübertragung bis 0Hz möglich.
Nachteil: Keine Umschaltung der Richtcharakteristik möglich.
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12. Was versteht man unter dem „Piezoelektrischem Effekt?“
An der Oberfläche bestimmter Kristalle treten elektrische Ladungen auf, wenn die Kristalle
deformiert werden zB durch Bewegung oder Temperaturänderung)
Werden häufig als Tonabnehmer für Gitarren benutzt.
Im Frequenzgang ab 8kHz allerdings miserabel.
13. Nennen Sie die Nachteile bei Tauchspulenmikrofonen.





Feinstruktur des Frequenzgangs ist verglichen mit Kondensatormikrofon
unregelmäßiger (nicht aus Datenblättern abzulesen!!!)
Phasenfrequenzgang ist unvermeidlich
Wegen der, verglichen mit Kondensatormikrofonen, wesentlich größeren bewegten
Masse von Membran und Schwingspule ist das Einschwingverhalten beim
Tauchspulenmikrofon langsamer. (deshalb bei hohen Qualitätsanforderungen
Bevorzugung von Kondensatormikrofon)
Durch die Masse der Membran inkl. Schwingspule wird die Membrangeschwindigkeit
mit zunehmender Frequenz gedämpft – Dämpfung ist so stark, dass
Membrangeschwindigkeit durch Resonanzen wieder angehoben werden muß.
Membranresonanz wird in Mitte des Übertragungsbereichs gelegt
für frequenzunabhängige Signalspannung sind besondere konstruktive Maßnahmen
nötig.
Anfällig für magnetische Störfelder (zB Netzttrafos, elektr. Motoren)
Lösung: gegenläufig gewickelte Kompensationsspule in Reihe geschaltet.
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