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Sektion A: Analoge Audiotechnik Elektrische Schwingungen elektr. Übertragung Schallwandler Schallenergie Schallwandler elektrische Spannung Schallenergie Abb. 5.1 Prinzip der analogen, elektroakustischen Schallübertragung Masterrecorder diesem Prinzip arbeiten Mikrofone, Lautsprecher und Kopfhörer, aber auch die Abtastsysteme von Schallplattenspielern. Schallwandler werden in zwei Kategorien eingeteilt. Ein irreversibler Schallwandler kann nur in einer Wirkungsrichtung betrieben werden, er arbeitet also entweder als Mikrofon oder als Lautsprecher. Ein reversibler Schallwandler dagegen kann in beiden Wirkungsrichtungen benutzt werden. Eine weitere Unterscheidung legt die Art der Energiewandlung zugrunde. In der Tonstudiotechnik findet man hauptsächlich elektromagnetische, elektrodynamische und elektrostatische Wandler (siehe auch Kapitel 11 und 18). Elektromagnetische Wandler bestehen aus einem Permanentmagneten mit einer Leiterwicklung und einem Anker, der mit der Membran verbunden ist. Bewegt sich die Membran und damit der Anker, wird in der Leiterwicklung eine Spannung induziert. Umgekehrt bewirkt eine angelegte Spannung eine Schwingung der Membran. Das System ist also reversibel. Dynamische Mikrofone und Lautsprecher arbeiten nach dem elektrodynamischen Prinzip. Hier hängt eine stromdurchflossene Schwingspule im Feld eines Permanentmagneten. Auch dieser Wandler ist reversibel. Hochwertige Studiomikrofone nutzen das elektrostatische oder dielektrische Prinzip. Die Membran fungiert hier als Elektrode eines Kondensators. Ihre Schwingung führt zu Änderungen der Kapazität und damit zu Spannungsänderungen. Dieses Prinzip arbeitet auch umgekehrt, das wird in der Praxis allerdings nur sehr selten realisiert. 5.3 Elektrische Schwingungen Mehrkanalrecorder Playback Record Abb. 5.2 Tonstudio als analoge, elektroakustische Übertragungskette 5.2 Schallwandler Anfang und Ende einer jeden elektroakustischen Übertragungskette – analog wie digital – bildet ein Schallwandler (auch elektroakustischer Wandler genannt). Dieser wandelt Schallenergie in elektrische Energie oder umgekehrt. Grundsätzlich besteht ein Schallwandler aus einer Membran, die durch Schallwellen bzw. eine elektrische Spannung zum Schwingen angeregt wird. Nach 62 Eine elektrische Schwingung beschreibt den Verlauf der elektrischen Spannung in Abhängigkeit von der Zeit. Nach dem Ohmschen Gesetz geht mit einer Spannungsänderung auch immer eine Änderung des elektrischen Stroms einher. So tritt neben einer Schwingung der Spannung auch eine Stromschwingung auf. In der Tonstudiotechnik kann jedoch der Strom als Größe in der Regel vernachlässigt werden, da zwischen den einzelnen Komponenten einer Übertragungskette praktisch kein Strom fliesst (siehe auch Abschnitt 10.6). Für elektrische Schwingungen gelten die gleichen Betrachtungen wie für Schwingungen allgemein (siehe Kapitel 1). So können bei der Übertragung elektrischer Schwingungen unerwünschte lineare und nicht-lineare Verzerrungen auftreten. Andererseits jedoch lassen sich durch geeignete elektrische Schaltungen elektrische Schwingungen verstärken oder rückwirkungsfrei und gezielt mischen, was bei akustischen Schwingungen praktisch nicht realisierbar ist. 63
