Was ist ein Kondensatormikrofon? (Ausführliche Antwort + Beispiele)

Grundsätzlich gibt es zwei Haupttypen von Mikrofonen auf der Welt, die den meisten audiobegeisterten Menschen bekannt sind: dynamisch und Kondensatormikrofone. Der Begriff Kondensator umfasst eine erstaunlich breite Palette von Mikrofonen, daher ist seine Definition sehr weit gefasst.

Was ist ein Kondensatormikrofon? Ein Kondensatormikrofon ist ein aktiver Wandler, der Schallwellen(mechanische Wellenenergie) in Audiosignale(elektrische Energie) durch die Bewegung einer Membran in einer Kapsel umwandelt, die auf Kondensatoren mit fester Ladung und elektrostatischen Prinzipien basiert.

Dies ist die grundlegendste Definition und lässt viele Fragen unbeantwortet…

Wie genau funktionieren Kondensatoren? Was sind die verschiedenen Arten von Kondensatormikrofonen und was sind einige Beispiele für jeden Typ? Funktionieren Kondensatoren in bestimmten Situationen besser? Wie unterscheiden sich Kondensatormikrofone von Dynamik?

Dieser Artikel wird Antworten auf jede dieser Fragen geben und gleichzeitig weitere wichtige Informationen präsentieren, die Ihnen helfen werden, Kondensatormikrofone zu verstehen!

Was ist ein Kondensatormikrofon?

Wie wir gerade besprochen haben, lautet die grundlegendste Definition eines Kondensatormikrofons wie folgt: ein aktiver Mikrofonwandler(benötigt zum Betrieb Strom) mit einer kondensatorbasierten Kapsel, die elektrostatische Prinzipien anwendet, um Schall in Audio umzuwandeln.

Wie bei allen Arten von Mikrofonen benötigen Kondensatoren eine Membran, um mit der Bewegung von Schallwellen zu interagieren und sich deren Bewegung anzunähern.

Obwohl es unzählige Beispiele für Kondensatormikrofone gibt, teilen sie ein grundlegendes Funktionsprinzip. Mit diesem Prinzip kommen einige Schlüsselkomponenten, die Kondensatormikrofone gemeinsam haben:

• Kapsel basierend auf Parallelplattenkondensatoren
• Eine Membran(oder mehr), die als Kondensatorplatte fungiert.
• Eine Rückplatte(oder mehr), die als andere Platte des Kondensators fungiert.
• ein Impedanzwandler
• Schaltungen, die es elektrischer Energie ermöglichen, aktive Komponenten richtig aufzuladen und/oder mit Strom zu versorgen.

Obwohl es etwas technisch ist, ist dies der einfachste Weg, ein allgemeines Kondensatormikrofon mit einer grundlegenden Menge an Informationen zu beschreiben.

Kondensatormikrofone werden oft wegen ihres breiten Frequenzgangs ausgewählt; hohe Empfindlichkeiten; genaues Einschwingverhalten; und allgemeine Klangqualität. Natürlich übertreffen einige Kondensatormikrofone andere, und bei der großen Vielfalt an Kondensatormikrofonen auf dem Markt ist es unglaublich schwierig, eine Liste mit allgemeinen Angaben zu finden, die alle Kondensatormikrofone beschreibt.

Um jedoch wirklich zu erfahren, was ein Kondensatormikrofon ist, müssen wir untersuchen, wie ein Kondensatormikrofon funktioniert.

Wie funktionieren Kondensatormikrofone?

Es gibt unzählige spezifische Arten von Kondensatormikrofonen, jedes mit seinen eigenen einzigartigen Eigenschaften. Daher behandelt dieser Abschnitt, obwohl er sehr informativ ist, nur die allgemeinen Funktionsweisen aller Kondensatormikrofone und vermeidet bestimmte Mikrofone und Kondensatortypen(dazu später in diesem Artikel).

Kondensatormikrofone sind wie alle Mikrofone Wandler, die mechanische Wellenenergie(Schallwellen) in elektrische Energie(Audiosignale) umwandeln. Insbesondere Kondensatormikrofone tun dies nach elektrostatischen Prinzipien, auf die wir gleich noch eingehen werden.

Beginnen wir mit der universellsten Komponente eines jeden Mikrofons: der Membran.

Die Membran eines Kondensatormikrofons ist eine dünne bewegliche Membran, die um ihren Umfang herum mit der Mikrofonkapsel verbunden ist. Es bewegt sich entsprechend der Schalldruckdifferenz zwischen Vorder- und Rückseite. Mit anderen Worten, die Membran des Kondensators bewegt sich entsprechend den Schallwellen, denen sie ausgesetzt ist.

Dies ist ein wesentlicher Bestandteil des Kondensatormikrofonwandlers.

Kondensatormikrofonkapseln sind im Wesentlichen als Parallelplattenkondensatoren aufgebaut. Der Begriff „Kondensator“ ist eigentlich ein veralteter Begriff für einen Kondensator.

Die bewegliche Membran wirkt als Frontplatte auf den Kondensor. Auch hier ist es wichtig, dass sich die Membran bewegen kann. Die andere Platte, die als Rückplatte bekannt ist, ist stationär.

Wie erzeugt also eine sich bewegende Membran in einem Parallelplattenkondensator ein Audiosignal? Beginnen wir mit der Beantwortung dieser Frage, indem wir das erste elektrostatische Prinzip diskutieren:

V = Q • C

Die Spannung an einem Parallelplattenkondensator ist gleich dem Produkt aus der elektrischen Ladung an den Platten und der Kapazität des Kondensators.

• V = Spannung über den Platten.
• Q = elektrische Ladung zwischen den Platten.
• C = Kapazität des Plattenkondensators.

Beachten Sie, dass diese Gleichung ideal ist und dass bestimmte Ineffizienzen Spannungs-, Ladungs- und Kapazitätsverluste verursachen. Diese Gleichung ist jedoch theoretisch wahr.

Daher müssen die Kondensatorkapseln(Kondensator) aufgeladen werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Genauer gesagt muss eine Kondensatorkapsel eine möglichst feste Ladung enthalten. Aus diesem Grund sind alle Kondensatormikrofone aktiv(sie benötigen Strom, um zu funktionieren) und die Kapseln haben eine extrem hohe Impedanz(um das Abfließen elektrischer Ladung zu verhindern).

Diese Ladung(auch als «Bias» bekannt) wird extern über ein Stromversorgungsverfahren oder intern über strategisch platziertes Elektretmaterial in der Kapsel zugeführt. Extern vorgespannte Kondensatormikrofone werden durch Phantomspeisung, externe Netzteile, T-Power, Batterien oder eine andere Energiequelle aufgeladen. Elektretmikrofone sind mit quasi-permanent geladenem Elektretmaterial vorpolarisiert.

Bei einer konstanten Last führt jede Kapazitätsänderung zu einer umgekehrt proportionalen Spannungsänderung an den Platten. Damit kommen wir zu unserem zweiten elektrostatischen Prinzip.

C = ε ₀(A/d)

Die Kapazität einer Kondensatorkapsel ist gleich dem Produkt aus der Dielektrizitätskonstante und dem Verhältnis der Fläche der Platten zum Abstand zwischen den Platten.

• C = Kapazität des Plattenkondensators.
• ε ₀ = Dielektrizitätskonstante.
• A = Fläche der Platten.
• d = Abstand zwischen den Platten.

Diese Gleichung ist auch eine Idealität, sodass Ineffizienzen bei einigen Faktoren zu Verlusten führen.

Die Dielektrizitätskonstante und die Fläche der Platten sind konstant. Daher können wir die Gleichung vereinfachen, um anzuzeigen, dass die Kapazität der Mikrofonkapsel umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Platten ist.

Wenn wir kombinieren, was wir aus den beiden elektrostatischen Gleichungen wissen, folgern wir, dass die Spannung über der Kapsel vom Abstand zwischen den Platten der Kapsel abhängt. Eine Membran, die sich um ihre Ruheposition hin und her bewegt, würde also eine Wechselspannung über den Platten verursachen.

Wie bereits erwähnt, bewegt sich die Membran entsprechend den Schallwellen. Daher stellt das Mikrofon Schallwellen als Wechselspannung(auch als Audiosignal bezeichnet) dar. Mit anderen Worten, die Kondensatormikrofonkapsel ist ein Wandler.

Das von der Kapsel erzeugte «Signal» hat jedoch eine sehr hohe Impedanz(ein Nebenprodukt der Aufrechterhaltung einer konstanten Ladung über die Platten) und erfordert die Verwendung eines Impedanzwandlers durch das Mikrofon und über das Mikrofon hinaus. Es gibt ein paar Methoden, um die Impedanz(Röhren und Transistoren) zu beseitigen, auf die wir gleich noch eingehen werden.

Abgesehen davon gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Schaltungen und Ausgangsdesigns, die ein Kondensator verwenden kann, um das Signal weiter zu behandeln, bevor es ausgegeben wird.

So funktioniert ein Kondensatormikrofon im Allgemeinen!

Kondensatormikrofonkapsel

Die Kondensatormikrofonkapsel bezeichnet das gesamte Wandlerelement des Mikrofons. Es besteht aus der Membran- und Kondensatorkonfiguration der Rückplatte und dem Gehäuse, das sie zusammenhält.

Werfen wir einen Blick auf ein einfaches Diagramm, das die Kondensatormikrofonkapsel darstellt:

In dieser vereinfachten Grafik sehen wir die Membran und die Rückplatte, aus denen elektrische Drähte herauskommen. Diese Kabel nehmen effektiv das von den Tonabnehmern erzeugte Signal auf und führen es dem Impedanzwandler zu.

Beachten Sie, dass sich bei Elektretmikrofonen Elektretmaterial auf der Membran oder der Rückplatte befindet(oder das Elektretmaterial die Membran bildet). Beachten Sie auch, dass die Kapselhülle und die Rückplatte häufig mit akustischen Löchern ausgestattet sind, um eine Variation des Schalldrucks auf der Rückseite der Membran zu ermöglichen(diese Druckgradientenkonfiguration ermöglicht verschiedene Richtcharakteristiken).

Schauen wir uns einige Beispiele für Kondensatorkapseln an:

HF6 gefahren

Das Rode HF6 ist eine einzelne Großmembran-Kondensatorkapsel mit Nierencharakteristik. Es hat eine 1″ Membran. Es ist auch kantenterminiert, was bedeutet, dass die elektrischen Leitungen von der Kante des Gehäuses und nicht von der Mitte der Membran / Rückplatte geführt werden.

Die HF6 ist die Kapsel des berühmten Rode NT1. Dieses Mikrofon ist ein Elektret-Kondensator, daher ist seine Kapsel eher vorpolarisiert als extern polarisiert.

AKG-CK12

Der AKG CK12 ist vielleicht der beste(und sicherlich einer der einflussreichsten) Tonabnehmer der Welt. Diese randabgeschlossene Mehrmembran-Doppelmembran-Kapsel wurde erstmals 1953 im Design des legendären AKG C12 eingeführt. Seitdem wurde das CK12-Design für unzählige andere Mikrofone verwendet, obwohl das Originalprodukt qualitativ kaum zu überbieten ist.

Mikrofone mit CK12-Kapseln sind oft mit 9 wählbaren Richtcharakteristiken und unglaublichen Frequenz- und Einschwingverhaltensspezifikationen ausgestattet. Am bemerkenswertesten unter diesen Mikrofonen sind die Mikrofonfamilie AKG C 414 und die Mikrofonreihe Ela M von Telefunken.

Die originalen vergoldeten CK12-Membranen bestanden aus 10-Mikron-Styroflex-Kunststoff. AKG hat die Entscheidung getroffen, die Membranstärke auf 9 Mikron Mylar umzustellen, um die Haltbarkeit zu verbessern, und dann die Membranen auf 6 Mikron Mylar umgestellt, um das Ansprechverhalten zu verbessern(sobald die Technologie da war).

Der CK12 hat nicht nur zwei Membranen, sondern auch zwei Rückplatten. Diese Rückplatten sind leicht voneinander beabstandet, um den High-End-Frequenzgang zu verbessern, wenn Membransignale kombiniert werden.

Ursprünglich waren diese Spannringe aus Messing und wurden mittels Schrauben befestigt. AKG änderte diese Spezifikation später zu Nylon mit einem Reibungsverschlussmechanismus.

Neumann K67

Die Neumann K67 ist eine weitere große Doppelmembran-Multimuster-Kondensatorkapsel der Spitzenklasse. Diese Kapsel ist im Gegensatz zu den anderen in der Mitte abgeschlossen. Ihre Membranen sind goldbesprüht und die Kapseln wurden erstmals 1960 im Neumann U 67 Mikrofon eingeführt. Das K67 wurde ursprünglich als multipatternfähige Alternative zu Neumanns überaus erfolgreichen K47 Kapseln(aus dem Neumann U 47) konzipiert.

Der K67 ist mit zwei Membranen und einer einzigen gemeinsamen Rückplatte ausgestattet. Bei der Herstellung wird jedoch jede Membran auf ihre eigene Rückplatte gespannt und dann werden diese gleich abgestimmten Systeme an ihren Rückplatten zu einer zusammenhängenden Rückplatte verbunden.

Die K67-Patrone wurde entwickelt, um goldbesprühte Polyesterfolienmembranen anstelle des PVC der ursprünglichen M7- und K47-Patronen zu verwenden.

Neumann KK84

Die Neumann KK84 ist ein Beispiel für eine Kleinmembran-Kondensatorkapsel. Diese Einzelmembran-Nierenkapsel ist für das top-adressierende KM 184 ausgelegt.

Um eine Nierencharakteristik zu erreichen, ist die Rückplatte mit einer Reihe von Schlitzen anstelle der standardmäßigen Durchgangslöcher, die bei den meisten Membranen zu finden sind, versehen. Die Membran selbst ist eine goldbesprühte Polyester-Mylar-Folie.

Impedanzwandler

Beachten Sie, dass der Impedanzwandler manchmal auch als interner Mikrofonvorverstärker bezeichnet wird. Obwohl der Impedanzwandler die Signalspannung des Tonabnehmers sehr gut anheben kann, ist er kein echter Vorverstärker, da er keine Verstärkung auf ein Eingangssignal anwendet.

Wie wir bereits erwähnt haben, muss die Kondensatormikrofonkapsel eine extrem hohe Impedanz haben, damit sie eine feste Ladung halten kann. Die hohe Impedanz der Kapsel verhindert elektrische Ladungsverluste auf Kosten einer schlechten Signalübertragung. Wenn wir also das Signal von der Mikrofonkapsel verwenden möchten, benötigen wir unmittelbar nach der Kapsel einen Impedanzwandler(IC), um die Impedanz des Signals zu reduzieren.

Wiederum behindert die elektrische Impedanz den Fluss von Wechselstromsignalen. Eine höhere Impedanz bedeutet, dass es dem Mikrofonsignal schwerer fällt, durch ein Signalkabel zu wandern, und sich letztendlich verschlechtert, bevor es sein beabsichtigtes Gerät in einem Schaltkreis erreicht(insbesondere bei längeren Kabelwegen). Aus diesem Grund muss der Impedanzwandler unmittelbar nach der Kapsel kommen, um einen minimalen Signalverlust zwischen der Kapsel und dem IC zu gewährleisten.

Impedanzwandler sind bei Kondensatormikrofonen so wichtig und notwendig, dass diese Mikrofone oft durch ihre IC-Typen beschrieben werden.

Im Allgemeinen gibt es 2 Arten von Impedanzwandlern:

Impedanzwandler für Vakuumröhren

Eine Vakuumröhre(auch bekannt als Elektronenröhre oder Ventil) ist ein elektronisches Gerät, das den elektrischen Stromfluss zwischen Elektroden steuert, wenn Spannung an diese Elektroden angelegt wird. Dieser Prozess findet in einem abgeschlossenen Vakuum statt.

Mikrofon-Vakuumröhren benötigen mindestens 3 Elektroden(was die Röhren zu «Trioden» macht). Sie bestehen aus einem äußeren Behälter(Glas oder Keramik). Im Inneren des Behälters herrscht ein Vakuum, ohne dass Luft vorhanden ist. Es ist wichtig, dass sich kein Sauerstoff in der Röhre befindet, damit das Gerät während des Sendens von elektrischem Strom nicht brennt.

Im Inneren der Röhre befinden sich Elektroden, die den Elektronenfluss bewirken und so einen elektrischen Strom erzeugen. Die Triodenröhre(die Grundstufe einer Mikrofonröhre) hat drei Elektroden. Unten ist ein einfaches Diagramm mit den unten aufgeführten Elektroden:

• H: Heizung
• K: Kathode
• A: Anode
• G: Tür

Eine Mikrofonröhre benötigt Strom, um zu funktionieren. Dieser Strom wird in der Regel von einem externen Netzteil geliefert und dient zum Aufheizen der Vakuumröhrenheizung.

Sobald es heiß genug wird, beginnt die negative Elektrode der Röhre, die Kathode, Elektronen(die negativ geladen sind) zu emittieren. Diese Elektronen werden von der negativen Kathode abgestoßen und von der positiven Anode angezogen. Dadurch entsteht ein Elektronenfluss(elektrischer Strom) zwischen Kathode und Anode!

Dieser Strom hat im Vergleich zum Ausgang der Kapsel eine relativ niedrige Impedanz. Sie ist auch konstant, wenn kein Signal an die Gitterelektrode angelegt wird. Hier wird es interessant.

Sie können sich das Gitter als Eingang zur Triodenröhre vorstellen. Es hat eine unglaublich hohe Eingangsimpedanz und ist in der Lage, das hochohmige Signal vom Tonabnehmer zu akzeptieren.

Das Gitter wirkt dann als Modulator und lässt unterschiedliche Mengen an Elektronen zwischen Kathode und Anode fließen. Der von der Vakuumröhre abgegebene Wechselstrom(Audiosignal) wird durch das Signal der Kapsel moduliert. Dadurch kann die Vakuumröhre die Impedanz des Signals umwandeln und sogar die Spannung(Pegel) des Audiosignals erhöhen.

Feldeffekttransistor-Impedanzwandler

Transistoren haben Vakuumröhren in praktisch allen elektronischen Disziplinen ersetzt. Obwohl viele Röhrenmikrofone wegen ihres Charakters(Clipping, Verzerrung usw.) geschätzt werden, verwenden die meisten heute auf dem Markt erhältlichen Kondensatormikrofone Transistoren als Impedanzwandler.

Transistoren sind präziser; unerheblich; billiger und benötigen weniger Strom als ihre Röhren-Pendants.

Der typische FET-Impedanzwandler basiert auf einem Feldeffekttransistor und insbesondere einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor.

Ein JFET ist ein aktives elektronisches Gerät mit drei Anschlüssen. Es verwendet Halbleitermaterial(dh dotiertes Silizium) und verwendet Spannung/Strom an einem Anschlusspaar, um Spannung/Strom an einem anderen Anschlusspaar zu steuern. Werfen wir einen Blick auf ein einfaches Diagramm eines JFET, gefolgt von einer Liste seiner Anschlüsse:

• S = Quelle
• D = Abfluss
• G = Tür

Um einen JFET ordnungsgemäß mit Strom zu versorgen, muss eine externe Spannung(über Vorspannung oder Phantomspeisung) über Source und Drain angelegt werden. Das Wechselspannungssignal der Kapsel wird dann über Gate und Source angelegt.

Die Gate-Quelle kann man sich als einen hochohmigen Eingang vorstellen, der in der Lage ist, das hochohmige Signal von der Mikrofonkapsel anzunehmen. Dieser Source-Drain kann als niederohmiger Ausgang betrachtet werden, der oft auch eine höhere Amplitude hat.

Das hochohmige «Eingangs»-Signal steuert dann effektiv das niederohmige «Ausgangs»-Signal, wodurch der FET/JFET die Impedanz des Kapselsignals geeignet umwandeln kann.

Leistungsanforderungen für Kondensatormikrofone

Kondensatormikrofone sind alle aktiv, unabhängig davon, ob sie vorpolarisierte Kapseln(Elektretmikrofone) haben oder nicht. Dies gilt, weil alle Kondensatormikrofone einen Impedanzwandler benötigen, der ein inhärent aktives Gerät ist.

Darüber hinaus haben viele Kondensatormikrofone Leiterplatten mit integrierten aktiven Komponenten.

Daher benötigen Kondensatormikrofone möglicherweise Strom, um ihre Kapseln vorzuspannen und ihre Leiterplatten zu betreiben, aber alle Kondensatormikrofone benötigen Strom für ihre Impedanzwandler.

Der Hauptpunkt hier ist, dass Kondensatormikrofone Strom benötigen, also wie stellen wir diesen Strom bereit?

Hier ist eine Liste von Mikrofon-Power-Methoden:

Geisterkraft

Phantomspeisung ist eine sehr beliebte, standardisierte und sichere Möglichkeit, Kondensatormikrofone mit Strom zu versorgen. Liefert +48 Volt Gleichstrom an Pin 2 und 3 eines symmetrischen Kabels und wird hauptsächlich zur Stromversorgung von Film- und Studio-Kondensatormikrofonen verwendet.

Externe Netzteile

Für Röhrenmikrofone sind externe Netzteile erforderlich, da Vakuumröhren viel Strom verbrauchen. Externe Netzteile werden an die Wandbuchse und das Mikrofon angeschlossen und sind speziell für den Strombedarf des vorgesehenen Mikrofons ausgelegt.

DC-Vorspannung

Die Vorspannung ist eine niedrige Gleichspannung(normalerweise zwischen 1,5 und 9,5 Volt Gleichspannung), die entlang der Audio-(und Rück-) Leitungen eines unsymmetrischen Mikrofonkabels verläuft. Typischerweise verwendet, um JFET-Impedanzwandler für Miniaturmikrofone mit Strom zu versorgen.

T-Leistung(AB-Leistung)

Es war eine der ersten Methoden, Kondensatormikrofone direkt über ihre Audiokabel mit 12 V Gleichstrom zu versorgen. Seitdem hat die Phantomspeisung aufgrund ihrer überlegenen Leistung und Sicherheit T-Power als Standard-Mikrofonleistungstechnik effektiv ersetzt.

Strom einstecken

Plug-in-Power ist eine gängige Methode zur Stromversorgung von Elektretmikrofonen in Consumer-Qualität, die an Consumer-Audiogeräte(tragbare Recorder, Computer-Soundkarten usw.) angeschlossen werden.

PiP ist eine Schwachstromquelle, die +5 Volt DC liefert. Diese Methode sendet Strom durch ein unsymmetrisches Kabel, wobei die Hülle/Abschirmung als Rückleitung verwendet wird. PiP und DC-Bias sind fast gleich, obwohl ihre Anwendungen unterschiedlich sind.

USB-betrieben

USB-Stromversorgung ist eine +5-V-Gleichspannung, die auf Pin 1 des USB-Anschlusses geführt wird.

In USB-Kondensatormikrofonen wird USB-Strom verwendet, um sowohl die FET-Impedanzwandler als auch die Analog-Digital-Wandler mit Strom zu versorgen(beachten Sie, dass alle USB-Kondensatorkapseln vorpolarisierte Elektrete sind).

Batterien

Batterien sind manchmal eine Option, um ein Kondensatormikrofon mit Strom zu versorgen.

Arten von Kondensatormikrofonen

Wie bereits in diesem Artikel erwähnt, gibt es viele Arten von Kondensatormikrofonen.

Die Hauptfaktoren, die es zu unterscheiden gilt, sind:

• Kapselpolarisation: Ist die Mikrofonkapsel dauerhaft mit Elektretmaterial polarisiert oder benötigt sie eine externe Quelle, um die feste Ladung über die Platten zu liefern?
• Impedanzwandler: Basiert der Kondensatormikrofon-IC auf Röhrenelektronik oder Transistorelektronik?
• Membrangröße – Die Membrangröße spielt eine Rolle beim Mikrofondesign, der Funktionalität und letztendlich bei den Mikrofonspezifikationen. Ist das Zwerchfell klein oder groß?

Lassen Sie uns einen Blick auf die allgemeinen «Typen» von Kondensatormikrofonen werfen. Beachten Sie, dass jedes Partikelmikrofon wahrscheinlich zu vielen verschiedenen Typen gehören wird.

Die Typen, die wir besprechen werden, sind wie folgt:

Elektret-Kondensatoren

Elektret-Kondensatormikrofone haben in ihre Kapseln eingebautes Elektretmaterial, das eine nahezu permanente elektrische Ladung über die Platte hinweg aufrechterhält. Diese Mikrofone gelten als vorgespannt und benötigen daher keine externe Stromversorgung, um eine Vorspannung für die Kapsel bereitzustellen.

Der Begriff «Elektret» ist ein Kunstwort aus «Elektrostatik» und «Magnet» und fungiert als permanenter Lieferant elektrischer Ladung. Beachten Sie, dass der Begriff «quasi-permanent» oft verwendet wird, um darauf hinzuweisen, dass Elektrete irgendwann ihre Ladung verlieren, aber mit der aktuellen Technologie wird die Ladung lange anhalten.

In Mikrofonen ist das Elektretmaterial typischerweise Polytetrafluorethylen(PTFE)-Kunststoff in Film- oder gelöster Form. Dieses PTFE schmilzt und verfestigt sich in einem starken elektrischen Feld, um die elektrische Ladung innerhalb seiner festen Formation aufrechtzuerhalten.

Das Elektretmaterial ist so ausgelegt, dass es die richtige feste elektrische Ladung durch die Elektretmikrofonkapsel liefert.

Elektretmikrofone sind oft auch FET-Mikrofone.

Extern vorgespannte «echte» Kondensatoren

Extern vorgespannte Kondensatoren benötigen, wie der Name schon sagt, eine externe Spannung, um ihre Kapseln richtig vorzuspannen.

Der Begriff „true“ entstand in den frühen, gröberen Tagen der Elektretmikrofone, als die Elektrettechnologie noch nicht so gut war wie heute. Hersteller verwendeten den Begriff «echt», um ihre extern vorgespannten Kondensatormikrofone von kleineren Elektret-Kondensatormikrofonen zu unterscheiden. Mit der heutigen Technik und modernen Mikrofonen ist der Unterschied nicht mehr so ​​ausgeprägt(wenn überhaupt).

Trotzdem sind extern vorgespannte Kondensatoren immer noch eine gute Wahl. Beispielsweise ist die renommierte Mikrofonfirma Neumann GmbH stolz darauf, nur echte Kondensatormikrofone herzustellen.

Fast alle Röhrenmikrofone sind extern vorgespannte Kondensatormikrofone. Viele Kondensatormikrofone in Studioqualität sind ebenfalls extern polarisiert.

Röhrenkondensatoren

Wie Sie wahrscheinlich anhand der vorherigen Teile dieses Artikels erraten können, verwenden Röhrenkondensatoren Vakuumröhrenelektronik als Impedanzwandler.

Röhrenmikrofone werden oft wegen ihres Charakters geliebt. Vakuumröhren weisen oft von Natur aus Clipping, Verzerrung und Komprimierung auf, die das Mikrofonsignal auf klanggefällige Weise färben. Obwohl Röhrenelektronik nicht so präzise ist wie Transistorelektronik, sind Röhrenmikrofone immer noch begehrt, weil sie großartig klingen.

Alle Röhrenkondensatoren haben extern polarisierte Kapseln.

FET-Kondensatoren

FET-Kondensatormikrofone(auch als Solid-State-Kondensatormikrofone bekannt) haben Impedanzwandler auf Transistorbasis. Da die Transistortechnologie in diesen Mikrofonen so beliebt ist(und recht kostengünstig sein kann), haben wir eine große Auswahl an Kondensatormikrofonen, die FET-ICs verwenden.

Es gibt High-End-Studio-FET-Mikrofone, Lavalier-FET-Mikrofone und Mess-FET-Mikrofone. Es gibt Mittelklasse-FET-Mikrofone. Billige Consumer-Mikrofone in Spielzeug und anderen Geräten sind ebenfalls häufig FET-Mikrofone(obwohl MEMS-Mikrofone immer mehr zum Standard werden).

Der Hauptpunkt hier ist, dass FET-Kondensatoren Impedanzwandler auf Festkörpertransistorbasis haben.

FET-Kondensatoren können vorgespannt oder extern vorgespannt sein und können kleine oder große Membranen haben.

AF vs. HF-Kondensatormikrofone

Bisher haben wir in diesem Artikel NF-Kondensatormikrofone(Audio Frequency) besprochen. Dies sind Mikrofone, die eine hochohmige Kapsel auf Kondensatorbasis verwenden, um eine feste Ladung zu speichern und die Kapazität der Kapsel zu variieren, um eine Spannung zu erzeugen. Diese Mikrofone benötigen einen Impedanzwandler, wenn das Kapselsignal verwendet werden soll.

NF-Kondensatoren sind sehr beliebt und wurden entwickelt, um eine hervorragende Leistung zu erzielen. Gegen hohe Luftfeuchtigkeit kann man mit einem NF-Kondensor aber nicht gewinnen. In einer feuchten Atmosphäre kann die über den Platten gespeicherte Ladung über Wassermoleküle in der Luft entweichen und nicht über den Impedanzwandler. Dies verursacht eine laute und reduzierte Ausgabe. Die hohe Vorspannung zieht auch Staubpartikel an die Membran, wodurch deren Effizienz und Linearität verringert werden.

Es gibt eine andere Art von Kondensatorkapsel, die wir erwähnen sollten, die in diesen feuchten Umgebungen viel besser funktioniert. Dieses System wurde von Sennheiser für den Einsatz in ihren MKH-Richtrohrmikrofonen entwickelt und ist als HF-Kondensatormikrofon(Hochfrequenz) bekannt.

HF-Kondensatoren verwenden eine niederohmige Kapsel als Abstimmkondensator für einen HF-Oszillator. Dieser Oszillator verwendet den Kondensator/die Kapsel in einer Schaltung mit niedriger Impedanz, in der ein Hochfrequenzsignal zu allen Zeiten durch den Kondensator läuft.

Die Front- und Rückplatte sind auf die gleiche Weise konfiguriert, wobei die Frontplatte als Membran wirkt. Die Schallwellen bewirken eine Bewegung der Membran und damit eine Kapazitätsänderung der Kapsel.

Diese Kapazitätsänderung verändert die Resonanzfrequenz der Schaltung(~8 MHz) und somit wird ihre Frequenz proportional zum Audiosignal.

Ein HF-Demodulator(anstelle eines Impedanzwandlers) wird dann online geschaltet, um die Ausgabe wieder in ein Audiosignal umzuwandeln.

Dieses System ist robust und aufgrund der niedrigen Impedanz der Schaltung praktisch immun gegen Feuchtigkeit. Das macht die MKH-Mikrofonserie von Sennheiser zur besten Wahl für Ingenieure bei Aufnahmen im Freien!

kleine Membran vs. Großmembrankondensatoren

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal zwischen Kondensatormikrofonen ist die Größe ihrer Membranen.

Obwohl sehr vage, werden diese Größen im Allgemeinen verwendet, um dem Benutzer eine gute Vorstellung davon zu geben, was er in Bezug auf Mikrofoncharakter und -leistung erwarten kann.

Im Allgemeinen sind diese Größen wie folgt:

• Kleine Membran: Eine Kondensatormembran mit einem Durchmesser kleiner oder gleich 1/2″(12,7 mm).
• Große Membran – Eine Kondensatormembran mit einem Durchmesser größer oder gleich 1″(25,4 mm).

Natürlich lassen diese Größen einen relativ großen Bereich von Membrandurchmessern außer Frage. Dies ist nur ein grober Richtwert, obwohl Großmembran- und Kleinmembran-Kondensator ihre eigenen Unterschiede aufweisen. Allerdings ist es eigentlich ziemlich ungewöhnlich, dass der Durchmesser der Kondensatormembran zwischen 1/2″ und 1″ liegt.

Tabellen sind eine einfache Möglichkeit, Informationen zu verbreiten. Sehen wir uns die Unterschiede zwischen dem SDC und den LDCs in der folgenden Tabelle an:

	Kleinmembran-Kondensatormikrofone	Großmembran-Kondensatormikrofone
Membrangröße	1/2″(12,7 mm) oder weniger	1″(25,4 mm) oder mehr
vorübergehende Reaktion	Präziser	weniger genau
Häufige Antwort	Flacher und mehr gespreizt	Farbiger vor allem im Hochtonbereich.
Art der Adresse	oben oder seitlich	normalerweise auf der Seite
Polarmuster	Beliebige Richtcharakteristik. sehr konsequent	Beliebige Richtcharakteristik. weniger konsequent
Empfindlichkeit	Groß	Groß
Eigenrauschen	Plus	Weniger
Preis	günstig bis sehr teuer	Von günstig bis sehr teuer

Miniatur-Membrankondensatoren

Der Miniatur-Membrankondensator ist getrennt von SDC und LDC erwähnenswert. Diese Mini-Mikrofone machen die überwiegende Mehrheit der Lavalier-/Ansteckmikrofone aus.

Diese Mikrofone werden häufig in Verbindung mit drahtlosen Systemen verwendet. Sie werden mit drahtlosen Sendern verbunden, die normalerweise nicht nur zum drahtlosen Senden des Signals verwendet werden, sondern auch, um den JFET-Impedanzwandler mit der richtigen DC-Vorspannung für den Betrieb des Mikrofons zu versorgen.

Andere Unterscheidungsmerkmale

Es gibt andere allgemeinere Unterscheidungsmerkmale zwischen Kondensatormikrofonen, die auch für andere Mikrofonwandler gelten. Sie beinhalten:

• Ausgangskreis gekoppelt oder transformatorlos
• Mehrfaches Muster oder einzelnes Muster
• Kabellos oder kabelgebunden

Anwendungen für Kondensatormikrofone

Kondensatormikrofone werden überall dort eingesetzt, wo Ton aufgezeichnet werden muss. Es wäre schön, jede gängige Anwendung im Detail zu überprüfen, aber das würde einen völlig anderen Artikel erfordern.

Dies liegt vor allem an der großen Vielfalt an verfügbaren Kondensatormikrofonen. Wie bereits erwähnt, reichen diese Mikrofone von den besten Studiomikrofonen der Spitzenklasse bis zu den billigsten Mikrofonen, die in Konsumgütern erhältlich sind. Dieses Sortiment umfasst auch unzählige Zwischenmikrofone.

• Studiomikrofone für Gesang(insbesondere Großmembran-FET- und Röhrenmikrofone)
• Instrumentenmikrofone
• Voiceover-Mikrofone(insbesondere Großmembran-FET- und Röhrenmikrofone)
• Drahtlose Lavalier-Mikrofone(insbesondere vorpolarisierte Miniatur-FET-Mikrofone)
• Richtrohrmikrofone in Film und Video(NF/HF-Kleinmembrankapseln in Richtrohrmikrofonen)
• Consumer-Geräte, die Mikrofone erfordern

Beispiele für Kondensatormikrofone

In diesem Abschnitt betrachten wir Kondensatormikrofone aller oben aufgeführten Typen. Ich werde nach jedem eine kurze Liste hinzufügen, um zu vermerken, zu welchen Typen das Mikrofon gehört.

Beispiele für Kondensatormikrofone sind:

Neumann TLM103

Das Neumann TLM 103 ist ein übertragerloses Großmembran-Solid-State-Mikrofon.

Dieses Mikrofon hat eine Signalmembran und eine Nierencharakteristik. Seine extern vorgespannte Kapsel und der FET-Impedanzwandler werden durch Phantomspeisung gespeist.

Das Neumann TLM 103 gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• extern polarisierte Kapsel
• große Membran
• Einzelcharakteristik(Niere)
• Einzelmembran
• FET-Impedanzwandler
• von Geistern angetrieben
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel

Ritt NT1-A

Das Rode NT1-A ist ein Großmembran-Elektretmikrofon mit Nierencharakteristik.

Dieses Mikrofon hat einen Impedanzwandler auf Transistorbasis und einen übertragerlosen Ausgang. Es funktioniert mit Phantomspeisung.

Das Rode NT1-A gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• Vorpolarisierte Elektretkapsel
• große Membran
• Einzelcharakteristik(Niere)
• Einzelmembran
• FET-Impedanzwandler
• von Geistern angetrieben
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel

Sony C-800G

Das Sony C-800G ist ein Großmembran-Röhren-Kondensatormikrofon mit mehreren Richtcharakteristiken.

Dieses Beispiel eines Kondensatormikrofons verfügt über eine Doppelmembrankapsel und einen transformatorgekoppelten Ausgang. Die Stromversorgung erfolgt über ein externes Netzteil.

Das Sony C-800G gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• extern polarisierte Kapsel
• große Membran
• Multi-Pattern(Niere, bidirektional, omnidirektional)
• Doppelmembran(einzelne Rückplatte)
• Impedanzwandler für Vakuumröhren
• externe Stromversorgung
• Transformatorgekoppelter Ausgang
• HF-Kapsel

Neumann KM184

Das Neumann KM 184 ist ein Kleinmembran-Kondensatormikrofon der Spitzenklasse mit Nierencharakteristik.

Die Kapsel dieses Mikrofons ist extern vorgespannt und sein Impedanzwandler basiert auf einem Transistor. Sowohl die Kapsel als auch der IC laufen mit Phantomspeisung.

Das Neumann KM 184 gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• extern polarisierte Kapsel
• kleine Membran
• Einzelcharakteristik(Niere)
• Einzelmembran
• FET-Impedanzwandler
• von Geistern angetrieben
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel

DPA 4006A

Das DPA 4006A ist ein High-End-Kleinmembran-Kondensatormikrofon mit Kugelcharakteristik.

Dieses Elektretmikrofon wird mit einem FET-Impedanzwandler und einem transformatorlosen Ausgang phantomgespeist.

Das DPA 4006A gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• vorpolarisierte Kapsel
• kleine Membran
• Einzelnes Muster(omnidirektional)
• Einzelmembran
• FET-Impedanzwandler
• von Geistern angetrieben
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel

Sanken COS-11D

Das Sanken COS-11D ist ein großartiges Beispiel für ein Miniatur-Lavalier-Mikrofon nach Industriestandard. Es ist ein Elektret-Kondensatormikrofon mit Kugelcharakteristik.

Dieses Elektretmikrofon verfügt über einen kleinen JFET-Impedanzwandler, der mit Gleichstrom versorgt wird(normalerweise vom angeschlossenen drahtlosen Sender). Ihre einfache Schaltung enthält keinen Ausgangstransformator.

Das Sanken COS-11D gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• vorpolarisierte Kapsel
• Miniaturmembran
• Einzelnes Muster(omnidirektional)
• Einzelmembran
• FET-Impedanzwandler
• Angetrieben durch DC-Vorspannung
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel
• Entwickelt für die Verwendung mit einem drahtlosen System

Sennheiser MKH416

Das Sennheiser MKH 416 ist unser einziges Beispiel für ein HF-Kondensatormikrofon. Es ist ein Kleinmembran-Richtrohrmikrofon mit einer HF-Kapsel.

Das MKH 416 von Sennheiser ist ein Solid-State-Mikrofon mit übertragerlosem Ausgang. Es funktioniert mit Phantomspeisung.

Das Sennheiser MKH 416 gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• extern polarisierte Kapsel
• kleine Membran
• Einzelcharakteristik(Superniere/Shotgun)
• Einzelmembran
• FET-Impedanzwandler
• von Geistern angetrieben
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel

Cylewet CYT1013

Das Cylewet CYT1013 ist ein Beispiel für ein kleines Consumer-Elektretmikrofon.

Diese Mikrofone sind für den Einbau in Schaltkreise konzipiert, die ein Mikrofon erfordern, und nicht als Hauptkapsel in einer Mikrofoneinheit.

Das Cylewet CYT1013 gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• vorpolarisierte Kapsel
• kleine Membran
• Einzelnes Muster(omnidirektional)
• Einzelmembran
• FET-Impedanzwandler
• DC-Vorspannungsversorgung
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel

blauer Yeti

Schließlich wäre die Liste komplett mit einem USB-Mikrofon(USB-Mikrofone haben oft Kondensatorkapseln). Das Blue Yeti ist das beliebteste USB-Mikrofon der Welt und verwendet in seinem Design tatsächlich drei verschiedene Kondensatorkapseln.

Die Kapseln werden auf verschiedene Weise kombiniert, um 3 verschiedene Richtcharakteristiken zu erzeugen und bieten sogar eine Stereooption. Diese Kapseln durchlaufen einen FET-Impedanzwandler, bevor sie für den Mikrofonausgang auf digitales Audio umgeschaltet werden.

Das Blue Yeti gehört zu den folgenden Mikrofontypen:

• Mehrere Kapseln(Design mit drei Kapseln)
• Extern polarisierte Kapseln
• kleine Diaphragmen
• Multi-Pattern(Niere, bidirektional, omnidirektional)
• Stereo-Option
• FET-Impedanzwandler
• USB-betrieben
• Transformatorloser Ausgang
• HF-Kapsel
• USB-Ausgang

Unterschiede zwischen Kondensator- und dynamischen Mikrofonen

Der Hauptunterschied zwischen Kondensatormikrofonen und dynamischen Mikrofonen besteht in ihrem Wandlerprinzip:

• Kondensatormikrofone wandeln Schall mithilfe elektrostatischer Prinzipien in Audio um.
• Dynamische Mikrofone wandeln Ton mithilfe elektromagnetischer Induktion in Audio um.

Diese wichtige Unterscheidung geht mit anderen allgemeinen Unterschieden einher. Beispielsweise sind Kondensatorwandler aktiv(benötigen Strom), während dynamische Wandler passiv sind(obwohl einige Bändchenmikrofone aufgrund ihrer internen Verstärkerschaltung aktiv sind).

Kondensatormikrofone profitieren im Allgemeinen von einer besseren Empfindlichkeit und Genauigkeit(in Bezug auf Frequenz und Transientenverhalten), während dynamische Mikrofone langlebiger sind und zu niedrigeren Preisen verkauft werden.

Alle wesentlichen allgemeinen Unterschiede zwischen dynamischen und Kondensatormikrofonen sind unten aufgeführt:

	dynamische Mikrofone	Kondensatormikrofone
Transducer-Prinzip	Elektromagnetische Induktion	Elektrostatische Prinzipien
Aktiv passiv	Passiv	Aktiv
Häufige Antwort	Von Farben	flach/erweitert
vorübergehende Reaktion	Langsam	Schnell
Polarmuster	Alles andere als bidirektional	Alle(insbesondere mit Doppelmembrankapsel)
Empfindlichkeit	Bass	Groß
Eigenrauschen	Nö	Ja
Maximaler Schalldruckpegel	Oft zu groß zum Messen	Oft innerhalb praktischer Grenzen
Haltbarkeit	sehr langlebig	etwas Bleibendes
Preis	Günstig bis moderat	günstig bis sehr teuer

Verwandte Fragen

Ist ein Mikrofon ein Eingabegerät? Gemäß einem Computer ist ein Mikrofon ein Eingabegerät, da es Informationen in den Computer eingibt. Aus Mikrofonsicht sind Mikrofone jedoch Ausgabegeräte, da sie Audiosignale ausgeben. Eingabe-/Ausgabegeräte beziehen sich jedoch im Allgemeinen auf ihre Interaktion mit einem Computer.

Sind Kondensatormikrofone omnidirektional? Kondensatormikrofone und Richtcharakteristiken sind voneinander unabhängig. Daher sind einige Kondensatormikrofone omnidirektional, andere nicht. Einige Multi-Pattern-Kondensatormikrofone verfügen sogar über Kugeloptionen und können jederzeit auf eine andere Richtcharakteristik umgeschaltet werden.