Was ist ein Röhrenmikrofon und wie funktionieren Röhrenmikrofone?
Wenn Sie schon seit einiger Zeit mit Musik oder Audio zu tun haben, haben Sie wahrscheinlich schon von Röhrengeräten gehört, einschließlich Röhrenmikrofonen.
Was ist ein Röhrenmikrofon und wie funktionieren Röhrenmikrofone? Ein Röhrenmikrofon bezieht sich auf jedes aktive Mikrofon(normalerweise ein Großmembran-Kondensatormikrofon), das eine Vakuumröhre(normalerweise eine Triode) als Impedanzwandler verwendet. Röhrenmikrofone leiten ihre Kapselsignale durch eine Röhre(und andere Komponenten), bevor das Signal ausgegeben wird.
In diesem Artikel werden wir ausführlich auf Röhrenmikrofone, Vakuumröhren und Beispiele für Röhrenmikrofone eingehen.
Was ist ein Röhrenmikrofon?
Ein Röhrenmikrofon ist, wie der Name schon sagt, jedes Mikrofon, das eine Vakuumröhre in seinem Design hat. Offensichtlich ist dies eine sehr einfache Antwort auf diese Frage.
Die Funktion der Vakuumröhre besteht darin, als Impedanzwandler und Verstärker für das Mikrofonsignal zu fungieren. Röhren-Kondensatormikrofone haben Kondensatorkapseln, die Audiosignale mit niedriger Amplitude und hoher Impedanz ausgeben. Die Aufgabe der Vakuumröhre besteht darin, dieses Signal effektiv zu verstärken und gleichzeitig die Impedanz zu senken, damit das Signal innerhalb der restlichen Mikrofonschaltung und durch den Ausgangsanschluss übertragen werden kann.
Da Vakuumröhren aktive elektronische Geräte sind(sie benötigen zum Betrieb Strom), sind auch Röhrenmikrofone aktiv. Der Strombedarf für Vakuumröhren ist relativ hoch, daher werden Röhrenmikrofone mit externen Netzteilen konstruiert, die die nötige Energie liefern.
Röhrenmikrofone sind in der Regel Großmembran-Kondensatormikrofone. Es gibt jedoch einige Kleinmembran-Röhrenkondensatormikrofone und sogar einige Bändchenröhrenmikrofone auf dem Markt.
Was ist eine Vakuumröhre?
Eine Vakuumröhre(auch bekannt als Elektronenröhre oder Ventil) ist ein elektronisches Gerät, das den Stromfluss innerhalb eines Spalts zwischen Elektroden steuert, wenn eine Spannung angelegt wird.
Mikrofon-Vakuumröhren bestehen aus einem äußeren Behälter(Glas- oder Keramikmaterial). In diesem Behälter herrscht ein Vakuum, wo keine Luft ist. Es ist wichtig, dass sich kein Sauerstoff im Schlauch befindet, damit das Gerät nicht brennt.
Im Inneren der Röhre befinden sich Elektroden, die den Elektronenfluss bewirken und so einen elektrischen Strom erzeugen.
Das einfachste Vakuumröhrendesign ist die Diode, die 1904 erfunden wurde. Sie hat die 2 wichtigsten Elektroden in jeder Vakuumröhre: die Kathode und die Anode.
Die Kathode ist der Minuspol/die Elektrode der Röhre und die Anode ist der Pluspol/die Elektrode.
Die Kathode wird entweder direkt beheizt(die Stromversorgung beheizt die Kathode selbst) oder indirekt(die Vakuumröhre ist mit einer separaten elektrisch isolierten Heizung ausgestattet).
Wenn der Röhre Wärme zugeführt wird, beginnt die Kathode, Elektronen zu emittieren. Die Elektronen sind negativ geladen, werden also von der Kathode abgestoßen und gleichzeitig von der Anode angezogen.
Indem wir also die richtige Leistung anlegen, um der Vakuumröhre zuzuhören, erzeugen wir einen elektrischen Strom. Bitte beachten Sie, dass die Röhre ein Vakuum sein muss, sonst würde der Sauerstoff in der Röhre die Heizung verbrennen und die Vakuumröhre würde nicht funktionieren.
Lassen Sie uns nach dieser grundlegenden Erklärung einen Blick auf die Triodenröhre werfen.
Die grundlegende Vakuumröhre, die in einem Röhrenmikrofon verwendet wird, ist die Triode. Trioden haben eine dritte Elektrode, die als Gitter(auch als Steuergitter bekannt) bezeichnet wird und mit der Mikrofonkapsel verbunden ist.
Das mit dem Netzwerk verbundene Signal wirkt im Wesentlichen als Modulator des Stromflusses zwischen der Kathode und der Anode. Wenn das AC-Signal von der Kapsel seinen Höhepunkt erreicht, tut dies auch der Fluss zwischen Kathode und Anode. Wenn das Wechselstromsignal von der Kapsel seinen niedrigsten Punkt erreicht, tut dies auch der Fluss von der Kathode zur Anode.
Mit dieser Funktionalität kann ein Signal mit niedrigem Pegel und hoher Impedanz von der Mikrofonkapsel ein Signal mit relativ hohem Pegel und niedriger Impedanz zwischen Kathode und Anode treiben.
Auf diese Weise fungiert die Trioden-Vakuumröhre als Verstärker und Impedanzwandler innerhalb des Mikrofondesigns.
- H: Heizung
- K: Kathode
- A: Anode
- G: Tür
Wie funktionieren Röhrenmikrofone?
Da es sich bei Röhrenmikrofonen in der Regel um Großmembran-Kondensatormikrofone handelt, schauen wir uns die Funktionsweise von Röhren-Kondensatormikrofonen genauer an. Am Ende dieses Abschnitts gehen wir zum Vergleich auf die skurrilen Bändchenröhrenmikrofone ein. Am Ende dieses Abschnitts sollten Sie verstehen, wie Röhrenmikrofone funktionieren.
Röhrenkondensatormikrofone
Röhren-Kondensatormikrofone sind wie folgt konstruiert:
Lassen Sie uns diese kurz besprechen, bevor wir sie alle zusammenfassen, um zu erklären, wie Röhrenmikrofone ganzheitlich funktionieren.
Kondensatorkapsel
Eine Kondensatorkapsel ist die Wandlerkomponente des Mikrofons. Es besteht aus einer(oder zwei) Membranen und wurde entwickelt, um die Veränderung des Schalldrucks über der Membran in Audiosignale für die Ausgabe durch das Mikrofon umzuwandeln.
Kondensatorkapseln wandeln Energie basierend auf elektrostatischen Prinzipien um. Wir können uns eine Kondensatorkapsel als Parallelplattenkondensator mit einer festen Rückplatte und einer beweglichen Frontplatte(das ist die Membran) vorstellen.
Dieser «Kondensator»(in England als Kondensator bekannt, daher der Name) benötigt eine Ladung, um richtig zu funktionieren. Bei Röhrenmikrofonen sind die Kapseln fast immer extern vorgespannt, und diese Vorspannung kommt meist vom Netzteil.
Sobald die Kapsel/der Kondensator seine fast permanente Ladung beibehält, wird er richtig funktionieren.
Wenn sich die Membran bewegt(in Übereinstimmung mit variierendem Schalldruck), ändert sich der Abstand zwischen den parallelen Platten und eine gleichzeitige Kapazitätsänderung tritt in der Kapsel auf.
Da die Kapsel eine konstante elektrische Ladung hat, verursacht jede Änderung der Kapazität eine umgekehrt proportionale Spannungsänderung über der Kapsel. Diese Spannung wird vom Tonabnehmer abgenommen und ist effektiv das Audiosignal vom Tonabnehmer.
Das „Audiosignal“ der Kapsel ist eine Tonwiedergabe als Wechselspannung. Dieses Signal ist jedoch von schlechter Qualität: Es hat eine niedrige Amplitude und eine extrem hohe Impedanz.
leere Röhre
Die Vakuumröhre eines Röhrenmikrofons muss „mindestens“ eine Triode sein, also mindestens 3 Elektroden haben. Dadurch kann es effektiv als Impedanzwandler und Verstärker fungieren.
Das Vakuumröhrengitter ist in der Lage, das extrem hochohmige Signal von der Kapsel zu empfangen. Dieses Signal im Netzwerk ist in der Lage, ein höherwertiges «Signal» zwischen Kathode und Anode der Triode zu treiben.
Auf diese Weise können wir uns das Gitter als «Einlass» der Röhre und die Kathodenanode als den «Auslass» der Röhre vorstellen. Mit diesem vereinfachten Denken sehen wir, dass die Röhre gut als Impedanzwandler und Verstärker fungiert und für eine ordnungsgemäße Mikrofonfunktion erforderlich ist.
Ohne einen Impedanzwandler unmittelbar nach der Kondensatorkapsel würde das Signal von der Kapsel auf einen unbrauchbaren Pegel abfallen, bevor es durch das Mikrofonkabel zu einem Mikrofonvorverstärker gelangt.
Netzteil
Vakuumröhren benötigen viel elektrische Energie, um zu funktionieren. Die Leistungsanforderungen sind höher, als durch Phantomspeisung oder andere «Audiokabel-Speisemethoden» bereitgestellt werden können.
Röhrenmikrofone benötigen also externe Netzteile, um den notwendigen Strom für die aktiven Komponenten zu liefern.
Hinzu kommt, dass die Kondensatorkapseln von Röhrenmikrofonen normalerweise extern polarisiert sind(wie oben erwähnt). Die Netzteile dienen auch dazu, diese Kapseln zu polarisieren.
Schließlich kann es an anderer Stelle in der Mikrofonschaltung aktive Schaltungen geben oder nicht. Netzteile würden auch so ausgelegt, dass sie diese Komponenten effizient mit Strom versorgen.
interne Schaltung
Neben Kapsel, Röhre und Transformator haben Röhrenmikrofone noch weitere elektrische Komponenten. Die anderen internen Schaltkreise des Mikrofons bestehen aus passiven und manchmal aktiven Komponenten, die einen ordnungsgemäßen elektrischen Fluss und Schutz innerhalb des Mikrofons ermöglichen. Diese internen Schaltkreise sind auch für alle speziellen Signalverarbeitungen verantwortlich, die innerhalb des Mikrofons erforderlich sind.
Ausgangstransformator
Schließlich ist beim Röhrenkondensator-Design oft ein Ausgangstransformator enthalten.
Abwärtstransformatoren helfen, die Impedanz des Mikrofonsignals weiter zu reduzieren, bevor es durch den Mikrofonausgang gesendet wird. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Ausgangstransformatoren das Mikrofonsignal ausgleichen und das Mikrofon vor Gleichspannung schützen, die an die Mikrofonausgangsbuchse gesendet werden kann.
Der ganzheitliche Blick auf Röhren-Kondensatormikrofone
Schauen wir uns ein einfaches Diagramm eines Röhren-Kondensatormikrofons an, um uns zu veranschaulichen, wie sie funktionieren:
Wie wir oben sehen, treffen die Schallwellen auf die Membran des Kondensators, wodurch sich die Membran bewegt.
Solange die Kondensatorkapsel vorgespannt ist, bewirkt diese Bewegung der Membran, dass ein passendes Audiosignal von der Kapsel ausgegeben wird.
Die Stromversorgungseinheit(DC-Stromversorgung) spannt die Kondensatorkapsel effektiv vor. Es speist auch die Vakuumröhre. Dieses Netzteil wird oft an den Ausgang des Röhrenmikrofons angeschlossen. Diese Verbindungen sind normalerweise 5-polige XLR(oder XLR mit noch mehr Pins).
Das hochohmige Niederpegelsignal von der Kapsel wird von der Röhre verwendet, um ein höherohmiges Niederpegelsignal zu modulieren.
Dieses qualitativ hochwertigere Signal durchläuft weitere interne Schaltungen innerhalb des Mikrofons, bevor es den Ausgangstransformator erreicht. Der Ausgangstransformator gleicht das Signal effektiv aus und sendet es an den Mikrofonausgang.
Für den Mikrofonausgang wird das Signal des Mikrofons über ein Mikrofonkabel an einen Mikrofonvorverstärker(bzw. an das Netzteil) übertragen.
Ein kurzer Blick auf Bändchenröhrenmikrofone
Da es Röhrenmikrofone auf dem Markt gibt, sollen diese hier besprochen werden. Werfen wir einen Blick auf ein einfaches Diagramm eines Bändchenröhrenmikrofons:
Wie wir sehen können, treffen die Schallwellen auf die Bandmembran und die Bandmembran/das Element erzeugt ein passendes Audiosignal.
Dieses Signal hat normalerweise einen sehr niedrigen Pegel. Ein Aufwärtstransformator mit einem hohen Windungsverhältnis erhöht effektiv die Signalspannung auf Kosten der Erhöhung der Signalimpedanz auf sehr hohe Pegel.
Dieses Signal mit hohem Pegel und hoher Impedanz wird dann in das Gitter einer Vakuumröhre eingespeist und verwendet, um ein Signal höherer Qualität zu modulieren.
Das resultierende Ausgangssignal der Röhre wird vor der Ausgabe durch den Ausgangs-Abwärtstransformator gesendet, um eine korrekte Balance zu gewährleisten.
In diesem Fall ist das Bändchenmikrofon tatsächlich aktiv, obwohl das Wandlerelement passiv bleibt.
Warum sollte sich ein Hersteller die Mühe machen, eine Röhre in ein Bändchenmikrofon einzubauen? Nun, es ist interessant, einen internen Röhrenverstärker in einem Mikrofon mit notorisch niedrigem Pegel zu haben. Die ultimative Antwort ist jedoch wahrscheinlich, weil die Technologie es möglich macht und Bändchenröhrenmikrofone wirklich cool sind.
Beispiele für Röhrenmikrofone
Es ist immer eine gute Idee, sich Beispiele anzusehen, wenn Sie etwas über ein neues Thema lernen, insbesondere wenn es sich bei diesem Thema um einen bestimmten Mikrofontyp handelt.
Schauen wir uns 5 Beispiele für Röhrenmikrofone an:
AKG C12VR
Das AKG C 12 VR wird als verbesserte Version des legendären Mikrofons AKF C 12(das zwischen 1953 und 1960 hergestellt wurde) beschrieben.
Der AKG C 12 VR verwendet wie sein Vorgänger eine Doppelmembran-CK 12-Kondensatorkapsel mit mehreren Mustern und eine 6072A-Vakuumröhre.
Es stehen 9 wählbare Richtcharakteristiken zur Auswahl, die vom Netzteil ferngesteuert werden können. Die Stromversorgung erfolgt über einen großen 12-poligen Tuchel-Stecker.
Telefunken ELA M 251 E
Das Telefunken ELA M 251 E ist der zweite Klon in diesem Abschnitt über Röhrenmikrofon-Beispiele. In diesem Fall handelt es sich um den Klon des originalen und legendären Mikrofons gleichen Namens, dem Telefunken ELA M 251 E.
Wie das oben erwähnte AKG C 12 ist auch das ELA M 251 E mit einer hochwertigen Doppelmembrankapsel CK 12 und 6072A-Vakuumröhre ausgestattet.
Dieses Mikrofon verfügt über 3 Richtcharakteristikoptionen(Niere, bidirektional und omnidirektional), die über einen Schalter am Mikrofongehäuse unterhalb des Headbay gesteuert werden können.
Rhode NTK
Das Rode NTK ist ein neueres Röhrenmikrofon.
Dieses Röhrenmikrofon ist ein Original von Rode und verfügt über Rodes patentierte „HF2“-Randabschluss-Nierenkapsel zusammen mit einer Sovtek 6922-Vakuumröhre.
Im Gegensatz zu den anderen Mikrofonbeispielen ist das NTK transformatorlos und verwendet eine transistorbasierte symmetrische Ausgangsschaltung, was für ein Röhrenmikrofon ungewöhnlich ist.
Blaue Flasche
Das Blue Bottle ist ein Beispiel für ein Röhrenmikrofon mit modularen Kapseln. Dieses Mikrofon basiert lose auf dem ersten hergestellten Röhrenmikrofon, dem Neumann CMV3(besser bekannt als «die Flasche»).
Die blaue Flasche ist mit einer EF86-Pentode-Vakuumröhre im Triodenmodus und einem Röhrennetzteil 9610 ausgestattet.Sie verfügt über 8 verschiedene von Blue entworfene modulare Pods und funktioniert sogar mit einigen modularen Pod-Designs von Neumann und Violet Designs.
Royer R-122V
Das Royer R-122V ist ein Beispiel für ein Bändchenröhrenmikrofon.
Dieses Mikrofon verwendet eine JAN 5840W Subminiatur-Pentode-Vakuumröhre(als Triode verdrahtet).
Verwandte Fragen
Was ist ein FET-Mikrofon? Ein FET-Mikrofon ist ein aktives Festkörpermikrofon, das anstelle einer Vakuumröhre einen Feldeffekttransistor als Impedanzwandler verwendet. Die meisten Kondensatormikrofone auf dem Markt sind FET-Mikrofone, obwohl die Hersteller wirklich nur angeben, dass ein Mikrofon einen FET hat, um es von einem ähnlichen Röhrenmikrofon zu unterscheiden.
Was ist ein Bändchenmikrofon? Ein Bändchenmikrofon ist eine Art dynamisches Mikrofon(funktioniert nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion), das eine dünne, leitfähige, gewellte, bandförmige Membran verwendet. Bändchenmikrofone erfassen Audio im Allgemeinen reibungslos und genau, sind jedoch relativ zerbrechlich.
