Was sind die Unterschiede zwischen Röhren- und FET-Mikrofonen?
Röhren-Kondensatormikrofone werden allgemein wegen ihres Charakters geschätzt, während schlauchlose(FET) Mikrofone oft als genauer bezeichnet werden und heute auf dem Markt viel beliebter sind. Bei allen subjektiven Vorlieben gibt es noch weitere wichtige Unterschiede zwischen dem Röhren- und dem FET-Mikrofon.
Was sind die Unterschiede zwischen Röhren- und FET-Mikrofonen?
Vakuumröhren und Feldeffekttransistoren wirken als Impedanzwandler und Pseudoverstärker in aktiven Mikrofonen, die eine solche Verarbeitung erfordern. Röhrenmikrofone haben Vakuumröhren, während FET-Mikrofone FETs haben. Im Allgemeinen fügt die Röhrentechnologie mehr Farbe hinzu und ist spröder als Festkörper-FET.
In den folgenden Abschnitten werden wir uns mit der Entdeckung weiterer Unterschiede zwischen Röhrenmikrofonen und FET-Mikrofonen befassen.
Röhre vs. FET-Mikrofone
Tabellen sind eine einfache Möglichkeit, Informationen zu verbreiten. Sehen wir uns die Unterschiede zwischen Röhren- und FET-Mikrofonen in der folgenden Tabelle an:
| Röhrenmikrofone | FET-Mikrofone | |
|---|---|---|
| Impedanzwandler | Vakuumröhre(mindestens eine Triode) | Feldeffekttransistor(oft JFET) |
| Stromversorgung | Externe Netzteile | Phantomspeisung oder DC-Vorspannung |
| Eigenrauschen | Plus | Weniger |
| Audio Qualität | Typischerweise wärmer(Röhrensättigung und High-End-Rolloff) | Typischerweise kühler(genaue Tonaufnahme) |
| Transformatorgekoppelter Ausgang | Ja | Manchmal |
| Haltbarkeit | Spröde Rohrkomponenten | Langlebigere Festkörperkomponenten |
| Preis | Sehr teuer | weniger teuer |
Ähnlichkeiten zwischen Röhren- und FET-Mikrofonen
Bevor ich auf den Unterschied zwischen Röhren- und FET-Mikrofonen eingehe, ist es eine Übung, die es wert ist, die Ähnlichkeiten zu erwähnen.
Röhren- und FET-Mikrofone sind nicht zwei verschiedene Arten von Wandlern, sondern unterscheiden zwischen verschiedenen aktiven elektronischen Topographien. Wir können also sagen, dass Röhren- und FET-Mikrofone aktiv sind.
Röhre und FET bilden typischerweise die beiden Arten von Impedanzwandlern in Kondensatormikrofonen, obwohl sie auch in einigen Bändchenmikrofondesigns vorhanden sind.
Tatsächlich erledigen Vakuumröhren und Feldeffekttransistoren in einem Mikrofondesign die gleiche Aufgabe: Impedanzwandlung und Pseudoverstärkung. Obwohl sich diese Mikrofone voneinander unterscheiden, ist ihre Signalverarbeitung also fast gleich.
Impedanzwandler
Wir haben bereits erwähnt, dass Vakuumröhren und FETs beim Design aktiver Mikrofone dieselbe Rolle spielen. Sie wirken hauptsächlich als Impedanzwandler und teilweise als Pseudoverstärker.
Das ist der offensichtliche Unterschied: Röhrenmikrofone haben Vakuumröhren, während FET-Mikrofone Feldeffekttransistoren haben.
In diesem Abschnitt gehen wir davon aus, dass sich Röhren und FETs in Kondensatormikrofonen befinden, was oft der Fall ist, aber nicht immer.
Röhrenmikrofone verwenden Vakuumröhren als Impedanzwandler.
Kondensatormikrofonkapseln geben naturgemäß ein Audiosignal mit extrem hoher Impedanz ab. Bei einer so hohen Impedanz kann das elektrische Signal nicht ohne ernsthafte Beeinträchtigung durch eine beträchtliche Länge des Drahtes/Schaltkreises wandern.
Das Entwerfen des Mikrofons mit einer Trioden-Vakuumröhre unmittelbar nach der Kapsel trägt dazu bei, die Impedanz des Signals zu reduzieren.
Hier ist ein einfaches Diagramm einer Trioden-Vakuumröhre:
- H: Heizung
- K: Kathode
- A: Anode
- G: Gitter
Eine Trioden-Vakuumröhre benötigt Wärme, um richtig zu funktionieren. Eine Heizung oder ein Filament ist Teil des Designs und bezieht Strom aus einer externen Stromquelle, um die Röhre effektiv zu erwärmen.
Nach dem Erhitzen beginnt die Kathode, Elektronen zu emittieren. Diese negativ geladenen Elektronen fließen natürlich von der Kathode zur positiv geladenen Anodenplatte. Dieser Elektronenfluss ist im Wesentlichen ein elektrischer Strom, und die Röhre kann in einen Stromkreis eingebaut werden.
Dieser Elektronenfluss ist unsymmetrisch und hat eine relativ niedrige Impedanz.
Die obige Beschreibung sagt uns, wie eine Dioden-Vakuumröhre funktioniert, aber wie passen Trioden in das Mikrofondesign? Hier kommt das Raster ins Spiel.
Sie können sich das Gitter als Eingang mit hoher Impedanz vorstellen. Es ist elektrisch mit der Mikrofonkapsel verbunden und empfängt Wechselspannung(Mikrofonsignal) von der Kapsel.
Das Gitter moduliert dann den Elektronenfluss von der Kathode zur Anode. Wenn das AC-Signal im Netzwerk einen Spitzenwert erreicht, ist auch der Fluss zwischen Kathode und Anode am höchsten. Wenn das Wechselstromsignal im Netzwerk in einem Tal liegt, ist auch der Fluss zwischen Kathode und Anode auf seinem niedrigsten Niveau.
Ein Signal mit niedrigem Pegel und hoher Impedanz von der Mikrofonkapsel moduliert also effektiv ein Signal mit niedrigerer Impedanz mit höherer Amplitude. Mit anderen Worten, die Röhre fungiert als Impedanzwandler und Verstärker für das Mikrofonsignal.
Beachten Sie, dass Vakuumröhren keine wirklichen Verstärker sind, da sie die Verstärkung nicht direkt auf das Signal anwenden. Vielmehr verwenden sie ein Signal, um ein größeres Signal zu modulieren.
Die Vakuumröhre wurde 1904 erfunden. Die Triode, die einfachste Vakuumröhre für Mikrofonanwendungen, wurde 1906 unter dem Namen „The Audion“ eingeführt.
Das erste Röhrenmikrofon, das auf den kommerziellen Markt kam, war das 1928 erschienene Neumann CV3 „The Bottle“. Es war ein Großmembran-Röhrenkondensatormikrofon.
FET-Mikrofone verwenden Feldeffekttransistoren als Impedanzwandler.
Feldeffekttransistoren erfüllen die gleiche praktische Funktion wie die Triodenröhre, nur auf andere Weise. Lass uns diskutieren.
Hier ist ein einfaches Diagramm eines Feldeffekttransistors:
- S: Quelle
- D: Entwässerung
- G: Tür
Beim FET wird eine Vorspannung an Source/Drain angelegt und zwischen Source und Drain wird ein elektrischer Strom erzeugt.
Transistoren sind Halbleiter, die typischerweise aus dotiertem Silizium bestehen. Sie haben einen aktiven Kanal, durch den Ladungsträger(Elektronen oder Löcher) von der Source zum Drain fließen.
Hier fließt also ein elektrischer Strom von Source zu Drain.
Die Leitfähigkeit des aktiven Kanals von Source zu Drain ist eine Funktion der am Gate angelegten Spannung(über die Gate- und Source-Anschlüsse). Diese Spannung ist die Wechselspannung oder das Mikrofonsignal von der Mikrofonkapsel.
Wie beim Triodengitter kann man sich das Gate des FET als hochohmigen Eingang vorstellen.
Das Ausgangssignal der Mikrofonkapsel wird dann direkt zum Gate geleitet. Dies moduliert effektiv ein anderes Signal am «Ausgang» des FET. Dieses Ausgangssignal ist niederohmiger und hat oft eine höhere Amplitude.
Der FET fungiert also tatsächlich sowohl als Impedanzwandler als auch als Pseudoverstärker, genau wie die oben erwähnte Vakuumröhre.
FETs sind keine wirklichen Verstärker, da sie die Verstärkung nicht direkt auf das Signal anwenden. Vielmehr verwenden sie ein Signal, um ein größeres Signal zu modulieren.
Der Transistor wurde 1947 erfunden. Die Theorie hinter Feldeffekttransistoren begann sich in den frühen 1920er Jahren zu entwickeln und 1953 wurde der erste JFET(Junction Gate Field Effect Transistor) entwickelt, der auf ähnliche Weise funktionierte.
Das erste kommerziell verkaufte Festkörper-FET-Mikrofon war das Schoeps CMT 20, das 1964 auf den Markt kam.
Beachten Sie, dass Röhren und FETs in aktiven Bändchenmikrofondesigns dieselben Funktionen erfüllen. Natürlich haben Mikrofonsignale von Bändchenelementen niedrigere Impedanzen als die von Kondensatorkapseln. Daher ist die Impedanzwandlung möglicherweise nicht so regulierend(obwohl das Bandsignal manchmal über einen Aufwärtstransformator auf hohe Impedanz verstärkt wird, bevor es in die Röhre oder den FET eintritt).
Stromversorgung
Wie wir im Abschnitt über Ähnlichkeiten besprochen haben, sind sowohl Röhren- als auch FET-Mikrofone aktiv. Dies bedeutet, dass beide eine externe Stromversorgung benötigen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Die Quelle dieser Leistung unterscheidet sich jedoch zwischen den beiden Mikrofontypen.
Röhrenmikrofone benötigen eine externe Stromversorgung.
Das Erhitzen einer Vakuumröhre erfordert im Allgemeinen mehr Energie als jede andere aktive Komponente innerhalb des Mikrofons. Bei Röhren-Kondensatormikrofonen erwärmt ein externes Netzteil effektiv die Röhre und lädt die Kapsel auf.
Röhrenmikrofone gab es, bevor Phantomspeisung und DC-Vorspannungen gängige Methoden zur Stromversorgung aktiver Mikrofone waren. Trotzdem sind moderne Röhrenmikrofone mit externen Netzteilen ausgestattet, da sie mehr Strom benötigen, als Phantom oder Bias liefern können.
FET-Mikrofone beziehen ihre Energie im Allgemeinen aus DC-Vorspannung oder Phantomspeisung.
Solid-State-Mikrofone benötigen viel weniger Strom als ihre Röhren-Pendants.
Reden wir über Kondensatormikrofone. Wir werden sie weiter in echte Kondensatoren und Elektretkondensatoren unterteilen.
Echte Kondensatoren benötigen eine externe Spannung, um ihre Kapseln richtig aufzuladen, während Elektretkondensatoren Elektretmaterial verwenden, um eine nahezu permanente Ladung in ihren Kapseln aufrechtzuerhalten.
Bei echten Kondensatoren benötigen sie also eine externe Stromversorgung für ihre Kapseln, FET-Impedanzwandler und manchmal ihre Leiterplatten. Diese Leistung stammt meistens von Phantomspeisung, die über Mikrofonvorverstärker, eigenständige Einheiten oder Batterien(bei bestimmten Mikrofondesigns) bereitgestellt wird.
Bei Elektretkondensatoren ist externe Energie nur für ihre FET-Impedanzwandler und in einigen Fällen für ihre Leiterplatten erforderlich. Je nach Mikrofondesign kann dies über Phantomspeisung oder DC-Vorspannung erfolgen. Miniatur-Elektretmikrofone werden häufig über drahtlose Sender mit DC-Vorspannung versorgt.
Beachten Sie, dass bei aktiven Bändchenmikrofonen keine Leistung an das Bändchen-/Schallwandelement gesendet wird. Dennoch benötigen Röhren-Bändchenmikrofone eine externe Stromversorgung, während Elektret- und echte Bändchenmikrofone mit Phantomspeisung(oder Gleichstromvorspannung) betrieben werden können.
Eigenrauschen
Aktive Mikrofone haben naturgemäß ein sogenanntes Eigenrauschen. Dieses Eigenrauschen ist das Eigenrauschen, das dem Mikrofonsignal durch die aktiven Komponenten hinzugefügt wird, selbst wenn kein Ton vorhanden ist.
Röhrenmikrofone haben typischerweise ein höheres Eigenrauschen als FET-Mikrofone.
Vakuumröhren mit ihrer Glasverkapselung und Heizung erzeugen natürlich etwas mehr Rauschen als Halbleiter-FETs. Dies liegt zum Teil an der höheren Spannung, die die Röhren benötigen, um richtig zu funktionieren.
Von allen aktiven Mikrofonen haben moderne Solid-State-Großmembran-Kondensatormikrofone typischerweise die niedrigsten Eigenrauschwerte(sogar unter 10 dBA). Dies liegt vor allem daran, dass der FET leiser ist als eine Röhre und die große Membran ein größeres Signal erzeugt als eine kleine Membran, was das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert.
Röhren fügen auch oft „Röhrenklang“ hinzu, eine leichte Färbung des Mikrofonsignals, die von Audiophilen, Ingenieuren und Musikern sehr geschätzt wird.
Audio Qualität
Hochwertige Vakuumröhren und hochwertige Feldeffekttransistoren klingen großartig und tragen dazu bei, eine hervorragende Audioqualität von Ihren Mikrofonen zu erzeugen.
Es wird jedoch viel darüber diskutiert, wie sich Röhren- und FET-Mikrofone voneinander unterscheiden. Lassen Sie uns das hier kurz besprechen.
Generell klingen Röhrenmikrofone:
- Wärmer und reicher.
- Größer, größer und dimensionaler.
- Glatteres oberes Ende.
Im Allgemeinen klingen FET-Mikrofone:
- Ausführlich, ehrlich und präzise.
- Kühler und heller.
Es ist erwähnenswert, dass nicht alle Röhren- und FET-Mikrofone qualitativ hochwertige Audiosignale erzeugen.
Wenn sich ein Hersteller jedoch die Mühe macht, heute ein Röhrenmikrofon auf den Markt zu bringen, wird er wahrscheinlich große Anstrengungen unternehmen, um ein qualitativ hochwertiges Mikrofon herzustellen.
Das Gleiche gilt nicht für FET-Mikrofone, da FETs relativ einfach und kostengünstig herzustellen sind. Beispielsweise haben billige Elektretmikrofone in der Unterhaltungselektronik FETs in ihrem Design.
Transformator oder transformatorlos?
Audiotransformatoren sind manchmal im Ausgangsdesign von Mikrofonen enthalten. Sie wirken, um das Mikrofonsignal auszugleichen; Erhöhen oder verringern Sie die Spannung(Mikrofonsignalstärke); stellen Sie die Ausgangsimpedanz des Signals auf die geeigneten Pegel ein; und um das Mikrofon vor Gleichspannungen wie DC-Vorspannung und Phantomspeisung zu schützen.
Röhrenmikrofone haben immer Ausgangsübertrager.
Abwärtstransformatoren werden normalerweise in Röhrenmikrofonausgänge eingebaut. Diese Transformatoren waren absolut notwendig, als die Festkörperelektronik noch nicht verfügbar war, und werden auch heute noch überwiegend verwendet.
Die Abwärtstransformatoren dienen dazu, die Impedanz auf nutzbare Pegel zu reduzieren und gleichzeitig das von der Röhre am Mikrofonausgang abgegebene Audiosignal auszugleichen. Diese beiden Schritte sind erforderlich, damit das Mikrofon konsistenten, hochwertigen Ton liefert.
Obwohl sich Röhrenmikrofone heute möglicherweise für eine transformatorlose Ausgangsschaltung entscheiden, tun sie dies im Allgemeinen nicht.
FET-Mikrofone haben manchmal Ausgangsübertrager.
Alle frühen Festkörperkondensatoren hatten auch Transformatoren, um ihre Ausgänge auszugleichen und die Impedanz ihres Ausgangssignals anzupassen.
In den späten 1970er Jahren begannen die Hersteller jedoch, auf erschwinglichere Designs für Ausgangsschaltungen ohne Transformator umzusteigen.
Diese Ausgangsschaltungen bestanden aus Festkörperelektronik, die gegenüber Audiotransformatoren mehrere Vorteile hatte: nämlich Rauschunterdrückung, Kosten und Größe. Hochwertige Transformatoren sind im Laufe der Jahre nicht viel im Preis gesunken, aber Transistoren und andere Festkörperkomponenten werden immer billiger.
Heute gibt es auf dem Markt viele Kondensatoren mit und ohne Transformator.
Haltbarkeit
Haltbarkeit und Langlebigkeit gehen oft Hand in Hand. Die Wahl eines Mikrofons mit langer Lebensdauer ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn einige Röhren- und FET-Mikrofone so viel Geld kosten(wir werden uns die Preise im nächsten Abschnitt ansehen). Wie unterscheiden sich Röhren- und FET-Mikrofone in Bezug auf die Haltbarkeit?
Röhrenmikrofone sind im Allgemeinen weniger haltbar als FET-Mikrofone.
Vakuumröhrenelektronik ist standardmäßig weniger langlebig als Transistorelektronik. Unter sonst gleichen Bedingungen sind Röhrenmikrofone also weniger langlebig als FET-Mikrofone. Warum ist das?
Röhren bestehen aus Glas, während FETs aus Halbleitermaterial wie Silizium bestehen. Bei Stößen oder Stürzen zum Beispiel bricht das Glas in der Röhre eher als der Transistor.
Die Röhren benötigen Heizungen, die eine begrenzte Lebensdauer haben, bevor sie durchbrennen. Transistoren haben nicht die gleichen Probleme des Auslaufens.
Vakuumröhren sind feuchtigkeits- und temperaturempfindlicher als Festkörper-FETs. Wenn Sie beispielsweise Mikrofone in der Kälte in ein anderes Studio transportieren, wäre es ratsam, Röhrenmikrofone vor der Verwendung auf natürliche Weise auf Raumtemperatur erwärmen zu lassen, während FET-Mikrofone wahrscheinlich in Ordnung sind, um sofort damit zu beginnen.
Preis
Röhrenmikrofone sind für ihren hohen Preis bekannt. FET-Mikrofone umfassen eine so breite Produktpalette, dass ihre Preisspanne diese Breite widerspiegelt.
Röhrenmikrofon Preisspanne:
Die teuersten Kondensator- und Bändchenmikrofone auf dem Markt haben Röhrenelektronik. Obwohl es einige billige Consumer-Röhrenmikrofone auf dem Markt gibt, werden Sie mindestens 500 US-Dollar für ein Prosumer-Röhrenmikrofon der Einstiegsklasse suchen.
Röhrenmikrofone, insbesondere die sehr begehrten Vintage-Modelle, kosten über 10.000 US-Dollar.
Auch aktive Bändchenmikrofone mit Röhrenelektronik sind recht teuer. Der AEA A440 zum Beispiel kostet satte 5.800 US-Dollar.
FET-Mikrofon Preisspanne:
Wie oben erwähnt, decken FET-Mikrofone die Bandbreite von preiswerten Elektretmikrofonen für Verbraucher bis hin zu hochwertigen professionellen Studiomikrofonen ab.
Die Preise für FET-Mikrofone reichen von weniger als 0,01 $ (für Großbestellungen billiger Elektretmikrofone) bis zu mehreren tausend Dollar.
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