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{Beim 12. Aufsatz bietet die erste Seite wenig Platz für einen einleitenden Kommentar, wenn man größere Umgestaltungen der Bildanordnung vermeiden will. Etwas Platz können wir sparen, wenn die Nummern 1. und 2. auf dieser Seite in die gleiche Zeile gestellt werden, wie der jeweilige Titel. Der einleitende Text ist kurz:}.

Dieser Aufsatz beschreibt auch Details der Tonaderspeisung, die allerdings schon vor 2010 kaum noch eine praktische Rolle spielte. Auf die 48V-Phantomspeisung wird im 13. Aufsatz  ausführlicher eingegangen.
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setzt sich aus dem Wandler (Kapsel) und dem Mikrofonverstärker zusammen. Der Mikrofonverstärker wird meist über das Mikrofonkabel aus dem angeschlossenen Gerät gespeist.

Kondensatormikrofonwandler sind so hochohmig, dass sie ohne elektrisch aktive Anpassung nicht an Kabel angeschlossen werden können. Die Anpassung erfolgt durch den Verstärker im Kondensatormikrofon.

Dieser Verstärker ist im wesentlichen nur ein Impedanz­wandler. Seine Stromversorgung, die “Speisung”, er­folgt im professionellen Bereich meist über das Mikro­fonkabel, da eingebaute Batterien bei leistungsfähigen Mikrofonen relativ häufige Kontrollen erfordern würden.

Der Speisestromkreis ist bei Studiogeräten (z.B. Mischpulten) meist eingebaut. Sofern dies nicht der Fall ist, müssen Batterien oder netzbetriebene Speisegeräte eingesetzt werden. (Abb. 1)

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Bei der Entwicklung der ersten transistorisierten Kon­densatormikrofone hat man nach Möglichkeiten ge­sucht, den Strom des Speisegeräts über die gleichen Kabeladern in das Mikrofon zu liefern, auf denen auch das Signal liegt. Dadurch wurden zweiadrige Standard­mikrofonkabel für alle Mikrofone einsetzbar.

Je nach Hersteller fand man unterschiedliche Lösun­gen, die lange Zeit miteinander konkurrierten.
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Bei der Tonaderspeisung liegt die Betriebsspannung parallel mit dem Signal auf beiden Adern des Kabels. Diese Stromversorgung ist heute in Studios kaum an­zutreffen.

Abb. 2 zeigt die Schaltung mit Angaben, wie sie in EN 61938 (früher DIN 45595, dann DIN IEC 268-15) ge­normt sind. Besonderheiten der Tonaderspeisung sind:
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Sofern ein tonadergespeistes Kondensatormikrofon durch ein dynamisches Mikrofon ausgetauscht wird, muss die Speisung abgeschaltet werden, denn dyna­mische Mikrofone lassen keinen Gleichstrom zu. Außerdem muss die Gleichspannung von der folgen­den NF-Stufe entkoppelt werden.

Die Speisespannung muss sehr gut gesiebt sein, da sie parallel zur Signalspannung liegt. Bei mehreren, aus der gleichen Spannungsquelle betriebenen Mikro­fonen kann eine getrennte Siebung zur Entkopplung nötig sein, wenn eine hohe Übersprechdämpfung ge­fordert wird.

Da der Schirm nicht im Stromkreis liegt, kann er prin­zipiell mit einer der Adern verbunden werden. Unsym­metrischer Betrieb ist also sehr einfach zu realisieren. Ein Übertrager wird nicht benötigt.

Nach EN 61938 (DIN 45595) darf allerdings ein Pol der Versorgungsspannung an Masse liegen, was auch vorteilhaft im Hinblick auf die Symmetrie ist. Dann wird jedoch durch unsymmetrischen Betrieb einer der Spei­sewiderstände kurzgeschlossen. Etwaige Nachteile sind aber leicht vermeidbar, wie in 3.3.1.2.1 beschrie­ben.
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Eine weniger bedeutsame Eigenart der Tonaderspei­sung besteht darin, dass die Kabeladern nicht ver­tauscht werden dürfen, da damit auch die Stromver­sorgung verpolt wird. Man kann dies nachteilig werten, weil so die Phasenlage erst nach der Speisung gedreht werden kann. Andererseits ergibt sich aber die Sicher­heit, dass die Phasenlage mikrofonseitig stets richtig ist.

Bei der Phantomspeisung wird der positive Pol der Speisespannung über zwei gleiche Speisewiderstände auf beide Adern gegeben; die Stromrückführung erfolgt über den Kabelschirm (Abb. 3). Diese Speisungsart ist heute die allgemein übliche Stromversorgungsart von Kondensatormikrofonen in Studios. In EN 61938 (DIN 45596) ist diese Speisung für verschiedene Spannun­gen genormt.

Die Definition eines maximalen Stroms ist nicht not­wendig. Die Speisewiderstände sollten aus Sicher­heitsgründen den Kurzschlussstrom zulassen. Entwick­lungsgeschichtlich bedingt betrug die max. Stromauf­nahme bei 48V früher nur 2mA.
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Sofern die beiden Speisewiderstände exakt gleich sind (Selektion) und über beide Kabeladern der gleiche Strom fließt, kompensieren sich die Spannungsabfälle über den Speisewiderständen. Zwischen den Adern liegt daher keine Gleichspannung. Der Eingangsüber­trager des nachfolgenden symmetrischen Eingangs wird meist direkt angeschlossen. Beim Anschluss dyna­mischer Mikrofone muss die Spannung nicht abge­schaltet werden. Es kommt auch zu keinem Stromfluss.

Da keine Spannung zwischen den Adern auftritt, blei­ben auch Schwankungen der Versorgungsspannung ohne Einfluss auf das Signal, sofern nicht die Funktion des Verstärkers dadurch beeinträchtigt wird.

Die Restwelligkeit der Speisespannung ist daher nicht besonders kritisch. 1mV kann meist zugelassen wer­den.

Ebenso haben Störspannungen, die in den Kabelschirm induziert werden und damit in Serie zur Stromversor­gung liegen, nur einen um z.B. 60dB gedämpften Ein­fluss auf das Signal (Betriebsunsymmetriedämpfung).

Aus den gleichen Gründen ist bei der Speisung meh­rerer Mikrofone aus einer gemeinsamen Spannungs­quelle keine gegenseitige Entkopplung erforderlich.

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Die Besonderheiten der Phantomspeisung, wie unter 2.2.1 und 2.2.2 beschrieben, sind positiv, aber es muss daran gedacht werden, dass über beide Adern des Mikrofons der gleiche Strom fließt und dass die beiden Speisewiderstände eines Mikrofons exakt gleich sind. In der Praxis müssen die Toleranzen bedacht werden.

EN 61938 (DIN 45596) definiert, dass der Unterschied zwischen den Speisewiderständen eines Mikrofons nicht größer als 0,4% sein darf. Sogar die Verwendung von 1%-Widerständen ist also theoretisch nicht zuläs­sig, da schließlich 2% Differenz resultieren könnten!

Der geforderte gleiche Strom auf beiden Adern gehört in den Aufgabenbereich des Mikrofonherstellers. Die Speisewiderstände sind aber meist im Mischpult ein­gebaut, und ihre Gleichheit obliegt daher der Verant­wortung der Mischpulthersteller.

Ist die Gleichheit der Speisewiderstände nicht erfüllt, ergeben sich zwei unerwünschte Effekte: eine Magne­tisierung des Übertragers (2.2.3.1) und eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber elektrischen Störungen (Betriebs­unsymmetriedämpfung 2.2.3.2).

Wie Abb. 3 zeigt, wird das Signal aus dem Mikrofon meist direkt an den Eingangsübertrager des Mischpults angeschlossen. Damit keinerlei Gleichstrom durch den Übertrager fließt, müssen beide Speisewiderstände exakt gleich sein. Wie groß der DC-Offset in der Praxis sein darf, hängt von der Größe des Eingangsübertra­gers ab. Sofern das Mikrofon einen eingebauten Über­trager aufweist, ist natürlich auch dieser betroffen. Aller­dings haben die meisten Kondensatormikrofone mit eingebautem Übertrager eine kleinere Stromaufnahme, so dass dadurch ggf. der DC-Offset entsprechend kleiner ist.

Eine Abhilfe gegen eine etwaige Gleichstrommagneti­sierung des Eingangsübertragers im Mischpult kann natürlich durch Einbau von Koppelkondensatoren ge­schaffen werden. Die Nachteile dabei sind: erhöhter Aufwand und geringfügig kleinerer Fremdspannungs­abstand, da der Eingang bei tiefen Frequenzen durch die Kondensatoren hochohmiger wird.
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Sofern Koppelkondensatoren entsprechend 2.2.3.1 eingebaut sind oder der Eingang des Mischpults ohne Übertrager arbeitet, bleibt die Forderung nach gepaarten Speisewiderständen dennoch unverändert bestehen, wenn man den Vorteil der Phantomspeisung nutzen will, dass Störungen, die auf das Kabel einwirken, so wenig Einfluss auf das Signal haben, wie man das bei symmetrischem Betrieb erwartet.

Sofern man definiert, dass eine in das Kabel induzierte Störspannung um wenigstens 60dB gedämpft auf das Signal gelangt, kommt man zu der bereits genannten Forderung, dass der maximale Unterschied zwischen den beiden Speisewiderständen 0,4% nicht überschreiten darf.

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Man muss zwischen der elektrischen Impedanz des Mikrofons und der Abschlussimpedanz unterscheiden (DIN 45590/45593). Mikrofone werden am besten unter Leerlaufbedingungen betrieben.

Die elektrische Impedanz des Mikrofons ist die Quellimpedanz (Innenwiderstand), und die Abschlussimpedanz ist gleich der Eingangsimpedanz des angeschlos­senen Geräts. (Abb. 4)

Falls die Abschlussimpedanz beispielsweise gleich der elektrischen Impedanz des Mikrofons sein sollte, kann die dadurch erfolgende Spannungsteilung unvorhersehbare Einflüsse auf den Frequenzgang haben, da die kapazitiven, induktiven und ohmschen Anteile beider Impedanzen nicht definiert sind. Ferner erfolgt bei rein ohmschen Verhältnissen eine Pegelsenkung um 6dB. Da das Geräusch um weniger als 6dB abnimmt (Leistungsbetrachtung), verschlechtert sich der Geräusch­spannungsabstand.

Bei Kondensatormikrofonen gibt es einen weiteren Grund für eine möglichst große Abschlussimpedanz: Die Elektronik der Mikrofonverstärker kann nur wenig Leistung liefern, und so wird die max. Aussteuerbar­keit und damit der Grenzschalldruck durch eine zu kleine Lastimpedanz herabgesetzt.

Die Impedanz professioneller Mikrofone soll möglichst klein sein, um Störeinkopplungen unwirksam werden zu lassen.

Kleinere Werte als 200. oder 150. werden insbesondere deshalb selten realisiert, weil die Spulen von dynamischen Systemen oder Übertragern sonst zu wenig Ausgangsspannung liefern.

Halbleiterschaltungen können diesbezüglich leistungsfähiger sein und bei extrem niedriger Impedanz dennoch hohe Pegel liefern. Dies ist zwar ideal, aber in Ausnahmefällen ist Vorsicht geboten: Es gibt Mikro­foneingänge meist weniger hochwertiger Geräte, die nur dann einen konstanten Frequenzgang bieten, wenn sie aus einer Quellimpedanz von 200. betrieben wer­den. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn die Eingangs­übertrager sehr klein sind oder eine Gegenkopplung auf den Eingang zurückgeführt ist.

Die Abhilfe ist einfach: Man schließt zum Innenwiderstand des Mikrofons symmetrisch in beide Adern einen Widerstand derart, dass 200. oder 150. erreicht werden. Natürlich ist es besser, ein Gerät zu benutzen, das eine solche Technik nicht erfordert.

Die Eingangsimpedanz des Geräts, an welches das Mikrofon angeschlossen wird, ist für das Mikrofon die Abschlussimpedanz. Die vom Hersteller angegebene Nennabschlussimpedanz soll nicht unterschritten werden.

Für niederohmige Mikrofone gemäß 3.1.1. sind 600. meist ausreichend hoch. Dies soll jedoch auch bei tie­fen Frequenzen noch erfüllt sein.

So genannte “200.-Eingänge” weisen messtechnisch glücklicherweise meist viel mehr als 200. auf. Ihre Be­zeichnung ist meist ein Jargon, der besagen soll, dass die Eingangsempfindlichkeit für den mittleren Betriebs­übertragungsfaktor gewöhnlicher dynamischer “200.­Mikrofone” ausgelegt ist.

Pegeldämpfung ist erforderlich, wenn Kondensatormi­krofone an Eingänge angeschlossen werden, die haupt­sächlich für dynamische Mikrofone entwickelt wurden.

Professionelle Kondensatormikrofone liefern bis zu 20dB höhere Ausgangsspannungen als dynamische Mikrofone. Verzerrungen, die dadurch am Eingang des angeschlossenen Geräts auftreten können, äußern sich natürlich bei den Signalspitzen.

“Poppen” bei Plosivlauten, insbesondere bei Worten mit “P”, müssen also nicht unbedingt auf das Mikrofon oder einen eventuell unzureichenden Windschutz zurückzuführen sein.
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Eine Pegelsenkung ist prinzipiell einfach durch eine Dämpfungsschaltung zu realisieren. Dabei soll aber die unter 3.1.2 beschriebene Lastimpedanz nicht unter­schritten werden. (Abb. 5a)

Ferner soll das Dämpfungsglied im professionellen Be­reich natürlich symmetrisch ausgeführt sein, so wie Abb. 5b zeigt.

Bei Kondensatormikrofonen mit Tonaderspeisung kann die Pegeldämpfung erst nach oder in dem Stromver­sorgungsgerät erfolgen (Abb. 6). Eine mikrofonseitige Dämpfung würde zu starken Einfluss auf die Strom­versorgung haben.

Bei Kondensatormikrofonen mit Phantomspeisung kann die Pegeldämpfung wie bei dynamischen Mikrofonen an beliebiger Stelle der Übertragungskette zwischen Mikrofon und angeschlossenem Gerät erfolgen. Die Se­rienwiderstände der Dämpfungsschaltung dürfen also bei mikrofonseitigem Betrieb durchaus in Serie mit den Speisewiderständen liegen, sofern die Stromaufnahme des Mikrofons dadurch nicht nennenswert verringert wird (Abb. 7a). Allerdings müssen auch hier die in Serie liegenden Widerstände gepaart werden, um die Sym­metrie nicht zu gefährden.

Generell gilt, dass im Hinblick auf die Störspannungs­einflüsse eine Platzierung der Dämpfung nach der eventuell langen Mikrofonleitung die bessere Lösung darstellt (Abb. 7b).

Transistorisierte Kondensatormikrofone dürfen nicht bedenkenlos an unsymmetrische Eingänge angeschlossen werden.

In der Studiotechnik sind symmetrische abgeschirmte Kabel üblich, um Störungen, die auf die Adern einwirken können, zu eliminieren. Diese Technik sollte man stets anstreben.

Im semiprofessionellen Bereich genügt jedoch meist schon die Niederohmigkeit von Mikrofonleitungen, um den Bedürfnissen der Praxis zu genügen. Daher gibt es viele unsymmetrische Mikrofoneingänge.

Tonadergespeiste Mikrofone können meist problemlos ohne zwischengeschaltete Übertrager an unsymmetri­schen Eingängen betrieben werden.

Beim unsymmetrischen Betrieb tonadergespeister Mi­krofone sind, je nach Schaltungsdetails der Speisung, verschiedene Fälle zu unterscheiden:

Wenn die Tonaderspeisung Abb. 2 entspricht, darf der Schirm mit einer beliebigen Ader verbunden werden, um ein unsymmetrisches Signal zu erhalten.

Weitergehende Veränderungen werden dadurch nicht bewirkt. Es spielt prinzipiell keine Rolle, welche Ader mit dem Schirm zusammengelegt wird. Dennoch ist es üblich, für unsymmetrischen Betrieb die negative Ader zu erden, da so die positive Ader mit der positiven Pha­se zum “heißen” Leiter wird.
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Sofern ein Pol der Spannungsquelle der Tonaderspei­sung an Masse liegt, muss bedacht werden, dass durch das Erden einer Ader verschiedene Kurzschlüs­se mit verschiedenen Wirkungen auftreten.

Allgemein ist es üblich, dass der negative Pol der Spannungsquelle an Masse liegt. Dadurch wird eine oft vorteilhafte Symmetrierung bewirkt. Außerdem liegt der Minuspol auch dann meist an Masse, wenn die Speisung Bestandteil eines Geräts ist und die Versorgungsspannung dieses Geräts auch für die Spei­sung des Kondensatormikrofons verwendet wird.

Zur Entkopplung der Gleichspannung vom angeschlos­senen Geräteeingang können zwei oder auch nur ein Kondensator verwandt werden.

Die Verwendung von zwei Kondensatoren hat den Nachteil, dass beim unsymmetrischen Anschluss stets einer der Speisewiderstände nur wechselspannungs­mäßig kurzgeschlossen wird (3.3.1.2.2, Abb. 10). Des­halb werden die möglichen Betriebsverhältnisse für den Fall mit einem einzigen Koppelkondensator be­schrieben. Dieser Kondensator muss dann in der Ader liegen, deren Speisewiderstand nicht an Masse liegt.

Sofern durch das Erden einer Ader ein Speisewiderstand kurzgeschlossen wird, bleibt dies ohne gravierende Folgen. Man legt daher am besten die Ader, deren Speisewiderstand an der Masse der Spannungsquelle liegt, mit ihr zusammen (Abb. 8).

Dieser Speisewiderstand wird dadurch überbrückt und die Stromaufnahme des Mikrofons steigt in unbedenklichem Maße. Die max. Aussteuerbarkeit sinkt geringfügig (ca. 1dB bei SCHOEPS CMC 4#), da der verbleibende Speisewiderstand das Mikrofon mehr belastet. Der Speisewiderstand wirkt indessen nicht genauso wie ein Lastwiderstand, da er auch vom Arbeitsstrom durchflossen ist. Sollen die geringen Veränderungen bezüglich Stromaufnahme und max. Aussteuerbarkeit vermieden werden, so ist eine Schaltung nach Abb. 9 sinnvoll. Man speist polrichtig über den doppelten Speisewiderstand in die Ader ein, die nicht an Masse gelegt ist. Die Gleichstromverhältnisse sind damit wiederher­gestellt, und das Ausgangssignal ist unsymmetrisch.

Diese ist nicht empfehlenswert, da die Ader, in der der Koppelkondensator liegt, weniger geeignet ist an Masse gelegt zu werden. Dadurch wird nämlich ein Arbeitswiderstand wechselspannungsmäßig über­brückt, ohne dass die Stromaufnahme des Mikrofons zunimmt, wie das bei 3.3.1.2.1 der Fall war. So wird die Aussteuerbarkeit reduziert (ca. 4dB bei SCHOEPS CMC 4#) (siehe Abb. 10).

Außerdem liegt an der Ader mit dem Signal auch noch die Gleichspannung, die über dem Arbeitswiderstand abfällt. Bei direktem Anschluss an gleichstromgekop­pelte Eingänge werden diese damit übersteuert, so dass keine Funktion mehr möglich ist.

Ein zweiter Koppelkondensator würde diesen Fall zwar ausschließen, aber der Nachteil der kapazitiven Über­brückung wäre dann unvermeidbar.

Die Möglichkeiten, phantomgespeiste Mikrofone an unsymmetrische Eingänge anzuschließen, lassen sich nicht verallgemeinern. Die beste Lösung ist es, den Eingang durch einen vorgeschalteten Übertrager oder geeignete Halbleiterschaltungen symmetrisch zu machen.

Der Übertrager soll möglichst groß bemessen sein und ist am unkritischsten, wenn sein Übersetzungsverhältnis 1:1 beträgt. Er soll zur Übertragung niedriger Impedanzen vorgesehen sein. Ein Typ mit der Kennzeichnung 200./200. ist beispielsweise geeignet, wobei jedoch nicht etwa mit 200. abgeschlossen werden darf, sondern nur mit Widerständen, die größer als der minimale Lastwiderstand sind (meist > 600., vgl. auch 3.1.2).

Der Einbau des Übertragers in das Speisegerät ist besonders praktisch. Bei den SCHOEPS-Netzspeise­geräten NG- ist dies vorgesehen. Die Übertragungsqualität von Schnurübertragern und ähnlichen kleinen Bauformen genügt oft nicht den Ansprüchen an profes­sionelle Kondensatormikrofone.

Eisenlose Schaltungen zur Eingangssymmetrierung sind heute in Form von Modulen am Markt. Sie können sehr hochwertig sein, benötigen aber eine zusätzliche Stromversorgung. Der Eingang muss ferner mit einer Schutzschaltung versehen werden. Meist genügen Zenerdioden, die verhindern, dass sich im Fall eines Kabelschlusses die Ladung der erforderlichen Entkopplungskondensatoren in den Eingang entlädt. (Siehe Herstellerempfehlungen)

Dazu muss die Speisung normgerecht über beide Adern erfolgen und in beide Adern ein Entkopplungs­kondensator eingefügt werden. Eine beliebige Ader darf dann geerdet werden, vorzugsweise derart, dass die positive Phase zum “heißen” Pol wird (Abb. 11).

Die Speisung erfolgt dabei entweder normgerecht über beide Adern (R1 = R1’) oder über einen einzigen, im Wert reduzierten Widerstand (RS), der nur mit der ge­nutzten Ader verbunden wird. Dies soll vorzugsweise die Ader mit der positiven Phase sein. Die Gleichspan­nung der Ader muss ferner durch einen Kondensator entkoppelt werden (Abb. 12). Die ungenutzte Ader darf weder direkt, noch über einen Kondensator an Masse gelegt werden.

Ein genereller Nachteil dieser Betriebsart besteht darin, dass die Gegentaktendstufe nicht mehr genutzt und nur ein Eintaktsignal halber Amplitude weiterverar­beitet wird. Ferner verhalten sich die verschiedenen Ausführungen der CMC #-Verstärker unterschiedlich:

..... der Standardversion der Verstärker CMC 3#, CMC 5#, CMC 6# (Brücke B geschlossen)

In dieser Betriebsform ergibt sich eine Verschlechterung des Geräuschspannungsabstands um ca. 3dB. Damit rauschen die SCHOEPS-Mikrofone der Colette-Serie zwar immer noch weniger, als es den üblichen Standard-Studioanforderungen entspricht, aber man darf Rauschen heute weniger denn je tolerieren, so dass die oben genannte Technik nur in Ausnahmefällen empfohlen werden kann.

..... der Verstärker CMC 3#, CMC 5#, CMC 6# mit heraufgesetzter Verstärkung; (Brücke A geschlossen, Kennzeichnung durch Gravur “+5dB”, früher: blauer Punkt)

Wenn bei den Verstärkern die Brücke A geschlossen ist, eignen sie sich besonders für den unsymmetrischen Betrieb. Bei Verwendung der Ader mit der positiven Phase ergibt sich kein Nachteil hinsichtlich des Ge­räuschspannungsabstands.

Allerdings sind diese Verstärker etwa um 5dB weniger hoch aussteuerbar, da sie 5dB Empfindlichkeitsgewinn ergeben und der maximale Ausgangspegel unverändert ca. 1V beträgt. Der Grenzschalldruck der SCHOEPS-Mikrofone liegt damit aber immer noch so hoch, dass daraus nur bei extremen Schallpegeln Nachteile erwachsen können, z.B. beim Abstand weniger Zentimeter zum Instrument.

Es gibt Mikrofonverstärker, bei denen das Ausgangssignal nur auf der Ader mit positiver Modulation liegt. Die andere führt kein Signal (z.B. Neumann Serie KM 100 und weitere, bei SCHOEPS nur VST 62 IU und KFM 6).

Bei diesen Mikrofonen kann das Signal entsprechend Abb. 12 ausgekoppelt werden, ohne eine Verschlechterung des Störspannungsabstands. Im Unterschied zum CMC #-Mikrofonverstärker kann bei ihnen die entkoppelte negative Phase (Pin 3) an Masse gelegt werden.