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Mikrofonschaltung mit aktiven Halbleiter-Verstärkerelementen, die
über die Niederfrequenzausgangsleitungen ihren Betriebsstrom erhalten Mikrofone
als elektroakustische Wandler setzen die von der Membran aus dem Schallfeld aufgenommenen
Schallschwingungen in elektrische Schwingungen um. Am Ausgang des Wandlerelementes
ist die dabei zur Verfügung stehende elektrische Leistung sehr gering. Sie liegt
beispielsweise bei dynamischen Mikrofonen in der Größenordnung von 10-7 bis 10-I0
Watt. Aus diesem Grunde ist es üblich, die Ausgangsleitung der Mikrofone sowohl
gegen statische als auch magnetische Störgrößen zu schützen. Die dabei unvermeidlichen
Leitungskapazitäten verursachen Verluste in der übertragung der hohen Frequenzen.
Um sie in Grenzen zu halten, gibt man den elektroakustischen Wandlern kleine Quellwiderstände.
Sie liegen in der Regel in der Größenordnung von einigen 10 bis zu einigen 100 Ohm.
Die Leitungslängen, die dabei verwendbar sind, werden durch die Kapazitäten ebenfalls
beschränkt. Bei den Ausgangsleitungen verwendet man je nach der Anlagentechnik Koaxialleitungen,
deren Außenmantel geerdet ist bzw. an Masse liegt, oder man verwendet zweiadrige
erdsymmetrische Leitungen, deren Adern verdrillt sind. Die dadurch entstehende Doppelleitung
wird zusätzlich mit einem an Erde oder an Masse gelegten Mantel statisch geschützt.
Man bevorzugt in Studioanlagen die zweiadrige, erdsymmetrische Technik, während
man bei Heimanlagen und Amateurgeräten sehr oft die Koaxialtechnik benutzt.
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Die erdsymmetrische Technik erfordert in Studios einen sehr großen
Aufwand an statisch und magnetisch geschützten Mikrofonleitungen. Derartige Leitungsnetze
sind unverhältnismäßig teuer.
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Nachteilig ist ferner, daß bei den verschiedenartigen Wandlersystemen
- beispielsweise dynamische Mikrofone und Niederfrequenz-Kondensatormikrofone -
die Ausgangsspannungen und damit die Ausgangsleistungen bei gleichem Schalldruck
im Gebiet von 1 bis 2 Größenordnungen schwanken.
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Man hat versucht, diese Nachteile durch umschaltbare Dämpfungsglieder
vor dem ersten dem Mikrofon folgenden Niederfrequenzverstärker auszugleichen. Diese
Technik erschwert die Bedienung der Studioanlagen sehr. Es ist daher vorgeschlagen
worden, jeden elektroakustischen Wandler direkt mit einem Vorverstärker zu kombinieren
und den Ausgang dieses Verstärkers mit dem Mischpult der Studioanlage zu verbinden.
Die für derartige Verstärker notwendigen Stromversorgungsgeräte und Leitungen machen
die Anlagentechnik noch komplizierter und teurer. Die Verstärker selbst werden zwangläufig
als Zusatzteile der Mikrofone betrachtet, so daß bei einem Zusammenbau von Verstärker
und Mikrofon unerwünscht große Geräte entstehen. Man hat versucht, diesen Nachteil
durch zwischengeschaltete Vorverstärker, die im Abstand bis zu etwa 30 m vom Mikrofon
entfernt stehen, zu beseitigen. Die Wartung und die Kontrolle dieser zwischengeschalteten
Vorverstärker ist jedoch sehr hinderlich und teuer. Die vorgeschlagene Erfindung
beseitigt alle diese Nachteile. Sie zeigt Wege auf, die Anlagentechnik und die Leitungstechnik
für Großstudios wesentlich zu verbessern.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrofonschaltung mit aktiven
Halbleiter-Verstärkerelementen, die über die Niederfrequenzausgangsleitungen ihren
Betriebsstrom erhalten. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung
eine Halbleiterimpedanzwandlerschaltung ist, durch die zumindest der größte Teil
des von den übrigen Halbleiter-Verstärkerelementen benötigten Betriebsgleichstromes
als deren eigener Betriebsgleichstrom fließt.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Stromversorgungsleitungen, vom Versorgungseingang des Mikrofons her gesehen. hinter
der Impedanzwandlerschaltung beispielsweise mit einem Kondensator und/oder Zenerdiode
abgeblockt sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das nachgeschaltete Gerät, beispielsweise ein Verstärker oder
Mischpult, die Gleichstromversorgung für das Mikrofon liefert und daß in jeder Zuleitung
zu der Batterie oder dem Netzanschlußgerät je eine Impedanz oder ein Widerstand
liegen, dessen Betrag größer oder gleich dem Quellwiderstand der Impedanzwandlerstufe
ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Mikrofon ein Hochfrequenzkondensatormikrofon ist, bei welchem die Schaltung
aus einem Hochfrequenzteil und einem Niederfrequenzteil besteht, wobei die Stromversorgung
aus einer niederfrequenzmäßig nicht geerdeten oder an Masse liegenden, also niederfrequenzmäßig
symmetrischen Gleichstromspannungsquelle geschieht, und daß die Schaltung nur hochfrequenzmäßig
an Erde oder Masse gelegt ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die niederfrequenzmäßig symmetrischen Stromversorgungsleitungen bei oder nach
ihrem Eintritt in das Mikrofongehäuse zum Abblocken von eintretender oder austretender
Hochfrequenz Siebelemente beispielsweise Drosseln und/ oder Widerstände im Längszweig
und Kondensatoren nach Masse oder Erde enthalten.
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Die Abbildung soll die Erfindung erläutern. Sie zeigt ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgedankens. In ihr ist mit 1 das eigentliche Wandlersystem bezeichnet.
Es ist in das gestrichelt gezeichnete Gehäuse 2 mit einem Vorverstärker 3, der aus
Halbleiter-Verstärkerelementen besteht, eingebaut. Das Wandlersystem kann ein beliebiges
System sein, beispielsweise ein dynamisches, ein magnetisches oder ein sonstiges
Wandlersystem. Die für den Verstärker notwendige Gleichspannung steht an dem Kondensator
4. Er dient zum Abblocken der Niederfrequenz, die von dem in Impedanzwandlerschaltung
betriebenen Transistor 5 herrührt. Die Spannung ist so bemessen, daß die im Verstärker
3 als Verstärkerelemente benutzten Halbleiterelemente ihre richtige Versorgungsspannung
erhalten. Parallel zu dem Kondensator 4 ist in der A b b. 1 noch eine Zenerdiode
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geschaltet. Sie dient zur Stabilisierung der an dem Kondensator
4 stehenden Spannung. In vielen Fällen kann sie auch an Stelle des Kondensators
mit ihrem sehr kleinen dynamischen Innenwiderstand zum Abblocken der NF verwendet
werden.
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Der Niederfrequenzlastwiderstand der Impedanzwandlerstufe 5 liegt
in bekannter Weise zwischen dem Emitter und dem Kollektor. Er wird räumlich in dem
nachgeschalteten Mischpult 20 untergebracht und über die Leitungen
70 und 80 elektrisch angekoppelt. Sie sind niederfrequenzmäßig nicht
geerdet. Sie sind also erdsymmetrisch. Mittels der Kondensatoren 81; 82 und 71;
72 sind sie hochfrequenzmäßig auf die Masse der Gehäuse 2 und 20 geschaltet. Die
Massedurchschaltung zwischen 2 und 20 geschieht mittels der Leitung
73. Zum Dämpfen unter Umständen in die Leitungen 70 und
80 eingedrungener Hochfrequenz sind noch die Drosseln 7
und
8 in der Nähe des Einganges von 2 vorgesehen. In einfachen Fällen
können sie entfallen oder auch durch Widerstände ersetzt werden. Erfindungsgemäß
wird der Betriebsstrom der Impedanzwandlerschaltung 5 und des gleichstrommäßig
in Reihe liegenden Verstärkers 3 ebenfalls über die Leitungen 70 und
80
zugeführt. Sie erhalten in dem dargestellten Beispiel aus der Batterie
23 im Mischpult 20 über die Impedanzen 21 und 22 den
Gleichstrom. Die Impedanzen können auch Widerstände sein. Sie sollen betragsmäßig
etwa gleich oder größer als der Quellwiderstand der Impedanzwandlerstufe sein. Bei
den heute üblichen Transistoren erzielt man mit derartigen Impedanzwandlerstufen
Quellwiderstände von etwa 15 Ohm, so daß die Widerstände 21 und
22 je etwa 50 bis 100 Ohm sein können. In dem dargestellten Beispiel wird
die Niederfrequenz aus dem Mikrofonkreis mittels des Übertragers 24 ausgekoppelt.
Seine Wicklung auf der Mikrofonseite ist in zwei Hälften unterteilt, die mittels
des Kondensators 25 wechselstrommäßig in Reihe geschaltet sind. Dadurch wird in
bekannter Weise ein Gleichstromkurzschluß über den Übertrager 24 vermieden.
An seinen Ausgangsklemmen 26 und 27 kann die weitere Mischpultschaltung
angeschlossen werden. An Stelle des Übertragers können auch zwei über einen Kondensator
in Reihe geschaltete Drosseln verwendet werden. Die Niederfrequenz muß dann aus
den Leitungen 70 und 80 mittels Kondensatoren entnommen werden. Der Vorteil
der Impedanzwandlerstufe besteht darin, daß sie einen sehr kleinen Innenwiderstand
und einen geringen Klirrfaktor besitzt. Spannungen von etwa 1 Volt können bei entsprechend
kleinem Klirrfaktor entnommen werden. Dieser Pegel ist wegen seines Betrages und
wegen des kleinen Quellwiderstandes, der ihn liefernden Spannungsquelle, sehr unempfindlich
gegen statische und magnetische Störgrößen.
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Der geringe Quellwiderstand der Impedanzwandlerstufe gibt ferner die
Möglichkeit, die Leitungen 70 und 80 verhältnismäßig lang zu machen.
Einige hundert Meter oder sogar einige Kilometer können ohne nennenswerte Beeinflussung
der Niederfrequenz angeschaltet werden. Dadurch ist beliebige Austauschmöglichkeit
beliebiger Mikrofone gegeben, der Studiobetrieb wird sehr vereinfacht, störende
Einzelstromquellen für Vorverstärker entfallen und die Leitungen sind sehr unempfindlich
gegen Einstreuungen. Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß es auch möglich
ist, vor den Niederfrequenzverstärker 3 noch einen Demodulator und ein Hochfrequenzteil
zu schalten und auf diese Weise sehr bequem anzuwendende Hochfrequenzkondensatormikrofone
zu schaffen.