5 Kenngrössen

5.1 Empfindlichkeit/Feldleerlaufübertragungsfaktor

Zwei Mikrofone, die mit dem selben Signal (gleiche Frequenz und gleicher Schalldruck) beschallt werden, geben nicht unbedingt die selbe Spannung zur Weiterverarbeitung ab. Dieser Zusammenhang wird Empfindlichkeit eines Wandlers genannt und ist frequenzabhängig. In Deutschland wird die Mikrofonempfindlichkeit vielfach durch den Begriff „Feldleerlaufübertragungsfaktor“ FLÜ angegeben.

• Die Messung des FLÜs erfolgt im Freifeld; das heißt, ähnlich wie auf einem großen Acker (Feld) wird kaum Schall reflektiert. In der Praxis finden solche Messungen in einem reflexionsarmen Raum statt. Die Wände dieses Raumes absorbieren den Schall nahezu komplett, so dass nichts reflektiert werden kann.
• Des weiteren wird an das Mikrofon ein sehr großer Abschlusswiderstand angeschlossen; dieses Betriebsart wird als „Leerlauf“ bezeichnet.
• Die Membran des Mikrofons wird mit einer Frequenz von 1 kHz beschallt.
• Der Schalldruck an der Membran muss 1 Pa betragen. Dabei ist egal, ob eine sehr laute Schallquelle in weiter Entfernung steht, oder ob eine leisere Schallquelle direkt vor der Membran positioniert ist.

Ist die Empfindlichkeit des Mikrofons groß, muss der Mikrofonvorverstärker das Signal nur leicht verstärken; dadurch wird weniger Rauschen durch den Vorverstärker erzeugt. Grundsätzlich haben Kondensatormikrofone eine deutlich größere Empfindlichkeit, als dynamisch Mikrofone.

5.2 Frequenzgang

Die Mikrofonempfindlichkeit ist von der Frequenz abhängig und wird grafisch als sogenannter Frequenzgang dargestellt. Bereits durch das Betrachten der Kurve können Rückschlüsse auf den Klang des Mikrofons gezogen werden. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass der abgebildete Frequenzgang nur Schallereignisse zutrifft, die aus der Haupteinfallsrichtung auf das Mikrofon treffen. Ein veränderter Schalleinfallswinkel führt in der Regel zu unterschiedlichen Frequenzgängen.

+ Die Frequenzachse eines Frequenzgangdiagramms ist logarithmisch! Das heißt, der Bereich von 100 Hz zu 1000 Hz ist grafisch genauso groß dargestellt wie der Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 10 kHz.

5.3 Eigenstörspannung

Auch wenn ein Mikrofon keiner Schalleinwirkung ausgesetzt wird, gibt es eine kleine Spannung ab. Diese Spannung wird als Eigenstörspannung bezeichnet. Sie wird durch die im Mikrofon befindlichen Bauelemente (beispielsweise Transistoren und Widerstände) erzeugt.

5.4 Äquivalenzschalldruckpegel

Ein kleiner Schalldruck an der Mikrofonmembran verursacht eine kleine Mikrofonausgangsspannung. Auch die Bauelemente im Mikrofon verursachen eine kleine Mikrofonausgangsspannung, die Eigenstörspannung. Der Äquivalenzschalldruckpegel gibt an, wie hoch der Schalldruckpegel vor der Mikrofonmembran sein müsste, damit eine Mikrofonausgangsspannung erreicht wird, die der Eigenstörspannung entspricht. Der Äquivalenzschalldruckpegel wird auch als Ersatzgeräuschpegel bezeichnet.

5.5 Rauschspannungsabstand

Wird ein Mikrofon mit einem Signal von 1 kHz und einem Schalldruck von einem Pascal (94 dBSPL) beschallt, gibt es eine Spannung ab. Diese Spannung kann sowohl in Volt als auch in dBV angegeben werden. Auch die Eigenstörspannung eines Mikrofons kann in dBV angegeben werden. Die Differenz zwischen der Signalspannung und der Eigenstörspannung bezeichnet man als Rauschspannungsabstand. Je höher der Rauschabstand ist, desto besser. Auch die Begriffe Signal-Rauschabstand, Geräuschspannungsabstand und SNR werden häufig verwendet.

5.6 Klirrfaktor

Durchläuft eine Signal mit einer bestimmten Frequenz ein elektronisches System (z.B. Mikrofon, Lautsprecher, Verstärker), kommt an dessen Ausgang nicht mehr nur diese Frequenz an. Zusätzlich werden vom passierten Gerät unerwünschte Frequenzen erzeugt, die das ursprüngliche Signal verfälschen; man spricht hier auch von verzerren.

• Es entstehen Frequenzen, die ein ganzzahliges Vielfaches der ursprünglichen Frequenz sind. Sie werden als wenig störend empfunden. Man nennt sie harmonische Verzerrungen. Der Klirrfaktor k beschreibt, das Verhältnis zwischen der Summe der neu hinzugekommenen Harmonischen zum Grundsignal. Oft wird er auch als THD, total harmonic distortion, angegeben. Wie störend der Klirrfaktor ist, hängt in großem Maße von der Art des Ausgangssignals ab. Besteht die Musik hauptsächlich aus obertonarmen Schwingungen (beispielsweise Flötenmusik) sind Verzerrungen deutlich früher zu hören als bei Musik von verzerrten Gitarren. Auch der Frequenzbereich in dem sich die Verzerrung befindet hat auf das Maß der Störung einen Einfluss. Je tiefer die Verzerrung ist, desto später ist sie wahrnehmbar. Der Klirrfaktor wird Oft in Prozent angegeben. Man kann ihn aber auch als Pegel in dB angeben; 1% entspricht dann einem Pegel von –40 dB
• Zusätzlich entstehen Frequenzen, die ein nicht ganzzahlige Vielfache der ursprünglichen Frequenz sind. Sie heißen nichtharmonische Verzerrungen, und werden als besonders störend empfunden. Werden zusätzlich zu den harmonischen auch die nichtharmionischen Verzerrungen ausgewertet, ist die Angabe THD+N, total harmonic distortion plus noise, zu finden.

5.7 Grenzschalldruck

Wird die Membran eines Mikrofons sehr laut beschallt, kann das Signal bereits im Mikrofon verzerren. Der Grenzschalldruck gibt denjenigen Schalldruck an, bei dem in einem Abstand von 1 m bei einer Frequenz von 1 kHz ein bestimmter Verzerrungswert erreicht wird. Meistens wird hier ein Klirrfaktor von 0,5 % angestrebt. Kondensatormikrofone haben in der Regel einen um circa 30 dB geringeren Grenzschalldruck als Tauchspulenmikrofone.

5.8 Impedanzen

Beim Anschließen eines Mikrofons an ein Mischpult muss auf Impedanzen beider Geräte geachtet werden. Dieses gilt besonders für Kondensatormikrofonen, sollte aber auch bei dynamischen Mikrofonen nicht außer Acht gelassen werden. Werden die angegebenen Impedanzwerte nicht eingehalten, kann für einige Daten, wie z. B. Frequenzgang und Eigenstörspannung nicht mehr garantiert werden.

5.8.1 Nennimpedanz

Jedes Mikrofon besitzt einen inneren elektrischen Widerstand – die Nennimpedanz. Sie ist frequenzabhängig und wird bei einer Frequenz von 1 kHz gemessen. Man unterscheidet:

• niederohmige Mikrofone (bis etwa 1 k W),
• mittelohmige Mikrofone (bis etwa 20 k W) und
• niederohmige Mikrofone (über 20 k W).

Fast alle in der Studiotechnik eingesetzten Mikrofone sind niederohmig. Die Impedanz des Mikrofons sollte immer so klein wie möglich sein.

5.8.2 Nennabschlussimpedanz

Jedes Gerät (Mikrofonvorverstärker, Mischpult) besitzt einen elektrischen Widerstand, den es einem ankommenden Signal entgegensetzt – die Eingangsimpedanz. In den technischen Daten eines Mikrofons ist oft angegeben, wie hoch der Widerstand mindestens sein sollte, der dem ankommenden Mikrofonsignal vom nachfolgenden Gerät entgegengesetzt wird – das Mikrofon benötigt eine bestimmte Nennabschlussimpedanz. Die Faustregel hierfür heißt:

+ Die Eingangsimpedanz (Nennabschlussimpedanz) des nachfolgenden Gerätes muss mindestens fünf mal so groß sein wie die Ausgangsimpedanz (Nennimpedanz) des Mikrofons.

Für ein übliches Mikrofon mit einer Nennimpedanz von 200 W bedeutet das, dass das nachfolgende Gerät eine Eingangsimpedanz (Nennabschlussimpedanz) von mindestens 1 kW haben muss.

5.9 Beispieldaten einiger BEHRINGER Mikrofone

Mikrofon	Wandler- prinzip	Richtcha- rakteristik	Feldleerlaufüber- tragungsfaktor	Grenzschall- druckpegel	Äquivalenz- schalldruck- pegel	Rausch- spannungs- abstand	Nennimpedanz	Nennabschluss- impedanz
B-1	Kondensator- mikrofon	Niere	- 34 (± 2) dBV	138 dB	13 dB(A)	81 dB(A)	50 Ω	> 1 kΩ
B-2 PRO	Kondensator- mikrofon	Niere	- 36 dBV	138 dB	17 dB(A)	77 dB(A)	< 100 Ω	> 1 kΩ
		Kugel	- 37 dBV	139 dB	18 dB(A)	76 dB(A)
		Acht	- 35 dBV	137 dB	16 dB(A)	78 dB(A)
B-5	Kondensator- mikrofon	Niere	- 38 dBV	140 dB	16 dB(A)	78 dB(A)	70 Ω	> 1 kΩ
		Kugel	- 40 dBV		18 dB(A)	76 dB(A)
XM1800S	Dynamisches Mikrofon	Superniere	- 52 dBV				600 Ω

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