Hi zusammen, was ist eigentlich der große Vorteil von FETs gegenüber "normalen" Transistoren, dass diese in Mikrofonen abgelöst wurden??? Kleine Bitte noch, bei der Erklärung etwas Rücksicht nehmen, das letzte mal hatte ich Elektrotechnik im Abi, also vor knapp 2 Jahren. :-) Danke Andreas
Hallo Andreas, ich gehe davon aus, daß Du die Anwendung der FET's in Kondensatormikrofonen meinst. Der Grund ist ganz einfach der, daß der FET einen extrem hochohmigen Eingangswiderstand hat (im Bereich von mehreren Tera-Ohm [1 Tera-Ohm= 10^12 Ohm= 1000 Giga-Ohm = 1000000 Mega-Ohm]). Das heißt, er hat eingangsmäßig röhrenähnliche Eigenschaften, ja besser sogar noch: Bei Röhren ist man durch die Gefahr von Gitteraufladungen mit dem Eingangswiderstand gewöhnlich begrenzt auf max. ca. 100 MOhm, weil wegen dieser gen. Gefahr der Gitterableitwiderstand nicht größer gemacht werden kann. Bei FET's unterliegt man dieser Begrenzung nicht. Dies ist notwendig, weil die Kapselkapazitääten von C-Mikrofonen in der Größenordnung von 30...50 pF liegen. Betrachtet man mal eine untere Grenzfrequenz von 20 Hz, dann hat ein Kondensator von 30 pF einen kapazitiven Widerstand von 265 Meg-Ohm !. Diese dürfen natürlich nicht durch den Eingangswiderstand des folgenden Impedanzwandlers nennenswert belastet werden. Also scheidet die Verwendung von bipolaren Transistoren aus, deren Eingangswiderstände in Kiloohm-Bereich liegen. Bei modernen Kondensatormikrofonen baut man gewöhnlich die Eingangsstufe immer mit einem FET auf aber die folgende Ausgangsstufe ist meist dann mit gewöhnlichen bipolaren Transistoren bestückt.
Hallo Rainer, danke für die Antwort. Wie gesagt, ich bin nicht der E-Technik Experte, aber so wie du das dargestellt hast, ist die Verwendung von Bi-Polaren Widerständen eigentlich gar kein Thema, weil bei diesen ja die Spannung überwiegend am Ladewiderstand anliegt (Stickwort Spanungsanpassung; MOhm Ladewiderstand und kOhm Transistor). Aber die Konstruktöre müssen sich doch was dabei gedacht haben als sie die Röhrentechnik durch die Transistortechnik ersetzt haben und dann durch die FETs. Nach deiner Aussage, wäre die Verwendung von "normalen" Transistoren ja unnötig, weil...siehe oben. Wenn du dazu vieleicht noch schreiben könntest..... Gruß Andreas
Hallo Andreas, 1960 wurde am Anfang der Transistortechnik mit "Nuvistoren" - mit denen man hohe Eingangswiderstände verwirklichen konnte - den Transistoren der Kampf angesagt. Mit Transistoren ging das nicht. Wie die Geschichte weiterging siehe den Link unten: http://www.logwell.com/tech/components/nuvistors.html Es gab auch Kondensatormikrofone mit "Nuvistoren" als Vorläufer der Feld-Effekt-Transistoren FET. Viele Grüße ebs
Hallo Andreas, die Transistoren kamen in Rahmen des technischen Fortschritts und lösten die Röhren ab. Daher die Bestrebungen die Mikrofone mit Transistoren zu bestücken. Außerdem wurde dadurch die Anschlußtechnik einfacher. Tansistormikrofone können mit 2-adrigen (+Schirm) Kabeln mit Phantomspeisung (früher Tonaderspeisung) versorgt werden. Röhrenmikrofone benötigen aufwendige Stromversorgung mit 7-ploigen Kabeln (2 Adern für die Heizung, 2 Adern für Anodenspannung und 2 Aderen für das Tonsignal, 1 Ader für die Richtcharakteristiksteuerung). In der Anfangsszeit als es noch keine FET's gab, beschritt man einen technischen Umweg: Die Hochfrequenzschaltung. Man betrieb die Kondensatormikrofonkapsel als Teil eines HF-Schwingkreises (im Bereich von 8 MHz) und erzeugte durch die durch die Betönung bedingte Kapazitätsänderung eine Phasenmodulation der HF-Schwingung die man dann noch im Mikrofonkörper demodulierte. Damit umging man die notwendige Hochohmigkeit. Denn bei 8 MHz hat eine 30pF-Kapsel einen kapazitiven Widerstand von nur 663 Ohm. Dies lies sich dann mit den herkömmlichen Transistoren realisieren. Aber wie gesagt: Dies war ein technischer Umweg. Heute wird die HF-Schaltung (die auch ihre spezifischen Vorteile hat) nur noch von der Firma Sennheiser angewandt. Die Verwendung bipolarer Transistoren in der allgemeinen Elekronik hat schon ihre Berechtigung. Nicht überall bringen FET's Vorteile. Sie haben bei bestimmten Anwendungen auch Nachteile.
Hallo ThomasT, auch wenn Rainer angesprochen ist, möchte ich auf seltene Informationen zum Thema "Kondensatormikrofone mit Hochfrequenmzschaltung" hinweisen. Rainer wird sicher die Vorteile der Sennheiser-HF-Schaltung nennen. Nach der URL-Adresse, siehe den Link unten: http://www.sengpielaudio.com gehe man zu: "Vorlesungs-Unterlagen 5" und von dort zu: "Kondensatormikrofone mit Hochfrequenzschaltung" Es gibt sonst im Internet keine Unterlagen über die Sennheiser-HF-Schaltung der MKH-Kondensatormikrophone. Viele Grüße ebs Forum für Mikrofonaufnahme und Tonstudiotechnik: http://www.sengpielaudio.com
Interesant, Danke. Allerdings bin ich nach längerem Suchen nicht richtig fündig geworden, warum sich die Nuvistoren nicht durchgesetzt haben, zumindest in Mikrofonen nicht. Weil die technischen Eigenschaften sind ja anscheinend besser wie die normaler Röhren, von der Größe mal ganz abgesehen. Andreas
Hallo Andreas, Röhren und Nuvistoren brauchen, um den Elektronen Dampf zu machen, eine beheizte Kathode - also die Heizspannung (4 bis 6,3 V). Außerdem wird noch eine recht hohe Anodenspannung (um 200 V) benötigt. Darum hatten die Mikrophonkabel auch so viele Adern: Heizung, Anodenspannung und Modulation. Transistoren benötigen keine Heizspannung und nur eine geringe Betriebsspannung - das ist bequemer. Zusätzlich führte die Einführung der 48 Volt Phantomspeisung (nur 3 Adern) zum Ende der Nuvistoren in Kondensatormikrophonen. Gruß ebs Forum für Mikrofonaufnahme und Tonstudiotechnik: http://www.sengpielaudio.com
Hallo Thomas, die Vorteile der NF-Schaltung sind ihre Einfachheit, ihre Nachteile in erster Linie die hohen Ansprüche an die Kriechstromfestigkeit der Kapseln. Wenn man sich mal veranschaulicht, daß die Ladewiderstände der Kapseln im Bereich zwischen 1...5 GOhm liegen, kann man sich sehr leicht vorstellen, welche hohen Ansprüche an die Isolationswiderstände der Kapseln gestellt werden. Daher ist die NF-Schaltung immer anfällig gegen Feuchtigkeitseinflüsse. Vor allem dann, wenn Staub auf die Kapsel kommt und dieser Staub feucht wird, kommt es manchmal zu Krachen und ähnlichen Erscheinungen. All diese Probleme hat die HF-Schaltung nicht, weil man ja sehr niederohmig bleiben kann. Dafür stellt aber die HF-Schaltung hohe Ansprüche an die thermische Konstanz der Schaltung, sowie an die Frequenzstabilität. Ich habe es noch nicht ausgerechnet, aber die durch Betönung der Kapsel bedingte C-Änderung und dadurch hervorgerufene Phasenhub dürfte extrem klein sein, was dann zu extremer Konstanz der Oszillatorfrequenz zwingt. Kurz gesagt: Kommt es bei der NF-Schaltung in 1. Linie auf hohen Isolationswiderstand an, ist bei der HF-Schaltung das Hauptkriterium die hohe thermische Stabilität. Am Rande bemerkt einmal ein paar Zahlen die ich mal von der Firma Neumann bekommen habe: Bei einem Schallpegel von 74 dBSPL liegt der Membranhub eines KM 84 im Bereich von 10 nm! Würde man die Kapsel maßstäblich auf 2 km Durchmesser vergrößern, wäre der Membranhub gerade mal 1 mm, der Elektrodenabstand etwa 4 Meter. Ich glaube an diesen Größenordnungen kann man sehen, welche ungeheure Präzision eine C-Mikrofonkapsel darstellt. Grüße Rainer
Hi ebs, sorry, anscheinend hab ich mich etwas mißverständlich ausgedrückt. Die Vorteile von Transistoren gegenüber Röhren oder Nuvistoren ist mir klar. Ich wollte eigentlich wissen, ob in heutigen Röhrenmikrofonen Röhren oder Nuvistoren drinn sind. Letztere wären wegen der technischen Vorteile ja eigentlich geeigeter. Gruß Andreas
Hallo Andreas, Das ist verschieden. 1 Hersteller verwendet noch eine bekannte Mikrofonröhre. Möchte allerdings nicht den Röhrentyp und den Hersteller nennen, sonst komme ich mit dessen Entwickler in Konflikt... MfG Rainer
Hi Rainer, demnach vewenden die anderen alle Nuvistoren in ihren "Röhrenmikrofonen", seh ich das richtig??? Wär dann mal intersant zu wissen, warum die da nicht nen neuen Namen und ne neue PR Aktion gebracht haben. "Jetzt NEU!!!! Nuvistor-Mikrofone - Billiger Besser Langlebiger!!!" *bg* Gruß Andreas
Hallo Andreas, wer nun konkret Nuvistoren verwendet weiß ich nicht, ich weiß nur wer "Röhren" verwendet (ich würde es auch aus Gründen der Wahrung von Firmeninterna nicht öffentlich nennen). Allerdings meine ich, haben die etablierten Mikrofonhersteller es gar nicht nötig, solche Werbeaktionen wie "... jetzt NEU!!!.... Nuvistormikrofone!!!..." zu veranstalten. Wenn Du heute ein Mikrofon von AKG, Beyerdynamik, MTG, Neumann, Schoeps, Sennheiser und wie sie alle heißen mögen kaufst, kannst Du sicher sein, daß Du es auch noch in 20 Jahren servitiert bekommst.
"Der Grund ist ganz einfach der, daß der FET einen extrem hochohmigen Eingangswiderstand hat (im Bereich von mehreren Tera-Ohm" Mehrere Terraohm ? Die haette ich mal bei meinem PMOS-BildSensor (Diplomarbeit)gebrauchen können, der litt nämlich daran, daß die Eingänge der FETs alles abgezogen haben. Aber im Ernst : Diese FETS gibts nur in Büchern , der Wert ist theroetischer Natur. Praktisch wirken am FET mindestens 3 parasitäte Kapazitäten (gegen Source, Gate, und gfs sogar gegen das Substrat) insgesamt z.T: im pF-Bereich, und es gibt ja auch noch Leckströme vom Drain und gegen das Substrat.
Hallo Jürgen, In der Praxis wird ein Eingangswiderstand von mehreren Tera-Ohm nicht zu realisieren sein. Auf jeden Fall ist aber der Eingangswiderstand immer noch groß gegen den Innenwiderstand einer C-Mikrofonkapsel einschließlich Ladewiderstand. Von daher ist der FET (auch wenn es ein Sperrschicht-FET ist) der Röhre noch überlegen. Freilich sind die Kapazitäten eines FET für manche Zwecke sehr störend, denn es sind etliche pF!. Gerade bei Leistungs-MOSFET's sind sie so störend, daß man einen Leistungstreiber braucht um sie anzusteuern. Insofern haben sie gegenüber Bipolaren Transistoren keine Vorteile.
Mein Einwand bezog sich darauf, daß deine Aussage hinsichtlich des tollen Innenwiderstandes der (J)FETS ein wenig arg hoch gegriffen war. Wollte ich nur so anmerken, für die anderen, die das lesen. Die gesamte Halbleitertechnik musst Du mir nun nicht erklären. Warum nicht, kannst Du auf der Seite 3 des Buches "Elemente der angewandten Elektronik" lesen (***grins***). Im Ernst : von Schrödingergleichung über SRH bis zu CMOS-Chips und die Entwicklung von Solarzellen hab ich alles durch - das Tonstudio mache ich der finaziellen Situation wegen nur noch als Zweitberuf. Was das Thema Verstärkung angeht : Man muss auch im Hinterkopf behalten, daß man mit FET-Schaltungen wesentlich preisgünstiger kommt, als mit Röhren. Schon damit ist die Verwendung angezeigt. Lustig finde ich in diesem Zusammenhang ein Bild das mir zugesandt wurde : Es handelt sich um ein "normales" Motherboard für Computer, das als Zusatz für den Audiochip eine echte Röhre auf dem Board hat. Soll einen wärmeren Klang geben. Finde ich sehr bizarr !
Hallo Jürgen, Das PC-Board mit der Röhre habe ich auch schon mal irgendwo abgebildet gesehen. "Wärmerer Klang" (wei wärmeres Bauelement ?) - na ja: Bei Hifidelikern ist ja der Glaube die beherrschende Kraft... :-).
Hi ihrs, habe mich auch schon totgelacht über die Röhre auf dem Mainboard. Habe mich echt gekringelt auf dem Boden. Den Link dazu habeich auch gefunden: http://www.golem.de/0206/20143.html
