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Infoseite // Rode NTG-2 Qualitätsunterschied Phantomspeisung/Batterie => Lösung



Frage von zlois:


EDIT: Bitte unbedingt den gesamten Thread lesen, es ist doch nicht ganz so einfach, wie es auf den ersten Blick scheint
Diesmal wende ich mich nicht mit einem Problem, sondern mit einer möglichen Lösung an das geschätzte Forum :-)
Schon seit ich das Rode NTG-2 besitze, ist mir aufgefallen, dass es einen massiven Unterschied in der Tonqualität gibt, abhängig davon, ob das Mikrofon mit Phantomspeisung oder Batterie betrieben wird. Höhere Lautstärken oder auch Direktbesprechung (z.B. bei einem Interview) waren mit Batterie gar nicht möglich, es gab heftige Verzerrungen. Das wurmte mich ziemlich, weil ich das Mikrofon gerne auch an Geräten eingesetzt hätte, die über keine Phantomspeisung verfügen, und ich deshalb nun immer einen zusätzlichen Recorder oder Phantomspeiseadapter benötigte. Nachdem ich nirgends Informationen dazu finden konnte, habe ich mich der Sache angenommen, um eine Lösung dafür zu finden.
Ein Service Manual scheint für das NTG-2 ebensowenig zu existieren wie ein Schaltplan, daher habe ich die Schaltung selber so gut es geht analysiert. Bei Batteriebetrieb bekommt die Elektronik rund 1.5 Volt ab.
Bei Betrieb mit Phantomspeisung werden die 48V intern auf rund 4.8V verringert (diese 4.8V liegen dann auch an den Batteriekontakten an). Somit scheint es unbedenklich, an den Batteriekontakten ebenfalls diese Spanung statt der üblichen 1.5V anzulegen.
Nach einigen Überlegungen und Recherchen bin ich schließlich auf Lithium-Batterien (Li-SOCI2, Typ LS 14500) gestoßen. Diese Spezialbatterie in herkömmlicher AA-Bauform verfügt über eine Spannung von 3.6 Volt.
Also direkt eine bestellt, ins NTG-2 eingelegt - und gestaunt. Ein Unterschied wie Tag und Nacht zur normalen 1.5V-Batterie, mit der Lithiumbatterie ist praktisch kein Unterschied zum Betrieb über Phantomspeisung zu hören.
Anbei auch ein kurzes Testfile, falls sich jemand selbst ein Bild von dem Unterschied machen möchte (direkte Nahbesprechung des NTG-2 mit gehobener Stimme).

Wer es mir nachmacht, tut dies natürlich auf eigene Verantwortung - diese Batterie darf normalerweise nie anstelle einer herkömmlichen AA-Batterie verwendet werden - aber es funktioniert wie gesagt einwandfrei.

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Antwort von ruessel:

Es ist halt wichtig, das die Kennkurve des eingebauten JFETs eingehalten wird. Dazu ist wahrscheinlich der optimale Strom (uA der Tonkapsel) per Widerstand auf 4.8V optimiert. Du kannst auch eine 9V Batterie nehmen und einen zusätzlichen widerstand (um 2-8K, Metallschicht) - so das für den FET wieder bei 9V die Kennkurve optimal liegt. Wenn der Widerstand optimal gewählt wurde ist das Eigenrauschen am besten und der Tonpegel meist auch am höchsten.

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Antwort von zlois:

So weit musste ich gar nicht gehen. Ich wollte nur sicherstellen, dass mit der höheren Batteriespannung nichts beschädigt wird - da aber mit Phantomspeisung intern 4.8V anliegen, ist diesbezüglich eigentlich nichts zu befürchten. Und mit den 3.6 Volt der Lithiumbatterie ist der Klang perfekt, kein Vergleich zur normalen 1.5V Batterie. Zudem musste ich nichts basteln - die Lithiumbatterie passt ganz normal in das Batteriefach, hat ja exakt die Abmessungen einer herkömmlichen AA-Batterie.

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Antwort von TonBild:

Nach einigen Überlegungen und Recherchen bin ich schließlich auf Lithium-Batterien (Li-SOCI2, Typ LS 14500) gestoßen. Diese Spezialbatterie in herkömmlicher AA-Bauform verfügt über eine Spannung von 3.6 Volt.
Also direkt eine bestellt, ins NTG-2 eingelegt - und gestaunt. Ein Unterschied wie Tag und Nacht zur normalen 1.5V-Batterie, mit der Lithiumbatterie ist praktisch kein Unterschied zum Betrieb über Phantomspeisung zu hören. Ob das auch bei anderen Mikrofonen mit AA Batterie funktioniert?

Jedenfalls vielen Dank für Dein Tipp.

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Antwort von ruessel:

Die Li-Batterie dürfte für ca. 1500-2000 Stunden Ton ausreichen, kein schlechter Tipp.....

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Antwort von RLX-Devlin:

Vielen Dank für das Teilen deiner Info. :)

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Antwort von Skeptiker:

@zlois: Eine verblüffende Idee & Lösung - ebenfalls vielen Dank fürs Publizieren!

Das könnte ich eigentlich auch mal testen mit der als rauschanfällig verrufenen Kombination Zoom H4n und NTG-2.

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Antwort von zlois:

Freut mich, wenn ich mit dem Tipp einigen helfen konnte.
Aber wie gesagt, bitte mit Vorsicht genießen, das ganze befindet sich noch in der Erforschungsphase und ich habe noch keinerlei Langzeiterfahrung mit diesem Workaround.
Auffallend ist, dass das NTG-2 mit der Lithiumbatterie um ein vielfaches mehr Strom zieht, als mit einer normalen 1.5V-Batterie. Mit 1.5V sind es 0.3mA, mit den 3.6V dagegen 22mA (das ist mehr als das 70-fache!).
Laut Datenblatt der LS14500-Batterie dürfte diese bei einer konstanten Stromentnahme von 22mA rund 60 Stunden durchhalten (gegenüber mehreren Monaten bei einer normalen AA-Batterie).
Das hat den unangenehmen Beigeschmack, dass die Batterie nur eingelegt werden sollte, wenn das Mikro gerade verwendet wird. Ich könnte mir vorstellen, dass das ständige Batterie rein-raus auf Dauer nicht nur meine Nerven sondern auch die Mechanik des Batteriefaches belastet. Somit ist diese Lösung eher für den Gelegenheitsanwender als für den Dauernutzer geeignet (und ich zähle mehr zu letzterer Gruppe - das Mikro kommt bei mir mehrmals in der Woche zum Einsatz). Zudem frage ich mich natürlich auch, ob es auf Dauer nicht doch schädlich für die Elektronik sein könnte.
Ein Schaltplan wäre hier sehr hilfreich, aber Google konnte mir diesbezüglich leider nicht weiterhelfen, und Rode wird einen solchen mit sicherheit nicht an einen Endkunden herausgeben...

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Antwort von ruessel:

Auffallend ist, dass das NTG-2 mit der Lithiumbatterie um ein vielfaches mehr Strom zieht, als mit einer normalen 1.5V-Batterie. Mit 1.5V sind es 0.3mA, mit den 3.6V dagegen 22mA (das ist mehr als das 70-fache!). Da stimmt dann was nicht und der Mikrofontod liegt evtl. sehr nahe. Ich kenne keine E-Mikrofonkapsel die mehr als 2mA zieht, hier scheint etwas die zu hohe Spannung regeln zu wollen.

https://de.ifixit.com/Guide/Repairing+R ... ring/45546

hier sieht man beim NTG2 auch eingegossene Elektronik unter dem 1,5V Fach.
Evtl. ist hier eine Z-Diode oder ähnl. die die 1,5V Spannung überwacht und regelt - dann dürfte allerdings sich nicht der Sound bei 3,6V verändern, weil die Spannung an der Kapsel auf 1,5V herunter geregelt wird.

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Antwort von zlois:

Ich denke auch nicht, dass die Mikrofonkapsel so viel Strom zieht, ich tippe auch eher auf die vorgeschaltete Elektronik, Z-Diode wäre durchaus vorstellbar.
Ich werde mich auf jeden Fall noch weiter mit dieser Sache beschäftigen und euch auf dem Laufenden halten.
Wobei, auch wenn der Strom relativ gesehen natürlich extrem hoch ist, sprechen wir hier noch immer von 22mA - das ist jetzt keine Stromstärke, bei der üblicherweise elektronische Bauteile abrauchen.

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Antwort von mikroguenni:


... Bei Batteriebetrieb bekommt die Elektronik rund 1.5 Volt ab.
Bei Betrieb mit Phantomspeisung werden die 48V intern auf rund 4.8V verringert (diese 4.8V liegen dann auch an den Batteriekontakten an). Somit scheint es unbedenklich, an den Batteriekontakten ebenfalls diese Spanung statt der üblichen 1.5V anzulegen.
...
. Für die Mikrofonschaltung dürfte es kein Problem sein wenn dort 3.6V anliegen.
An eine 3V Li-Batterie 4.8V anzulegen halte ich allerdings schon für sehr bedenklich !!!

Normale Alkali Batterien sind nicht zum aufladen gedacht, reagieren aber recht gutmütig auf eine angelegte Spannung.
Lithium Batterien neigen in diesem Falle zur heftigen EXPLOSION. Siehe auch:
http://www.mikrocontroller.net/topic/68165

Dort heißt es: NEIN, nicht aufladen!!! Diese Batterien (vor allem die hermetisch
verschweissten) können mit grossem "KAWUMMM" explodieren! Das ist kein
Scherz, sondern in unserem Labor passiert! Wir hatten dabei echt Glück,
dass niemand von den umherfleigenden Stahlfetzen verletzt wurde!


Und zusätzlich ist der Elektrolyt bei den Lithium Batterien
(Thionylchlorid) giftig.

Die ganze Problematik kann man umgehen wenn man gleich ein Sennheiser MKE600 kauft. Dort wird die Batteriespannung intern auf 5V gewandelt. Bei Phantomspeisung arbeitet das Mikro intern mit 17V, die Spannung wird durch Dioden von der Batterie abgekoppelt.
Als Gipfel des Luxus gibt es außerdem einen Schalter für die Batterie und eine Auswerteelektronik die den Zustand der Batterie mittels LEDs anzeigt.
Kostet dafür 70€ mehr als ein NTG2

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Antwort von rabe131:

... sagt ja keiner, dass an die Batterien eine Spannung angelegt werden soll.
Werden nur in das Batteriefach des NTG2 eingelegt...

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Antwort von mikroguenni:

...
(diese 4.8V liegen dann auch an den Batteriekontakten an). ...



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Antwort von rabe131:

... glaube eher, dass er das bei Phantomspeisung dort gemessen hat. Das Problem würde sich also einstellen, wenn eine Batterie eingelegt ist und das Mikro per Phantomspeisung versorgt wird... Ok

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Antwort von zlois:

Dass bei Betrieb über Phantomspeisung eine Spannung an den Batteriekontakten (ohne eingelegter Batterie) anliegt ist richtig. Diese steigt nach dem Einschalten der Phantomspeisung langsam an und erreicht nach 1-2 Minuten 6.6V (die 4.8V die ich letztens gemessen habe waren wohl nur ein Momentanwert). Bei 6.6V ist aber schluss.
Bedenklich ist das natürlich in gewisser Weise schon, aber die Hersteller werden sich schon etwas dabei gedacht haben. Und ich entferne ohnehin bei jedem Mikrofon immer die Batterie, wenn ich mit Phantomspeisung arbeite, weil ich schon immer bedenken hatte, ob sich die zwei gleichzeitigen Spannungsquellen irgendwie in die Quere kommen.

Bezüglich MKE 600: Klar, ein anderes, besseres, teureres Mikrofon wäre natürlich ein Vorteil, aber nun ist das Rode schon seit mehreren Jahren hier und ich bin eigentlich auch sehr zufrieden damit - bis auf die (meiner Ansicht nach) Fehlkonstruktion mit dem Batteriebetrieb. Ein Mikrofon als mit Batterie betreibbar zu bewerben, das aber in diesem Fall eine unterirdische Tonqualität bietet, ist schon etwas lächerlich.

Und nun zum eigentlichen Thema:
Ich habe das Mikrofon heute erneut geöffnet und die Spannungen an verschiedenen Stellen bzw. Bauteilen gemessen. Anbei auch eine Tabelle mit den Messwerten (in Volt) sowie ein Foto von der Platine.
Die Schaltung verhält sich für mich geradezu grotesk und ist so ohne Schaltplan für mich in keiner Weise nachvollziehbar. Die wichtigste Erkenntnis ist, dass die Mikrofonkapsel mit einer 1.5V-Batterie 1.09V, mit 48V Phantomspeisung 1.87V und mit der Lithiumbatterie 3.0V abbekommt. Das halte ich auf jeden Fall für bedenklich.
Somit halte ich den direkten Betrieb mit der Lithiumbatterie für zu gefährlich. Auch wenn es einwandfrei funktioniert und der Klang perfekt ist, halte ich die Gefahr für zu groß, dass das Mikrofon auf Dauer Schaden nimmt.
Also doch basteln...
Meine Idee wäre nun, die Stromaufnahme mit einem Vorwiderstand auf einen gesunden Wert zu begrenzen. Laut Datenblatt beträgt die Stromaufnahme bei Betrieb mit Phantomspeisung 2mA, das wäre also mal ein guter Richtwert.
Wenn ich jetzt hypothetisch von einem ohmschen Verbraucher ausgehe (was die Schaltung aber natürlich nicht ist) hätte diese bei 3.6V Versorgungsspannung einen Gesamtwiderstand von 163 Ohm. Mit 1.8kOhm als Vorwiderstand sollte ich also theoretisch in etwa hinkommen. Da sich die Schaltung aber vermutlich völlig anders verhalten wird als erwartet, heißt es wahrscheinlich einfach verschiedene Werte ausprobieren.

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Antwort von zlois:

Also nun mit Vorwiderstand.
1 kOhm scheint wohl ein passender Wert zu sein. Die Stromaufnahme liegt so bei 1.6mA und die Spannung an der Mikrofonkapsel entspricht fast exakt der bei Verwendung der Phantomspeisung (1,9V). Das sieht ja schon mal viel besser aus... Der akustische Test ist noch ausständig.

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Antwort von ruessel:

Die wichtigste Erkenntnis ist, dass die Mikrofonkapsel mit einer 1.5V-Batterie 1.09V, mit 48V Phantomspeisung 1.87V und mit der Lithiumbatterie 3.0V abbekommt. Das halte ich auf jeden Fall für bedenklich. Sollte noch gerade im grünen Bereich liegen. Wichtig ist ein nicht zu niedriger/hoher Strom im eingebauten FET, er sollte im richtigen Bereich liegen sonst rauscht es zu hoch oder es zerrt bei lauteren Schall.

Ich kann gar nicht glauben das bei Phantomspannung 6.6V an der Batterie anliegen soll. phantomspannung bricht zwar beim Verbrauch über einige mA zusammen aber dennoch ungewöhnlich. Kann es sein das du sehr hochohmig gemessen hast und irgendwelche Leckströme gemessen hast? Leg mal kurz eine Batterie ein ob dann immer noch 6.6V anliegen......

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Antwort von beiti:

Ich habe das Mikrofon heute erneut geöffnet und die Spannungen an verschiedenen Stellen bzw. Bauteilen gemessen. Anbei auch eine Tabelle mit den Messwerten (in Volt) sowie ein Foto von der Platine.
Die Schaltung verhält sich für mich geradezu grotesk und ist so ohne Schaltplan für mich in keiner Weise nachvollziehbar. Bist Du zufällig auf Hinweise gestoßen, wie man das hier beschriebene Problem lösen könnte? Da geht es nicht um Batteriespeisung, sondern um Störgeräusche bei Phantomspeisung, die irgendwie mit der automatischen Umschaltung zwischen Batterie- und Phantombetrieb zu tun haben.

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Antwort von zlois:

Hallo Beiti,
Dazu kann ich leider nichts sagen, da ich keine PXW-X70 besitze. Ich habe das NTG-2 jedoch schon an sehr vielen verschiedenen Kameras und Geräten (XH-A1, EX1, PMW-200, HPX250, diverse Recorder und Audiointerfaces,...) mit Phantomspeisung verwendet und hatte nie Probleme.
Nimmst du die Batterie heraus, wenn du das Mikro mit Phantomspeisung betreibst? Falls nicht, solltest du das mal versuchen.

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Antwort von beiti:

Nimmst du die Batterie heraus, wenn du das Mikro mit Phantomspeisung betreibst? Ja. Daran liegt es also nicht. Es gab in einem anderen Forum aber Hinweise, dass das NTG1 von dem Problem nicht betroffen ist - was, sofern es stimmt, auch auf ein Problem mit der Stromversorgungs-Umschaltung deutet.
Ich habe das NTG-2 jedoch schon an sehr vielen verschiedenen Kameras und Geräten (XH-A1, EX1, PMW-200, HPX250, diverse Recorder und Audiointerfaces,...) mit Phantomspeisung verwendet und hatte nie Probleme. Ich hatte bis dahin auch nie Probleme. Allerdings deutet sich an, dass es außer dem X70 noch weitere Sony-Geräte der letzten zwei oder drei Jahre betrifft (wahrscheinlich alle, wo hinter den XLR-Buchsen die gleiche Schaltung wie im X70 verbaut wurde).

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Antwort von zlois:

@ruessel: An den Batteriekontakten liegt ohne eingelegter Batterie bei eingeschalteter Phantomspeisung eine Spannung an, die langsam innerhalb von 1-2 Minuten bis 6.6V ansteigt. Sobald eine Batterie eingelegt wird, bricht diese sofort zusammen und es ist nur noch die Batteriespannung zu messen. Ich vermute, dass diese Spannung - wo auch immer sie herkommt - sehr hochohmig ist und daher praktisch kein Strom in die Batterie fließt.
Gemessen habe ich mit einem gewöhnlichen Multimeter (Fluke 76), also sehr hochohmig, was bei Voltmetern ja üblich und erwünscht ist.

Und betreffend der Batteriesache denke ich nun, die endgültige Lösung gefunden zu haben.
Ich habe den 1 kOhm Vorwiderstand zwischen dem Plus-Kontakt der Batterie und der Platine eingelötet (Batterie-Kontaktplatte ausgelötet, Ende mit den Lötfahnen dran abgezwickt, Widerstand dazwischen).
Die Stromaufnahme beträgt nun 1.6mA und die Spannung an der Kapsel 1.9V, was auf jeden Fall unbedenklich sein sollte, und die Batterie sollte so auch viele Wochen durchhalten. Der Klang ist einwandfrei, keinerlei Verzerrungen wie es zuvor mit normalen 1.5V-Batterien der Fall war.
Somit würde ich sagen, Mission abgeschlossen.
Natürlich kann das Mikro durch den Vorwiderstand jetzt gar nicht mehr mit einer normalen Batterie betrieben werden, was mich aber nicht stört. Der Betrieb über Phantomspeisung ist von diesem Umbau in keiner Weise betroffen.

Daher hier nun nochmals ein zusammenfassendes Fazit:
Ausgangslage: Rode NTG-2 klingt bei Batteriebetrieb deutlich schlechter als mit Phantomspeisung, verzerrt stark bei etwas höheren Pegeln, Direktbesprechung (z.B. bei Interviews) mit Batterie praktisch unmöglich.
Lösung:Eine 3.6 Volt Lithiumbatterie in AA-Bauform (Typ LS 14500).
Die direkte Verwendung dieser Batterie anstelle der normalen 1.5V-Batterie ohne weitere Modifikationen funktioniert grundsätzlich und löst das Problem mit den Verzerrungen, die Stromaufnahme steigt jedoch stark an, was nicht nur zu einer erheblich verkürzten Batterielaufzeit (~2 Tage) führt, sondern eventuell auch das Risiko möglicher Langzeitschäden an der Elektronik oder der Mikrofonkapsel nach sich zieht. Daher würde ich von dieser Variante eher abraten.
Die optimale Lösung scheint daher der Einbau eines 1 Kiloohm Vorwiderstandes zwischen dem Pluskontakt der Batterie und der Platine zu sein. Danach kann das NTG-2 nur noch mit der 3.6V Lithiumbatterie (oder Phantomspeisung) betrieben werden und klingt in beiden Fällen perfekt.
Beachten sollte man, dass die Lithiumbatterie bei Betrieb mit Phantomspeisung aus Sicherheitsgründen immer entfernt wird - es ist nicht abzusehen, wie diese ansonsten reagiert, wenn eine zusätzliche Spannung angelegt wird.

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Antwort von TonBild:

Ausgangslage: Rode NTG-2 klingt bei Batteriebetrieb deutlich schlechter als mit Phantomspeisung, verzerrt stark bei etwas höheren Pegeln, Direktbesprechung (z.B. bei Interviews) mit Batterie praktisch unmöglich.
Lösung:Eine 3.6 Volt Lithiumbatterie in AA-Bauform Bei deinem Tonbeispiel war auch der Pegel höher und das Rauschen niedrig.

Was mich aber wundert sind die Verzerrungen bei höheren Pegeln bzw. bei Direktbesprechung (z.B. bei Interviews) in Batterie Betrieb. Interviews sind ja ein häufiger Anwendungsbereich eines solchen Mikrofon. Und ich selbst habe ähnliche Erfahrungen auch mit dem Sennheiser ME 66 gemacht. Bei Interviews klang das im Batterie Betrieb und Nahbesprechung immer mal übersteuert obwohl der Pegel korrekt eingestellt war.

Und ich habe nie die Ursache gefunden.

Mag das auch ein Grund gewesen sein warum man beim Rode NTG4+ Shotgun eine Lithiumbatterie eingesetzt hat?

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Antwort von zlois:

Kann ich mir gut vorstellen, dass das ein Grund war. Ich halte das ganze wie gesagt auch für eine massive Fehlkonstruktion. Wenn das NTG-2 schon mit Batterie betrieben werden kann, darf es dabei keine derartigen Einschränkungen geben. Aber ich bin froh, selbst eine Lösung für das Problem gefunden zu haben, da ich mit dem Mikrofon ansonsten sehr zufrieden bin.

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Antwort von ruessel:

Da ich gerade eine extrem rauscharme JFET Eingangsstufe für ein Großmembranmikrofon entwickle und mich damit beschäftige, kann ich etwas dazu sagen.

Alle Elektretmikrofone besitzen von der Schallaufnahme zum Stromübergang ein JFET Transistor, entweder vom Hersteller der diesen JFET schon in der Tonkapsel im Gehäuse integriert (ist nur 1 mm groß) oder es ist das erste Bauteil wo die Tonkapsel (ohne integrierten FET) angeschlossen wird. Mit diesem Bauteil wird schon die GrundQualität des Mikrofons festgelegt, er sagt wie hoch der Pegel ist, es sagt auch ob es rauscht oder nicht und noch mehr Parameter.

Dieser JFET kann nur gut arbeiten, wenn er in seiner optimalen Kennlinie gehalten wird, das wird über Widerstände etc. festgelegt. Er arbeitet schon ab ca. 0,2V - aber das Signal ist dann etwas leiser, rauscht mehr und ist dramatisch in seiner Dynamik eingeschränkt. Er kann hohe Schalldrücke nicht mehr in saubere Tonsignale umwandeln - ein Sinussignal ist oben und unten in der Kurve einfach platt und entspricht dann eher einem Rechtecksignal.

Ab einer (Batterie)Spannung von ca. 4V können die meisten JFET auch bei hohen Pegeln sauber arbeiten. Mit einer 9V Batterie und der entsprechenden Stromanpassung konnte ich mit dem Ohrwurm 3 ein Schalldruck von 131 dBA direkt an der Tonkapsel sauber übertragen.
130dB entspricht der Schmerzgrenze des Gehörs. so einen Schalldruck (1kHz sinus) konnte ich nur mit einem riesigen Hornlautsprecher sauber erzeugen.

Fazit: Alles was unter 4V betrieben läuft, läuft in meinen Augen meistens im Notlauf (ganz wenige Ausnahmen). Bitte die 4V nicht mit der Spannung direkt an der Kapsel verwechseln - die ist deutlich niedriger, ich meine die nackte Batteriespeisung.

Bei der PlugIn Spannung von Rekorder, Kamera etc. ist es ein Sonderfall. Hier misst man eine Spannung von 2-2,5V - hier ist aber schon ein Widerstand zur Strombegrenzung des JFET im Aufnahmegerät eingebaut. Leider kann dieser Widerstand nicht optimal gewählt werden, der Hersteller weiß ja nicht was für ein JFET später da angeschlossen wird. Er kann zufällig sehr gut passen oder auch nicht. Selbst das beste Mikrofon läuft dann auch evtl. auf Sparflamme.

JFET werden seit den sechziger Jahren eingesetzt, die letzten großen Entwicklungen gab es im letzten Jahrtausend. also dachte ich mir, ich setze einen super Rauscharmen OP mit einem Hochohmigen Eingang der neusten Generation ein. Gestern war der erste Test..... ging total in die Hose. Er bringt die 48V Phantomspannung mit seine 4mA Stromverbrauch pro Kanal schon etwas an die Grenze, und es rauscht dabei mehr als mit einem 2 Euro JFET. Es muss schon einen Grund geben warum Rode, AKG, Schoeps, DPA oder Sennheiser noch heute JFETs aus dem letzten Jahrtausend benutzen - bei 48V Phantomspannung natürlich im optimalen Betriebszustand ;-).

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Antwort von TonBild:

Da ich gerade eine extrem rauscharme JFET Eingangsstufe für ein Großmembranmikrofon entwickle und mich damit beschäftige, kann ich etwas dazu sagen.

Alle Elektretmikrofone besitzen von der Schallaufnahme zum Stromübergang ein JFET Transistor, entweder vom Hersteller der diesen JFET schon in der Tonkapsel im Gehäuse integriert (ist nur 1 mm groß) oder es ist das erste Bauteil wo die Tonkapsel (ohne integrierten FET) angeschlossen wird. Mit diesem Bauteil wird schon die GrundQualität des Mikrofons festgelegt, er sagt wie hoch der Pegel ist, es sagt auch ob es rauscht oder nicht und noch mehr Parameter.

Dieser JFET kann nur gut arbeiten, wenn er in seiner optimalen Kennlinie gehalten wird, das wird über Widerstände etc. festgelegt. Er arbeitet schon ab ca. 0,2V - aber das Signal ist dann etwas leiser, rauscht mehr und ist dramatisch in seiner Dynamik eingeschränkt. Er kann hohe Schalldrücke nicht mehr in saubere Tonsignale umwandeln - ein Sinussignal ist oben und unten in der Kurve einfach platt und entspricht dann eher einem Rechtecksignal.

Ab einer (Batterie)Spannung von ca. 4V können die meisten JFET auch bei hohen Pegeln sauber arbeiten. Mit einer 9V Batterie und der entsprechenden Stromanpassung konnte ich mit dem Ohrwurm 3 ein Schalldruck von 131 dBA direkt an der Tonkapsel sauber übertragen.
130dB entspricht der Schmerzgrenze des Gehörs. so einen Schalldruck (1kHz sinus) konnte ich nur mit einem riesigen Hornlautsprecher sauber erzeugen.

Fazit: Alles was unter 4V betrieben läuft, läuft in meinen Augen meistens im Notlauf (ganz wenige Ausnahmen). Bitte die 4V nicht mit der Spannung direkt an der Kapsel verwechseln - die ist deutlich niedriger, ich meine die nackte Batteriespeisung.
. Also deshalb werden in einigen Mikrofonen gerne 9 V Batterien verwendet. Das AKG C1000s MKIV verwendet AA Batterien während die Vorgänger noch die 9 Volt Blog Batterie nutzen. Also hier ein Rückschritt in der Qualität?

Was kann denn passieren wenn man keinen Widerstand benutzt und nur die AA Batterie gegen die Lithium Batterie austauscht?

Willst du ein Batterie betriebenes Großmembranmikrofon entwickeln?

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Antwort von ruessel:

Also deshalb werden in einigen Mikrofonen gerne 9 V Batterien verwendet. Das AKG C1000s MKIV verwendet AA Batterien während die Vorgänger noch die 9 Volt Blog Batterie nutzen. Also hier ein Rückschritt in der Qualität? Kann man so nicht sagen. Meistens stimmt es schon, je mehr Spannung desto mehr Dynamik ist möglich. Dynamik meine ich hier mit dem lautesten möglichen Ton.
da ich mit mehreren und teilweisen exotischen JFET bastel kann ich bis jetzt sagen, die meisten JFET laufen optimal ab 4V Versorgungsspannung. Schoeps benutzt in einem Ihrem Mikrofon 9V, Oktava (Russland) 7V. Ich habe hier aber ein JFET Teil, das brennt schon bei über 5V durch, das Teil ist wirklich exotisch und eigentlich für HF Schaltungen vorgesehen. Damit habe ich mit der Pocket Kamera (2,5V PlugIn) ein heftig lautes Rockkonzert aufzeichnen können. Aber in der Physik gibt es immer eine Waage, wenn ein Parameter besonders gut ist, gibt es gleichzeitig ein Parameter der besonders schlecht ist (empfindlichkeit & rauschen). Die Kunst ist es nun, ein Tool zu bauen was dem Problem angepasst ist. Bei einem Rockkonzert ist natürlich Empfindlichkeit und Grundrauschen nicht sooo wichtig.
Was kann denn passieren wenn man keinen Widerstand benutzt und nur die AA Batterie gegen die Lithium Batterie austauscht? Im schlimmsten Fall überlaste ich den JFET und er brennt durch. Habe ich aber erst mit 13V geschafft. Der widerstand legt in der Praxis einfach fest, wie laut der Ausgang ist und wie groß die max. Dynamik ist - er muss stimmen, nicht auf wenige Ohm genau aber auf ca. 1KOhm genau.
Es kommt da nicht auf die spannung an, sondern wieviel uA durch den JFET laufen. Je nach Batteriespannung muss der Widerstand angepasst werden...... und ist da natürlich indirekt auch von der Spannung abhängig.
Willst du ein Batterie betriebenes Großmembranmikrofon entwickeln? Ist nur so eine Idee..... warum sollten auf einer Kamera keine Großmembranen eingesetzt werden? Es muss ja nicht gleich 1 Zoll sein, aber es gibt tolle Kapseln mit 18mm Membrane. Sie haben einfach den Vorteil, sie sind wesentlich lauter und dadurch auch rauschärmer in der nachfolgenden Elektronik. Der Klang ist auch anders, nicht so stressig.

Wenn man damit anfängt gibt es nur Probleme. Nimmt man Goldmembran oder metallisierten Kunststoff? Viel schlimmer ist die Bauteilbeschaffung, ich benötige in der rauscharmen Eingangsstufe 15 GigaOhm Widerstände, die zu beschaffen ist abenteuerlich. In Rumänien sitzt einer, der Verkauft den einzelnen SMD Widerstand für 8 Euro das Stück. Ich habe bei Panasonic nun 1000 Stück für 8 Euro geordert - lieferbar in 2 Monaten - da sind Gewinnspannen wie beim Drogenhandel. je mehr man sich damit beschäftigt, desto mehr lernt man. Panasonic hat einen WiderstandsStreifen der fließend gemessen wird, wird der Ohmwert erreicht kappt ein Laser diesen Streifen. Deshalb hat diese Firma einen Toleranzwert von weit unter 1%. Die Konkurrenz teilweise bis zu 20% Toleranz bei dreifachen Kosten.

Jetzt versuche ich die JFETs zu benutzen die auch Schoeps benutzt. Leider zur zeit nur im Ausland zu bekommen, mit entsprechend langen Lieferzeiten. Ich muss Geduld haben ;-)

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Antwort von mikroguenni:


...
Also deshalb werden in einigen Mikrofonen gerne 9 V Batterien verwendet. Das AKG C1000s MKIV verwendet AA Batterien während die Vorgänger noch die 9 Volt Blog Batterie nutzen. Also hier ein Rückschritt in der Qualität?

...
Das alte C1000 benutzt einen 9V Block, das neue hat wohl einen internen Spannungswandler der die Batteriespannung auf 5V heraufsetzt.

Auf dem Bild von der Platine ist der Wandlerchip und die Wandlerspule deutlich erkennbar, etwa 1/3 von rechts:

http://cloud.akg.com/9354/c1000s_mkiv_service.pdf

...
Wenn man damit anfängt gibt es nur Probleme. Nimmt man Goldmembran oder metallisierten Kunststoff? Viel schlimmer ist die Bauteilbeschaffung, ich benötige in der rauscharmen Eingangsstufe 15 GigaOhm Widerstände, die zu beschaffen ist abenteuerlich. In Rumänien sitzt einer, der Verkauft den einzelnen SMD Widerstand für 8 Euro das Stück. Ich habe bei Panasonic nun 1000 Stück für 8 Euro geordert - lieferbar in 2 Monaten - da sind Gewinnspannen wie beim Drogenhandel. je mehr man sich damit beschäftigt, desto mehr lernt man. Panasonic hat einen WiderstandsStreifen der fließend gemessen wird, wird der Ohmwert erreicht kappt ein Laser diesen Streifen. Deshalb hat diese Firma einen Toleranzwert von weit unter 1%. Die Konkurrenz teilweise bis zu 20% Toleranz bei dreifachen Kosten.
...
Goldmembran (Blattgold?) ist nicht gut. Metallisierter Kunststoff ist ok, Alu oder Gold spielt praktisch keine Rolle, Gold sieht allerdings schöner aus.
Ich vermute daß du den Widerstand für die Polarisationsspannung der Kapsel brauchst. Da sind 20% Toleranz gar kein Problem und machen auch vom Rauschen her kaum ein hundertstel dB Unterschied. Rechne es einfach mal durch.
Der Laserabgleich der Hochohmwiderstände hängt damit zusammen daß die Dickschicht Widerstandsmasse bei diesen hohen Werten kaum noch definierte Widerstandswerte ergibt. Da ist es konsequent wenn man das gleich mit Laser macht.
Teuer sind die Teile, das ist leider wahr. 2 Monate Lieferzeit ist doch schnell!

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Antwort von ruessel:

Da sind 20% Toleranz gar kein Problem und machen auch vom Rauschen her kaum ein hundertstel dB Unterschied. Ja, wirklich kritisch ist das nicht, zumindest gefühlt. Für mich sind die ganzen hochohmigen Widerstände völlig ungewöhnlich. Sie sind ja nicht nur dafür da die Leckströme des JFET auf Masse zu ziehen, sondern richtig ausgewählt, bilden sie mit der Kapazität der Mikrofonkapsel ein Tiefpass und reduzieren so noch einmal das Rauschen in höheren Frequenzen - bei der ersten kritischen Verstärkung. Je genauer der Wert aller Bauteile, desto besser ist es später gute Paare bilden zu können, wir wollen doch L+R für Stereo möglichst gleich haben, oder?
Bei einem idealen Wert von 15 GOhm, muss auch die Platine in diesem Bauteilebereich absolut sauber sein, sonst ist man leicht außerhalb diesem hochohmigen Bereich, die Ströme laufen dann außerhalb des Widerstandes über den vorhandenen Dreck auf der Platine (Fingerschweiß, Lötreste etc.). Messen kann ich hier nicht mehr, bei diesen exotischen Werten streiken meine Messgeräte - aber hören kann ich es durchaus.

Um die Rauschfestigkeit auf die Spitze treiben zu können, habe ich mal 200 FETs bestellt. Diese werde ich nach wenig rauschen selektieren, alle Hersteller der JFETs geben eine Wahrscheinlichkeit meist mit 1:10 an. D.h. von 10 JFET wird einer extrem Rauscharm sein, genauso einer im rauschen 10x stärker.
Wenn ich aus dem Haufen FETs 8 Stück rauscharm selektiert habe, geht es weiter:
Das Rauschen kann man durch Parallelschaltung von vielen JFETs
senken. Es sinkt mit dem Quadrat aus der Anzahl der Transistoren,
halbiert sich also bei 4 und viertelt sich bei 8 parallelen Transistoren. Endlos kann man das leider nicht treiben, irgendwann geht es zu lasten des linearen Frequenzganges.

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Antwort von Skeptiker:

... Das Rauschen kann man durch Parallelschaltung von vielen JFETs
senken. Es sinkt mit dem Quadrat aus der Anzahl der Transistoren,
halbiert sich also bei 4 und viertelt sich .... ...und viertelt sich bei 8 parallelen Transistoren. Nur ein Detail:
√8 = 4 ? Oder klemmt's bei mir?

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Antwort von ruessel:

Das Nutzsignal ist bei allen Transistoren gleich und addiert sich linear durch die Parallelschaltung, während das Rauschen ein stochastisches Signal eines jeden einzelnen Transistors ist, dessen Amplitudenwert sich "quadratisch addiert". Darunter versteht man die Quadratwurzel aus der Addition des Quadrats der einzelnen Rauschsignale. Bei 2 parallelen JFETs verdoppelt sich so das Nutzsignal, während das Transistorrauschen sich nur um Wurzel(2) erhöht. Das Rauschen verringert sich im Vergleich zu einem Transistor daher um 2 / Wurzel.

Einfacher wird es wenn man in dB sich das anschaut. Wenn man nun zwei Transistoren parallel schaltet, steigt das Rauschen um 3dB. Aber gleichzeitig addiert sich die Spannung, sodass das Nutzsignal 6dB höher wird, das Rauschen aber nur 3 dB. Damit erzielt man einen Rauschgewinn von 3dB.

2 JFETs = Verstärkung Signal 6dB, Rauscherhöhung 3dB = 3 dB weniger Rauschen

4 JFETs = Verstärkung Signal 12dB, Rauscherhöhung 6dB = 6 dB weniger Rauschen

8 JFETs = Verstärkung Signal 24dB, Rauscherhöhung 12dB = 12 dB weniger Rauschen

(alles nur theoretisch - in der Praxis auch mit Mühe etwas schlechter)

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Antwort von Skeptiker:

Mit dB versteht sich's leichter - danke!

... Bei 2 parallelen JFETs verdoppelt sich so das Nutzsignal, während das Transistorrauschen sich nur um Wurzel(2) erhöht. Das Rauschen verringert sich im Vergleich zu einem Transistor daher um 2 / Wurzel. Da fehlt am Ende etwas bei "2 / Wurzel", das ich hier gefunden habe:

http://66803.forumromanum.com/member/fo ... chnik.html

Zitat Jens (zweiter Beitrag, 3 Aug. 2009):

... Bei 2 parallelen Transistoren verdoppelt sich so das Nutzsignal, während das Transistorrauschen sich nur um Wurzel(2) erhöht. Das Rauschen verringert sich im Vergleich zu einem Transistor daher um 2 / Wurzel(2) = Wurzel(2).


Hier noch ein Versuch ohne dB:

S = Signal
R = Rauschen (die Quadrate addieren und am Ende die Wurzel aus der Summe ziehen. Rot jeweils der Faktor, um den sich das Rauschen erhöht)

2 parallele Transistoren:
S+S = 2 S
R + R .->. R^2 + R^2 = 2 R^2 .->. √daraus = R*√2

4 parallele Transistoren:
S+S+S+S = 4 S
R + R +R + R .->. R^2 + R^2 + R^2 + R^2 = 4 R^2 .->. √daraus = R*2

8 parallele Transistoren:
8 S
8 R^2 .->. √daraus = R*2*√2

16 parallele Transistoren:
16 S
16 R^2 .->. √daraus = R*4

Hoffentlich stimmt's! ;-)

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Antwort von mikroguenni:

...

Hoffentlich stimmt's! ;-)
Theoretisch stimmt es teilweise.

... und zwischen Theorie und Praxis ist kein Unterschied --- zumindest theoretisch!

Space


Antwort von Skeptiker:

...

Hoffentlich stimmt's! ;-)
Theoretisch stimmt es teilweise.

Immerhin!

... und zwischen Theorie und Praxis ist kein Unterschied --- zumindest theoretisch! Ich gebe gerne zu, dass ich in diesem Fall weder die (elektronische) Theorie noch die Praxis verstehe.

Da dachte ich mir: "Vielleicht kannst Du die Mathematik wenigstens begreifen". ;-)

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Antwort von ruessel:

Mit dem parallel schalten von Röhren siehts sogar noch besser aus ;-)


zum Bild


Der Entwickler hat es dann in meinen Augen doch übertrieben, HighEnd Vorverstärker aus den frühen 80er Jahren:



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Noch was unklar? Dann in unserem Forum nachfragen
Zum Original-Thread / Zum Tonaufnahme und -gestaltung-Forum

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