Kondensatormikrofone sind allgegenwärtig, insbesondere im Zeitalter des Internets und der Sprachsteuerung. Sie werden in einer Vielzahl von Geräten verwendet, von Karaoke-Mikrofonen über High-End-Funkmikrofone bis hin zu hochwertigen Sprachrekordern und verschiedenen Bluetooth-Lautsprechern. Sogar KI-Spielzeuge verwenden Kondensatormikrofone. Hier finden Sie eine detaillierte Erklärung, wie sie funktionieren und woraus sie bestehen:
Inhaltsverzeichnis
Das Grundkonzept der Kapazität
Kapazität entsteht durch zwei Leiter, die nahe beieinander liegen, aber nicht verbunden sind. Theoretisch bilden zwei beliebige Leiter einen Kondensator. Beispielsweise können zwei miteinander verdrillte Drähte eine Kapazität von etwa 4-6 Picofarad (pF) erzeugen. Das Verständnis dieses Konzepts ist für die Verwendung von Kondensatormikrofonen von entscheidender Bedeutung.
Aufbau eines Kondensatormikrofons
Membran: Die Membran eines Kondensatormikrofons ist eine dünne Membran, die mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden muss. Dies ist einer der Leiter (eine Platte des Kondensators).
Rückplatte: Die Rückplatte ist ebenfalls eine metallbeschichtete Membran, die den anderen Leiter (die andere Platte des Kondensators) bildet.
Isolierender Abstandhalter: Der Abstandshalter wird zwischen der Membran und der Rückplatte angebracht und erzeugt einen Spalt, der die Membran vibrieren lässt und gleichzeitig dafür sorgt, dass sich die beiden Leiter nicht berühren.
Wie es funktioniert
Ein Kondensatormikrofon benötigt zum Betrieb eine Spannung, die eine elektrische Ladung zwischen der Membran und der Rückplatte erzeugt. Wenn Schallwellen auf die Membran treffen, vibriert diese und verändert den Abstand zwischen ihr und der Rückplatte. Diese Abstandsänderung verändert die Kapazität und wandelt die Schallwellen in ein elektrisches Signal um.
Die Rolle von Elektretmaterialien
In den späten 1960er und frühen 1970er Jahren löste die Entdeckung von Elektretmaterialien das Problem, ständig Spannung an das Kondensatormikrofon anlegen zu müssen. Elektretmaterialien können eine Ladung lange halten, nachdem sie einer hohen Spannung ausgesetzt wurden. Durch die Beschichtung der Membran mit einer Metallschicht und die Verwendung von Elektretmaterialien war das Elektret-Kondensatormikrofon geboren.
Verstärkung des Signals
Das elektrische Signal eines Kondensatormikrofons ist sehr schwach. Um es nutzbar zu machen, muss es verstärkt werden. Zur Signalverstärkung werden üblicherweise Feldeffekttransistoren (FETs) verwendet. Dadurch wird das Ausgangssignal stark genug für den praktischen Einsatz.
Schlüsselkomponenten eines Kondensatormikrofons
Ein Kondensatormikrofon besteht im Wesentlichen aus vier Teilen:
- Membran
- Isolierender Abstandhalter
- Rückplatte
- FET-Verstärker
Überlegungen zur Verwendung
Kondensatormikrofone benötigen eine Betriebsspannung, um zu funktionieren. Dynamische Mikrofone hingegen erzeugen elektrische Signale durch die Bewegung einer Spule in einem Magnetfeld. Moderne Kondensatormikrofone benötigen typischerweise eine Betriebsspannung von 2-3 Volt, maximal 6 Volt und höchstens 9 Volt.
Abschluss
Kondensatormikrofone werden in verschiedenen Geräten verwendet, darunter Fernbedienungen und sprachgesteuerte Gadgets. Wenn Sie ihre grundlegenden Konzepte und ihre Funktionsweise verstehen, können Sie sie besser anwenden und Fehler beheben.