Messtechnik-Tipp

So lassen sich Mikrofon-Vorverstärker fehlerfrei messen

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Die Standard-Quellimpedanz für die Prüfung und Herstellung von Messwerten für symmetrische Mikrofon-Vorverstärker beträgt 150 Ohm. Viele Kondensatormikrofone und vor allem die mit extrem niedrigem Eigenrauschen (3 bis 14 dB SPL), haben eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz in der Größenordnung von 25 bis 50 Ohm. Obwohl es nicht Standard ist, die Quellimpedanz mit 50 Ohm zu prüfen, führt das zu Ergebnissen, welche die tatsächliche Nutzung besser wiedergeben.

Unsymmetrische Mikrofoneingänge werden mit einer Quelle von 150 oder 600 Ohm getestet. Bei den semi-professionellen Geräten, hierzu gehören tragbare Digitalrecorder, werden unsymmetrische Eingänge mit einem Widerstand von 150 Ohm getestet, während handelsübliche Geräte, wozu Computer-Soundkarten gehören, bei 600 Ohm getestet werden. Soll der zu prüfende Vorverstärker mit einem internen Mikrofon verwendet werden, dann sollte die Quellenimpedanz so eingestellt werden, dass die tatsächlichen Betriebsbedingungen imitiert werden.

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Die Phantomspeisung wird durch zwei Widerstände mit 6,8 kOhm auf die Audio-Leiter angelegt, die den Strom begrenzen. Das angeschlossene Mikrofon wird nicht belastet. Die Phantomspeisung ohne Last sollte bei 48,0 VDC (±4,0 VDC) liegen. Einige günstigere Geräte geben zwar an, dass sie eine Phantomspeisung leisten können, verwenden allerdings Nicht-Standard-Spannungen, welche die Phantom-Spezifikation IEC P48 nicht erfüllen. Diese Geräte beziehen den Mikrofonstrom oft von einer Stromschiene, die im Inneren des Gerätes verfügbar ist und verfügen nicht über eine eigene 48-V-Versorgung.

Die verschiedenen Mikrofon-Vorverstärker

Die Phantomspannung wird an einem freien Mikrofoneingangskanal mit einem speziellen Kabel vermessen. Obwohl die Widerstände 6,8 kOhm messen, ist durch die hohe Eingangsimpedanz des Prüfgerätes sichergestellt, dass der Spannungsabfall durch die Widerstände vernachlässigbar ist.

Eine Last von 10 mA wird nun durch Verbinden des Prüfgeräts angelegt. Das Display zeigt die Phantomspannung zusammen mit den Spannungen, die mit dem Prüfgerät an den symmetrischen Audioleitungen des Vorverstärker-Eingangskanals gemessen wurden. Wenn 10 mA von der Phantomspeisung genommen werden, sollte die Spannung an den Audioleitungen 14,0 VDC sein.

Das ist auch nach dem Spannungsabfall über die Phantomspeisungs-Widerstände von 6,8 kOhm. Auch hier besteht das erste DUT, das zweite aber nicht. Nicht nur die Spannung ist insgesamt niedrig, sondern auch die Phantomspeisung selbst ist von 37,44 auf 17,96 VDC unter der Last von 10 mA gefallen. Mit dieser Messung lässt sich prüfen, ob sowohl Pin 2 (HI) als auch Pin 3 (LO) des Audiokabels die gleiche Spannung liefern.

Messen bei hoher Verstärkungseinstellung

Ein Unterschied zwischen den beiden könnte einen Fehler in einem der beiden Widerstände von 6,8 kOhm oder deren zugehörigen Signalpfaden anzeigen. Mit zusätzlichen Messungen lässt sich überprüfen, ob es mit oder ohne Audio-Signal irgendwelche Änderungen in der Phantomspannung und ob es Änderungen in der Audio-Leistung gibt, wenn die Phantomspeisung eingeschaltet oder ausgeschaltet ist.

Diese speziellen Messungen sollten bei einer hohen Verstärkungseinstellung durchgeführt werden, damit etwaige Differenzen deutlicher werden. Das ist beispielsweise bei 70 dB der Fall. Nachdem die Phantomspeisung geprüft wurde, wird die komplette Standard-Audio-Prüfung des Mikrofon-Vorverstärkers getestet, damit die richtige Phantomspeisungslast und die Audioquellimpedanz beibehalten wird.

* Adam Liberman ist Technical Support Engineer Audio Precision.

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