Schwachpunkte in (analogen) Mischpulten - eine Betrachtung zu ThomasT's Webseiten.
Als ich ThomasT's Abhandlungen in seinen Webseiten las über Mischpulte etc. kamen mir noch einige Gedanken zu den Schwachpunkten von Mischpulten.
Zwei Schwachpunkte sind es hauptsächlich in Mischpulten mit deren Qualität die des ganzen Pultes steht und fällt: Der Mikrofonverstärker und der Summationspunkt.
Betrachten wir erst mal den Schwachpunkt Nr. 1: Der Mikrofonverstärker
Gerade über diese Baugruppe möchte ich mal ausführlich schreiben, weil dieses Teil ja auch eine häufig gestellte Kernfrage vieler Teilnehmer hier ist.
Was ist nun am Mikrofonverstärker so kritisch? Die Frage ist längst nicht sooo trivial wie sie scheint. Das wichtigste am MV ist, daß sein Eigenrauschen so gering ist wie möglich und zum zweiten, daß der Klirrfaktor minimal ist. Gerade was die Prospektdaten von Mikrofonverstärkern betrifft, werden hier oftmals Werte angegeben, die geradezu phantastisch zu sein scheinen. Aber sie sind es nur zum Schein, wie wir gleich sehen werden.
Kürzlich habe ich tatsächlich gelesen, daß der alte V 76 einen Störabstand von 120 dB(!!!) haben soll... Wer sich ein klein wenig auskennt mit der Materie, wird sofort einwenden, daß ein solcher Wert völlig unsinnig ist. Ganz davon abgesehen, daß es bei Mikrofonverstärkern keinen Sinn macht, einen Störabstand anzugeben, sondern das sog. "auf den Eingang bezogene Rauschen". Das bedeutet konkret: Man denkt sich einen idealen - also rauschfreien - Verstärker der am Eingang mit einer Rauschquelle beschaltet ist. Man wird sofort einsehen, daß das Rauschen am Ausgang um den gerade eingestellten Verstärkungsfaktor größer ist als das Rauschen der Quelle. Das nun erzeugte Rauschen im Verhältnis zum Nutzsignal stellt nun den Störabstand dar. Zur Erinnerung: bei der hier beschriebenen Quelle handelt es sich um eine "fiktive" Rauschquelle, denn es wurde ja die Ersatzschaltung betrachtet.
Im Realfall - also ein mit einem Mikrofon beschalteter MV - kommt noch das Quellrauschen des Schallwandlers hinzu. Da i.A. die Mikrofone mit einem Quellwiderstand von 200 Ohm angesetzt werden, wäre das Rauschen eines 200-Ohm-Widerstandes (vom Eigenrauschen des Impedanzwandlers eines Kondensatormikrofons und dem Rauschen das durch die Braunsche Molekularbewegung erzeugt wird, sei zunächst mal abgesehen) der Bezugswert. Das Rauschen eines 200-Ohm-Widerstandes liegt bei der in der Audiotechnik üblichen Bandbreite von 20 kHz und einer Umgebungstemperatur von 21° bei einem Spannungspegel von -118 dBqp.
Der Zusatz "qp" bedeutet "quasi ponderé" und heißt soviel wie gehörrichtige Bewertung und zwar nicht Effektivwert, sondern Spitzenwert. Hätten wir einen idealen MV (also rauschfrei) dann hätte der eine auf den Eingang bezogenen Störspannung von -118 dBqp beim Anschluß eines 200-Ohm-Mikrofons. Dieser Wert -118 dBqp stellt somit die absolute physikalische Grenze dar. Da der reale MV diesem Rauschen auch noch eigenes Rauschen hinzufügt, kann der Wert nur schlechter sein. Die heutigen MV erreichen eine auf den Eingang bez. Störspannung die um höchstens 1,5-2 dB schlechter liegt. Also: -116,5...-116 dBqp. Stellt man nun einen solchen MV mit -116 dBqp auf 76 dB Verstärkung ein, dann ist die am Ausgang anliegende Störspannung (-116 + 76 ) = -40 dBqp. Betrachtet man einen Pegel von +6 dBu am Ausgang als Nominalpegel, dann ist damit der Störabstand gerade mal 46 dB! (vonwegen 120 dB Störabstand....) Bei einem Nominalpegel von +4 dBu (wie heute bei vielen Mischpulten üblich) sind es sogar nur 44 dB!.
Manche geben da sogar einen auf den Eingang bezogenen Störpegel von -130...-132 dB an. Vorsicht: Es handelt sich hier um den unbewerteten Störpegel, und nicht um den nach CCIR 468/3 bewerteten. Der obige Wert von -118 dBqp ist der nach CCIR 468/3 bewertete Wert auf den man sich im Bereich der Rundfunkstudiotechnik heute festgelegt hat. Durch die gehörrichtige Bewertung ergibt sich nämlich ein um bis zu 14 dB schlechterer Zahlenwert als bei Linearbewertung.
Also: Laßt Euch nicht durch schönfärberische Zahlen der Prospektwerbung bluffen!!!
Nun kommt ein weiterer wichtiger Punkt: Man könnte jetzt meinen, daß ein MV den man auf eine Verstärkung von 0 dB runterschaltet, einen Störabstand von ca. 116 dB haben müsse. Das aber ist nie der Fall, sondern der Wert liegt weit schlechter!. Hier gibt das IRT-Pflichtenheft 3/5, Abschnitt 1.6.2 die sog. "Betriebskennlinie" an die für eine Verstärkung zwischen 0 und 25 dB einen Wert von 80 dB aufweist. Über 25 dB Verstärkung verengt sich der Toleranzschlauch und ab einer Verstärkung von 42,5 dB darf der Störpegel am Ausgang -71,5 dBqp nicht unterschreiten ("unterschreiten" im Sinne des absoluten Zahlenwertes).
Man sieht aus der Betriebskennlinie, daß bei höher werdender Verstärkung immer mehr das Rauschen der Quelle ins Gewicht fällt und bei kleiner werdender Verstärkung das Verstärkereigenrauschen. Daher ist ein guter MV daran zu erkennen, daß er nicht bei hoher Verstärkung wenig rauscht, sondern - das klingt geradezu absurd - bei niedriger Verstärkung!
Bei hoher Verstärkung sind alle MV fast gleich gut/schlecht.
Über die Forderung nach minimalem Klirrfaktor braucht nicht gesondert geschrieben werden, diese Anforderung ist trivial: So klein wie technisch machbar.
Ein weiteres wichtiges Kriterium eines MV ist die Unempfindlichkeit gegenüber hochfrequenten Einstrahlungen. Wir wollen schließlich eigene Musikaufnahmen/übertragungen machen und nicht einen fremden Sender im Hintergrund quasseln hören. Es muß dabei nicht unbedingt immer leises quasseln oder fremde Musik zu hören sein, auch leise Pfeiftöne sind ein Zeichen mangelhafter HF-Dichtigkeit. Es ist daher wichtig, das der MV am Eingang ein HF-Sperrfilter hat.
Die Forderungen die das IRT-Pflichtenheft 3/5 hier stellt sind verdammt hart!: Wird eine HF-Spannung im Bereich 100 kHz....30 MHz die mit 70% / 1 kHz AM-Moduliert ist am Eingang eingespeist, darf sich der Störabstand am Ausgang nicht mehr als 3 dB verschlechtern. Daß das nur mit symmetrischen Eingängen möglich ist, liegt auf der Hand.
Und damit sind wir schon beim nächsten Punkt:
Symmetrische Eingänge sollten bei allen MV eine absolutes Muß darstellen. MV die nur mit unsymmetrischen Eingängen ausgestattet sind sollte man gar nicht erst kaufen.
Ich persönlich bevorzuge die Symmetrierung mit Übertragern, weil nur so eine saubere galvanische Trennung der Quelle vom eigentlichen Verstärker möglich ist UND man bekommt durch geeignete Trafoübersetzung sogar noch "gratis" eine Spannungverstärkung. Mit "gratis" meine ich eine rauschfreie Spannungsverstärkung, denn der Störabstand der Quelle wird dadurch nicht schlechter und das thermische Rauschen durch den ohmschen Widerstand der Übertragerwicklung kann man praktisch vernachlässigen.
Wer jetzt scharf mitgedacht hat, wird sicher die Frage stellen: Gibt es eine Trafoübersetzung bei der das auf den Eingang bezogene Rauschen ein Minimum hat und wenn ja wie groß ist diese? Antwort: Jawohl die gibt es! Ein Trafo mit einer Übersetzung von 1:5...1:7 ist für die meisten Fälle optimal. Wer es ganz perfekt machen will, macht es so wie es in der Entwicklung von Dr. Goetz Corinth realisiert ist: 2 Übertrager, wobei der eine mit 1:7 und der andere mit 1:30(!) dimensioniert ist. Letzterer wird für hohe Verstärkungen benötigt und der 1:7 für niedrige. Die damit erreichten Resultate bez. des auf den Eingang bezogenen Rauschens liegen praktisch an der physikalischen Grenze: Nur 0,3 dB schlechter als der theoretische Wert. Dieser Wert ist der beste der je erreicht wurde und ist unter normalen Betriebsbedingungen nicht mehr zu verbessern (es sei denn jemand betreibt den MV in flüssigem Helium....).
Auch hinsichtlich der Sicherheit beim Anlegen der Phantomspeisespannung ist es wesentlich günstiger mit Eingangsübertrager zu arbeiten. Über das Thema "Phantomspeisung" ist hier schon sehr ausführlich geschrieben worden, sodaß ich mir weiter Ausführungen darüber ersparen möchte. Bei Fragen dazu bitte in der Suchmaschine des Forums nachsuchen.
Damit wäre ich mit den wesentlichen Qualitätsmerkmalen eines MV durch und ich möchte zum Schluß noch die Mindestdaten angeben die ein guter MV haben sollte, wobei ich mich hier auch wieder auf die Vorgaben des IRT-Pflichtenheftes 3/5 beziehe:
Verstärkungsbereich: 0...76 dB, wenn stufenweise einstellbar in Stufen die größer als 2 dB sind, ist eine zusätzliche Feineistellung notwendig.
Maximaler Eingangspegel: +22 dBu (entspr. 10 V eff.)
Mindesteingangswiderstand: 1 kOhm
Eine weitere Bemerkung die ich noch machen möchte: Es wird vielerorts von "Klang" eines MV geredet. Dazu kann ich nur sagen: Jeder Verstärker der selbst "klingt" ist kein Verstärker mehr. Ein Verstärker hat keinen Eigenklang zu haben sondern nur zu verstärken. Hat ein MV die geforderten Qualitätsparameter, dann "klingt" er auch nicht selbst, sondern verstärkt eben nur.
MfG
Rainer
P.S.: Im 2. Teil werde ich den "Summationspunkt" eines Mischpultes etwas näher unter die Lupe nehmen.
Als ich ThomasT's Abhandlungen in seinen Webseiten las über Mischpulte etc. kamen mir noch einige Gedanken zu den Schwachpunkten von Mischpulten.
Zwei Schwachpunkte sind es hauptsächlich in Mischpulten mit deren Qualität die des ganzen Pultes steht und fällt: Der Mikrofonverstärker und der Summationspunkt.
Betrachten wir erst mal den Schwachpunkt Nr. 1: Der Mikrofonverstärker
Gerade über diese Baugruppe möchte ich mal ausführlich schreiben, weil dieses Teil ja auch eine häufig gestellte Kernfrage vieler Teilnehmer hier ist.
Was ist nun am Mikrofonverstärker so kritisch? Die Frage ist längst nicht sooo trivial wie sie scheint. Das wichtigste am MV ist, daß sein Eigenrauschen so gering ist wie möglich und zum zweiten, daß der Klirrfaktor minimal ist. Gerade was die Prospektdaten von Mikrofonverstärkern betrifft, werden hier oftmals Werte angegeben, die geradezu phantastisch zu sein scheinen. Aber sie sind es nur zum Schein, wie wir gleich sehen werden.
Kürzlich habe ich tatsächlich gelesen, daß der alte V 76 einen Störabstand von 120 dB(!!!) haben soll... Wer sich ein klein wenig auskennt mit der Materie, wird sofort einwenden, daß ein solcher Wert völlig unsinnig ist. Ganz davon abgesehen, daß es bei Mikrofonverstärkern keinen Sinn macht, einen Störabstand anzugeben, sondern das sog. "auf den Eingang bezogene Rauschen". Das bedeutet konkret: Man denkt sich einen idealen - also rauschfreien - Verstärker der am Eingang mit einer Rauschquelle beschaltet ist. Man wird sofort einsehen, daß das Rauschen am Ausgang um den gerade eingestellten Verstärkungsfaktor größer ist als das Rauschen der Quelle. Das nun erzeugte Rauschen im Verhältnis zum Nutzsignal stellt nun den Störabstand dar. Zur Erinnerung: bei der hier beschriebenen Quelle handelt es sich um eine "fiktive" Rauschquelle, denn es wurde ja die Ersatzschaltung betrachtet.
Im Realfall - also ein mit einem Mikrofon beschalteter MV - kommt noch das Quellrauschen des Schallwandlers hinzu. Da i.A. die Mikrofone mit einem Quellwiderstand von 200 Ohm angesetzt werden, wäre das Rauschen eines 200-Ohm-Widerstandes (vom Eigenrauschen des Impedanzwandlers eines Kondensatormikrofons und dem Rauschen das durch die Braunsche Molekularbewegung erzeugt wird, sei zunächst mal abgesehen) der Bezugswert. Das Rauschen eines 200-Ohm-Widerstandes liegt bei der in der Audiotechnik üblichen Bandbreite von 20 kHz und einer Umgebungstemperatur von 21° bei einem Spannungspegel von -118 dBqp.
Der Zusatz "qp" bedeutet "quasi ponderé" und heißt soviel wie gehörrichtige Bewertung und zwar nicht Effektivwert, sondern Spitzenwert. Hätten wir einen idealen MV (also rauschfrei) dann hätte der eine auf den Eingang bezogenen Störspannung von -118 dBqp beim Anschluß eines 200-Ohm-Mikrofons. Dieser Wert -118 dBqp stellt somit die absolute physikalische Grenze dar. Da der reale MV diesem Rauschen auch noch eigenes Rauschen hinzufügt, kann der Wert nur schlechter sein. Die heutigen MV erreichen eine auf den Eingang bez. Störspannung die um höchstens 1,5-2 dB schlechter liegt. Also: -116,5...-116 dBqp. Stellt man nun einen solchen MV mit -116 dBqp auf 76 dB Verstärkung ein, dann ist die am Ausgang anliegende Störspannung (-116 + 76 ) = -40 dBqp. Betrachtet man einen Pegel von +6 dBu am Ausgang als Nominalpegel, dann ist damit der Störabstand gerade mal 46 dB! (vonwegen 120 dB Störabstand....) Bei einem Nominalpegel von +4 dBu (wie heute bei vielen Mischpulten üblich) sind es sogar nur 44 dB!.
Manche geben da sogar einen auf den Eingang bezogenen Störpegel von -130...-132 dB an. Vorsicht: Es handelt sich hier um den unbewerteten Störpegel, und nicht um den nach CCIR 468/3 bewerteten. Der obige Wert von -118 dBqp ist der nach CCIR 468/3 bewertete Wert auf den man sich im Bereich der Rundfunkstudiotechnik heute festgelegt hat. Durch die gehörrichtige Bewertung ergibt sich nämlich ein um bis zu 14 dB schlechterer Zahlenwert als bei Linearbewertung.
Also: Laßt Euch nicht durch schönfärberische Zahlen der Prospektwerbung bluffen!!!
Nun kommt ein weiterer wichtiger Punkt: Man könnte jetzt meinen, daß ein MV den man auf eine Verstärkung von 0 dB runterschaltet, einen Störabstand von ca. 116 dB haben müsse. Das aber ist nie der Fall, sondern der Wert liegt weit schlechter!. Hier gibt das IRT-Pflichtenheft 3/5, Abschnitt 1.6.2 die sog. "Betriebskennlinie" an die für eine Verstärkung zwischen 0 und 25 dB einen Wert von 80 dB aufweist. Über 25 dB Verstärkung verengt sich der Toleranzschlauch und ab einer Verstärkung von 42,5 dB darf der Störpegel am Ausgang -71,5 dBqp nicht unterschreiten ("unterschreiten" im Sinne des absoluten Zahlenwertes).
Man sieht aus der Betriebskennlinie, daß bei höher werdender Verstärkung immer mehr das Rauschen der Quelle ins Gewicht fällt und bei kleiner werdender Verstärkung das Verstärkereigenrauschen. Daher ist ein guter MV daran zu erkennen, daß er nicht bei hoher Verstärkung wenig rauscht, sondern - das klingt geradezu absurd - bei niedriger Verstärkung!
Bei hoher Verstärkung sind alle MV fast gleich gut/schlecht.
Über die Forderung nach minimalem Klirrfaktor braucht nicht gesondert geschrieben werden, diese Anforderung ist trivial: So klein wie technisch machbar.
Ein weiteres wichtiges Kriterium eines MV ist die Unempfindlichkeit gegenüber hochfrequenten Einstrahlungen. Wir wollen schließlich eigene Musikaufnahmen/übertragungen machen und nicht einen fremden Sender im Hintergrund quasseln hören. Es muß dabei nicht unbedingt immer leises quasseln oder fremde Musik zu hören sein, auch leise Pfeiftöne sind ein Zeichen mangelhafter HF-Dichtigkeit. Es ist daher wichtig, das der MV am Eingang ein HF-Sperrfilter hat.
Die Forderungen die das IRT-Pflichtenheft 3/5 hier stellt sind verdammt hart!: Wird eine HF-Spannung im Bereich 100 kHz....30 MHz die mit 70% / 1 kHz AM-Moduliert ist am Eingang eingespeist, darf sich der Störabstand am Ausgang nicht mehr als 3 dB verschlechtern. Daß das nur mit symmetrischen Eingängen möglich ist, liegt auf der Hand.
Und damit sind wir schon beim nächsten Punkt:
Symmetrische Eingänge sollten bei allen MV eine absolutes Muß darstellen. MV die nur mit unsymmetrischen Eingängen ausgestattet sind sollte man gar nicht erst kaufen.
Ich persönlich bevorzuge die Symmetrierung mit Übertragern, weil nur so eine saubere galvanische Trennung der Quelle vom eigentlichen Verstärker möglich ist UND man bekommt durch geeignete Trafoübersetzung sogar noch "gratis" eine Spannungverstärkung. Mit "gratis" meine ich eine rauschfreie Spannungsverstärkung, denn der Störabstand der Quelle wird dadurch nicht schlechter und das thermische Rauschen durch den ohmschen Widerstand der Übertragerwicklung kann man praktisch vernachlässigen.
Wer jetzt scharf mitgedacht hat, wird sicher die Frage stellen: Gibt es eine Trafoübersetzung bei der das auf den Eingang bezogene Rauschen ein Minimum hat und wenn ja wie groß ist diese? Antwort: Jawohl die gibt es! Ein Trafo mit einer Übersetzung von 1:5...1:7 ist für die meisten Fälle optimal. Wer es ganz perfekt machen will, macht es so wie es in der Entwicklung von Dr. Goetz Corinth realisiert ist: 2 Übertrager, wobei der eine mit 1:7 und der andere mit 1:30(!) dimensioniert ist. Letzterer wird für hohe Verstärkungen benötigt und der 1:7 für niedrige. Die damit erreichten Resultate bez. des auf den Eingang bezogenen Rauschens liegen praktisch an der physikalischen Grenze: Nur 0,3 dB schlechter als der theoretische Wert. Dieser Wert ist der beste der je erreicht wurde und ist unter normalen Betriebsbedingungen nicht mehr zu verbessern (es sei denn jemand betreibt den MV in flüssigem Helium....).
Auch hinsichtlich der Sicherheit beim Anlegen der Phantomspeisespannung ist es wesentlich günstiger mit Eingangsübertrager zu arbeiten. Über das Thema "Phantomspeisung" ist hier schon sehr ausführlich geschrieben worden, sodaß ich mir weiter Ausführungen darüber ersparen möchte. Bei Fragen dazu bitte in der Suchmaschine des Forums nachsuchen.
Damit wäre ich mit den wesentlichen Qualitätsmerkmalen eines MV durch und ich möchte zum Schluß noch die Mindestdaten angeben die ein guter MV haben sollte, wobei ich mich hier auch wieder auf die Vorgaben des IRT-Pflichtenheftes 3/5 beziehe:
Verstärkungsbereich: 0...76 dB, wenn stufenweise einstellbar in Stufen die größer als 2 dB sind, ist eine zusätzliche Feineistellung notwendig.
Maximaler Eingangspegel: +22 dBu (entspr. 10 V eff.)
Mindesteingangswiderstand: 1 kOhm
Eine weitere Bemerkung die ich noch machen möchte: Es wird vielerorts von "Klang" eines MV geredet. Dazu kann ich nur sagen: Jeder Verstärker der selbst "klingt" ist kein Verstärker mehr. Ein Verstärker hat keinen Eigenklang zu haben sondern nur zu verstärken. Hat ein MV die geforderten Qualitätsparameter, dann "klingt" er auch nicht selbst, sondern verstärkt eben nur.
MfG
Rainer
P.S.: Im 2. Teil werde ich den "Summationspunkt" eines Mischpultes etwas näher unter die Lupe nehmen.