Phantomspeisung - Hätte ich so nicht erwartet!

[ente]

Am Freitag hat ein Freund ein Mikrofon zum Kalibrieren vorbeigebracht. Eigentlich keine große Tat, aber diesmal kam mir das Ergebnis der Druckkammermessung (siehe https://artalabs.hr/AppNotes/AP5_MikroMe...v03Ger.pdf) etwas seltsam vor. Dann fiel mir ein, dass ich um meinen Messaufbau nicht immer auseinander reißen zu müssen, eine separate Phantomspeisung (Behringer PS400) zugelegt hatte. Sollte der Wechsel der Phantomspeisung die Ursache sein?

Also habe ich verglichen: Behringer PS400 gegen Palmer PAN 48.2. Das PS400 bietet 12V und 48V als Speisespannung an. Laut Spezifikation der Mikrofonhersteller sollten die Testobjekte mit folgenden Speisespannungsbereichen zurecht kommen: ISEMcon EMX-7150 12V-52V, Audix TM1 18V-52V.

Hier die Ergebnisse:

   
   

Gruß
Heinrich

PS: Man achte auf den Frequenzbereich (1Hz bis 1 kHz). 
Damit bleibt auch das EMX7150 innerhalb der gesetzten Toleranz in der Spezifikation.

[Sepp]

Interessant, aber was genau ist jetzt unterschiedlich an den beiden Phantomspeisungs Geräten ?
Bei einigen Mikros habe ich schon mal unterschiedliche Empfindlichkeiten bemerkt abhängig von der Phantomspeisung 12V / 24V / 48V,
d.h.bei der SPL Kalibrierung. Da wird ja in der Regel nur bei 1 kHz gemessen.
Weiter liegt der max. SPL eher höher bei 48V bevor die Klirr Grenze errichte wird.

Wie gesagt die Ursache wäre schon interessant. Im Moment nutze ich einen Akku betriebenen Speise Adapter weil der so schön klein und damit praktisch ist.

Grüße Dirk

[capslock]

Das Isemcon ist ein Elektret, das Audix müsste auch ein sein, insofern bekommen beide keine externe Polarisationsspannung, zu der die Empfindlichkeit proportional wäre.

Was dann bleibt, ist vor allem die Verstärkerschaltung, im einfachsten Fall ein FET in Source-Schaltung, wobei zumindest Isemcon was ausgeklügelteres hat, vermutlich ein Source-Folger und Bootstrap. Trotzdem könnte die Verstärkung von der Versorgungsspannung abhängig sein, aber dann sollte sie das weitgehend frequenzunabhängig machen.

Siehst Du die Frequenzgangunterschiede nur bei diesem sehr hohen Pegel oder auch bei geringeren? Wenn nur bei hohem: vermutlich wird aus den Längswiderständen in der Versorgung und im Verstärker mittels Elkos die Betriebsspannung gebildet, und bei sehr niederfrequenten Signalen geht die Spannung über den Elkos in die Knie. Das ist so ähnlich wie in den Tests von Verstärkern oder DACs bei audiosciencereview. Da ist manchmal die Verzerrung bei 20 Hz deutlich schlechter, oder es wird nicht die gleiche Leistung erreicht wie bei höheren Frequenzen. Oft ist es eine Betriebsspannung, die da in die Knie geht.

Wenn es nicht vom Pegel abhängt, dann sind es vermutlich Koppelelkos, aber dann müssten wir noch postulieren, dass deren Kapazität von der Spannung abhängt. Das kommt durchaus vor, aber eigentlich nicht mit Änderungen von Faktoren, wie es für 10 dB Unterschied notwendig wäre.

[ente]

Ja, beide Mikrofone sind Elektretmikrofone, beide haben eine fast identische Empfindlichkeit und wurden unter identischen Bedingungen gemessen. Ich habe nicht erwartet, dass ein Wechsel der Phantomspeisungsquelle  (beide Spezifikationen sind im Netz verfügbar, allerdings gibt die vom PS400 nicht viel her) einen derartigen Einfluss hat. Btw, es gab auch Pegelunterschiede in der Größenordnung 1 dB, die ich in den Bildern zwecks besserer Vergleichbarkeit der Frequenzgänge allerdings ausgeglichen habe.

Ich versuche im Laufe der Woche noch Messungen bei geringeren Pegeln nachzuliefern. 

Gruß
Heinrich

[diplo]

Ähnliches war mir beim konstruieren eines Mikrofonvorverstärkers für eine Messbox, hierzu Test mit unterschiedlichen Mikrofonen und Mikrofonkapseln auch aufgefallen. Die Höhe der Phantomspannung und Generierung der selben (Ausgangswiderstand → Spannungabfall) haben Einfluss. Insbesondere zu hohen Pegeln sind Frequenzgangunterschiede zu tiefen Frequenzen, im Klirrverhalten, insgesamt auch betreffend Grundrauschen der Mikrofone, abhängig von Spannung und Strom gegeben.

Im Vergleich getestete Mikrofonvorverstärker diverser Anbieter (externe Soundkarten) wiesen erhebliche Unterschiede betreffend Spannung, Ausgangswiderstand sowie Beschaltung bei symmetrischem (XLR) Anschluß auf.

Die Meßbox war auch für audiologische Messtechnik, Messen von Hörgeräten, hier sind hohe Schallpegel gegeben, gedacht. Daher ein besonderes Augenmerk zu hohen Messpegeln.

Leider habe ich die Messprotokolle nicht mehr vorliegen, vielleicht ist das geschriebene ja trotzdem etwas hilfreich.

Gute Zeit

[ente]

Durch die Reduzierung des Pegels ändert sich nichts. Anbei die Ergebnisse für 3 Phantomspeisungen (Xvive P1, Behringer PS400, Rolls PAN48.2) und 2 Mikrofone, die alle mit 48V gespeist wurden.

   
   

Gruß
Heinrich

[Sepp]

Eine mögliche Ursache ist aber immer noch nicht klar, oder ?
Bei den Speise Adaptern messe ich so Spannungen von 47 - 48 V.
Die Speisewiderstände sind eigentlich auch festgelegt.
Sollten so min. Unterschiede solche Auswirkungen haben ?

[Dexan]

Die Phantomspeisung ist nicht genormt. Weder die Spannung noch der Strom. Starke Amplitudenn oder lange Belastungen der Spannung (=sehr niedrige Frequenzen) lassen die Phantomspeisung in der Spannung einbrechen. Das ist kein Problem vom Mikrofon oder des Verstärkers. Um das zu beheben muß man das einfach eine unabhängige und stabile Spannungsversorgung zwischenschalten.

Davon abgesehen liefern die meisten Messmikrofone unter ~30Hz sehr unterschiedliche Amplituden. Das ist in der Regel aber sowieso irrelevant weil die Messungebung und -Methode um ein vielfaches mehr Einfluss auf die Messungen hat.

[Sepp]

???
Norm IEC 61938:2018 (in Deutschland DIN EN IEC 61938) ist der internationale Standard, der technische Parameter für analoge Multimedia-Schnittstellen festlegt, um die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller sicherzustellen. Sie definiert insbesondere die Phantomspeisung (P12, P24, P48) für Mikrofone, einschließlich Spannung, Speisewiderstände und Stromaufnahme. 

Und mir scheint du hast das Thema nicht verstanden, es ging nicht um unterschiedliche Amplituden von Mikros.
Mehr das verschiedene Speiseadapter mit dem selben Mikro unterschiedliche Tiefton Pegel messen.

[Dexan]

Mir scheint du hast die Norm IEC 61938:2018 (in Deutschland DIN EN IEC 61938) nicht verstanden. Es gibt 
technische Richtwerte für Phantomspeisung (12V, 24V, 48V) vor, schreibt aber keine Spannung vor. Es ist nur eine Richtlinie, welche Widerstände für die einzelnen Spannungen vorgesehen sind, die den Strom auf 20mA begrenzten. Es gibt keine Vorschriften über die Spannung, es ist, wie ich geschrieben habe, keine Normierung der Spannung und keine Normierung des Stroms.

Nochmal: Keine vorgegebene Spannung oder Strom

Das bedeutet, das Mikrofone im Grenzbereich unterschiedlich arbeiten. Das ist dadurch begründet wie die Phantomspeisung funktioniert, sie wird über die Zuleitung (Kabel) der Electret Kapsel oder Verstärkerschaltung zugeführt und durch einen Kondensator von dem Auduosignal getrennt. Das Auduosignal unterliegt einer Filterung, die von dem Widerstand abhängig ist. Voilà, verschiedene Frequenzgänge.

Ein weiterer Kondensator ist auch noch in dem Mischpult/Vorverstärker/Soundcard etc. Das bedeutet, am unteren Ende gibt es immer Unterschiede.

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So nebenbei, das ist ein gutes Argument für ein Messmikrofon das keine Phantomspeisung braucht, wie zB das Superlux ECM 888 oder andere. Es liefert immer die gleiche Signalspannug. Nachteil: man muss die Batterie nach der Messung entfernen und ggf eine neue kaufen.

[Dexan]

ADD2: Phantomspeisung war nie geplant für Messmikrofone, das ist nur eine Krücke die genützt wird 'weil sie da ist'. Wenn man eine Krücke nutzt, sollte man wissen warum.

[ente]

Hi Dexan,

eine kurze Rückmeldung zu Deinen Kommentaren:

• Ja, "IEC 61938:2018 - Multimedia systems – Guide to the recommended characteristics of analogue interfaces to achieve interoperability"  ist ein Leitfaden und ja, die im Abschnitt 9 getätigten Festlegungen lassen Spielraum. Nichtsdestotrotz findet der Leitfaden in der Industrie sehr wohl Beachtung.
  
• Auch bekannte Hersteller von Messmikrofonen bieten P48-Versionen an, auch wenn sie ursprünglich nie für Messzwecke gedacht war.
  
• Deine Anmerkung bzgl. der Messumgebung bei Freifeld- oder bei In-Raummessungen teile ich. Ein stabiler und bekannter Frequenzgang ist im Fall von Nahfeldmessungen (z.B. Bassreflexabstimmung mit der Volumenflussmethode) aber schon hilfreich.
  
• Zusätzlich möchte ich anmerken, dass ich bei den gezeigten Messungen in der Druckkammer darauf hingewiesen habe, dass es sich um einen sehr erweiterten Frequenzbereich handelt und das beide Mikrofone im Bereich 20Hz bis 20kHz innerhalb der vom Hersteller veröffentlichten Spezifikation liegen. Dennoch sind die gezeigten Ergebnisse - auch unterhalb 20 Hz - in der Druckkammer zuverlässig reproduzierbar.
  

Mir ging es in meinem Post darum, wie durch die Interaktion zwischen drei Phantomspeisungen (deren Spezifikationen bzgl. der IEC 61938 keine Auffälligkeiten zeigen) und zwei sehr ähnlichen Mikrofonen im tieffrequenten Bereich unter identischen Messbedingungen derartige Unterschiede entstehen können. Ich hoffe, ich werde in den nächsten Tagen dazu kommen, Leerlaufspannung, Lastverhalten und Symmetrie der drei Phantomspeisung mal zu prüfen.

Gruß
Heinrich