Eigentlich ist die Funktionsweise eines Mikrofons recht einfach: Man hat in jedem Fall eine Membran, die klein und leicht beweglich ist. Diese Membran wird durch Schallwellen in Bewegung versetzt und diese Bewegungen werden in elektrische Impulse umgewandelt. Die Art und Weise dieser Umwandlung ist unterschiedlich und so gibt es verschiedene Grundtypentypen mit deren Untergruppen:

• Dynamische Mikros
  • Tauchspulentyp
  • Bändchen-Mikros
  • Kohlemikro (veraltet)
• Kondensatormikros
  • Elektret-Kondesator- Mikros
• Kristal- oder Piezoelektrische-Mikros (nur noch selten verwendet)

In den ersten Teil wollen wir uns nur mit dem dynamischen Mikrofon befassen. Am weitesten verbreitet ist das Tauchspuhlenmikro, daher werde ich mich erst einmal darauf konzentrieren.

Beim Tauchspuhlenprinzip ist an einer kalottenähnlichen Memebran eine Spule befestigt, die in einem schmalen Luftspalt über einen Permanentmagneten eintaucht (daher der Name). Ich hab mal eine Schnittzeichnung eingefügt:

dynamisches Mikrofon

Die Schallwellen treffen auf die Membran (hier von links) und setzen diese in Bewegung. Da die Spule (hier blau) mit ihr fest verbunden ist, bewegt sie sich in dem Luftspalt um den Magneten (grau)  hin und her.  Diese Bewegung induziert nun eine Spannung  in ihr (Physik, Induktionsgesetz), die man dann verstärken kann. Der Amplitudenverlauf dieser Spannung verhält sich analog zu den Schallwellen, daher können wir die Schallquelle am anderen Ende wieder hörbar machen.

Randbemerkung: das Ganze ist natürlich sehr klein, denn je weniger Masse die Membran-Spule-Konstruktion hat, desto genauer und sensibler ist das Mikrofon. Spannend daran ist, dass dieses Prinzip umkehrbar ist: ein Lautsprecher besteht prinzipiell aus genau den gleichen Komponenten, nur sind diese viel größer. Verstärkt man nun die vom Mikrofon gelieferte kleine Spannung zigtausendfach und jagt sie in den Lautsprecher, hören wir genau das, was das Mikro aufgenommen hat.

Bei dynamischen Mikros findet man 2 Varianten: die Druchempfänger und die Druckgradientenempfänger. Klingt komplizierter, als es ist. Die Druckempfänger haben eine geschlossene Kapsel, nur die Membran ist frei. Da diese Kapsel nur auf den Schalldruck reagiert, der aber keine spezifische Ausrichtung hat, ist das Ergebnis eine Kugel als Richtcharakteristik = das Mikro nimmt den Schall aus allen Richtungen gleich gut auf (naja, fast jedenfalls).

Die Druckgradientenempfänger sind etwas aufwändiger. Da sorgt man dafür, dass Schall auch von hinten auf die Membran treffen kann, z.B. duch kleine Bohrungen in der Rückseite des Kapselgehäuses. Jetzt bestimmt der Unterschied des Schalldrucks (= Druckgradient) vor und hinter der Membran was das Mikro überträgt. Durch allerlei Tricks wie Anzahl und Größe der Bohrungen und spezielle Kanäle im Mikrophongehäuse kann man nun die Richtcharakteristik des Mikros gestalten. Eine der häufigsten ist die Niere. Diese Mikros sind dann von hinten eher unempfindlich, auch sind sie sehr robust und einigermaßen klangtreu, daher findet man sie auch überwiegend im Live-Bereich. Sie sind sehr übersteuerungsfest, vertragen also hohe Schalldrücke und man kann sie deswegen gut für Schlagzeug, Blechbläser und alles, was richtig laut ist  einstzen. Allerdings reicht der Frequenzgang konstruktionsbedingt nicht so weit hoch, oft ist bei 12 – 14 kHz Schluss, so dass sie eben nicht so durchsichtig klingen.

Berühmte Vertreter dieser Gattung sind z.B. das SM 58 von Shure, das MD421 + MD441 von Sennheiser, oder das AKG D12 um nur ein paar zu nennen.

Das Tauchspulenprinzip ist schon sehr alt. Tauchspulenmikros sind etwas impulsträge, da die Membran doch eine gewisse Masse hat und obendrein noch fest mit der Spule verbunden ist. Das alles will erst mal bewegt werden. Da man schon immer um möglichst große Klangtreue bemüht war erfand man dann das Bändchenmikrofon. Doch dazu im nächsten Blog.
Und wie immer: über Kommentare, Anregungen und Hinweise würde ich mich freuen. Alle Texte in diesem Blog sind nur für private Zwecke gedacht. Keine anderweitige Veröffentlichungen ohne meine Genehmigung. Danke.