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Technische Projekte

Class D Verstärker - mehr als ein Feldversuch

Seit 2010 beschäftige ich mich mit dem Bau einer guten Live-Musikanlage, insbesondere für Gesang und Keyboard, die auch direkt aus Solarpanels gespeist werden kann. In dieser Zeit gab es klanglich sehr brauchbare Tripath Chips auf dem Markt, die im Vergleich zu einem Autoradiobooster nur ein Zehntel des Ruhestroms benötigen und zudem besser klingen.

verstaerkerplatinen

Aus meinen Solarpanels erziele ich eine Leerlaufspannung von um die 18 Volt. Der Verstärker sollte einen Speisespannungsbereich von 9 bis optimalerweise 31 Volt (bei Batteriepufferung) verarbeiten können. 12 bzw. 14,4 V Verstärker erbrachten leider den benötigten Headroom bei Mikrofoneinsätzen nur bedingt, daher die Zielsetzung, mit 24 bzw. 28,8 Volt Technik zu arbeiten.

Anfang 2020 habe ich zu meinem Tripath Verstärker drei alternative Platinen bestellt. Eine davon läuft außer Konkurrenz, ein mini-Amp (2 Stück für 2,43 EUR inklusive Versand !). Neben der Frage, wie billig es eigentlich noch werden kann, sind die technischen Angaben aber passend. Mehr als 18 Volt (s.o.) Solar werde ich da, bei max. 6 Ohm Last, aber nicht draufgeben. Die beiden anderen Kandidaten sind mit größeren Chips, Kühlkörpern, Spulen und Siebelkos ausgestattet. Von diesen erhoffe ich mir eine klangliche Verbesserung gegenüber dem TAA4100A, der etwas rauh klingt und rauscht. Ich habe von diesem Modell einen zweiten Amp (Bausatz von einem schwedischen Entwickler, leider nicht mehr verfügbar) aufgebaut. Um Platz für große Spulen bzw. die Verdrahtung zu bekommen, sind alle Bauteile auf der Unterseite plaziert.

Wenn es wieder in meinen Terminkalender passt, teste ich die Verstärker aus. Wer sich für dieses Projekt interessiert, kann mir, auch gern einfach zum Gedankenaustausch, eine E-Mail schicken:

Vorverstärker für Sennheiser MKE Lavaliermikrofone

Dass Sennheiser gute Lavalier-Mikrofone baut, ist hinlänglich bekannt. Vor 20 Jahren kamen wir, als plötzlich die Notwendigkeit entstand, ein Klavier für eine Theaterpräsentation abzunehmen, darauf, schnell einen Mikroportsender mit MKE2 Mikro dort hineinzustecken. Für den Anschluss eines Ständermikrofons mitsamt Kabel, das durch die Dekoration zu ziehen gewesen wäre, war die Zeit einfach nicht mehr da.

Und der Sound war überraschend gut.

Daher kam der Einfall, dies auch in meinem Flügel einzusetzen, denn jedes Mal den Deckel zu öffnen, um meine Lieblingsstäbchen hinzubauen, bedeutete häufig, dass die mitzuschneidende Idee schon wieder verflogen war.

Ich erwarb neben den Mikrofonen auch die Speiseadapter von Sennheiser. Die sind einfach hervorragend:

sennheiser_mza mke1

Da ich schon bald davon Abstand nahm, die Mikros auch für Gesang/Sprache zu verwenden (zudem mein Zoom H5 Rekorder nur an zwei Eingängen Phantomspannung besitzt), benötigte ich weder einen Gürtelclip noch den Low-Cut Schalter der MZA 900 P Adapter. Den Pegel brauchte ich erstaunlicherweise auch nie abzusenken.

In einem Mischpultkonstruktionsbuch stieß ich auf eine Schaltung, die dort als "Rauscharmer Mikrofonvorverstärker für Kunstkopfaufnahmen" bezeichnet ist. Eine Elektret-Vorspannung, wie sie von den Lavalier-Mikrofonen benötigt wird, ist dort vorgesehen. Ich bestellte einen Bausatz bei einem Vertragsanbieter des Autors und baute das ganze in ein HF-Schirmgehäuse ein:

mke_preamp_mono_version

Der Anschluss der MKE-Mikrofone ist asymmetrisch. (Quelle unteres Bild: Sennheiser Service Information ew Sets / SK XXX)

mke_preamp_input_asym

Wichtig ist nun aber die Einstellung der Vorspannung, die notwendigerweise mit auf den heißen Draht gegeben wird. Diese wird durch eine Zenerdiode stabilisiert. Die Zenerspannung muss richtig und der Zenerstrom ausreichend gewählt werden wie auch der Vorwiderstand, über den die Spannung vor dem Signal-Einkoppelkondensator eingespeist wird.

Aber ganz so einfach ist das nicht. Anders als bei der 48 V Phantomspannung nach DIN mit symmetrischen 6,8 kOhm Vorwiderständen für 10 mA Strom ist das hier herstellerspezifisch. Nachdem ich die Werte bzw. das Leerlauf - Lastverhalten an den Sennheiser Speiseadaptern empirisch ermittelt hatte, habe ich, zunächst durch einen Trimmer, die optimale Lastbetriebs-Vorspannung an meiner Vorverstärkerplatine einstellen können und durch einen Festwiderstand ersetzt. Zu viel Spannung zerstört das Mikrofon. Eine Zehnerdiode legt zwar die Obergrenze fest, wenn der Reihenvorwiderstand aber zu klein ist, bricht das Audiosignal zusammen. Ist er zu groß, arbeitet der Impedanzwandler in der Kapsel nicht korrekt und produziert Nebengeräusche und Brumm bzw. Verzerrungen. Die Betriebsspannung, von der ja am Ende dies alles abhängt, ja sogar die Polarität des Koppelkondensators, hatte ich auf 9 Volt festgelegt, um auch mit einem Blockakku arbeiten zu können.

Schnell ist der Wunsch nach einem Stereomodell gekommen. Das Gehäuse sollte durchaus wieder aus (Schirm)-Blech sein. Dafür wurde ein Günstiggerät (Aufdruck unkenntlich gemacht) , um mir Zeit und Mühen an der Werkbank zu ersparen, ausgeräumt. Dies hat auch ein Fach für einen 9 V - Block und sauber ausgestanzte Löcher für die Buchsen. Eine zweite Vorverstärkerplatine hatte ich nicht und baute daher eine andere, auf der eine nicht-invertierende Operationsverstärkerschaltung saß, um. Das IC AD797 ist ein rauscharmer Operationsverstärker, der bei Standardversendern aus Deutschland um die 13 EUR kostet. Aus Fernost bestellte ich für ca. 1,50 EUR ein IC mit gleichem Aufdruck. Hier der fertige Einbau:

mke_preamp_innen

Es hat mich schon erstaunt, dass es sich getraut wird, ein Batteriefach bestehend aus einer Pappröhre auf den Markt zu bringen. Das Billig-AD-IC hingegen überraschte positiv: es rauschte allenfalls etwas mehr als die Originalversion und viel, viel weniger als ein NE5534AP (der single rauscharm OP-Standard).

Als Optimierung steht z.B. noch an, die Verstärkung von derzeit 30 dB auf 20 dB zu senken, um Übersteuerungen des Geräts bzw. des Zoom H5 mit EXH-6 Eingangsmodul zu vermeiden. Wichtig ist noch zu sagen, dass man die Phase drehen muss, wenn eine positive Schalldruckwelle auch einen positiven elektrischen Impuls erbringen soll. Dies ist bei Mikrofonkombination immens wichtig. Die Phasendrehung, die wohl schon in der Mikrofonkapsel stattfindet, wird bei Sennheiser im MZA-Speisemodul umgedreht, so meine Hypothese.

What else: ich habe noch einen Umschalter angebracht, der, wenn die Batterie abgestellt ist, Stromzufuhr über eine Niederspannungsbuchse ermöglicht. Und eine Stromspar-LED, die selbst mit einem Vorwiderstand von 10 kOhm noch sichtbar leuchtet, um den Akku nicht unnötig zu belasten.

mke_preamp_aussen

Vorteile dieses Gerätes gegenüber dem MZA 900 P:

Mit dem Ergebnis bin ich so zufrieden, dass ich meine Sennheiser Speiseadapter verkauft habe. Im Industrie-VT-Bereich, wo man für ein Event eben noch nicht weiß, ob eine Geige, ein Cello oder ein Sprecher abgenommen wird und wo standardmäßig symmetrische Leitungswege mit Phantom liegen, ist der MZA mit seinen Schaltmöglichkeiten und dem Gürtelklip / der Trennmöglichkeit für die Künstler nicht wegzudenken.

Wen dieser Beitrag auf Ideen gebracht hat, die wir ggf. gemeinsam in einem weiterführenden Projekt behandeln können, der melde sich doch bitte unter:

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Frank Niebuhr
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