Mikrofon-Schaltung verstehen

[Andreas B. (ab-tools)]

Hallo zusammen,

die angehängte Platine ermöglicht das Anschließen eines 
Elektret-Mikrofons an einen PC-Mikro-Soundkarten-Eingang.

Darüber hinaus wird über die Platine noch ein Audio-Lautsprecher-Signal 
einfach unverändert durchgeschleift, daher ein paar weitere Kabel - ist 
aber nicht weiter von Interesse.

Meine Hauptfrage wäre, was es mit dem "C105L"-Bauteil auf sich hat:
Ein "C105" wäre ja einfach ein Kondensator mit 1uf (wie's auch darüber 
steht), aber was bedeutet das "L"?
Darüber steht auch noch "+47k" - ist da in dem Kondensator noch ein 
Widerstand integriert?

Bitte entschuldigt, falls meine Frage "doof" ist, aber als Informatiker 
komme ich mit Elektrotechnik nicht so viel in Kontakt - über eure 
Antwort würde ich mich trotzdem sehr freuen! :-)

Viele Grüße und danke im Voraus
Andreas

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

zur Platine gehen anscheinend 9V Versorgungsspannung. Diese wird über 
47k dem Kondensator-Mikrofon als Versorgungsspannung zugeführt. Manche 
haben im Inneren noch einen FET-Verstärker eingebaut, der diese 
Versorgung braucht. Um den Gleichspannungsanteil vom Soundkarteneingang 
abzutrennen, ist der Kondensator eingebaut.

Insgesamt eine Standardlösung, da der Soundkarteneingang keine 
Speisespannung ausgeben kann.

Sehe gerade, daß nur 1k aufgelötet ist...

MfG

[Andreas B. (ab-tools)]

Hallo Christian,

zunächst einmal herzlichen Dank für deine überwältigend schnelle 
Antwort! :-)

Wo genau "versteckt" sich denn nun dieser 47k Widerstand?
Ist der direkt in dem "C105L" SMD-Bauteil integriert?

Viele Grüße und nochmals danke für die super-schnelle Antwort
Andreas

[hinz (Gast)]

C=16V
105=1µF
L=+/-15%

Und es ist ein Tantalelko, die Markierung ist also der Pluspol.

[Andreas B. (ab-tools)]

Hallo Hinz,

OK, ist also nur ein
- 1k Widerstand sowie ein
- 1µF Kondensator
auf der Platine.

Der im Beschriftungstext erwähnte 47k Widerstand ist einfach nicht 
vorhanden?
Das hatte mich irgendwie verwirrt... ;-)

Viele Grüße
Andreas

[hinz (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> Der im Beschriftungstext erwähnte 47k Widerstand ist einfach nicht
> vorhanden?

Ja.

[Stefan F. (Gast)]

Christian S. schrieb:
> Insgesamt eine Standardlösung, da der Soundkarteneingang keine
> Speisespannung ausgeben kann.

Das kenne ich anders. Alle mir bekannten Soundkarten, PC Mainboards und 
Laptops stellen am Mikrofoneingang eine Speisung zur Verfügung, so dass 
diese Platine vollkommen überflüssig ist. Man schließt einfach das 
Mikrofon direkt an.

Wenn das nicht so wäre, würden die üblichen Headsets nicht 
funktionieren.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Andreas B. schrieb:

> Wo genau "versteckt" sich denn nun dieser 47k Widerstand?
> Ist der direkt in dem "C105L" SMD-Bauteil integriert?
>

Tja, da war ich mal schnell wie sonst nie!

Wo der 47k steckt, überlasse ich der Phantasie der anderen Experten 
hier. Vermutlich ist er gar nicht da.

Was ich oben beschrieben habe, ist nur die übliche Standardschaltung. 
Ersetze 47k durch 1k im Text und es dürfte der Realität entsprechen.

Stefan hat bestimmt Recht. Ich bin noch auf dem alten Stand.
Ihr könnt mich bald im Museum besuchen kommen.


mfG

[Andreas B. (ab-tools)]

Stefanus F. schrieb:
> Christian S. schrieb:
>> Insgesamt eine Standardlösung, da der Soundkarteneingang keine
>> Speisespannung ausgeben kann.
>
> Das kenne ich anders. Alle mir bekannten Soundkarten, PC Mainboards und
> Laptops stellen am Mikrofoneingang eine Speisung zur Verfügung, so dass
> diese Platine vollkommen überflüssig ist. Man schließt einfach das
> Mikrofon direkt an.
>
> Wenn das nicht so wäre, würden die üblichen Headsets nicht
> funktionieren.

Hallo Stefan,

das ist ja interessant, werde ich tatsächlich mal direkt versuchen (ist 
nicht ganz so trivial wegen inkompatibler Stecker - werde ich aber 
testen)!

Was ist bereits ausprobiert habe ist die 9V Eingangsspannung mal 
wegzulassen:
Dann tut sich auf jeden Fall nichts, Spannung will er haben (wenn's über 
die Platine läuft), 5V reichen aber offenbar auch.

Viele Grüße
Andreas

[Michael B. (laberkopp)]

Andreas B. schrieb:
> Meine Hauptfrage wäre, was es mit dem "C105L"-Bauteil auf sich hat:
> Ein "C105" wäre ja einfach ein Kondensator mit 1uf (wie's auch darüber
> steht), aber was bedeutet das "L"?

Für +/-15% Toleranz.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.13.2

> Darüber steht auch noch "+47k" - ist da in dem Kondensator noch ein
> Widerstand integriert?

Nein, das ist die erwartete Eingangsimpendaz der nachfolgenden 
Schaltung.

[Stefan F. (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> Spannung will er haben (wenn's über die Platine läuft)

Ja, weil der Kondensator die Gleichspannung vom PC nicht durch lässt.

> ist nicht ganz so trivial wegen inkompatibler Stecker

Dafür gibt es Adapter zu kaufen.

Ob dein PC eine Speisung bereit stellt, kannst du ganz einfach testen. 
Messe mit einem Multimeter die Gleichspannung an dessen Mikrofoneingang. 
Die Leerlaufspannung sollte >1V sein. Schalte auf Strom_messung um, und 
du solltest einen Strom <2mA messen können.

[Andreas B. (ab-tools)]

Stefanus F. schrieb:
>> ist nicht ganz so trivial wegen inkompatibler Stecker
>
> Dafür gibt es Adapter zu kaufen.

Jup, entsprechende Löt-Buchsen habe ich bereits da; werde ich zum 
Ausprobieren gleich mal ein PC-Audio-Kabel dran löten...

Dieses Elektret-Mikrofon hat übrigens eine recht geringe Impedanz von 
lediglich so 200-300 Ohm - stellt das ein Problem dar, wenn man das 
direkt an einem PC-Mikrofoneingang anschließt?

Viele Grüße und danke nochmals
Andreas

[hinz (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> Dieses Elektret-Mikrofon hat übrigens eine recht geringe Impedanz von
> lediglich so 200-300 Ohm - stellt das ein Problem dar, wenn man das
> direkt an einem PC-Mikrofoneingang anschließt?

Nein, alles in normalem Rahmen.

[Stefan F. (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> Dieses Elektret-Mikrofon hat übrigens eine recht geringe Impedanz von
> lediglich so 200-300 Ohm - stellt das ein Problem dar, wenn man das
> direkt an einem PC-Mikrofoneingang anschließt?

Nein, ganz im Gegenteil.

[Andreas B. (ab-tools)]

Stefanus F. schrieb:
>
> Ob dein PC eine Speisung bereit stellt, kannst du ganz einfach testen.
> Messe mit einem Multimeter die Gleichspannung an dessen Mikrofoneingang.
> Die Leerlaufspannung sollte >1V sein. Schalte auf Strom_messung um, und
> du solltest einen Strom <2mA messen können.

Das habe ich gerade mal mit einem Multimeter wie von dir beschrieben 
gemessen und es liegen tatsächlich ca. 2,2 V an:
Bei einer Strommessung zeigt das Multimeter ca. 0,66 mA an.

Werde jetzt mal probieren das Mikrofon wirklich direkt anzuschließen - 
mal sehen, was passiert... ;-)

[Stefan F. (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> es liegen tatsächlich ca. 2,2 V an:
> Bei einer Strommessung zeigt das Multimeter ca. 0,66 mA an.

Gut, damit kommt jedes gängige Electret Mikrofon klar.

[Andreas B. (ab-tools)]

Hallo zusammen,

habe es nun mal wie Stephan geschrieben hat direkt ausprobiert und damit 
bekomme ich keinen Ton.

Zur Sicherheit, damit ich nicht irgendetwas falsch verkabelt habe, habe 
ich diese einfach Schaltung der Platine gerade einmal nachgebaut wie man 
an angehängten Fotos sieht:
Schließe ich das Mikro einfach direkt an (also die beiden weißen und die 
beiden roten Kabel zusammen), bekomme ich keinen Ton. Lasse ich es 
hingegen über die Schaltung inkl. 5 V Spannungsversorgung laufen, habe 
ich Ton! :-)

Also keine Ahnung warum, aber der Strom von der Soundkarte (der immer 
noch kommt, gerade nochmal nachgemessen - knapp 2,3 V) scheint dem Mikro 
wohl nicht auszureichen.

Spaßeshalber habe ich auch mal mit einem Labornetzteil ausprobiert wie 
viel Spannung ich der Schaltung mindestens geben muss, damit das Mikro 
funktioniert:
Also unter 3 V geht gar nichts und darüber bis 4 V ist der Pegel sehr 
gering. Erst ab ca. 4 V ist es wirklich zu gebrauchen.

Also keine Ahnung warum, aber das Mikro möchte wohl wirklich gerne etwas 
mehr Spannung haben als die Soundkarte liefert. :-)

Viele Grüße und nochmals herzlichen Dank für die vielen super-schnellen 
Antworten
Andreas


P. S.: Irgendwie hat er eines der beiden Bilder mehrfach angehängt - die 
Doppelten bekomme ich irgendwie auch nicht wieder gelöscht, seltsam...

[Stefan F. (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> Erst ab ca. 4 V ist es wirklich zu gebrauchen...
> das Mikro möchte wohl wirklich gerne etwas
> mehr Spannung haben als die Soundkarte liefert

Kann durchaus sein. Wenn du mal bei Conrad die Daten unterschiedlicher 
Electret Mikrofonkapseln vergleichst siehst du, dass es da durchaus 
erhebliche Unterschiede gibt.

Die meisten hätten allerdings mit einem Direktanschluss funktioniert. Es 
war den Versuch wert.

[Andreas B. (ab-tools)]

Hallo Stephan,

absolut, ein Versuch war es wert - wäre doch deutlich einfach gewesen!

Eine kurze Frage noch zur Stromversorgung:
Mit meinem Labornetzteil klappt's einwandfrei, aber ansonsten gibt's 
teilweise ein recht unschönes Brummen am Mic-Eingang.

Vermutlich für dich ein triviales Problem :-), hast du da für mich einen 
Tipp?
Reicht es vielleicht einfach nochmal einen kleinen Kondensator 
dazwischen zu hängen, um solche Störungen rauszufiltern?

Viele Grüße und danke dir für deine Mühe
Andreas

[Stefan F. (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> aber ansonsten gibt's
> teilweise ein recht unschönes Brummen am Mic-Eingang.


Was heissst "ansonsten"? Mit einer Batterie wird es wohl auch nicht 
brummen.
Du brauchst ein stabilisiertes Netzteil, das nicht geerdet ist.

[Andreas B. (ab-tools)]

Hallo Stephan,

ja, mit einer Batterie geht's auch, hatte ich noch getestet.

Am liebsten würde ich es aber schon an eine "feste" Stromquelle hängen, 
z. B. die 5 V von USB würden sich natürlich anbieten:
Ich hab' auch das schon getestet und es funktioniert mit den 5 V von USB 
grundsätzlich problemlos, aber halt ebenfalls mit "brummen".

Gibt's denn eine Möglichkeit/Schaltung solch einer Störung 
entgegenzuwirken, wenn man kein "besseres" Netzteil zur Verfügung hat?

Vielen Dank
Andreas

[Stefan F. (Gast)]

Wie gesagt, du brauchst ein stabilisiertes Netzteil. Die Stromversorgung 
irgendwelcher Computer ist nicht sonderlich stabil.

Der LM7809 bringt dich sicher ans Ziel. Du kannst so eine Platine mit 
einem 15V Transformator kombinieren, dann hast du was passendes:

https://www.amazon.de/LaDicha-Lm7809-Terminalregulator-Module-Voltage-Regulator/dp/B07R4HQGN8/ref=sr_1_15?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&keywords=lm7809&qid=1559328714&s=gateway&sr=8-15

Es gibt im Handel eine ähnliche Platine ohne LED. Die eignet sich nicht, 
weil der Spannungsregler die LED als Mindestlast benötigt, um vernünftig 
zu funktionieren.

[Andreas B. (ab-tools)]

Aber, wenn ich dich richtig verstehe, bräuchte ich ja dann trotzdem noch 
ein zusätzliches Netzteil, oder?

Da das Teil ja ohnehin am PC mit Audio hängt, wäre es natürlich deutlich 
praktischer den daneben liegenden USB-Port als 5V-Stromquelle zu nutzen.

Es müsste doch möglich sein die Spannungsversorgung zu stabilisieren, 
oder?

Wenn man nach Spannungsregulator sucht, stößt man auf solche ICs hier:
https://www.mouser.de/ProductDetail/595-REG103UA-A?R=REG103UA-Avirtualkey59500000virtualkey595-REG103UA-A

Lässt sich so etwas dafür verwenden oder geht das in die ganz falsche 
Richtung? :-)

[Stefan F. (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> Es müsste doch möglich sein die Spannungsversorgung zu stabilisieren,
> oder?

Möglich: ja, einfach: nein.

Um aus 5V von einem PC stabile rausch- und Störungsfreie 5V zu machen 
(du brauchst ja mehr als 4V) muss man schon einiges an Aufwand treiben. 
Wenn du jetzt mit Spannungsregler und Filterschaltungen anfängst, wird 
das eine never ending Story. Ich traue Dir das nicht zu. Das sagt mir 
mein Bauchgefühl.

[Stefan F. (Gast)]

Kannst auch dieses Netzteil nehmen: 
https://www.amazon.de/KKmoon-Einstellbare-Geregelte-Spannung-Elektronische/dp/B07GZC4BKB/ref=sr_1_16?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&keywords=lm317&qid=1559330608&s=gateway&sr=8-16

Billiger sind nur Schaltnetzteile, aber die machen wieder Störgeräusche. 
Die Kombination aus Trafo und einem Linear-regler wie dem 7809 oder 
LM317 ist für deine Anwendung optimal.

[Andreas B. (ab-tools)]

Hello Stephan,

vielen Dank für deine Mühe des Raussuchens der Netzteile!

Aber ehrlich gesagt als wirklich simple Lösung kann ich nun erst einmal 
tatsächlich eine Batterie nehmen bzw. mein Labornetzteil (GWINSTEK 
GPS-2303), was zwar ein klein wenig überdimensioniert ist, aber 
zumindest offenbar eine sehr stabile und störungsfreie Spannungsquelle 
darstellt. :-)

Ich hatte mich halt nur gefragt, ob sich hier auch eine "schöne" Lösung 
machen lässt, in dem man einfach den PC als Stromquelle mitnutzt; 
deswegen meine USB-Nachfrage.

Stefanus F. schrieb:
> Andreas B. schrieb:
>> Es müsste doch möglich sein die Spannungsversorgung zu stabilisieren,
>> oder?
>
> Möglich: ja, einfach: nein.
>
> Um aus 5V von einem PC stabile rausch- und Störungsfreie 5V zu machen
> (du brauchst ja mehr als 4V) muss man schon einiges an Aufwand treiben.
> Wenn du jetzt mit Spannungsregler und Filterschaltungen anfängst, wird
> das eine never ending Story. Ich traue Dir das nicht zu. Das sagt mir
> mein Bauchgefühl.

Sagen wir mal so:
E-Technik ist jetzt (als Informatiker) nicht ganz meine Stärke, aber ich 
laufe jetzt auch nicht gleich davon, wenn ich einen Schaltplan sehe - 
man muss ihn ja nicht zwangsweise im Detail verstehen, um ihn "umsetzen" 
zu können. ;-)

Auch ein paar kleinere PCBs (z. B. Konstantstromquellen für LEDs) habe 
ich mit TARGET! 3001 bereits erstellt und herstellen lassen. Löten 
(wenn's sein muss auch SMBs/ICs) bekomme ich schon hin.

Bei einer kurzen Suche fand ich dieses Projekt eigentlich ganz 
interessant:
http://www.malinov.com/Home/sergeys-projects/compact-usb-audio-adapter

Ein Teil davon ist ja genau die Spannungsregulierung der 
5V-USB-Versorgung. So 'was sollte also eigentlich in die richtige 
Richtung gehen.

Grundsätzlich könnte man sich natürlich auch überlegen einfach 
tatsächlich solch eine USB-Soundkarte gleich "mitnehmen", dann hätte man 
alles (Audio rein, raus & Stromversorgung) mit nur einem Kabel anstatt 
drei. :-)

Das Projekt hat natürlich ein paar "Features", die man einfach weglassen 
könnte (den digitalen Audio-Bereich (S/PDIF) und die HID-Buttons), aber 
ansonsten müsste man das eigentlich schon "nachbauen" können.

Lediglich wissen müsste man noch, ob beim "LINE_IN" nun einfach wieder 
zusätzlich die vom Mikro benötigte 5V-Spannung angelegt werden kann 
(wovon ich jetzt einfach mal ausgehen würde).

Schade, dass man diese KiCAD-Dateien mit TARGET! 3001 nicht öffnen kann 
- mit dem Programm würde ich mich zumindest schon ein wenig auskennen...

Viele Grüße
Andreas

[Mark S. (voltwide)]

meine Glaskugel verrät mir dass das Brummen auch mit Batteriebetrieb 
nicht verschwindet. Schon mal ausprobiert?

[Stefan F. (Gast)]

Andreas B. schrieb:
> Ich hatte mich halt nur gefragt, ob sich hier auch eine "schöne" Lösung
> machen lässt, in dem man einfach den PC als Stromquelle mitnutzt;
> deswegen meine USB-Nachfrage.

Die sähe ungefährt so aus:

Die 5V auf 15V hoch transformieren. Diesen Schaltkreis abschirmen, und 
das Signal filtern, damit er seine HF Störungen nicht in Mikrofon-Signal 
einbringt. Mit einem Linear-Regler IC daraus stabile 9V machen.

Unterschätze nicht den Zeit-Aufwand und die Kosten! Solche Schaltwandler 
schüttelt sich niemand mal eben aus dem Ärmel.

[Achim B. (bobdylan)]

Stefanus F. schrieb:
> Es gibt im Handel eine ähnliche Platine ohne LED. Die eignet sich nicht,
> weil der Spannungsregler die LED als Mindestlast benötigt, um vernünftig
> zu funktionieren.

Ist üblicherweise nur bei Negativ-Reglern der Fall.