Mikrofone - Elektronischer Lauschangriff
Materialbedarf
| Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
| 1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
| 2 | Transistor BC548C (BC546C-BC550C) |
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| 1 | Widerstand 470 Ohm | |
| 1 | Widerstand 4,7 kOhm | |
| 1 | Widerstand 10 kOhm | |
| 1 | Widerstand 1,0 MOhm | |
| 1 | Kondensator 100nF | |
| 1 | Elektret-Mikrofonkapsel |
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| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm |
3mm,
5mm |
Grundlagen
Es kommt immer wieder vor, dass man Geräusche oder Sprache verstärken oder aufnehmen muss. Dies wäre ohne den Einsatz von Mikrofonen gar nicht möglich. Auch Telefone würde es ohne sie gar nicht geben. Mikrofone werden immer dort eingesetzt wo man akustische Signale in elektrische Spannungen umwandeln möchte.
Die einfachste Form eines Mikrofons ist das Kohlemikrofon. In diesem wird eine Kohleschicht durch die auftreffenden Schallwellen zusammengedrückt. Dadurch ändert sich der Widerstandswert dieser Schicht. Mit Hilfe einer Verstärkerschaltung kann man nun diese Signale wieder hörbar machen. Kohlemikrofone haben heutzutage aber ausgedient, da der Rauschanteil, bedingt durch die Kohleschicht sehr hoch ist. Auch der Klirrfaktor ist schon sehr störend.
Abgelöst wurde diese Mikrofonart durch so genannte
dynamische Mikrofonarten. Diese arbeiten mit zwei Kondensatorplatten, getrennt
durch ein Dieelektrikum. Durch den auftreffenden Schall wird das Dieelektrikum
zusammengepresst und die Kapazität des Kondensators ändert sich. In modernen
Mikrofonen wird diesem Kondensator noch ein Feldeffekttransistor nachgeschaltet.
Um diesen FET handelt es sich um einen J-FET. Dementsprechend sperrt dieser,
wenn eine Schallwelle auftrifft (Siehe auch
Feldeffekttransistor - Der Sensible).
 Elektret-Mikrofone
besitzen 2 oder 3 Anschlüsse. Wobei die Kapseln mit 3 Pins nur noch selten
zu finden sind. Bei Elektret-Mikrofonen muss man auf die Polung achten. Dies
ist aber oft leicht zu erkennen. Der Minus-Anschluss hat meist eine
Verbindung mit dem Gehäuse. |
 Der
Vollständigkeit halber ist hier noch einmal der Innenaufbau eines 3-Pin
Elektret-Mikrofon. Hier erkennt man sofort, dass hier ein zusätzlicher
Widerstand am Drain-Anschluss des internen FET vorhanden ist. Da aber
dieser Widerstand die aufgenommenen Signale verfälscht, wird dieser
Mikrofontyp nicht mehr häufig eingesetzt. |
Aus Schall wird Licht
 Bevor
ein Mikrofon Schallwellen in ein elektrisches Signal umwandeln kann, muss es
erst einmal mit einer Betriebsspannung versorgt werden. Dies erfolgt hier
durch einen 10 kOhm-Widerstand. Diesem kommt noch eine besondere Funktion
zu.Ein Elektret-Mikrofon hat einen sehr geringen Strombedarf. Wer einmal die Spannung über R1 nachmisst, wird mit Hilfe des ohmschen Gesetzes schnell feststellen, dass die Stromaufnahme weit unter 1 mA liegt. Wie im Schaltplan schon angedeutet, kann man das Mikrofonsignal zwischen dem Widerstand und der Kapsel entnehmen. |
 Um
das Signal des Mikrofons zu verstärken, reicht es aber nicht aus,
einfach eine Transistorstufe hinter zu schalten. Es gibt dabei mehrere
Probleme.Wer die Spannung zwischen Mikrofon und R1 gemessen hat, wird gemerkt haben, dass sich dort eine Gleichspannung befindet. Das Mikrofonsignal überlagert diese Spannung, ist aber mit einem herkömmlichen Multimeter nicht messbar. Wir benötigen für eine Verstärkung aber die Wechselspannung des Mikrofons. Um die Gleichspannung herauszufiltern, koppeln wir den Transistorverstärker mit Hilfe des Kondensators C1 an das Mikrofon. Nun liegt an der Basis von T1 nur noch das reine Mikrofonsignal. Hier gibt es aber auch schon gleich das 2. Problem. Im Datenblatt der Mikrofonkapsel kann man nachlesen, dass die Ausgangsspannung des Mikrofons nur einige mV beträgt. Damit ein Transistor aber durchsteuert, muss an dessen Basis min 0,7V anliegen. Die Mikrofonspannung alleine reicht also nicht aus, um den Transistor durchsteuern zu lassen. Da behilft man sich eines kleinen Tricks. Es wird einfach dafür gesorgt, dass der Transistor sich schon im Grenzbereich befindet. Dies wird hier mit Hilfe des Widerstandes R2 erreicht. Durch diesen steuert der Transistor schon leicht durch. Durch die zusätzlich Spannung des Mikrofons wird T1 weiter durchgesteuert oder auch etwas gesperrt. Mit T2 sorgen wir dafür, dass die geringe Änderung von T1 nochmals verstärkt wird und die Leuchtdiode D1 beim eintreffen von Schallwellen aufleuchtet. Wird die Schaltung in Betrieb genommen und man sorgt für eine ausreichende Beschallung des Mikrofons leuchtet die LED im Takt des Schalls mit. Im Grundprinzip wurde hier nun eine kleine Schallgesteuerte Lichtorgel aufgebaut. |