MEMS Mikrophon Kapsel vs Electret ?
#1
Hallo,

durch einen Aufsatz in einer Fachzeitschrift bin ich auf MEMS-Mikrophon-Kapseln der Firma InvenSense aufmerksam geworden, insbesondere das Modell ICS-40730.
Auszug aus dem Datenblatt:
"Ultra-Low Noise Microphone with Differential Output
    "
Der Frequenzgang scheint von 20 Hz (-3 dB) bis jenseits 20 kHz zu gehen mit ca. +5 dB bei ~15 kHz, +10 dB bei 20 kHz und einer Resonanz oberhalb 20 kHz.
Das Datenblatt und 10 Application Notes mit weiteren Informationen gibt es bei
https://invensense.tdk.com/products/analog/ics-40730/

Kann jemand die Daten (insbesondere den Rauschabstand) mit rauscharmen Electret-Kapseln ähnlicher Größe (4.72 mm x 3.76 mm x 3.50 mm) vergleichen ?
Sind die MEMS-Kapseln besser ?

MfG Kai
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#2
Die starke Überhöhung ab ca. 10 kHz deutet auf eine ungedämpfte Resonanz hin, was klassische Mikrofonkonstrukteure i.d.R. zu verhindern suchen.

Zum direkten Vergleich fällt mir als der Lamäng das freifeldentzerrte Primo EM 258 mit dem üblichen unsymmetrischem Ausgang ein: https://micbooster.com/gb/primo-micropho...fc033.html
Datenblatt im Anhang.

Falls du ein rauschärmeres  Mikrofon suchen solltest (80 dB-A), mit dem EM 272 desselben Herstellers habe ich (nach Ausgleich des leichten Höhenabfalls) sehr gute Erfahrungen gemacht, Probeaufnahmen - E-Musik und Jazztrio (Blechbläser) kann ich gerne zur Verfügung stellen.
Das EM 273 "verträgt" sogar 135 dB SPL, natürlich auf Kosten geringerer Empfindlichkeit (-37 statt -28 dB).
Tabellarische Gegenüberstellung hier: http://www.primomic.de/omni.htm

Ob MEMS-Kapseln besser sind, weiß ich nicht. Das hängt auch stark vom Anwendungsfall ab.

Grüße
Peter


Angehängte Dateien
.pdf   EM258.pdf (Größe: 106,95 KB / Downloads: 3)
.pdf   EM272 Z1.pdf (Größe: 72,83 KB / Downloads: 3)
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#3
Hallo Peter,

danke für die Infos.
In den Files bei InvenSense wird der Eindruck erweckt, daß die rauschärmsten MEMS-Mikrofon-Kapseln diesbezüglich mindestens gleich gut  seien wie gleich große Electret-Kapseln.
Das wollte ich mal hinterfragen.
Das ICS-40730 kommt auf einen äquivalenten Eingangs-Rausch-Schallpegel von 20 dBA. (Englisch mit EIN abgekürzt für "Equivalent Input Noise")

Ich hatte früher in einem anderen Thread mal mitgeteilt, daß ich seit dem vorigen Jahrhundert für Messungen an Lautsprechern eine Sennheiser KE4-211 Kapsel benutze. Die hat 4,75 mm Durchmesser und im Datenblatt finde ich für KE4-211-1 und KE4-211-2 eine Angabe von "Ersatzgeräuschpegel (dB (A), Effektivwert) von 27 dB bzw. (CCIR 468-3, Spitzenwert) 38 dB.

Holger hatte das kommentiert mit sinngemäß "da gäbe es aber wesentlich rauschärmere Modelle".
Leider weiß ich nicht mehr, wo da das war und welches Modell er empfehlen würde .

Es ist natürlich klar, daß größere Modelle (Durchmesser) weniger rauschen. Dazu gibt es bei InvenSense auch eine illustrierende Grafik von SNR vs (allerdings) Volume in der AN über "Low Self Noise...".

Dem Datenblatt der EM258 entnehme ich "SNR Ratio" 74 dB bei gleicher "sensitivity" von -32 dBV. Wenn da auch die bei InvenSense erläuterte Konvention gilt, daß man den äquivalenten "Eingangs-Geräusch-Pegel" aus 94 dBA-SNR bekommt, wären das auch 20 dBA.
Diese Kapsel hat einen Durchmesser von 5,8 mm , ist also etwas größer.

Für die EM272Z1 werden angegeben "sensitivity -28 dB", also  4 dB mehr, "SNR Ratio 80 dB" was einen EIN von 14 dBA ergäbe, wenn das genauso gemeint wäre. Die Kapsel hat allerdings einen Durchmesser von 10 mm, also mehr als das Doppelte bzw 4,4-fache Fläche.

MfG Kai
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#4
Hallo Kai,

„kaimex“ pid=„291670“ dateline=„1633245076“ schrieb:Ich hatte früher in einem anderen Thread mal mitgeteilt, daß ich seit dem vorigen Jahrhundert für Messungen an Lautsprechern eine Sennheiser KE4-211 Kapsel benutze. Die hat 4,75 mm Durchmesser und im Datenblatt finde ich für KE4-211-1 und KE4-211-2 eine Angabe von „Ersatzgeräuschpegel (dB (A), Effektivwert) von 27 dB bzw. (CCIR 468-3, Spitzenwert) 38 dB.

Das war damals (1985) ein völlig normaler Wert, und Messmikrofone für Lautsprecher- oder vergleichende Mikrofonmessungen dürfen ohnehin wesentlich mehr rauschen, ohne das Messergebnis zu beeinträchtigen.

Ein Extremfall ist das 4138 von Brüel & Kjaer, des wohl traditionsreichsten Messmikrofon-Herstellers. Dies ist ein 1/8“-Sondenmikrofon mit einem Gegenelektrodendurchmesser von nur 1,8 mm, das bei seiner ersten Vorstellung 1967 mit einem Frequenzbereich bis 150 kHz und einem Dynamikbereich von 76…184 dB angegeben wurde. Dies würde bedeuten, dass sein EIN (im Deutschen „Ersatzgeräuschpegel“ genannt) bei etwa 54 dB-A liegen dürfte (er ist nicht angegeben). Seine Impulstreue war dafür unübertroffen.

„kaimex“ pid=„291670“ dateline=„1633245076“ schrieb:Es ist natürlich klar, daß größere Modelle (Durchmesser) weniger rauschen.

Dies wird mit zwei prinzipbedingten Nachteilen erkauft,
1) eine Druckstauwirkung durch die Form und Größe des Mikrofonkörpers die eine mehr oder weniger ausgeprägte Richtwirkung zu kürzeren Wellenlängen bewirkt,
2) eine niedrigere Eigenresonanzfrequenz der Membran (und damit schlechtere Impulstreue), die nicht beliebig erhöht werden kann, ohne dass ihr Material überbeansprucht wird oder infolge zu kleinen Luftvolumens hinter der Membran ihre Schwingungsfähigkeit (und damit die „sensitivity“, im Deutschen „Feldübertragungsfaktor“) sich verringert.

„kaimex“ pid=„291670“ dateline=„1633245076“ schrieb:Dem Datenblatt der EM258 entnehme ich „SNR Ratio“ 74 dB bei gleicher „sensitivity“ von -32 dBV. Wenn da auch die bei InvenSense erläuterte Konvention gilt, daß man den äquivalenten „Eingangs-Geräusch-Pegel“ aus 94 dBA-SNR bekommt, wären das auch 20 dBA.
Diese Kapsel hat einen Durchmesser von 5,8 mm , ist also etwas größer.
Für die EM272Z1 werden angegeben „sensitivity -28 dB“, also 4 dB mehr, „SNR Ratio 80 dB“ was einen EIN von 14 dBA ergäbe, wenn das genauso gemeint wäre. Die Kapsel hat allerdings einen Durchmesser von 10 mm, also mehr als das Doppelte bzw 4,4-fache Fläche.

Genauso ist es. Hier zwei weitere Beispiele von DPA (der Studiomikrofon-Abteilung von Brüel & Kjaer), die den momentanen Stand der Technik für Druckempfänger widerspiegeln:

https://www.dpamicrophones.de/lavaliermi...akteristik
https://www.dpamicrophones.de/staebchenm...akteristik

Für rauscharme Aufnahmen verwende ich selbstverständlich auch möglichst rauscharme Mikrofone, wenn diese etwas weiter weg stehen, vor allem bei leisen Schallquellen.

Ich verwende aber auch heute noch KE4 als Stützmikrofone, wenn ich nahe herangehen kann und der Aufbau möglichst unauffällig sein soll. Ich wundere mich immer wieder, dass diese doch relativ alten Minimikrofone immer noch ein brauchbares Signal liefern. (Elektreten wurde damals nachgesagt, dass sie ihre „eingefrorene“ Polarisationsspannung mit der Zeit verlieren, was für die billigeren Ausführungen leider zumeist auch stimmte.)

Grüße
Peter
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#5
Hallo Peter,

in Deinem Post sind Teile „doppelt gemoppelt“, oder?

Grüße
Hannes
Meine Elektronik-Kenntnisse: Ich löte nach Zahlen Smile
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#6
Zitat:Ich wundere mich immer wieder, dass diese doch relativ alten Minimikrofone immer noch ein brauchbares Signal liefern. (Elektreten wurde damals nachgesagt, dass sie ihre „eingefrorene“ Polarisationsspannung mit der Zeit verlieren, was für die billigeren Ausführungen 

Hierzu möchte ich beisteuern,  dass ich ein japanisches Elektretmikro mit Fernstartschalter von 1974 besitze, das ich mir seinerzeit für meinen ersten BASF-Kassettenrecorder bei Quelle zugekauft hatte. Dieses Mikro, es ist ein Druckempfänger, funzt heute noch genauso, wie am ersten (oder zweiten...) Tag!
Damit ist die Aussage der nachlassenden Ladung zumindest nicht für alle billigen Kapseln zutreffend.
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#7
(03.10.2021, 11:51)Hannes schrieb: in Deinem Post sind Teile „doppelt gemoppelt“, oder?

Fast alles sogar. Da ist wohl beim Kopieren in und aus Word was schiefgelaufen. Hab's jetzt korrigiert, Danke für den Hinweis!

Grüße
Peter



(03.10.2021, 12:21)hannoholgi schrieb: Damit ist die Aussage der nachlassenden Ladung zumindest nicht für alle billigen Kapseln zutreffend.

Das ist auch meine Erfahrung. Einige dieser alten Käpselchen für DM einsfuffzig, abgestaubt bei Läden wie Arlt, Holzinger, Nadler und wie sie alle hießen, liegen noch heute in meinem Ersatzteillager, weil sie gut genug funktionieren. Das ist der Grund, weswegen ich "zumeist" schrieb.

Die Sennheiser-Nierenkapsel KE 10-420 (mit 10 mm Durchmesser) hat sich bei mir leider nicht so gut gehalten, ihr Signal wurde immer schwächer, darum verwende ich sie seit Jahren nicht mehr. Die gleich große Druckkapsel KE 10-120 mit Ersatzgeräuschpegel 21 dB-A dagegen läuft nach wie vor, wie der sprichwörtliche VW Käfer ...

Grüße
Peter
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#8
Heute zufällig beim Stöbern nach STM32 Microcontroller Discovery Boards gefunden...
Vielleicht auch interessant: MEMS Mikrofone von ST Microelectronics.
Da gibt es Add-On Boards für MEMS Mikrofone für die preiswerten STM32 NUCLEO Evaluationboards.
Gibt es für analoge MEMS Mikrofone und für digitale MEMS Mikrofone.
VG Jürgen
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