Phantomspeisung

Ein Kondensatormikrofon braucht Strom, und die Phantomspeisung liefert ihn über dieselben zwei Adern, über die auch das Signal zurückkommt. Auf beiden Adern liegt dieselbe Gleichspannung gegen den Schirm — beim verbreiteten P48 sind es 48 V über je einen Widerstand von 6,8 kΩ. Weil der Empfänger nur die Differenz zwischen den beiden Adern auswertet, fällt eine auf beiden gleiche Spannung heraus. Daher der Name: Für das Signal ist sie nicht vorhanden.

Warum das Signal die Spannung nicht sieht

Die symmetrische Übertragung legt das Nutzsignal auf zwei Adern und wertet am Ende deren Differenz aus. Alles, was beide Adern gleichermaßen trifft, fällt bei dieser Differenzbildung heraus — das ist der Grund, warum die Bauweise störfest ist.

Die Phantomspeisung nutzt genau diese Eigenschaft aus. Sie speist die Versorgungsspannung nicht zwischen die Adern, sondern auf beide gleichzeitig, gegen den Schirm als Bezug. Damit ist sie ein reines Gleichtaktsignal und für den Empfänger nicht vorhanden. Das Mikrofon dagegen sieht die Spannung sehr wohl, denn es misst gegen den Schirm und zieht seinen Strom von dort.

Daraus folgt der entscheidende Punkt, und er wird meist übersehen: Die ganze Konstruktion steht und fällt mit der Gleichheit der beiden Speisewiderstände. Sind sie unterschiedlich, fallen an ihnen unterschiedliche Spannungen ab, die Differenz ist nicht mehr null, und aus dem Gleichtakt wird ein Störsignal im Nutzweg. Jörg Wuttke, der bei Schoeps über Jahrzehnte an Mikrofontechnik gearbeitet hat, hat den Zusammenhang 1998 auf eine Formel gebracht, die bis heute gilt: Der Absolutwert der Speisewiderstände sei unkritisch — plus/minus 20 Prozent —, ihre Übereinstimmung untereinander dagegen von größter Bedeutung. Die Norm fordert weniger als 0,4 Prozent Unterschied.

Das hat eine unangenehme Konsequenz für den Geräteeinkauf. Selbst Widerstände mit einem Prozent Toleranz sind rechnerisch zu ungenau, wenn man nur ihre Angabe betrachtet. Und die Phantomspeisung sitzt in der Regel nicht im Mikrofon, sondern im Mischpult, im Vorverstärker oder im Aufnahmegerät — also bei Herstellern, für die sie ein Nebenschauplatz ist. Wuttke hielt schon damals fest, dass manchen dieser Hersteller nicht einmal bekannt sei, dass die Phantomspeisung genormt ist.

Der Zusammenhang zur Gleichtaktunterdrückung ist direkt: Ein Eingang mit hervorragendem Datenblattwert nützt nichts, wenn die vorgeschalteten Speisewiderstände die Symmetrie zerstören, gegen die dieser Wert gemessen wurde. Beides gehört zusammen betrachtet, und in Prospekten steht regelmäßig nur die Hälfte.

Die drei Varianten und was sie unterscheidet

Die Zahlen sagen weniger, als sie scheinen. Was ein Mikrofon wirklich braucht, ist Strom, nicht Spannung — und die verfügbare Stromstärke ergibt sich aus Spannung und Speisewiderstand zusammen. Bei P48 sind das rund 7 mA, wenn eine Ader gegen Masse kurzgeschlossen wird; die zulässige Stromaufnahme wurde 1979 von ursprünglich 2 mA auf 10 mA angehoben. Diese ursprünglichen 2 mA erklären sich aus der Bauzeit: Die ersten transistorisierten Kondensatormikrofone enthielten oft nur einen einzigen Feldeffekttransistor und kamen mit weniger als 1 mA aus.

P24 wurde 1979 zusätzlich genormt, um mehr Leistung zum Mikrofonverstärker zu bringen. Durchgesetzt hat es sich nicht, und die Begründung ist ein schönes Stück Marktlogik: Kein Gerätehersteller konnte es sich leisten, nur P24 einzubauen, also musste P48 ohnehin vorhanden sein — und kein Mikrofonhersteller wollte ein Produkt anbieten, das nur an P24 läuft. Wenn beides funktioniert, spart man sich das zweite.

Häufiges Missverständnis

„Phantomspeisung zerstört dynamische Mikrofone." Das ist der verbreitetste Satz zum Thema und in der Regel falsch. Ein dynamisches Mikrofon an einem sauber symmetrischen Eingang sieht auf beiden Adern dieselbe Spannung; über die Spule fließt deshalb kein Gleichstrom, und es passiert schlicht nichts. Die Speisung war ausdrücklich so entworfen, dass sie für Mikrofone unschädlich ist, die sie nicht brauchen.

Klar, es gibt Fälle, in denen doch etwas passiert — sie haben nur andere Ursachen, als der Satz nahelegt:

• Unsymmetrische Verkabelung. Bekommt eine der beiden Adern Verbindung zur Masse — etwa weil ein unsymmetrisches Gerät angeschlossen ist —, fließt Strom, wo keiner fließen soll. Bei P48 sind das rund 7 mA. An einer schwach ausgelegten Speisung bricht damit auch die Versorgung des Nachbarkanals zusammen.
• Bändchenmikrofone. Ihr Wandler ist ein dünnes Metallband, und manche Bauformen reagieren empfindlich auf Gleichströme. Bei fehlerhaft verdrahteten Kabeln oder älteren Konstruktionen ist der Schaden real.
• Stecken unter Spannung. Die Kontakte eines Steckers schließen nie gleichzeitig. Für einen Moment liegt die Speisung deshalb einseitig an, und es entsteht ein Impuls — hörbar als lautes Knacken, und im ungünstigen Fall schädlich für den Hochtöner am anderen Ende der Kette.

Die richtige Regel ist also nicht „Phantomspeisung ist gefährlich", sondern: Sie ist harmlos, solange die Verbindung wirklich symmetrisch ist und niemand unter Spannung steckt. Beides sind Installationsfragen, keine Mikrofoneigenschaften.

„48 Volt ist die bessere Speisung." Die Zahl ist ein historischer Zufall. 1966 lieferte Neumann dem norwegischen Rundfunk NRK ein neu entwickeltes transistorisiertes Mikrofon — das KM 84 —, und der Sender wünschte sich eine Speisung über die Signalleitung. 48 V waren im Haus vorhanden, weil eine Beleuchtungsanlage damit versorgt wurde. Daraus wurde ein Weltstandard. Technisch wurde die hohe Spannung früh kritisiert; für batteriebetriebene Geräte ist sie eine harte Anforderung, und P12 ist in mancher Hinsicht die sauberere Lösung.

„Wenn die Speisung anliegt, ist alles in Ordnung." Das ist der Irrtum mit den unangenehmsten Folgen, weil er unbemerkt bleibt. Eine Speisung, die zu wenig Strom liefert oder unter der Toleranz liegt, schaltet das Mikrofon nicht ab — sie senkt seine maximale Aussteuerbarkeit. Im leisen Durchgang fällt nichts auf, im lauten Moment verzerrt es. Der Verdacht fällt dann auf das Mikrofon, und das ist die falsche Adresse. Prüfen lässt sich das mit erstaunlich wenig Aufwand: Ein Multimeter und der Kurzschlussstrom einer Ader gegen Masse — rund 7 mA bei normgerechter P48 — genügen für eine belastbare Aussage.

Nicht zu verwechseln mit

• Tonaderspeisung (A-B-Speisung, T-Power): Hier liegt die Gleichspannung zwischen den beiden Adern, nicht auf beiden gleich. Das ist ein grundsätzlich anderes Verfahren, und es ist tatsächlich gefährlich für Mikrofone, die es nicht erwarten — insbesondere für dynamische und Bändchentypen. Zu erkennen ist es kaum, denn der Steckverbinder ist derselbe. In der Norm steht es als eigener Abschnitt neben der Phantomspeisung; im Feld begegnet es fast nur an älteren Reportagegeräten.
• Plug-in-Power: die kleine Spannung an der 3,5-mm-Klinke von Kameras und Rechnern für Elektretkapseln. Anderer Steckverbinder, andere Größenordnung, ebenfalls in derselben Norm geregelt — siehe Klinkenstecker.
• Soundcard-Power: eine Versorgung über einen eigenen, dritten Leiter. Die Norm führt sie getrennt von den beiden vorigen.
• Polarisationsspannung: die Spannung, mit der die Kapsel eines Kondensatormikrofons intern arbeitet. Sie wird aus der Speisung gewonnen, ist aber nicht dasselbe.
• Power over Ethernet: dieselbe Grundidee — Strom über die Signaladern — in völlig anderem Maßstab und mit Aushandlung zwischen den Geräten, siehe Power over Ethernet.

Wo es in der Planung auftaucht

Im Heimkino und in der Wohnraumtechnik ist die Phantomspeisung ein Randthema mit genau einer ernsten Stelle: der Einmessung. Ein Messmikrofon ist ein Kondensatormikrofon, und wenn es an einem Vorverstärker mit Phantomspeisung hängt, hängt die Gültigkeit der Messung an der Qualität dieser Speisung mit.

Wie viel daran hängt, entscheidet sich daran, was die Messung eigentlich belegen soll. Geht es um eine Zielkurve und damit um relative Verläufe, sind kleine Pegelabweichungen verschmerzbar. Geht es um absolute Werte — Grundgeräusch, Aussteuerungsreserve, Zahlen für ein Abnahmeprotokoll —, wird die gesamte Kette zum Messgerät, und die Speisung gehört dazu.

Prüfen lässt sich das einmal und dann nie wieder: Kurzschlussstrom einer Ader gegen Masse messen und beobachten, ob er sich ändert, wenn weitere Kanäle Strom ziehen. Eine normgerechte Speisung bleibt stabil. Das sind zwei Minuten, und sie sichern jede spätere Messreihe ab.

Bemerkenswert ist, wo diese Überlegung endet: nicht beim Mikrofon. Ein teureres Messmikrofon verbessert ein Ergebnis nicht, das an einer untermotorisierten Speisung hängt — der Vorverstärker davor tut es.

Verknüpfte Inhalte

Warum eine Verbindung mit zwei Signaladern störfest ist und was ihre Grenzen sind, steht bei der symmetrischen Übertragung; die zugehörige Kenngröße bei der Gleichtaktunterdrückung — dort in der Verstärkerperspektive, hier in der Speiseperspektive. Der Steckverbinder, an dem die Speisung im professionellen Umfeld hängt, ist XLR. Warum eine Anlage aus lauter guten Teilen trotzdem brummen kann, obwohl alles symmetrisch verkabelt ist, klärt das Pin-1-Problem. Wofür ein Mikrofon in einer Heimkinoplanung überhaupt gebraucht wird, behandelt die Raummessung.

Quellen

Speisewiderstände, Toleranzen, Ströme, die Normenfolge und der Zusammenhang zwischen Widerstandssymmetrie und Störfestigkeit stammen aus dem Aufsatz von Jörg Wuttke, der für diese Seite im Volltext gelesen wurde, ergänzt um die Zusammenstellung von Rod Elliott. Titel, Ausgabestand und Gliederung der IEC 61938 sind an der frei einsehbaren Vorschau belegt. Die Entstehungsgeschichte der 48 V ist übereinstimmend bei zwei Mikrofonherstellern dokumentiert.