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Welche Kopfhörertypen gibt es und was sind die Unterschiede dabei?

ein Auszug aus eBay-Artikel. Link zum Original

Wie bei Lautsprechern gibt es ebenso bei Kopfhörern unterschiedliche Systeme der Schallwandlung. Ein Kopfhörer ist dabei nichts anderes als ein Schallwandler in klein. Dieser wird entweder über dem Ohr oder im Ohr getragen.

Was ist ein Schallwandler?

Der Schallwandler wandelt ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal um – oder umgekehrt. Das Mikrofon ist ein Schallempfänger, Kopfhörer oder Lautsprecher sind Schallerzeuger.

Elektromagnetische Schallwandlung

Die elektromagnetische Schallwandlung ist lediglich für das Verstehen von Sprache ausreichend. Vor langer Zeit die einzige Bauform ist die elektromagnetische Schallwandlung heutzutage nur noch in antiken Telefonen zu finden. Eingesetzt wurde die Technik auch in Hörgeräten. Zwei Spulen sind durch einen Permanentmagneten vormagnetisiert und werden von dem Strom des Verstärkers durchflossen. Die Magnetpole der Spulen befinden sich hinter einer Stahlblechmembran. Das Stahlblech wird aufgrund der magnetischen Eigenschaften der Spulen bewegt. Die Wiedergabe von Musik klingt bei dieser Art der Schallwandlung verzerrt. Heute sind elektromagnetische Kopfhörer fast nicht mehr zu finden

Elektrodynamische Schallwandlung

Das Funktionsprinzip der elektrodynamischen Schallwandlung besteht aus zwei Komponenten. Ein statisches Magnetfeld wird von einem Festmagneten erzeugt, der an dem Rahmen des Kopfhörers befestigt ist. Der Festmagnet ist meist aus Neodym oder Ferrit hergestellt. Die zweite Komponente ist die Tauchspule. Dabei handelt es sich um einen dünnen, spiralförmig aufgewickelten Draht, der unterhalb der Membran befestigt ist. In dem Luftspalt des Festmagneten bewegt sich diese Tauchspule bei fließendem Strom. Auf diese Weise wird die mit der Tauchspule verbundene Membran in Bewegung versetzt, sodass Schall entsteht.

Diese Form der Schallwandlung ist heute die am weitesten verbreitete mit hoher Qualität der Wiedergabe. Die Membran besteht dabei aus Metall, Plastik, Pappe oder Zellulose. Wichtig ist, dass das verwendete Material für die Membran möglichst steif und gleichzeitig leicht ist. Handmikrofone und einfache Kopfhörer arbeiten nach diesem Prinzip.

Isodynamische, orthodynamische Schallwandlung (Magnetostat)

Von der Anordnung der beteiligten Elemente ist die isodynamische Schallwandlung der elektrostatischen Schallwandlung ähnlich. Die Membrane wird durch die elektrodynamische Wirkung von einer regulären Tonfrequenz angetrieben. Vom Zentrum der Membran nach außen ist eine Leiterbahn, der die Spannung zugeführt wird, schneckenförmig aufgeklebt oder aufgedampft. Um mit der isodynamischen Schallwandlung einen brauchbaren Wirkungsgrad zu erreichen, sind relativ große Magnete notwendig. Die Verwendung solcher Magnete führt zu einem ungewöhnlich hohen Gewicht des Kopfhörers.

Balanced-Armature-Schallwandler

Prinzipiell funktioniert der Balanced-Armature-Schallwandler mit einem Permanentmagneten und einem beweglich gelagerten Anker, der genau im Magnetfeld des Permanentmagneten zentriert ist. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad erhöht, da die Belastung der Membran wegfällt. Da exakt im Zentrum des Ankers keine Kraft auf diesen einwirkt, wird von "balanced" (ausgewogen) gesprochen. Fließt dann schließlich Strom durch diesen Anker, magnetisiert dieser und bewegt sich leicht in die eine oder andere Richtung. An dem Anker ist eine Membran befestigt, die daraufhin Schallwellen erzeugt. Um den Anker ausgewogen zu halten, ist eine Membran mit hoher Steifigkeit und Rückstellkraft erforderlich. Das Prinzip stammt bereits aus den 1920er-Jahren. Wie kaum ein anderes Schallwandler-System ist das Balanced-Armature-Schallwandler-System geeignet, um Klang aus wenig Strom zu erzeugen.

Aufgrund der geringen Ausmaße und niedrigen Impedanz wird die Technik heute in In-Ear-Headphones (Ohrkanalhörern) und Hörgeräten verwendet. Wahlweise sind diese Kopfhörer auch als Headset (mit Mikrofon) erhältlich. Damit die In-Ear-Kopfhörer ihr volles Potenzial entfalten können, ist die perfekte Passform entscheidend. Damit der Bass kräftig klingt, müssen die Gummis den Gehörgang nach außen perfekt abdichten. Dadurch werden störende Umgebungsgeräusche gleichzeitig erfolgreich ausgeblendet.

Elektrostatische Schallwandlung

Kopfhörer mit elektrostatischer Schallwandlung stellen die Luxusklasse der Geräte dar. Prinzipiell arbeitet ein solcher wie ein Kondensatormikrofon, das umgekehrt betrieben wird. Frequenzen werden bei diesem System der Schallwandlung in einem besonders breiten Bereich erzeugt, die weit über die Fähigkeiten des menschlichen Ohrs hinausgehen. Dies ist der leichten und extrem dünnen Membran zu verdanken, die meist nur wenige Mikrometer dick ist. Zwischen zwei perforierten Statoren (Metallplatten) wird eine leitfähig beschichtete und dünne Polyester-Membrane gespannt. Diese wird konstant elektrisch aufgeladen. Eine hohe Antriebsspannung ist notwendig, um einen angemessenen Wirkungsgrad zu erreichen. Aufgrund des enorm hohen Herstellungsaufwands sind die Kosten bei der Anschaffung entsprechend hoch. Ein neuer Kopfhörer mit elektrostatischer Schallwandlung kostet schnell mehr als 1.000 € und ist für absolute Hi-Fi-Enthusiasten zu empfehlen. Ein optimal konzipierter elektrostatischer Kopfhörer überzeugt mit einem besonders klaren und natürlichen Klangergebnis.

Welche Vorteile hat ein Orthodynamischer Kopfhörer?

Vorteile:

  • Verminderung unerwünschter Oberwellen, da die Erregung an der gesamten schwingenden Fläche angreift.
  • Extrem hohe Belastbarkeit. Dadurch werden keine Vorwiderstände an Kopfhörerausgängen benötigt.
  • Gute Basswiedergabe auf Grund der relativ großflächigen schwingenden Membrane.