Es gibt viele mögliche Ursachen, warum etwas brummt, das nicht brummen sollte und wieso gerade man selbst davon betroffen ist. Dröselt man das auf, gibt es quasi einen globalen und einen lokalen Grund, aber immer schon der Reihe nach, denn ab und zu trifft sogar beides gleichzeitig zu, also bloß nicht zu früh freuen!
Strom liegt in der Luft: die 50-Hz-Seuche („The Big Hum“)
Wer kennt es nicht den leichten Brummton, den nicht eingesteckte Klinken-Stecker oder ungeerdete und ausgeschaltete Geräte verursachen? Da muss man noch nicht einmal mit den Fingern an die Kontaktflächen kommen, oftmals reicht es auch so schon, dass sie offen rumliegen. Wir machen uns ja stets und ständig Gedanken um Mikrowellen, Handy-Strahlung und Funkmäuse, aber der 50 (bzw. 60) Hz Weltenbrumm („The big hum“) wird dabei gern ausgeblendet. Dabei sind diese eher langen Wellen in jedem Haushalt wirklich allgegenwärtig! Da wirkt jedes Stück Kabel schon als Antenne und es ist in diesem Falle Pech, dass die Frequenz in den hörbaren Bereich fällt. Die erste Grafik zeigt einen 100-ms-Ausschnitt aus einer Messung an einem nicht angeschalteten und physikalisch auch von der Steckdose getrennten PC, womit auch die Masse über den (gemeinsamen) Schutzleiter beim PC wegfällt.
Und bitte nicht wundern, dass es keine schönen sinusförmigen Welle sind, denn dieser Idealfall ist in freier Wildbahn mit dem Wellensalat aus allen möglichen Quellen eher die Ausnahme. Hier hibbelt es richtig fies und ich kann immerhin noch fast 5 mV „Antennenspannung“ an 1 kOhm Eingangsimpedanz messen. Wenn ich alle laufenden, netzbetriebenen Geräte im Raum ausschalten würde (und das sind leider viel zu viele), dann würde dieser Messwert deutlich abnehmen. In meinem Audiolabor, wo im größeren Umkreis nur ein 48V-Gleichstromnetz verfügbar ist, messe ich dann fast nichts. Kunststück.
Schön und gut, aber das hört man also an einem analogen Verstärker schon recht deutlich, obwohl ja eigentlich die Masseleitung des Audio-Kabels (hier auch als Abschirmung genutzt) den Kontakt zum PC-Gehäuse und der Massefläche des Mainboards besitzt. Aber so ein Betrieb mit rausgezogenem Stecker ist ja nicht der Regelfall. Also stecke ich den Netzstecker des PCs einfach mal wieder in die Steckdose. Der Unterschied ist mess- und hörbar, denn es sind nur noch 0,0003 statt 0,005 Volt. Da muss man schon den Lautstärkeregler am Verstärker weit aufdrehen, um noch etwas Störendes zu hören. Aber auch hier ist noch etwas da, das man nicht wirklich mag. Wenn auch in ganz leise.
Ok, lassen wir nun mal den PC laufen und warten, bis der Windows-Desktop sichtbar wird. Jetzt messe ich mit reichlich 2 mV, also 0,0021 Volt am Anschluss mit 1 kOhm, das übliche „PC-Rauschen“, das sich als Klangteppich als Summe aus allen möglichen Quellen ergibt. Genau da liegt auch eines der Probleme des Onboard-Sounds, aber dafür gibt es ja noch ein anderes Kapitel. Hier geht es erst einmal um den Brumm, der nunmehr verschwunden ist. Aber wir sehen schon: irgendwas stört eigentlich immer.
Eskalations-Modus: die Masse bzw. Erdschleife und Lösungsmöglichkeiten
Wer externe Verstärker analog und nicht digital an den PC anschließt, kennt vielleicht auch das leichte Brummen, das sich auf den ersten Blick nur schwer beseitigen lässt, weil eigentlich alle Kabel hochwertig genug und vor allem auch richtig eingesteckt sind. Dieser Effekt tritt übrigens auch an normalen Musikanlagen auf, wenn nicht alle Komponenten an der gleichen Steckdose bzw. Steckerleiste angeschlossen sind. Die Ursachen sind aber meist die gleichen und wenn man sie nicht kennt, sucht man sich schnell zu Tode. Denn es liegt eben nicht nur an den Kabeln und deren Abschirmung, sondern auch an den sogenannten Potentialunterschieden bei der Masseleitung (Erdung, Schutzleiter).
Dieser als Störspannung dann leider deutlich hörbare Massebrumm (auch Masse- oder Erdschleife) entsteht dann, wenn zwischen den jeweiligen Schutzleitern („Erdung“) der angeschlossenen Geräte ein sogenannter Potentialunterschied liegt. Dieser entsteht durch die Innenwiderstände der jeweiligen Zuleitung bis zum gemeinsamen Erdungs- bzw. Massepunkt. Je weiter dieser Punkt entfernt liegt, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit dieses Potentialunterschiedes, der zu einem Störstrom führt. Die DIN VDE 0100-410:2007-06 regelt die Verbindung aller leitfähigen Gehäuse mit einem geerdeten Schutzleiter und mit der Haupterdungsschiene des jeweiligen Gebäudes / Hauptanschlusses. Der Idealfall wäre auch noch ein örtlicher Potentialausgleich, der über einen Schutzpotentialausgleichsleiter zur Haupterdungsschiene führt.
Aber wer sich nicht gerade sein Haus selbst baut und Wert auf eine Hi-Fi-Gerechte Verkabelung gelegt hat, kann sich hier abhelfen, indem er die betreffenden Geräte alle in die selbe Steckerleiste steckt! Sollte das nicht möglich sein, ist trotz allem der kürzeste Weg bis zu einem gemeinsamen Potential zu suchen. Weit auseinander liegende Steckdosen sind hier hochproblematisch. Wer symmetrisch verkabelt, ist da übrigens fein raus, da der Störstrom ja ausschließlich über die Abschirmung fließt, die aber kein Tonsignal führt. Somit wird auch kein Brummton mehr durch den fließenden Störstrom erzeugt. Nur was machen all diejenigen, die bis zu dieser Stelle nichts ändern (und umstecken) konnten?
Für diese Anwender gibt es eine einfache, aber extrem wirkungsvolle Lösung: eine galvanische Trennung durch ein Masse-Trennglied („Ground Lift“). So ein Masse-Trennglied (Bild oben) wird dabei einfach als als Audio-Filter in der Signal-Leitung verwendet. Das Ganze hat noch einem netten Nebeneffekt im Wohnzimmer, falls z.B. ein Receiver noch an ein Fernsehkabel für die Sat-Anlage, einen Kabelanschluss oder eine Antenne angeschlossen ist. Durch die sehr weit entlegenen Erdungspunkte solcher Signalquellen können ebenfalls unterschiedliche Masse-Potenziale entstehen. Ich möchte nicht wissen, wie viele unnötige und teure Monteurs-Stunden durch solche Probleme auf die Anwender zugekommen sind, obwohl es auch so ein preiswerter Filter getan hätte.
Die Impedanzen solcher Filter mit galvanischer Trennung liegen meist im Bereich zwischen 500 Ohm und 1 kOhm, was völlig unproblematisch ist, solange es sich um die Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten handelt. Niederohmige Eingänge und Ausgänge sollte man damit aber nicht nutzen, da es zum Verlust tiefer Frequenzen kommen kann. Das soll an dieser Stelle erst einmal reichen, denn wenn man die Ratschläge befolgt, sollte der Brumm Geschichte sein. Doch wenn es jetzt alle, die es eher digital mögen, vor Schadenfreude kaum noch auf dem Sessel hält: zu früh gefreut. Dazu muss man nur einfach mal weiterblättern.
- 1 - Problemstellung, Einführung und gelöste Treiber-Probleme
- 2 - Störendes Brummen und Masseschleifen
- 3 - Störgeräusche und Jitter am externen USB-DAC
- 4 - Grafikkarten und Intermodulation
- 5 - Onboard: Realtek ALC1220 vs. Realtek ALC1200
- 6 - Onboard: Realtek ALC4080 und ALC4082
- 7 - Datenblätter: Realtek ALC1200, ALC 1220 und ALC 4080/ALC4082
- 8 - Effektivspannung, Ausgangsleistung und Schallpegel
- 9 - Intern: Creative Sound Blaster Audigy FX V2 (Einsteiger)
- 10 - Intern: Creative Sound Blaster Z SE (Mittelklasse)
- 11 - Extern: Creative Sound Blaster G3 (Einsteiger)
- 12 - Extern: Creative Sound Blaster X4 (Mittelklasse)
- 13 - Zusammenfassung, Fazit und Vorschau
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