Gestern habe ich bereits sehr ausführlich und vor allem auch praktisch dokumentiert, welchen negativen Einfluss Masseschleifen im PC haben können und was das für die einzelnen Massewege auch bedeutet. Wer diesen Artikel noch nicht gelesen hat, sollte das vielleicht vorher für das bessere Verständnis doch schnell noch nachholen, denn es erklärt nämlich Vieles, das ich heute ein wenig kürzer fassen werde, um mich nicht zu sehr zu wiederholen.
Heute wollen wir das Ganze vervollständigen, denn diese Probleme finden ja nicht nur im Inneren statt, sondern können sich auch sehr negativ auf extern angeschlossene Geräte auswirken. Deshalb werde ich mich dem USB-Anschluss widmen, denn wir hatten das Thema bereits schon einmal, wo es allerdings um analoge Signale ging. Hier hingegen geht es um zwei Möglichkeiten, diese Störungen zu eliminieren oder zumindest ausreichend zu unterdrücken.
Denn eines ist Fakt: Eine saubere galvanische USB-Trennung und geeignete USB-Störfilter spielen eine wichtige Rolle in der Verbesserung der Daten- und Signalintegrität und der Schutz von empfindlichen elektronischen Geräten, wie PCs und deren Peripherie, vor potenziell schädlichen elektrischen Störungen. Diese technischen Lösungen sind im Gegensatz zu handgeklöppelten Ummantelungen diverser goldgeschwängerter Lautsprecherkabel auf jungfräulichen Saphiren als Halterung keineswegs “Voodoo”, sondern sie beruhen auf festen wissenschaftlichen Prinzipien und ingenieurtechnischen Praktiken, die darauf abzielen, die Leistung und Zuverlässigkeit von USB-Verbindungen zu verbessern. Vor allem in Zeiten leistungsstarker und -hungriger Grafikkarten und extrem schnell pulsierenden Strömen wird diese Problematik nämlich immer ernster.
Die gestern erwähnten Masseschleifen wirken sich natürlich auch auf den den analogen Zweig aus, aber es gibt natürlich noch viele weitere Ursachen, warum etwas brummt oder rauscht, das nicht brummen oder rauschen sollte und wieso bzw. warum 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! Beginnen wir erst einmal mit der globalen Seuche und lassen den PC etwas außen vor. Dafür greife ich gern auch noch einmal auf eine ältere Untersuchung zurück, die ich in einem Artikel zum Onboard-Sound bereits vor Jahren schon einmal thematisiert hatte.
Der Unterschied zwischen analogen und digitalen Störungen, speziell durch Einstreuungen und Masseschleifen, lässt sich gut am Beispiel von analogen Soundanschlüssen und digitalen USB-Anschlüssen ganz gut verdeutlichen. Beide Übertragungsarten sind nämlich anfällig für Störungen, allerdings auf unterschiedliche Weise und mit unterschiedlichen Auswirkungen. Analoge Audioverbindungen übertragen Signale durch kontinuierliche elektrische Spannungsänderungen, die Schallwellen repräsentieren. Diese Übertragungsart macht sie anfällig für zwei Haupttypen von Störungen, nämlich die unerwünschten Einstreuungen, die dann auftraten, wenn externe elektromagnetische Felder (von Mobiltelefonen, Radiosendern, elektrischen Motoren usw.) mit dem analogen Signalpfad interagieren und unerwünschte Signale oder “Rauschen” hinzufügen. Dies kann sich als Brummen, Summen oder Rauschen manifestieren und variiert je nach Nähe und Stärke der Störquelle. Da das analoge Signal eine direkte Repräsentation des Audiosignals ist, können solche Einstreuungen die Audioqualität direkt und hörbar beeinträchtigen.
Die andere Ursache sind Masseschleifen (Brummschleifen). So eine Masseschleife entsteht, wenn zwei Geräte in einem Audiosystem über unterschiedliche elektrische Potentiale verfügen und eine Verbindung gemeinsam nutzen, was zu einem ungewollten Stromfluss führt. Dies manifestiert sich häufig als ein tiefes, stetiges Brummen (oft bei 50 Hz oder 60 Hz, je nach lokalem Stromnetz). Masseschleifen sind ein häufiges Problem in komplexen analogen Audio-Setups und erfordern oft spezielle Isolations- oder Erdungslösungen, um sie zu eliminieren.
Digitale Verbindungen wie der USB übertragen Signale in Form von digitalen Datenpaketen, bestehend aus Binärcode. Diese Übertragungsart bietet einige inhärente Vorteile in Bezug auf Störungsresistenz. Obwohl digitale Signale theoretisch auch von externen elektromagnetischen Feldern beeinflusst werden können, führen externe Einstreuungen in den Signalweg nicht gleich direkt zu hörbarem Rauschen im Audiooutput. Digitale Übertragungen können Fehlerkorrekturmechanismen nutzen, um sicherzustellen, dass das empfangene Signal dem gesendeten Signal entspricht. Allerdings wird es prekär, wenn auch die Masseleitung mit ins Spiel kommt. Kurzfristige Störungen und EMI verursachen dann durchaus auch hörbare Fehler, weil es auch die Integrität der Datenpakete beeinflussen kann (” elektrisches Rauschen”)
Digitale Audioübertragungen über USB sind weitgehend immun gegen analoge Masseschleifen, da die Daten digital übertragen werden und die Verbindung selbst weniger anfällig für die durch Masseschleifen verursachten elektrischen Störungen ist. USB-Audio-Interfaces ab einer gewissen Preisklasse können zudem eine galvanische Trennung bieten, die das Potenzial für Masseschleifen zusätzlich reduziert. Es ist nicht zu bestreiten, dass z.B. digitale Audioübertragungen über den USB aufgrund ihrer Natur und der verwendeten Technologien im Allgemeinen robuster gegen Einstreuungen und herkömmliche Masseschleifen sind. Analoge Verbindungen bieten zwar unter idealen Bedingungen eine hohe Audioqualität, sind aber eben auch anfälliger für Störungen durch externe Signale und Erdungsprobleme. Die Wahl zwischen analoger und digitaler Audioübertragung hängt letztendlich von den spezifischen Anforderungen der Anwendung, der verfügbaren Ausrüstung und den Umgebungsbedingungen ab.
Doch wenn es jetzt alle, die es eher digital mögen, vor Spannung kaum noch auf dem Sessel hält: Jetzt kommen wir schnell noch zu einer analogen Zwischensequenz im eigentlich digital ausgerichteten Artikel. Das muss auch sein.
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