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HiFi-Wissen - Netzstörungen
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Netzstörungen
Was ich hier bewusst ausspare ist die eher
emotionale Seite, also wenn jemand gefallen an solide
gebauten und schön aussehenden Geräten und Kabeln hat und
dafür auch einen höheren Preis zu zahlen bereit ist, dann
gestehe ich ihm das gerne zu. Bei jeder Anschaffung können
auch nichttechnische Gründe eine Rolle spielen – oft sogar
die wichtigste – und da kann ich nichts Kritikwürdiges daran
finden.
Nach dieser Klarstellung ist der Weg frei für technische
Argumentation. Die allermeisten HiFi-Geräte sind auf
Netzstrom angewiesen und es ist zunächst einmal
einleuchtend, dass die Qualität des Netzstroms auch auf die
Qualität des wiedergegebenen Audiosignals Einfluss haben
könnte. Auf dieser Grundannahme fußt eine Zubehörindustrie,
die mit Hilfe von speziellen Netzkabeln, Netzleisten,
Netzfiltern, audiophilen Sicherungen etc. dafür sorgen will,
dass die Audiokomponenten mit Netzstrom optimaler Qualität
versorgt werden. Die dafür verlangten Preise können die
Preise für eine Hifi-Komponente in den Schatten stellen und
man fragt sich, ob das denn in irgendeiner vernünftigen
Relation zum Gewinn steht.
Meine Antwort darauf ist: Nein, mit wenigen Ausnahmen ist
der Gewinn den Aufwand nicht wert. Die Hersteller und
Verkäufer übertreiben nicht selten in ihren Beschreibungen
die Wirkungen krass, und verallgemeinern in unzulässiger
Weise.
Hier die Begründung:
Der Netzstrom besteht in unseren Breiten aus einem
Wechselstrom mit 50Hz Frequenz und einer Spannung von 230V.
Kein Hifi-Gerät benutzt diese Versorgung direkt. Intern
werden für die Funktion Gleichstrom mit (fast immer)
niedrigerer Spannung gebraucht. Oft werden mehr als eine
interne Spannung benötigt, so arbeiten digitale Schaltkreise
meist mit 5V oder 3,3V, während für Analogschaltkreise nicht
selten zwei Spannungen von +15V und -15V gebraucht werden.
Endstufen brauchen noch höhere Spannungen. Es ist die
Aufgabe des Netzteils im Gerät, diese Gleichspannungen aus
dem Netzstrom zu erzeugen.
Es gibt zwei grundsätzliche Arten von Netzteilen: Das
Schaltnetzteil und das konventionelle Netzteil. Der Name
suggeriert schon dass das konventionelle Netzteil die ältere
und immer noch weiter verbreitete Variante ist. Ihr
auffälligstes Merkmal ist der Netztrafo, der insbesondere
bei Endstufen imposante Dimensionen annehmen kann.
Schaltnetzteile haben ebenfalls einen Trafo, bloß ist der
erheblich kleiner und leichter, weil eine Art Zerhacker den
Netzstrom mit einer wesentlich höheren Frequenz als 50Hz
zerhackt. Je höher die Frequenz ist, desto kleiner kann ein
Trafo mit einer bestimmten Leistung sein. Ein Schaltnetzteil
ist wegen des zusätzlichen Zerhackers zwar komplizierter als
ein konventionelles Netzteil, aber es kann wegen der
eingesparten Trafogröße trotzdem günstiger sein. Da die
benötigten Bauelemente immer billiger werden, wird das
Schaltnetzteil auch im Hifi-Bereich immer populärer. Bei
Computern hat es das konventionelle Netzteil schon fast
völlig verdrängt.
Nun ist das Netzteil selbst ja nicht direkt an der
Verarbeitung des Audiosignals beteiligt. Das sind andere
Schaltkreise und die beziehen lediglich ihre dafür benötigte
Energie vom Netzteil. Wenn man auch in dieser
Energieversorgung idealerweise keine Störungen haben will,
so landet doch nicht automatisch jede Störung in der
Stromversorgung auch im Audiosignal. Ein vernünftig
konstruierter analoger Verstärker hat beispielsweise auch
eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen der
Versorgungsspannung. Bei Endstufen ist die regelmäßig so
gut, dass man auf eine separate Stabilisierung im Netzteil
verzichten kann. Bei digitalen Schaltkreisen sind Störungen
auf der Spannungsversorgung normalerweise komplett ohne
Konsequenz, solange sie ein in den Datenblättern angegebenes
Maximum nicht überschreiten. Wenn man das dennoch
überschreitet sind in der Regel Fehlfunktionen die Folge,
die krassere Auswirkungen haben, als die bloße
Beeinträchtigung der Audioqualität.
Im Prinzip sollten also Störungen im Netzstrom keine
Konsequenzen haben, solange sie im Rahmen bleiben und man
kann nicht von einer direkten Beziehung zwischen der
Qualität des Netzstroms und der Audioqualität ausgehen – im
Gegensatz zu dem was Zubehörhersteller gern suggerieren. Das
heißt aber nicht, dass es solche Beeinflussungen in keinem
Fall geben kann. In der Tat gibt es viele Möglichkeiten, wie
eine Störung auf dem Netzstrom Einfluss auf die
Audioqualität nehmen kann, aber wegen dieser vielen
Möglichkeiten fällt es schwer, generelle Aussagen zu
treffen. Bei der Konstruktion der Geräte werden viele dieser
Möglichkeiten berücksichtigt und ausgeschlossen und ein gut
konstruiertes Gerät sollte unempfindlich gegenüber den im
Normalfall zu erwartenden Störungen sein, so dass
zusätzliche Maßnahmen nichts ausrichten.
Für eine genauere Betrachtung ist es nötig, die wichtigsten
Störquellen und Beeinflussungsmechanismen
auseinanderzunehmen, damit man beurteilen kann, ob
Gegenmaßnahmen angeraten sind oder nicht.
Wir sind ja bloß an Störungen interessiert, wenn diese einen
Einfluss auf die Qualität des Audiosignals haben, alle
anderen Störungen können in unserem Zusammenhang getrost
ignoriert werden. Es müssen also einige Umstände
zusammentreffen:
- Es muss eine Störquelle geben
- Es muss einen Weg bzw. Mechanismus geben, wie die Störung
in das Audiosignal gelangt
- Die Störung muss so beschaffen sein, dass sie zu einer
Beeinträchtigung der Audioqualität führt
Gegenmaßnahmen können also an allen drei Stellen angreifen,
und wir müssen die verschiedenen Fälle getrennt betrachten.
Störquellen:
Manche Störquellen befinden sich außerhalb der Kontrolle des
Besitzers der Hifi-Anlage. Dazu gehören z.B. Rundfunksender
in der Nähe oder auch Industriebetriebe bzw. Geräte in der
Nachbarschaft, die das Stromnetz verunreinigen. Solche
Störquellen kann man in aller Regel nicht beseitigen (oder
nicht legal beseitigen). Einige davon haben ihre Störungen
schon außerhalb der eigenen Wohnung ins Stromnetz
„eingespeist“, andere können auch auf den letzten Metern
noch dazukommen (Rundfunksender). Manche Störquellen haben
auch eine gewollte Funktion und können schon deswegen nicht
beseitigt werden, z.B. das Rundsteuersignal im Stromnetz,
das zum Umschalten zwischen Nacht- und Tagstrom benutzt
wird.
Andere Störungen hingegen entstehen in der eigenen Wohnung
und können durchaus abgestellt werden. Es ist wichtig das zu
erwähnen, da die Beseitigung des Störers oft die einfachste,
billigste und wirkungsvollste Maßnahme ist. Mögliche Störer
gibt es leider immer mehr, parallel mit der steigenden
„Elektrifizierung“ des Haushalts. Manche Geräte betätigen
sich als Störer weil sie schlicht defekt sind. Einige
Beispiele für solche möglichen Störer sind: Licht-Dimmer,
Elektromotoren in Haushaltsgeräten, elektronische
Halogentrafos, Netzteile elektronischer Geräte (insbesondere
Schaltnetzteile), Powerline-Modems (zur Verwendung des
Stromnetzes als Computernetzwerk). Knackstörungen können
auch von einfachen Schaltern kommen, besonders wenn
induktive Lasten geschaltet werden.
Netzteile elektronischer Geräte als Störer? Ja, in der Tat
und das heißt, dass sich unter Umständen Hifi-Geräte auch
selbst oder gegenseitig stören können. Der Zerhacker eines
Schaltnetzteils ist eine potenzielle Störquelle und die
Gleichrichter in allen Arten von Netzteilen ebenso. Beide
können – wenn sie nicht ausreichend entstört sind -
Frequenzanteile von weit oberhalb von 50Hz sowohl in das
eigene Gerät, also in die Gleichstromversorgungen im eigenen
Gerät, als auch solche Störungen ins versorgende Stromnetz
abgeben. Weil das im Lauf der Zeit zu immer mehr Problemen
geführt hat, gibt es inzwischen Vorschriften, die ein
Gerätehersteller einhalten muss, damit er das Gerät
verkaufen darf.
Ein Gerät, das sich selbst stört, ist natürlich in gewissem
Sinn fehlkonstruiert und man kann als Käufer kaum etwas
dagegen unternehmen, außer reklamieren. Bei einem Gerät, das
andere stört, kann man nur einen Vorwurf daraus stricken,
wenn die erlaubten Grenzwerte überschritten werden, es also
u.U. das CE-Zeichen zu Unrecht trägt. Falls es die
Grenzwerte einhält muss man eher vom gestörten Gerät eine
höhere Immunität fordern. Das bringt uns zum zweiten Punkt:
Störweg bzw. Störmechanismus:
Störquellen sind unbedeutend, wenn sie es nicht schaffen,
das Audiosignal zu beeinträchtigen. Wenn man eine Störquelle
nicht abschaffen kann, dann kann man versuchen, die
Hifi-Anlage dagegen immun zu machen. Für die Immunität gibt
es im Zusammenhang mit dem CE-Zeichen ebenfalls
Vorschriften, bei deren Nichteinhaltung man ein Gerät nicht
verkaufen darf.
Diese Vorschriften besagen, dass ein Gerät eine bestimmte
Menge an vorhandenen Störungen verkraften muss, ohne zu
versagen und dass es bei den ans Stromnetz abgegebenen
Störungen ein bestimmtes Limit nicht überschreiten darf. Als
Nebeneffekt kann man so ungefähr abschätzen, mit welchem
Ausmaß an Störungen im Stromnetz man als Gerätehersteller
rechnen muss und kann sein Gerät entsprechend auslegen. Eine
geringfügige Beeinträchtigung der Audioqualität zählt noch
nicht als Funktionsstörung, deswegen kann man nicht davon
ausgehen, dass ein Gerät, das man kauft, völlig
unempfindlich für Störungen ist, sondern nur, dass es
deswegen nicht aufhört korrekt zu funktionieren.
Es gibt zwei prinzipielle Wege, wie eine Störung in ein
Gerät eindringen kann: Durch die Luft als elektromagnetische
Welle oder über ein angeschlossenes Kabel. Wir interessieren
uns hier speziell über den Weg über das Netzkabel, und da
interessiert uns, auf welchem Weg im Gerät eine durch das
Netzkabel hereinkommende Störung ins Audiosignal gelangen
kann. Eine Betrachtung der typischen Netzteilschaltungen
liegt nahe, dass dort durch ohnehin vorhandene Filterung und
Siebung solche Störungen unterdrückt werden. Da Störungen
durch den Gleichrichter ja auch schon intern erzeugt werden,
ist es nötig, schon intern eine gewisse Filterung
vorzusehen. Ein externer Filter wäre da schon am falschen
Platz. Ein weiterer Weg wäre durch eine nicht optimale
Masseführung denkbar, wodurch ein Störsignal am Filter
vorbei ins Audiosignal gelangen könnte. Masseführungen
werden in Audiogeräten aber normalerweise sehr sorgfältig
gemacht.
Wenn ein Gerät ein Problem mit der Störimmunität hat, so
müsste zunächst bekannt sein, welche Art von Störung das
Problem verursacht, weil es kein Filter oder Zubehörgerät
gibt das gegen alle Störungsarten zugleich hilft. Wenn ein
Gerät auf Gleichspannungsanteile im Netzstrom empfindlich
ist, so ist eine ganz andere Art von Abhilfe nötig als wenn
eine Empfindlichkeit für Radiowellen besteht. Da nicht alle
Störungen über das Netzkabel eingekoppelt werden, ist auch
u.U. an ganz anderer Stelle anzugreifen.
Generell gilt, dass man die Geräte nicht über einen Kamm
scheren kann, dass also jedes Gerät eine gewisse Immunität
hat und man nicht davon ausgehen kann, dass Erfahrungen mit
einem Gerät auf ein anderes übertragbar sind. Es wäre eine
Aufgabe für die Tester von Produkten (hallo
Fachzeitschriften, hört ihr zu? ), festzustellen ob
irgendwelche Immunitätsprobleme existieren, also ob das
Gerät bei bestimmten Arten von Störungen mit verminderter
Audioqualität reagiert. Daraus kann man dann ableiten,
welche externen Maßnahmen ggf. nötig sind oder Erfolg
versprechen.
Beeinträchtigung des Audiosignals:
Nicht jede Störung, die auf das Audiosignal einkoppelt,
verursacht auch eine merkliche Beeinträchtigung der
Audioqualität. Zum Einen könnte der Einfluss einfach zu
schwach sein, so dass er vielleicht messbar, aber nicht mehr
hörbar ist. Zum Anderen könnte er sich in ohnehin unhörbaren
Frequenzbereichen abspielen und die hörbaren
Frequenzbereiche unbeeinflusst lassen. Ein unmoduliertes
Rundfunk-Trägersignal hat z. B oft keine hörbaren
Konsequenzen, erst wenn eine Modulation dazukommt (ein
ausgestrahltes Programm), wird dies hörbar. Powerline-Modems
haben z. B oft eine Modulation, die audiomäßig so wie
Rauschen ist, sie verstärken dann also evtl. das Rauschen im
Audiosignal ein wenig, aber erzeugen keine
Klangverfärbungen.
Vorgehen beim Entstören von Anlagen:
Aus dem bisher gesagten sollte klar sein, dass man mit
pauschalen Aussagen und Maßnahmen wenig ausrichten kann. Da
Geräte ihre individuellen Eigenschaften bzgl. Immunität und
Störungserzeugung haben, kann man die Erfahrungen mit einem
Gerät nicht auf ein anderes übertragen und da die
vorhandenen Störungen nicht in jeder Wohnung dieselben sind,
kann man sogar die Erfahrungen in einer Wohnung nicht
unbedingt auf eine andere übertragen, selbst wenn die Anlage
identisch sein sollte. Aussagen wie: „Netzkabel A klingt
besser als Netzkabel B“ oder „Netzfilter X verbessert den
Klang ihrer Anlage“ sind daher wertlos, weil sie zu pauschal
sind. In der überwiegenden Mehrzahl der Fälle ändert sich
durch den Einsatz solchen speziellen Zubehörs überhaupt
nichts, sei es weil das Zubehör überhaupt keinen
nennenswerten Effekt hat oder weil keine entsprechende
Störung vorhanden ist oder weil eine vorhandene Störung
nicht zum Unterdrückungsmechanismus des Zubehörteils passt
und daher auch nicht verringert wird. Angesichts der
Vielfältigkeit des Problems und der gezielten
Desinformation, die hier betrieben wird, ist ein Erfolg
oftmals reiner Zufall.
Ein planmäßiges Vorgehen fängt damit an, dass man sich
überlegt: „Habe ich überhaupt ein Problem?“. Eine Anlage zu
entstören, so dass sie auf der Höhe ihrer Möglichkeiten
spielt, ist ein Detektivspiel. Zweifel am einwandfreien
Zustand seiner Anlage hat wohl jeder schon einmal gehabt,
aber als erstes sollte man vielleicht einzugrenzen
versuchen, welche Anhaltspunkte für ein Störungsproblem es
eigentlich gibt. Wer einen Mord aufklären will sollte sich
vielleicht zuerst vergewissern, ob es überhaupt eine Leiche
gibt. Es gilt, die heißen von den falschen Spuren zu
trennen, und die Fakten von den Täuschungen.
Hilfreiche Indizien bzw. Fragestellungen können zum
Beispiel sein:
- Spielt die Anlage zu verschiedenen Tageszeiten, oder
Wochentagen, unterschiedlich gut? Kann man da ein Muster
feststellen? Oder hat das Muster weniger mit der Anlage als
damit zu tun, wie man gerade „drauf“ ist?
- Hängt der Klang irgendwie mit dem Betrieb anderer Geräte
zusammen, also speziell: Gibt es ein bestimmtes Gerät,
entweder in der Anlage selbst oder sonst wo im Haushalt, das
den Klang verändert, wenn es in Betrieb ist?
- Was geben die Lautsprecher von sich, wenn die Anlage in
Betrieb ist, aber nichts abgespielt wird? Ist es Rauschen,
Brummen, Surren oder kann man gar ganz leise ein
Radioprogramm vernehmen? Neutrales gleichmäßiges Rauschen
ist wahrscheinlich harmlos, falls nicht zu laut, aber etwas
Anderes deutet auf eine Störquelle hin. Wenn sich die
Lautstärke des Rauschens erhöht, sobald ein bestimmtes Gerät
in der Umgebung eingeschaltet wird, ist das auch ein Indiz.
- Produziert die Anlage ein Knacken oder Klicken, wenn
unbeteiligte Geräte in der Umgebung ein- oder ausgeschaltet
werden?
Wenn die obigen Fragen keine Indizien ergeben, dann gibt es
sehr wahrscheinlich auch keine Leiche, soll heißen der
Einsatz zusätzlicher Entstörmittel, wie geschirmter
Netzkabel, Netzfilter o.Ä. wird sehr wahrscheinlich keine
merkliche Wirkung haben und man kann sich die Investition
getrost sparen.
Falls obige Fragen tatsächlich Indizien zutage gefördert
haben, dann ist entweder schon klar, wo der Fehler sitzt
oder man kann mit den gewonnenen Erkenntnissen einen
Fachmann „belästigen“, der einem entweder weitere
Ermittlungen empfehlen kann oder zu einem bestimmten
Gegenmittel raten kann. An dieser Stelle kann es auch Sinn
machen, sich probeweise ein paar verschiedene Filter zu
besorgen und in der Anlage auszuprobieren.
In aller Regel ist die Behebung eines auf diese Weise
eingegrenzten Problems einfach und verhältnismäßig billig.
Aufwändige und teure Lösungen sind höchstens in krassen
Fällen nötig und da wäre es oft besser, man würde die
empfindlichen Komponenten einfach durch solche austauschen,
die unempfindlich sind. Entgegen weitverbreiteter Ansicht
ist es kein Qualitätsmerkmal für eine Audiokomponente, wenn
sie besonders empfindlich auf Störungen reagiert, eher im
Gegenteil. Die besonders sensible Diva ist ein Mythos,
unempfindliche Diven können genauso schön singen. Der
Hersteller eines Gerätes kann im Gerät bei der Konstruktion
für Immunität für einen kleinen Bruchteil des Preises
sorgen, den man als Endanwender für externe Filtermaßnahmen
ausgeben müsste. Ein übermäßig empfindliches Gerät ist daher
ein Zeichen für die Sorglosigkeit des Herstellers oder für
seine Bereitschaft, Kompromisse zu machen.
Desinformation:
Wenn ich daher Vergleichstests von Entstörungs-Zubehör in
der Fachpresse mitkriege, ganz zu schweigen von den Aussagen
der Hersteller auf ihren Webseiten, dann fällt mir
regelmäßig dabei einiges auf was mir nicht gefällt:
- Die Tests finden oft an einer „Referenzanlage“ statt, mit
der impliziten Annahme, sie würde die Unterschiede besonders
gut „auflösen“. Wenn sie das tatsächlich tut, gilt das als
Bestätigung für die Qualität der Anlage, für mich aber
bedeutet es dass die Anlage – bzw. ihre Komponenten – nicht
ausreichend störungsimmun sind. Die ideale Referenzanlage
wäre die, die schon ohne spezielles Zubehör sehr
störungsimmun ist und damit wäre sie für den Test von
Entstörungs-Zubehör ungeeignet.
- Wenn eine getestete Entstörungs-Komponente besonders
effektiv bei einer bestimmten Art von Störung wirkt, diese
Art von Störung beim Test aber nicht aufgetreten ist oder
nicht zu den Störungsarten gehört, für die die Anlage
empfindlich ist, dann wird der Test fälschlicherweise
ergeben, dass die Komponente wirkungslos ist.
- Beim Test festgestellte klangliche Effekte werden oftmals
direkt den getesteten Zubehörteilen zugeordnet, ungeachtet
der Tatsache, dass der Effekt an einer andere Anlage oder
auch bei einer anderen Störungssituation völlig verschieden
sein kann, einschließlich der Möglichkeit dass die
Komponente überhaupt keinen Effekt hat.
- Im Ergebnis des Tests wird dann eine Rangfolge zwischen
einzelnen Komponenten festgestellt, ungeachtet der Tatsache
dass die Unterschiede oft von vorn herein schon minimal
gering sind und zudem derart von den Umständen abhängig,
dass ein anderer Test an einem anderen Ort, zu einer anderen
Zeit, mit einer anderen Anlage, oder mit anderen Testern zu
einer ganz anderen Reihenfolge kommen müsste.
- Was man trotzdem als potenzieller Kunde nicht weiß ist,
unter welchen Umständen denn welches Produkt an der eigenen
Anlage eine Verbesserung erwarten lässt. Eine sinnvolle
Hilfestellung für eine Kaufentscheidung ist so ein Test
daher in aller Regel nicht und es stellt sich folglich die
Frage worin der Sinn dann bestehen soll.
Viel sinnvoller wäre es nach meiner Ansicht, wenn beim Test
der normalen Hifi-Komponenten auch auf ihre Störimmunität
geschaut würde. Beim Test einer Endstufe könnte man z. B.
ein Radiosignal ins LS-Kabel einkoppeln und sehen wie der
Verstärker damit fertig wird. Oder ins Netzkabel die
Schaltfrequenz eines Schaltnetzteils einkoppeln, und schauen
wie viel man davon im Lautsprechersignal noch findet. Das
Ergebnis wäre wesentlich praxisgerechter: Wenn z. B. ein
Verstärker empfindlich auf Einstrahlungen ins LS-Kabel ist,
dann wird man den vielleicht eher nicht kaufen wollen, wenn
man in der Nähe eines Radiosenders wohnt. Im Endergebnis
käme dabei vielleicht sogar heraus, dass die Hersteller der
Geräte schon von sich aus stärker auf Immunität erpicht
sind. Entsprechend seltener käme es vor, dass man der
Immunität mit teurem und zweifelhaftem Zubehör nachhelfen
muss.
Und was durchaus ebenfalls herauskommen könnte ist, dass die
heutigen Geräte zum Großteil bezüglich Immunität schon ganz
gut sind und dass die teuren Zubehörteile oftmals eher für's
gute Gefühl als irgendeiner realen Verbesserung wegen
eingesetzt werden.
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Quellenhinweis:
HiFi-Forum
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