Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Brummschleife bei Steckernetzteil


von Thomas B. (escamoteur)


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Hi,

kann es eigentlich bei einem Mischpult überhaupt zu Brummschleifen 
kommen wenn dieses über ein Steckernetzteil betrieben wird, dass keine 
Verbindung zum Schutzkontakt hat?

Gruß
Tom

von Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)


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steckernetzteil......vllt unsaubere Spannung?

von Thomas B. (escamoteur)


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Nein, ich habe derzeit keine Brummschleife, ich wollte nur wissen, ob es 
da überhaupt dazu kommen kann und ob ein Groundlift eventuell sinnvoll 
ist.

Gruß
Tom

von Achim M. (minifloat)


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Kapazitive Kopplung beider Trafowicklungen könnte vielleicht eine Rolle 
spielen, aber eher eine kleine.

mfg mf

von Andreas K. (derandi)


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Steckernetzteile haben oft aus ESD-Gründen einen Y-Kondensator der 
Primär und Sekundärseite verbindet, so kriegt man leicht Brummspannung 
auf die eigentlich galvanisch getrennte Spannung.
Mein Mini-Gitarrenverstärker leidet zum Beispiel darunter, aber der ist 
auch empfindlich genug um den Stromfluss in einer Fernbedienung hörbar 
zu machen, wenn man sie über die E-Gitarre hält.
Abhelfen lässt sich dem übrigens indem man die Sekundärseite mit PE 
verbindet.

von Kai Klaas (Gast)


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>kann es eigentlich bei einem Mischpult überhaupt zu Brummschleifen
>kommen wenn dieses über ein Steckernetzteil betrieben wird, dass keine
>Verbindung zum Schutzkontakt hat?

Da professionelle Studiotechnik immer einen Bezug zur Erde hat, 
verschiebst du nur das Problem bis zu dem Moment, wo du ein geerdetes 
Teil anschließt.

Schutzklasse II Geräte haben den großen Nachteil, daß beim Anschluß an 
ein geerdetes Gerät Brummströme über den Kabelschirm fließen und sich 
deren Spannungsabfälle bei unsymmetrischer Sigaltechnik 1:1 zum 
Nutzsignal addieren.

Wo kommen diese Brummströme her? Jeder Netztrafo hat eine 
Wicklungskapazität zwischen Primär- und Sekundärwicklung von rund 200pF 
(kleinste Steckernetzteile) bis mehreren 10nF bei großen Ringkerntrafos.

Genau genommen ist nicht der Brumm ("hum") das eigentlich Problem, 
sondern höherfrequente Störungen, die der Engländer gern "buzz" nennt. 
Deshalb gibt es beim Anschluß von Schutzklasse II Geräten oft 
Knackstörungen und die höherfrequenten Anteile von 
"Gleichrichterbrummen", was oft völlig kurios erscheint.

Aus gutem Grund ist bei professionellen Gerätschaften nicht nur das 
Gehäuse geerdet, sondern auch die Signalmasse und die Schirme der 
symmetrischen Leitungen. Nur auf diese Weise kann man Brummstörungen auf 
kürzestem Wege zur Erde zurückführen, ohne daß sie sich in den Signalweg 
schummeln.

Daß Kabelschirme bei vielen Mischpulten (z.B. Mackie) immer öfter direkt 
mit dem geerdeten Mischpultgehäuse verbunden werden, hat was mit den 
CE-Messungen zu tun. Beim Weicherden ("hybrid grouding") verliert der 
Schirm nämlich bei bestimmten Frequenzen aufgrund von Resonanzen von 
Weicherdungskondensator und Kabelinduktivität seine Schirmwirkung.

Das Problem der Brummschleifen wird dann mittels symmetrischer 
Signaltechnik und vor allem der Verwendung von Eingangs- und 
Ausgangsübertragern gelöst.

Schau mal hier:

http://www.jensen-transformers.com/apps_sc.html

und vor allem hier:

http://www.jensen-transformers.com/as/as085.pdf

Kai Klaas

von Thomas B. (escamoteur)


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@Kai: Wie immer eine fundierte Antwort, Danke!

D.h. wenn ich eine Symetrische Verbindung nehme kann es gar nicht zu 
Brummschleifen kommen?

Wenn ich eine unsymmetrische Verbindung habe, dann nur an der gleichen 
Steckdose und über kurze Entfernungen.

bei meinem Mischpultprototypen habe ich versucht mit einem 
Groundliftschalter die Signalmasse am Mischpultausgang zu trennen, aber 
habe dabei nur Rauschen bekommen. Wie funktionieren solche 
Groundliftschaltungen den richtig?



Kai Klaas schrieb:
> Aus gutem Grund ist bei professionellen Gerätschaften nicht nur das
> Gehäuse geerdet, sondern auch die Signalmasse und die Schirme der
> symmetrischen Leitungen. Nur auf diese Weise kann man Brummstörungen auf
> kürzestem Wege zur Erde zurückführen, ohne daß sie sich in den Signalweg
> schummeln.

Ähm, eine Masse mit dem Schutzleiter verbinden, das ist normalerweise 
doch gar nicht erlaubt, oder geht das hier wegen der niedrigen 
Spannungen?

Gruß
Tom

von Andrew T. (marsufant)


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Thomas Burkhart schrieb:
> Ähm, eine Masse mit dem Schutzleiter verbinden, das ist normalerweise
>
> doch gar nicht erlaubt,

Normalerweise ist GENAU DAS VERBINDEN erlaubt.

Ob es in der jeweiligen Anwendung Sinn macht, ist eine ganz andere 
Frage.

von Kai Klaas (Gast)


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>D.h. wenn ich eine Symetrische Verbindung nehme kann es gar nicht zu
>Brummschleifen kommen?

Nur in der Theorie nicht. In der Praxis doch. Vergiß die Geschichte mit 
dem Steckernetzteil, das ist letztlich nur Murks.

>bei meinem Mischpultprototypen habe ich versucht mit einem
>Groundliftschalter die Signalmasse am Mischpultausgang zu trennen, aber
>habe dabei nur Rauschen bekommen. Wie funktionieren solche
>Groundliftschaltungen den richtig?

Garnicht! Ist immer Murks, immer ein Notbehelf, mit riesigen Nachteilen.
Das beste, was ich gesehen habe, ist 10nF parallel zu 10R. Aber diese 
Kombination kann kein Surge aushalten, also packen bestimmte Künstler 
noch antiparallele Dioden dazu. Mach das mal an jedem Mischpulteingang 
und -ausgang. Außerdem bilden sich mit der Kapazität der Dioden und der 
Zuleitungsinduktivitäten der anderen Bauteile so ungünstige Resonanzen, 
daß der CE-Test ein Glücksspiel wird. Man kann zwar noch mit Ferriten 
verdrosseln, aber das ist alles Scheiß. Mach eine direkte Verbindung vom 
Kabelschirm zum geerdeten Gehäuse, so wie im Link den ich dir gegeben 
habe.

Jensen empfieht manchmal ein Serienschaltung aus 10n und 51R. Das 
bekämpft auch Resonanzen, hält Surge aus, wenn der Kondensator 
mitspielt, aber die Abschirmwirkung bei HF ist nur noch mäßig bis 
schlecht, weil der Schirm jetzt über 51R hoch liegt. Achja, überlege dir 
mal, was bei ESD passiert...

Nein, "hybrid grounding" ist Schrott, machen hauptsächlich die Amis, 
weil die bis heute nicht wissen, was der Unterschied zwischen 
Signalmasse und Schirm ist. Die können geschirmte Leitungen auf den Tod 
nicht ausstehen...

Kai Klaas

von Thomas B. (escamoteur)


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Hmm, das klappt aber nur, wenn ich das Netzteil im Gehäuse habe, oder 
gibt es externe Netzteile die den Schutzleiter durchreichen?

Ich will ja kein Studiomischpult bauen sondern was für reinen 
PA-Betrieb. Die Billigmischpulte arbeiten ja alle mit einem 
Steckernetzteil. Ich selbst hatte damit auch nir Probleme mit 
Brumschleifen, da ich eigentlich immer an der gleichen Steckdose hänge.
Mir gings vor allem darum, das Grundproblem besser zu verstehen.

Gruß
Tom

von Kai Klaas (Gast)


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>Hmm, das klappt aber nur, wenn ich das Netzteil im Gehäuse habe, oder
>gibt es externe Netzteile die den Schutzleiter durchreichen?

Jedes Studiomischpult macht das so: Ausgelagerter Netztrafo, 
durchgereichter Schutzleiter.

Kai Klaas

von Thomas B. (escamoteur)


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Also ein Netzteil mit Schutzleiter suchen. Gibts dafür ne bestimmte 
bezeichnung?

Noch mal zur Klarstellung:
1. Kabelschirm ist nie gleich Signalmasse. Er wird einfach nur an Erdung 
angschlossen.
2. Signalmasse immer mit Erdung verbinden

(Widerspricht sich das nich ein wenig?)

Wie verhält es sich eigentlich wenn das Gerät mit Batterien betrieben 
wird?

Gruß
Tom

von Kai Klaas (Gast)


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>Ich will ja kein Studiomischpult bauen sondern was für reinen
>PA-Betrieb. Die Billigmischpulte arbeiten ja alle mit einem
>Steckernetzteil. Ich selbst hatte damit auch nir Probleme mit
>Brumschleifen, da ich eigentlich immer an der gleichen Steckdose hänge.
>Mir gings vor allem darum, das Grundproblem besser zu verstehen.

Bei einem Schutzklasse II Gerät ist die Signalmasse kapazitiv mit der 
Netzspannung verbunden. Die Signalmasse kann also relativ zur Erde eine 
Spannung von Dutzenden von Volt annehmen. Schließt du ein solches 
Schutzklasse II Gerät an ein geerdetes Gerät an, oder löst sich aus 
Versehen die Mase-Verbindung, gibt es einen riesigen Knall in den 
Lautsprechern und der Brumm, der danach aus den PA-Boxen dröhnt ist 
ohrenbetäubend! Wohl jeder der mit der Bühnentechnik zu tun hat, hat 
dieses furchtbare Gedröhn schon einmal gehört.

Haben dagegen alle Geräte ihre Signalmasse geerdet, ist der 
Potential-Unterschied in der Regel deutlich unter 100mV, das 
Knackgeräusch beim Zusammenstecken also erträglich, oft sogar garnicht 
wahrnehmbar.

Außerdem: Die vermeindliche "völlige" Erdfreiheit eines Schutzklasse II 
Geräts verleitet viele Entwickler dazu auch auf die symmetrische 
Signaltechnik zu verzichten. Ein solches Gerät erzeugt dann in der Regel 
Störungen, wenn es an ein geerdetes Gerät angechlossen wird, weil dann 
Ausgleichströme über den Kabelschirm zum geerdeten Gerät fließen und die 
Spannungsabfälle auf dem Kabelschirm 1:1 zum Nutzsignal addiert werden.

Sind zwei oder mehr geerdete Geräte an ein Schutzklasse II Gerät 
angeschlossen, können Brummschleifen entstehen, dessen Störsignal nicht 
mehr durch die symmetrische Signaltechnik der geerdeten Geräte 
herausgerechnet werden kann, weil sie im Schutzklasse II Gerät 
(Kabelschirm!) entstehen, obgleich dieses gar keine eigene Erdverbindung 
besitzt. Dann ist man gezwungen einen oder mehrere teure Übertrager 
einzufügen, nur weil man beim Schutzklasse II Gerät Geld sparen wollte. 
Das hat sich dann richtig gelohnt...

>Noch mal zur Klarstellung:
>1. Kabelschirm ist nie gleich Signalmasse. Er wird einfach nur an Erdung
>angschlossen.
>2. Signalmasse immer mit Erdung verbinden
>
>(Widerspricht sich das nich ein wenig?)

Stell dir die Kabelschirme als "Gehäuse" für die Signalleitungen vor, 
also als Ausdehnung des die Elektronik abschirmenden Gehäuses auf die 
Signalleitungen. Dadurch erhälst du einen überall geschlossenen 
Faradayischen Käfig, der alle Elektroniken und die Signalkabel 
vollständig umhüllt, vorausgesetzt natürlich, die Kabelschirme werden 
beidseitig mit den Gehäusen verbunden.

Aus Sicherheitsgründen (Schutzklasse I Geräte) verbindest du jedes 
Gehäuse mit dem Schutzleiter. Kommt ein Schutzklasse I Trafo zur 
Anwendung muß auch die Signalmasse geerdet werden.

Auf diese Weise entstehen zwar Brummschleifen, bei denen aber bei 
richtigem Anschluß der Kabelschirme die Brummströme nur in den 
Kabelschirmen fließen, praktisch nicht durch die Signalmassen. Sind die 
Signalmassen in den beteiligten Geräten geerdet, gibt es 
Potentialunterschiede zwischen den Signalmassen. Diese werden durch 
symmtrische Signaltechnik herausgerechnet.

Diese Art der Erdung, Schirmung und Signalführung hast du in jedem 
Fernseh-, Rundfunk- oder Aufnahme-Tonstudio. Dort wird teilweise mit 
Übertragern gearbeitet, aber es geht auch mit aktiver Elektronik, 
vorausgesetzt, daß die Signalmassen nicht zu stark gegeneinander 
floaten. Gerade auch deswegen müssen die individuellen Signalmassen 
geerdet werden, damit sie auf nahezu gleichem Potenial liegen und mit 
aktiven Schaltungen "entbrummt" werden können.

Kai Klaas

von Thomas B. (escamoteur)


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Aber wenn sowohl die Signalmassen, als auch die Schirme geerdet sind, 
sind sie doch auch darüber miteinander verbunden, was Du doch eigtnlich 
vermeiden wolltest.

Noch mal die Frage zu Batteriebetrieb, wie sieht es dann aus?

Gruß
Tom

von Kai Klaas (Gast)


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>Aber wenn sowohl die Signalmassen, als auch die Schirme geerdet sind,
>sind sie doch auch darüber miteinander verbunden, was Du doch eigtnlich
>vermeiden wolltest.

Nein, es ist ein riesiger Unterschied, ob die Brummströme durch eine 
Platine fließen und dort die Signalmasse unkorrigierbar verseuchen, weil 
dort in der Regel ja unsymmterisch gefahren wird, oder ob die 
Brummströme durch die Kabelschirme fließen und die individuellen 
Signalmassen in jedem Gerät intakt lassen. Dann floaten zwar die 
Signalmassen in den beteiligten Geräten relativ zu einander, aber auf 
jeder individuellen Platine hast du überall die gleichen 0V.

Schau dir noch mal diese Bildchen genau an:

http://www.jensen-transformers.com/as/as085.pdf

Kai Klaas

von Kai Klaas (Gast)


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>Noch mal die Frage zu Batteriebetrieb, wie sieht es dann aus?

Batteriebetrieb ist optimal. Aber immer, wenn es drauf an kommt sind die 
leer...

Kai Klaas

von Kai Klaas (Gast)


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Vielleicht sollte ich noch mal unterstreichen, daß in den abgeschirmten 
Kabeln keine Signalmasse übertragen wird! Das sind lediglich die beiden 
Signaladern eines symmetrischen Signals!!

Kai Klaas

von Thomas B. (escamoteur)


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Kai Klaas schrieb:
> Aus gutem Grund ist bei professionellen Gerätschaften nicht nur das
> Gehäuse geerdet, sondern auch die Signalmasse und die Schirme der
> symmetrischen Leitungen. Nur auf diese Weise kann man Brummstörungen auf
> kürzestem Wege zur Erde zurückführen, ohne daß sie sich in den Signalweg
> schummeln.

Kann denn keine Brumstörung von den Schirmen über den gemeinsam genutzen 
Schutzleiter wieder zurück auf die Platine gelangen wenn auch die 
Signalmasse mit diesem Verbunden ist?

Gruß
Tom

von Thomas B. (escamoteur)


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Kai Klaas schrieb:
> Vielleicht sollte ich noch mal unterstreichen, daß in den abgeschirmten
> Kabeln keine Signalmasse übertragen wird! Das sind lediglich die beiden
> Signaladern eines symmetrischen Signals!!
>
> Kai Klaas

Soweit klar, wie sieht das bei unsymetrischer Übertragung aus?

Gruß
Tom

von Thomas B. (escamoteur)


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Ach ja, wo gibt es externe Netzteile die den Schutzleiter durchreichen?

von Kai Klaas (Gast)


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>Kann denn keine Brumstörung von den Schirmen über den gemeinsam genutzen
>Schutzleiter wieder zurück auf die Platine gelangen wenn auch die
>Signalmasse mit diesem Verbunden ist?

Also, die beiden symmetrischen Signaladern, die in ein Gerät hineingehen 
oder hinausgehen tragen natürlich die überlagerte Brummstörung mit sich. 
Aber die Anbindung an die Signalmasse ist immer strombegrenzt, aufgrund 
der Einganswiderstände.

Also, nimm mal an, bei einem Eingangssignal liegt jeweils 1V Brumm auf 
beiden Signaladern und beide werden mit der Signalmasse über 10k 
Widerstände verbunden, also beispielsweise so, wie bei einem 
Differenzverstärker. Dann fließen nur 2 x 1V/10k = 200µA über die 
Signalmasse der Platine zum Schutzleiteranschluß. Dieser Strom ist im 
Bereich der normalen Signalmasserückströme und daher völlig 
vernachlässigbar. Bei Übertragern fließt praktisch überhaupt nichts!

Dieser Strom ist natürlich um Größenordnungen kleiner, als wenn die sich 
im Kabelschirm ausbildende Brummschleife sich einen Weg über die gesamte 
Platine bahnen müßte.

>Soweit klar, wie sieht das bei unsymetrischer Übertragung aus?

Indiskutabel!!! Ein solches Signal muß erst symmetriert werden, 
beispielsweise mit einem Übertrager (DI-BOX, o.ä.).

Vergiß die unsymmetrische Signaltechnik, wenn du nur halbwegs 
professionelle Ansprüche stellst. Unsymmetrische Signaltechnik ist 
ausschließlich für den Consumer-Bereich gedacht, um Geld zu sparen. Im 
professionellen Bereich kann sie dir schier unlösbare Probleme bereiten, 
die sich oft nur sehr teuer und unvollständig beheben lassen. Hersteller 
solcher Geräte wissen ganz genau, daß du damit später irgend wann ein 
Problem haben wirst und schämen sich nicht die Bohne...

>Ach ja, wo gibt es externe Netzteile die den Schutzleiter durchreichen?

Selber bauen...

Kai Klaas

von Testfall (Gast)


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In jedem Baumarkt. Zumindest als Nachrüstsatz: Grün/gelbes Kabel. Drum 
rum und beiderseits an den Grüngelben ;-).

von Kai Klaas (Gast)


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>In jedem Baumarkt. Zumindest als Nachrüstsatz: Grün/gelbes Kabel. Drum
>rum und beiderseits an den Grüngelben ;-).

Dazu den kostenlosen Kratzer, um das Schutzklasse II Zeichen unkenntlich 
zu machen...

Kai Klaas

von Thomas B. (escamoteur)


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Würde es denn nicht schon etwas bringen, wenn man die Verbindung 
zwischen Schirm und Signalmasse trennen kann, wenn man sich mit einem 
anderen geerdeten Gerät verbindet?

Gruß
Tom

von Kai Klaas (Gast)


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>Würde es denn nicht schon etwas bringen, wenn man die Verbindung
>zwischen Schirm und Signalmasse trennen kann, wenn man sich mit einem
>anderen geerdeten Gerät verbindet?

In bestimmten Ausnahmefällen mag das gehen. Aber das immer Gemurkse. 
Schon eine andere Anordnung der Kabel, oder der Anschluß eines 
zusätzlichen Geräts kann den Erfolg wieder zunichte machen.

Gute Abschirmwirkung gegen Handystrahlung und anderes Funkgedöns hast du 
nur, wenn alle beteiligten Geräte geerdet und die Kabelschirme aller 
Kabel an beiden Enden mit dem geerdeten Gehäuse verbunden sind. Sobald 
du davon abweichst wächst die Wahrscheinlichkeit in der PA 
Rundfunksendungen oder Handygespräche zu hören exorbitant...

Außerdem willst du ja deinem Kunden nicht zumuten, erst mal vorher 
geeignete Kabel zusammenlöten zu müssen.

Stell dir vor, in einem Fernsehstudio müßten während einer 
Live-Übertragung die Techniker erst mal an den Kabeln herumlöten. Nein, 
da muß es fix gehen und 100%-ig störungsfrei. Das geht nur mit der 
Methode die ich dir oben skizziert habe. Am besten noch mit Übertragern 
an den Ein- und Ausgängen.

Klar, so ein Rund-um-Sorglos-Paket kostet seinen Preis. Und dennoch ist 
es preiswert, wenn man bedenkt welchen Ärger es einem ersparen kann. 
Aber bei unserer Geiz-ist-Geil-Mentalität fallen wir lieber drei mal 
hintereinander auf die Schnauze als gleich am Anfang 10Euro mehr 
auszugeben. Letztlich kostet alles seinen Preis.

Vor Jahren habe ich mir ein Alesis-Effektgerät gekauft. Heute ist es 
kaput, weil die Stecker in den Buchsen festgefressen sind. Da hat irgend 
ein chinesicher Löter die ätzende Beize an der falschen Stelle 
versprüht. War garnicht so super günstig, jetzt muß ich ein neues 
kaufen...

Vor Jahren habe ich ein Roland-Synthi gekauft. Heute ist es kaput, weil 
bei vielen Tasten einfach kein Ton mehr kommt. Da hat irgend eine 
chinesische Firma bei den Kontakten gespart. War garnicht so super 
günstig, jetzt muß ich ein neues kaufen...

Vor Jahren habe ich mir ein Behrigner-Mischpult gekauft. Heute ist es 
kaput. Da hat irgend ein Chinese ein kaputten Elko eingelötet. War gar 
nicht so günstig, "glücklicherweise" kann ich es selbst reparieren.


Unser Dilemma ist einfach, daß wir mit der unsymmetrischen Signaltechnik 
aufgewachsen sind. Hätten wir nur mit symmetrischer Signaltechnik zu 
tun, würde niemand auch nur im Traum darauf kommen, unsymmetrisch zu 
arbeiten. Also helfen wir uns heute mit halbherzigen Tricks, nur um eine 
schlechte Gewohnheit nicht aufgeben zu müssen. Aber die zunehmende 
HF-Verseuchung des Äthers heute, die Ausdruck in den immer schärfer 
werdenden CE-Richtlinien findet, zwingt uns dazu es über kurz oder lang 
doch richtig zu machen.


Kai Klaas

von usuru (Gast)


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Bei Dell Laptops z.B.: 3-Pol. Kleeblatt-Stecker, der Schutzleiter ist 
mit dem Minus-Pol des Ausgangs zum Laptop verbunden.

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