24. System-Erdung

Unterschiede in den Erdungspotentialen von miteinander verbundenen Hifi-Geräten sind eine häufige Ursache für Klangverlust und ein Grund dafür, dass die vom Hersteller angegebenen Stör- und Rauschabstände nicht eingehalten werden. Erdungspotentiale können aufgrund von Leckspannungen der Transformatoren innerhalb eines Geräts oder ähnlicher Probleme variieren, doch es ist noch wahrscheinlicher, dass sie sich zwischen den Geräten unterscheiden, und zwar aufgrund interner Konstruktionsentscheidungen und - was noch wichtiger ist - aufgrund von Unterschieden in der Erdung, die von der Wechselstromquelle bereitgestellt wird. Außerdem fügen externe Antennen und Installationen von Kabelnetzbetreibern zusätzliche Potentialunterschiede hinzu.

Zwar regulieren die Leistungstransformatoren in unseren HiFi-Geräten den Wechselstrom aus der Steckdose und isolieren die Chassis, doch treten bei den Transformatoren unvermeidlich kleine Leckströme auf, die zu Gehäusespannungen führen. Messungen an unserem Harman Kardon HK-730 Receiver ergaben z.B. ein Leckstrom zwischen 0,3 und 0,6 Volt. Transformatoren in audiophilen Geräten sind überwiegend von konventioneller linearer Konstruktion mit einem Eisenkern und gewickelten Primär- und Sekundärspulen. Da diese Wicklung vom Prinzip her eine Richtung hat, ist der Eingangswiderstand an beiden primären Enden wahrscheinlich nicht derselbe. Da bei Wechselstromnetzen nur die Phase oszilliert, in Deutschland zwischen +230V und -230V, gibt es einen unterschiedlichen Transformator-Eingangswiderstand, je nachdem, welches Ende angesteuert wird, und unterschiedliche Werte für die Leckspannung, selbst wenn die resultierende Sekundärspannung dieselbe ist.

Bei einem all-in-one Hifi-Gerät sind geringfügige Abweichungen von der Erdung normal und beeinträchtigen den Klang nicht, aber wenn zwei oder mehr Geräte miteinander verbunden sind, werden die Unterschiede im Gehäusepotential über die Cinch-/RCA-Verbindungen ausgeglichen und bilden eine Erdungsschleife mit der Hausinstallation. Man kann es als eine Schleife betrachten, weil die Hifi-Geräte auf zwei Ebenen miteinander verbunden sind: 1. über die Stromversorgung und 2. über die Cinch-Anschlüsse. Und selbst in den Fällen, in denen das Rauschen selbst nicht über die Lautsprecher hörbar ist, wie häufig der Fall, wird die Integrität des Musiksignals dennoch beeinträchtigt, da es die zusätzliche Last des Energieverlustes trägt. Das menschliche Ohr ist gegenüber technischem Rauschen eher unverzeihlich, vielleicht weil es sich nicht um ein natürliches Phänomen handelt, an das sich unsere Spezies über Millionen von Jahren anpassen konnte. Um dem Problem der unterschiedlichen Chassis-Potentiale entgegenzuwirken, setzt die professionelle Audioindustrie seit vielen Jahren überwiegend symmetrische und teilweise auch optische Verbindungen ein, die konstruktionsbedingt keine Gehäusemassen verbinden. Es gibt jedoch akustische Nachteile, die sich aus der Notwendigkeit von Kopplern ergeben, weshalb die meisten audiophilen Hörer vor dieser Technologie Abstand nehmen.

In audiophilen Kreisen ist es daher gängige Praxis, die Unterschiede im Massepotential zwischen den Geräten zu minimieren, indem man den Netzstecker jedes Geräts dreht und die daraus resultierende Tonausgabe durch Hörtests vergleicht. Bei minimalen oder günstigen Potentialunterschieden zwischen den Chassis klingt die Musik voller und satter, mit besserer Abbildung und tonaler Ausgewogenheit. Wenn der Unterschied zwischen den Potentialen größer ist und mehr Leckstrom über die Cinch-/RCA-Stecker geleitet wird, werden sowohl die Bässe als auch die Einschwingvorgänge beeinträchtigt, und die tonale Balance neigt zu schrilleren, aber dennoch etwas dumpferen Höhen. Um den geringsten Unterschied festzustellen, ist es wichtig, mit einer Mindestanzahl von Geräten zu beginnen und dann die Polarität jedes neuen Geräts zu überprüfen. Firmen wie Oehlbach bieten einen Polaritätstester an, aber ich habe festgestellt, dass meine Ohren die Polarität sicherer beurteilen können und, aus mir nicht erklärlichen Gründen, teilweise nicht mit den Messergebnissen des Geräts übereinstimmten. In den vergangenen Jahren habe ich die besten Ergebnisse erzielt, indem ich die Polarität nach Gehör geprüft habe.

Da die Polarität bei geerdeten Geräten, die mit Cinch/RCA angeschlossen sind, einen so hörbaren Unterschied macht, ist die Ermittlung der bevorzugten Polarität unter Enthusiasten längst zu einem gängigen ersten Schritt bei der Einrichtung von Hifi-Anlagen geworden, insbesondere bei Vintage-Audiophilen, die nicht den Weg der nachträglichen Korrektur des Signals durch einen digitalen Klangprozessor (DSP) gehen wollen. Wenn die Signalintegrität im gesamten Gerät aufrechterhalten wird, ist der Klang mit großer Wahrscheinlichkeit besser als nachträgliche DSP-Korrekturen, einfach weil ein DSP nicht korrigieren kann, was nicht vorhanden ist, und letztlich damit beschäftigt ist, die Auswirkungen eines Brummens oder von HF-Störungen zu filtern und zu glätten, ohne zwischen den Stör- und Musiksignalen differenzieren zu können. Die Aufrechterhaltung der Signalintegrität ist vergleichbar mit dem Fliegenfischen, während man mit einem DSP eher Dynamit in den Fluss wirft. Sicher, geschickte Leute werden so oder so Fische fangen, aber ich bezweifle, dass die Freude an dem Ergebnis dieselbe ist.

Mein ursprünglicher Grund, mich mit dem Thema System-Erdung zu beschäftigen, war jedoch anderer Natur. Viele Monate lang hatte ich ein Brummproblem mit unserem Philips-Plattenspieler, das ich mir nicht erklären konnte. Ich hatte bereits das Antennenkabel von unserer Kette entfernt und die Polarität des Systems optimiert, und trotzdem war das Brummen weiterhin in einem Ausmaß vorhanden, das sehr störend war. Das Signal des Plattenspielers war so stark beeinträchtigt, dass es ihm an Dynamik und Bühne fehlte. Da ich keine Lösung finden konnte, beschloss ich, in einem Vintage-Audio-Forum von meiner Not zu berichten und unser Hifi-Setup von den Steckdosen bis zu unseren elektrostatischen Martin Logan-Lautsprechern zu beschreiben. Die Antwort erfolgte prompt: “Wo haben Sie die Netzkabel der Hochspannungsversorgung der Lautsprecher eingesteckt? — Bitte mal prüfen.”

Der Fehler, den ich gemacht hatte, indem ich die Lautsprecher an Steckdosen angeschlossen hatte (genau dort, wo sie standen), wurde mir sofort klar, doch erst durch den kleinen Anstoß eines Forumsmitglieds. Durch die Verwendung separater Steckdosen hatte ich einen Unterschied im Massepotential zwischen unseren mit Hochspannung betriebenen Martin Logan SL3-Lautsprechern und der B&K ST140 Endstufe geschaffen, der nun versuchte, das Potenzial über die Lautsprecherkabel in Form eines hörbaren Brummens zu harmonisieren. Da dies nur auftrat, wenn Phono als Eingang gewählt war, hatte ich die Situation nicht richtig überblickt. Im Nachhinein betrachtet ist der Grund dafür einfach: Da Phono empfindlicher auf Störungen reagiert, war dies der offensichtlichste Punkt, an dem der Fehler sichtbar wurde. Das bedeutet jedoch nicht, dass andere Quellen nicht betroffen waren. Der Anschluss der Stromversorgung für die Martin Logans über dieselbe Audioplan PowerStar Verteilerdose (wie auch der Rest unseres Systems) führte zu einer deutlichen Verringerung des Phono-Rauschens um mindestens 70%.