Schaltungsidee: Cinch Eingang mit aufgetrennter Masse

Hallo zusammen,

zuerst: Die Idee ist nicht von mir, so etwas sitzt in einfacher Form in diversen Car-Hifi Endstufen drin zur Auftrennung einer Masseschleife. Ich habe das ein wenig erweitert für einen Eingang in Beispielsweise einer (Home) Hifi Vorstufe oder einen Vollverstärkers. Die Idee:

In den meisten Fällen werden unsymmetrische Signale in einer Vorstufe ja per Relais oder Drehschaltern umgeschaltet, die Masse ist zwischen den Geräten einfach durchverbunden. Nun schließt man z.B. einen (Radio) Tuner, Fernseher und ein Computer an der Vorstufe an. Im Rechner werden die Cinch Ausgänge praktisch immer mit der internen Masse verbunden und damit mit dem Schutzleiter, im Tuner besteht auch eine Verbindung von PE und Cinchmasse über die Antennenleitung. Ganz klassischer Fall einer Masseschleife. Der Fernseher hat ein Schaltnetzteil verbaut das intern die Gerätemasse über 2 Kondensatoren aus EMV Gründen an P und N des Netzsteckers legt, ist (leider) üblich so. Das führt dazu das die Masse ~115V über dem PE Potential liegt, ein paar mA Ausgleichstrom würden jetzt wieder über den Schirm der angeschlossenen Geräte fließen, besonders wenn die Cinchmasse mit dem Schutzleiter verbunden ist. Man könnte jetzt über Relais die Masse der Eingänge mitschalten, beim umschalten gibt es aber jedes mal einen "Sprung" wenn beide Massen nicht die gleichen Potentiale haben -> Knallt am Ausgang.

Die Idee ist nun die Masse für jedes einzelne Gerät "sanft" auf den Schutzleiter zu legen, damit bilden sich unter den Geräten keine Schleifen mehr. Das könnte so aussehen:



Der Eingang wird über R9 auf den Schutzleiter gelegt, der "entschärft" die Schleife. Der anschließende Differenzverstärker beachtet nur die Signaldifferenz zwischen Eingangssignal und Masse. Das würde auch nur mit einem OPV gehen, dann wäre der Eingang aber niederohmiger oder es würde stärker Rauschen weil die Beschaltung des Differenzverstärkers hochohmiger ausgelegt werden müsste. C163 Leitet HF Störungen vom Schirm gegen Erde ab, D27 ist eine Supressordiode welche einen großen Potentialunterschied zwischen der Cinchmasse und Gerätemasse verhindert.

Die anderen Bauteile:

R13/16/71 und C164/168/169 -> RC Tiefpass der Störungen von den OPVs fernhalten soll
R10 -> DC Eingangswiderstand der Stufe
R7/8 -> DC Pfad für den Biasstrom der OPVs
C156/157 -> Koppelkondensatoren, falls es einen DC Offset am Eingang geben sollte
R5/6/11/12 und C162/160/161 -> Grundbeschaltung des Differenzverstärkers, Bandbreitenbegrenzung sowie Kompensation
R15 und C167 -> Interne Masse wird auf den Schutzleiter gelegt.
D28/29 -> ESD Schutz, z.B. beim "Hotplugging"
H1 -> Verbindung zum Gehäuse, so kurz wie möglich

Ich bin mir ziemlich sicher das die Schaltung sauber zum Brummschleifen auftrennen arbeiten wird, halte es aber möglich das es EMV Probleme gibt wenn der Schirm mit HF "verseucht" ist. Das Schaltnetzteil wäre hier vielleicht ein Thema. Gerade bei Cinch ergeben sich oft interessante Einkopplungen an die man davor nicht dachte, es könnte kritisch sein falls IC30B "HF-Müll" an den Eingang bekommt. Eventuell ist die Störunterdrückung schlechter als bei gewöhnlichen Eingängen. (?)

Mich würde interessieren was Ihr von der Idee haltet, bin mir nämlich im Moment unsicher ob ich damit wieder neue Probleme bekomme die ich im Moment nicht bedacht habe.

Danke!

lg,
Jan

Ich komme nochmal auf eine alte Anmerkung zurück (aber auch etwas zum 115 V-Problem)

DER Schaltungsaufwand nur wegen "Masseproblemen" ?!!? Für unsymetrische Signale ist das Mumpitz da die Signal Masse des SENDERS ja eh Masse ist und PE "Quasie" auch. Auch deshalb Mumpitz weil bei einer unsymmetrischen Speisung auf einen sym. Eingang so wie hier gezeigt der negat. Eingang zu Signal Masse ja eh über den Eingangs Koppelkondensator "hoch" liegt. Zudem muss bei sym. Eingang GERADE bei unsym. Speisung der neg. Eingang der ja Signale Verstärkt auf Signal Masse des Empfängers definiert werden weil der neg. Eingang ja den Masse differenzbrumm hörbar verstärken würde so das es gerade so gemecht

Entschuldigung, aber diesen Mumpitz erstmal ohne Ground Lift in Masse eintauchen. Das ist allzu freakig. Mal über einen trockenen Gehweg laufen und dann in eine Pfütze treten, eine, die tiefer als der Schuh ist, das ist ja QUASIE ebenerdig. Also einen Kondensator über die Pfütze legen .... oh oh .

Nur weil so Mumpitzig mit Masse umgegangen wird, brummt es. Das ist schon ein wenig Mitdenken und Systematik notwendig.
Alle Netzgeräte haben Netzprobleme und andere Geräte (inkl. dem Nutzer) auch. Entweder Schutzgeerdet, aber was ist Schutzerde, das können einige Volt und sogar Amper sein, gegenüber einem Metallstab , den man irgendwo in den feuchten Boden einschlägt. ODER ... man liegt höchstohmig auf halber Netzspannung. Stellt euch mit Gummisohlen unter die Deckenlampe 230 V. Und gerne drängelt sich diese 'Erde' in die Signalleitung. Irgendwo Netz, irgendwo eine SAT-Antenne oder 'Kabel' oder das Ethernet (sehr unterschiedlich).

Auch wenn wir keinen Draht sehen, so sind da doch oft genug irgendwas zwischen 100 pF und ein paar nF. Ihr kennt den 'Prüfschraubendreher mit Glimpe ? und warum leuchtet der ? Schutzisolierte Geräte, das doppel-Viereck. Das bedeutet, dass die 115 V besonders hochohmig sind. Und ... Netzkabeldrehen kann etwas verbessern.

Der Schaltungsvorschlag, es wurde eine Schaltung aus dem Netz ein wenig verschlimmbessert. Einmal ist schon die CinchLeitung am Eingang falsch. Da laufen Masseausgleichsströme über die Abschirmung. Das ist nicht optimal. Hier gehört eine Symmetrische Leitung hin und eine völlig getrennte Masseleitung. Also -- wenn es denn ein Cinch-Ausgang ist -- direkt an den Ausgang eine AdapterSchaltung, nicht erst eine längere Leitung, damit ist schon fast alles verspielt.

Statt einem totalen Groundlift eine R C DD Kombination vorzusehen ist o.k. .
Nur ... bei sehr gutem Layout benötigt man keinen 'Lift' (ne Treppe tut es auch).

Funk-Tontechnik ist super o.k. und 2pi ist auch o.k. . Also R203 wäre schon mal falsch. Auch wenn das ganze natürlich so wie es ist, durchaus wirkt.

220 zu 220'220 ergibt 1-0.9990 == 0.001 == -60 dB
aber so schön ist es nicht, das Gerät hat einen nennenswerten Ausgangswiderstand.
Bei 1 kOhm Quellwiderstand und den 220R
1'220 zu 220'220 1-0.9945 == 0.0055 == -47 dB

Ein Widerstand gehört an den MasseAusgang (in Serie VOR die symmetrische Leitung)
Bei balanced Impedanzen und auch innerhalb des Verstärkers geringe Toleranzen, dann ist wirklich der Brumm mit weniger als -70 dB weg.

IM idealfall 1 - 1 == 0 == -100000 dB


DifferenzVerstärkerSchaltungen benehmen sich auf den ersten Blick doch recht komisch.
Geringe Toleranzen und ... optimales Layout. intelligente Baum-Stern-DoppelStern 'Ground'-Lösung. Die allgemeine grosse Massefläche ist nicht ungedingt das beste. In hochwertigen Geräten findet man in dieser Fläche Unterbrechungen (als Sackgasse). So werden vagabundierende Dreckströme gezähmt.
Also keine möglichen Ausgleichströme über die Signalmasse. Und zwischen den Hin- und Rückleiter keine grossen Flächen. Magnetfelder freuen sich über grosse Flächen Senkrecht zu ihren Feldlinien. SMD ist so toll, weil in die MICRO-Fläche zwischen den Leitern kaum eine Spannung indiziert wird.

Schon mal daran gedacht, welche SpitzenStröme durch die Leitungen zu den Siebkondensatoren fliessen (typisch 100 Hz Vielfache), desto grössere Kondensatoren desto höhere Ladeströme desto grösserer Brumm ! Hat lange gebraucht damals, bis ich diesen Brummteufel in meinem Selbstbau-MiPu gefunden habe. Einfach mal StromKREISE in die Schaltung einzeichnen. Farbig und IMMER geschlossene Kreise. Dann kann man Stromkreise trennen, Signal von Versorgung von Externem Dreck von ... .

Und ... bedenken ... wo fliesst denn der Massestrom der op-AbblockKondensatoren hin ?? Zur Last , durch die Last . ABER da ist dann eben auch noch die Induktivität und Leiterbahnen sollten daher maximal 1 mm lang sein (ich untertreibe gerade).


Nun gut, mit R203 funktioniert der Verstärker auch, nur ohne eben besser. C168 und C169 müssen relativ zueinander auch nicht zu weit im Wert auseinanderliegen. Und die Dioden D28 und D29. Auf der Masseleitung passiert schlimmeres, es sei den man hält den Vorlaufenden Cinch Signalkontakt an 230 V.

Und ... was passiert, wenn das Netzteil gar nicht unter Spannung steht und den zusätzlichen Strom (falscher Eingang) überhaupt ableiten kann. Dann wirken die Dioden auch nicht schützend. ALSO den Cinch pol an +12 V Batterie, die lädt dann den positiven Versorgungs-Elko auf, und dann ... geht irgendwas anderes drauf, weil der negative Elko leer ist, vielleicht auch nicht. Ihr wollt das sicher jetzt direkt austesten ??!!

Also D27 C163 R9 auf eine unabhängige MasseLeitung.

Und ... R14 eher auf 47 Ohm und R12 (NICHT aber C161) hinter R14 legen. Ausgang stabil und zero Ohm !

J-Fet muss nicht sein, im Idealfall OPA2132PA
(nicht zu niederohmig betreiben)
ein richtig kompensierter 5534A und 5532A tun es auch.
oder eher Luxus:
LM4562NA == LME49860
LME49710 single
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So dann mal viel Merry und Happy,

Advent Advent ein Lithium brennt.
erst eins, dann zwei, dann drei dann vier
es stand ein Tesla vor der Tür.
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