[Erledigt] Wo ist die Brummschleife?

Hatte ein ähnliches Problem mit einem Setup das ganz ähnlich deinem war. Was geholfen hatte waren isolierte Stromversorgungen ("isolated power module"), aber leider nicht 100%. Was du auch noch versuchen kannst ist den Pi an einer Batterie betreiben und schauen obs dann weg ist, dann hast du es zumindest eingegrenzt. Leider fehlt mir da Ahnung was Elektronik angeht.

Die verwendeten Netzteile haben alle eine galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgang.
Zum Test wurde der Raspberry schon über ein eigenes, ebenfalls galvanisch getrenntes Netzteil und auch schon von einer Batterie direkt betrieben.
Leider ohne dass eine Verbesserung festzustellen gewesen wäre.


Wenn man hier im Forum sucht heißt es überall nur dass dann da halt noch irgendwo eine Brummschleife wohl aufgrund einer fehlerhaften Masseverbindung besteht.
Ich habe nur dass Problem, dass ich absolut nicht sagen kann wo der Fehler genau liegen könnte. Geschweige denn wie ich das ermitteln könnte wo der Fehler liegt.

Auch noch eine Möglichkeit: die Wiedergabekette kürzen, probehören und stückweise verlängern. Probehören dann halt mit Kopfhörer. Also zuerst am Pi die Ausgänge checken mit den anderen Komponenten vom Strom getrennt, dann die anderen Komponenten zuschalten, hören bei welchem es Störeinstreuungen gibt. Evtl das selbe wiederholen am DSP, dann den Volume-Boards. Könnte helfen die Fehlerquelle einzugrenzen.

Mach am besten mal Fotos vom Aufbau.
Was ist mit Schutzerdung? Ist Masse damit direkt verbunden oder via Koppel-C?
Die Netzteilgehäuse liegen sicherlich drauf?
Vom Masse-Sternpunkt gehst Du dann auch sternförmig zu allen Modulen?
Es kann auch sein, das du zu viele Masseverbindungen hast.
Oder einfach Brummeinstreuung wegen mangelnder Abschirmung?

Danke für eure Rückmeldungen.

MosFetPapa (Beitrag #5) schrieb:

Mach am besten mal Fotos vom Aufbau.

Das ist leider aktuell nicht möglich. Ich bastel zusammen mit einem Freund an dem Projekt. Wir schaffen es leider nur alle paar Wochen mal zusammenzukommen. Aktuell steht alles bei ihm.

MosFetPapa (Beitrag #5) schrieb:

Was ist mit Schutzerdung? Ist Masse damit direkt verbunden oder via Koppel-C? Die Netzteilgehäuse liegen sicherlich drauf?

Schutzerdung ist über das Stromnetz vorhanden. Alle verbauten Komponenten haben ihre Masse über den Masse-Sternpunkt damit verbunden.
Die Netzteilgehäuse liegen ebenfalls auf der Masse.
Was meinst du mit "Koppel-C"?

MosFetPapa (Beitrag #5) schrieb:

Vom Masse-Sternpunkt gehst Du dann auch sternförmig zu allen Modulen?

Ja, zu jedem einzeln direkt vom Sternpunkt aus jeweils mit 4mm².

MosFetPapa (Beitrag #5) schrieb:

Es kann auch sein, das du zu viele Masseverbindungen hast.

Das halte ich auch für möglich. Nur wie finde ich heraus wo was zu viel ist und welche ich wegnehmen sollte?
Für try-and-error gibt es da einfach zu viele mögliche Kombinationen.

MosFetPapa (Beitrag #5) schrieb:

Oder einfach Brummeinstreuung wegen mangelnder Abschirmung?

Die Netzteile sind alle jeweils in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht das mit auf der Masse liegt.
In einem früheren offenen Versuchsaufbau haben wir aber auch schon mal versucht die Komponenten räumlich weiter voneinander zu trennen bei gleicher Verkabelung. Ich meine nicht dass das eine Verbesserung gebracht hätte.

Buddy_Casino (Beitrag #4) schrieb:

Auch noch eine Möglichkeit: die Wiedergabekette kürzen, probehören und stückweise verlängern.

Das ist ein guter Hinweis. Werde so vorgehen wenn ich das nächste Mal die Gelegenheit habe den Aufbau zu testen.

[quote]am 12V-Netzteil hängen ein Raspberry Pi 4 angeschlossen über ein S.USV advanced Modul. Zusätzlich ist noch ein HifiBerry DAC+ Standard aufgesteckt, Ein MiniDSP 2x4 balanced, Zwei Volume-Control-Boards mitsamt Drehregler (Sure Electronics AA-AB41134)
Nur hat sich irgendwo ein Störgeräusch eingeschlichen das sich absolut nicht abstellen lassen will.
Es handelt sich um ein tackendes Brummen mit gelegentlichem Zirpen das sich anhört als würde man die CPU des Raspberries arbeiten hören.[/quote]


Exakt dieses Störgeräusch ist mir gut bekannt.
Es trat bei mir auf, als ich in einen älteren Stereo-Receiver ein Bluetooth-Modul (das ist ein "anderer Typ eines digitalen Audio Moduls") an derselben Netzteilversorgung wie die für den Vorverstärker eingebaut habe. Dabei verbreiten sich Common Mode (Gleichtakt) Störungen des Digitalmoduls über eine gemeinsame Masse auf die am selben Netzteil hängende analoge (Vor-)Verstärkerschaltung. Dutzende gleichlautende Erfahrungsberichte und Lösungen finden sich im Netz.

Generell ist dieses tickende, zirpende Störgeräusch zu befürchten, wenn man einen digitalen Baustein (wie z.B. ein BT-Modul) an derselben Stromversorgung wie die (nachgeschaltete) analoge Verstärkerelektronik (Volume Control Boards) betreibt und keine ausreichende Trennung der digitalen Masse von der Signalmasse hat.
Vermutlich ist bei Dir in einem der Bausteine an der 12 V-Versorgung die Audio-Masse mit der "-" Spannungsversorgung, die vermutlich auch an dieser Masse liegt, verbunden. Dadurch gibt es keine Trennung mehr zwischen Digitaler Masse und Audio-Masse. Und Störungen auf der stark verseuchten Digital-Masse werden auf die Audio-Masse verschleppt.

Die Lösung ist so möglich:
Entweder man verwendet für das digital arbeitende Modul eine vollständig separate Spannungsversorgung (also keine aus demselben Netzteil wie für den Analogteil abgeleitete), also z.B. eine eigene Trafosekundärwicklung (ich habe dafür schliesslich erfolgreich die Sekundärwicklung für die Lampenversorgung verwendet) oder ein eigenes Netzteil oder man trennt die DC-Spannungsversorgung zum Digitalgerät über einen sog. "isolated DC-DC converter" Baustein. Das Wort "[u]isolated[/u]" ist dabei wichtig - d.h. es gibt z.B. einen 5V oder 12 V DC-Eingang und einen ebensolchen Ausgang, aber vollständige galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgang. (Es gibt auch einfache DC-DC Converter, die nicht "isolated" sind - solche sind ungeeignet!).

Das digitale Audio-Modul wird Audio-Ausgänge der Art "Links" - "Audio-Masse" - "Rechts" haben. Diese Audio-Masse des NF-Audioausgangs darf und muss mit der Audiomasse der nachfolgenden Audiostufe verbunden sein (die letztlich auch über alle Audio-Kabelanschlüsse der nachfolgenden Stufen läuft).

Sollte der Raspberry oder der DAC, DSP oder ein anderes Digitalmodul [X] die Störquelle sein, ganz allgemein:
Es nützt nichts, wenn ein Digitalmodul [X] an einer Batterie oder einem separaten Netzteil betrieben wird und am/hinter dem Digitalmodul [X] Audio-Stufen/Module an dieser selben Spannungsversorgung hängen.

Rigoroses Vorgehen:
Die Spannungsversorgungseingänge jedes einzelnen der digitalen Bausteine (Raspberry, DAC, DSP,...), die an der 12 V Versorgung hängen, durch jeweils vorgeschaltete "isolated 12 V DC-DC-Converter" mit vollständiger galvanischer Trennung ausrüsten. Dann kann es keine gegenseitige Verseuchung über die gemeinsame - aber nun galvanisch getrennte - Versorgung mehr geben. Es gibt dann auch keine gemeinsam geteilte digitale Masse der digitalen Bausteine mehr, sondern nur noch Audio-Masse an deren NF-Audio-Ausgängen.

12 V isolated DC-DC converter:
https://www.reichelt.de/dc-dc-wandler-1-w-12-v-sil-4-1s4e-1212s1u-p242902.html?PROVID=2788&gclid=Cj0KCQiAq5meBhCyARIsAJrtdr56j-hTtg6HaYZxaUwej3-ytvGepHnmxmVzZ6lzlgplwb8LRWlJ8vgaArgDEALw_wcB

Instruktive Beispiele:
https://youtu.be/zygL8kiNHkY
https://youtu.be/n_b_0BWP0mI
https://youtu.be/sbrSXOrh8s8
https://youtu.be/8FYKT6aLJuE

oder Versuch einer Filter-Lösung:
https://youtu.be/XXld6mIvivo

Hoffe, das zeigt Dir einen Weg.

Gruß
Reinhard

Wow, vielen Dank für Deine Antwort @oldiefan1 und vor allem die anschauliche Erklärung dazu!!

Damit klingt jetzt alles einleuchtend. Alles was du beschreibst deckt sich exakt mit dem was wir bisher festgestellt bzw. gemessen haben.

oldiefan1 (Beitrag #7) schrieb:

Vermutlich ist bei Dir in einem der Bausteine an der 12 V-Versorgung die Audio-Masse mit der "-" Spannungsversorgung, die vermutlich auch an dieser Masse liegt, verbunden. Dadurch gibt es keine Trennung mehr zwischen Digitaler Masse und Audio-Masse. Und Störungen auf der stark verseuchten Digital-Masse werden auf die Audio-Masse verschleppt.

Genau das ist bei allen Bausteinen die mit 12V versorgt werden der Fall. Das Netzteil an sich ist galvanisch getrennt, aber dahinter hängen alle im gleichen Netz und das "-" der Spannungsversorgung, Masse und Audio-Masse sind jeweils intern auf den Geräten direkt miteinander verbunden.

oldiefan1 (Beitrag #7) schrieb:

Rigoroses Vorgehen: Die Spannungsversorgungseingänge jedes einzelnen der digitalen Bausteine (Raspberry, DAC,...), die an der 12 V Versorgung hängen, durch jeweils vorgeschaltete "isolated 12 V DC-DC-Converter" mit vollständiger galvanischer Trennung ausrüsten.

So werden wir es machen.
Ich bin euphorisch das die Störungsursache damit gefunden wurde und schon bald behoben sein wird.



Edit:
Eine Frage tut sich mir jetzt aber noch auf bzgl. der sternförmigen Masseverkabelung.
Bisher sind ja ausnahmslos alle Komponenten über ihre Massepunkte sternförmig miteinander verbunden.
Müsste das dann für die 12V-Komponenten (die dann jeweils ihre eigene galvanisch getrennte Stromversorgung über einen DC-DC-Converter haben) entfallen?

Wenn irgendwo ein USB-Anschluss im Spiel ist, kann es auch dadurch kommen (DSP ?). Dazu hatte ich eines der Videos angegeben. Es gibt dafür USB-DC isolators.

Bei den isolated DC-DC converter Bausteinen darauf achten, ob die Nennleistung ausreichend ist. Ggf. zwei parallelschalten.

Masse-Sternverbindung:
Die Masseverbindung der Audiomassen (an den NF-Audioausgängen der Bausteine) werden ja bereits über die Audioverbindungskabel hergestellt. Eine zusätzliche "Masse-Sternverbindung" der Audiomassen ist i.a. nicht dienlich, weil das eine Masseschleife erzeugen würde.

Auch eine "sonstige Masseverbindung" der digitalen Bausteine zu einem Sternpunkt ist "verboten", weil dadurch ja die mit den "isolated DC-DC Convertern" mühsam aufgebaute Trennung der Massen wieder aufgehoben würde.

Allgemein:
"Sternmasse" ist ein gutes Konzept für Netzteile, Spannungsversorgungen, wenn keine digitalen Bausteine beteiligt sind. Bei NF-Audioverbindungen muss man aufpassen, meist ist eine "zweite" Masseleitung zu einem Sternpunkt ungünstig, wenn es schon eine andere gibt, es sei denn, diese wäre zu hochohmig. Es kann sonst leicht zu einer Brummschleife kommen. Man startet den Aufbau am besten ohne eine zusätzliche Masseleitung. Und nur, wenn dann Brummen auftritt, probiert man, ob eine zusätzliche niederohmige Masseleitung oder ein Verlegen des Massekabels den Brumm reduzieren kann.

Die Masse von digitalen Bausteinen darf man nie auf so einen globalen Massestern legen. Im Gegenteil, digital und analog muss man immer schön voneinander getrennt halten! Sonst geht der ganze digitale Hochfrequenzdreck auf die Audioschaltung.

Gruß
Reinhard

oldiefan1 (Beitrag #9) schrieb:

Wenn irgendwo ein USB-Anschluss im Spiel ist, kann es auch dadurch kommen (DSP ?).

Nein, HifiBerry, MiniDSP sowie die beiden Lautstärkeregler sind (dann) jeweils ausschließlich über Cinch verbunden.
Aber am Rasberry Pi (dem der HifiBerry DAC+ ja aufgesteckt ist) hängt ein WLAN-Adapter via USB.
Kann das dann auch Probleme machen?

oldiefan1 (Beitrag #9) schrieb:

Auch eine "sonstige Masseverbindung" der digitalen Bausteine zu einem Sternpunkt ist "verboten", weil dadurch ja die mit den "isolated DC-DC Convertern" mühsam aufgebaute Trennung der Massen wieder aufgehoben würde.

OK. Dann habe ich dich denke ich in dem Punkt richtig verstanden:

• Rasberry Pi mit S.USV advanced und aufgestecktem Hifiberry kommen ans 12V-Netzteil.
• Parallel dazu ein 12V DC-DC-Converter an dem der MiniDSP hängt,
• ein 12V DC-DC-Converter an dem der Lautstärkeregler (für das Amplifier Board das am 27V-Netzteil) hängt,
  
• sowie ein weiterer 12V DC-DC-Converter an dem der andere Lautstärkeregler (für das Amplifier-Board am 48V-Netzteil) hängt.
• Eine Masseverbindung zwischen den 4 genannten Komponenten besteht ausschließlich über die Cinch-Verkabelung des Audiosignals.
  

Dann müsste demnach die sternförmige Masse-Verbindung der beiden Amplifier-Boards ja auch entfallen wenn ich das konsequent umsetzen möchte, oder?
Beide Verstärker hängen ja bereits an einem eigenen, galvanisch getrennten Netzteil und eine Masseverbindung besteht bereits über die Cinch-Verkabelung zu den Lautstärkerreglern.

Ja, so:

1) Raspberry Pi mit S-USV advanced und aufgestecktem HiFiBerry
Diese Kombination hat hohen Strombedarf (> 15 W). Ein 1W isolated DC-DC Konverter kann deshalb nicht eingesetzt werden. Also 1) direkt ans 12 V Netzteil anschliessen. Der WLAN Adapter am RaspBerry ist kein Problem, er macht ja keine Masseverbindung zwischen zwei Geräten, wie ein USB-Kabel.

2) Der MiniDSP kann nur dann an das gleiche 12 V Netzteil und dann über einen zwischengeschalteten "isolated 12V-12V DC-DC Konverter" angeschlossen werden, wenn seine Leistungsaufnahme < 1 W ist (< 2 W, wenn zwei isolated 1W Konverter parallel geschaltet werden). Hat der MiniDSP aber grössere Leistungsaufnahme (was ich befürchte), empfiehlt sich für ihn ein eigenes Netzteil das ist günstiger als ein isolated DC-DC Konverter für höhere Leistung).

3) Die beiden aktiven digitalen Lautstärkesteller sollten an das 12 V Netzteil jeweils über einen eigenen "isolated 12 V - 12 V Converter" angeschlossen werden.

4) Eine Masseverbindung zwischen den Komponenten besteht ausschließlich über die Cinch-Verkabelung des Audiosignals.

5) Dann müsste demnach die sternförmige Masse-Verbindung der beiden Amplifier-Boards ja auch entfallen wenn ich das konsequent umsetzen möchte, oder?
Beide Verstärker hängen ja bereits an einem eigenen, galvanisch getrennten Netzteil und eine Masseverbindung besteht bereits über die Cinch-Verkabelung zu den Lautstärkerreglern.

So ist es!


Das Problem ist der MiniDSP. der ist eigentlich ja für seine eigene separate Versorgung über ein 12 V-Steckernetzteil vorgesehen und das wäre auch die beste Lösung. Aber ich verstehe, dass Du ihn an das bereits vorhandene 12 V Meanwell Schaltnetzteil anschliessen möchtest, an dem bereits Raspberry, USV und HiFiBerry hängen. Nur kann es dadurch zu einer "Querverseuchung" aller dieser Geräte mit digitalem Schmutz kommen. Deshalb ist ein eigenes Netzteil für den MiniDSP angebracht, wenn er nicht so wenig Leistungsaufnahme hat, dass Du für ihn mit einem oder zwei parallelen isolierten 1 W DC-Konvertern auskommst.

Es ist häufig so, dass dieser digitale Kram wunderbar funktioniert, wenn man jedes Teil an seinem eigenen Steckernetzteil betreibt. Will man aber alle Teile an einem gemeinsamen Netzteil betreiben, gibt es diese Probleme mit Störungen, da die Dinger dafür nicht konstruiert wurden und jede Menge digitalen Dreck auf ihrer Stromversorgungsmasse haben.

Gruß
Reinhard

Ich hatte mir isolierte DC/DC HiLink Module von Aliexpress bestellt, die sind preislich noch ok auch in höherer Leistung, zB die hier. Hatte ich für alle Komponenten gemacht, hat beim Wondom Bluetooth Modul (v5) leider nicht geholfen, beim Rest aber schon (DSP, Pi Zero, Mixer).

Es ist etwas mühsam, weil oft in der Artikelbeschreibung nicht steht, ob der betreffende DC-DC Konverter "isolated" (= galvanische Trennung) oder "un-isolated" (keine galvanische Trennung) ist.

Der von Dir gerade verlinkte ist tatsächlich galvanisch getrennt - sieht man aber erst, wenn man sich das zugehörige data sheet sucht und runterläd.

Reinhard

Es steht schon da, manchmal aber nur im Bild. Es gibt leider keine Kategorie zum filtern, aber man kann im Shop danach suchen. Ebenso auf der Herstellerseite (alternativ: hier).

Aber ja, Aliexpress Shops sind halt Aliexpress Shops - nur echt wenns ein bisschen grottig ist.

Spricht denn etwas dagegen einfach alle 12V-Komponenten (Raspberry/S.USV, MiniDSP sowie die 2 Volume-Boards) jeweils mit einem eigenen 12V-Netzteil (Meanwell SNT RS-15-12) zu versorgen?

Das sollte dann auch effizienter sein, oder?

Bei dem genannten Modell steht jetzt nicht explizit "isolated" dabei. Aber ich habe so eins ja schon im Einsatz.
Wäre es nicht "isolated" müsste ich ja Durchgang zwischen GND und DC Output -V messen können. Das war aber nicht der Fall soweit ich mich erinnere.

Gemäß dem Blockdiagramm im Datenblatt wäre ich jetzt auch von einer galvanischen Trennung ausgegangen. Aber ich bin da absolut kein Experte

Kannst Du machen.

Reinhard

Vielen vielen Dank euch!

Am Wochenende konnten wir die Masseverbindungen auftrennen und die zusätzlichen Netzteile einbauen.
Nun ist absolute Stille auf der Anlage wenn keine Musik läuft. Und die Musikwiedergabe ist glasklar