Symmetrische Signalführung

Symmetrische Signalübertragung und symmetrisches Schaltungskonzept – das Eine hat mit dem Anderen nichts zu tun!

Im Normalfall werden Audio-Elektronikkomponenten mittels Cinchkabel miteinander verbunden. Diese Verbindung wird als unsymmetrisch bezeichnet. Ein Pol überträgt das Audiosignal und der andere liegt an der zentralen Audiomasse. Solange kurze Kabel verwendet werden und die gesamte Anlage an einer gemeinsamen Netzversorgung angeschlossen ist, funktioniert diese Verbindung tadellos. Kritisch kann es nur bei Verwendung von langen Kabeln werden und wenn die Geräte von unterschiedlichen Netzversorgungen ihren Strom beziehen. Brummen, Rauschen und Knackgeräusche, teilweise sogar Verzerrungen können die Folge sein. Um das zu verhindern, haben manche Audio-Elektronikkomponenten der gehobenen Preisklasse zusätzlich zu den Cinchbuchsen XLR-Anschlüsse für die symmetrische Signalübertragung eingebaut.

Bei der symmetrischen Signalübertragung gibt es keinen Massebezugspunkt. Es gibt zwei Pole, einer davon überträgt das „normale“ (nicht invertierte) und der zweite das dazu „spiegelverkehrte“ (invertierte), also um 180 Grad phasengedrehte Audiosignal. Der dritte Pol liegt an Masse und dient nur zur Abschirmung. Die symmetrische Signalübertragung hat den entscheidenden Vorteil, dass Störungen die von außen auf Kabel einwirken sich zwischen den Signalleitungen gegenseitig aufheben. Nicht ohne Grund ist das die (analoge) Standardverbindung im Studiobereich.

Jede akustische Schallschwingung (in mechanischer oder elektrischer Form vorliegend) bewegt sich um eine Null -Zeitachse. Es gibt demnach positive- und negative Halbwellen. In einem Verstärker werden die elektrischen Schwingungen in der Regel von zwei zueinander spiegelverkehrt angeordneten Schaltungskreisen verstärkt. An den äußeren Enden dieser Anordnung (an den Kollektoren bzw. Anoden) wird jeweils ein Plus- und ein Minuspol der Spannungsversorgung angelegt. Diese Art der Zusammenschaltung wird „Gegentaktschaltung“ genannt. Man findet sie heute in praktisch allen Verstärkern, auch in den billigsten. Zwischen den beiden Schaltkreisen befindet sich ein gemeinsames  elektrisches Nullpotential. Dieses Potential ändert sich (oszilliert) abwechselnd in Richtung Plus und Minus, analog zum elektrischen Signal, das am Eingang anliegt. Bei einer Endstufe wird an diesem Punkt der (meist rote) Pluspol eines Lautsprechers angeschlossen. Der (meist schwarze) Pol am Ausgang des Verstärkers ist dessen schaltungstechnischer Masse-Bezugspunkt. Daran wird der zweite Lautsprecherpol angeschlossen. Anmerkung: ich habe es bisher bewusst vermieden den schwarzen Pol einer Endstufe- oder eines Lautsprechers mit „Minus“ zu bezeichnen, weil diese Bezeichnung im Grunde genommen falsch ist. An diesem Pol liegt (Ausnahme Brückenschaltung) keine (Minus-) Spannung an!

EIN PAAR FAKTEN
→ Das symmetrische Schaltungskonzept ist in modernen Geräten längst Standard.

→ Leistungsendstufen beinhalten schon seit Jahrzehnten symmetrische Schaltungskonzepte, trotzdem ist ihr Ein- und Ausgang im Normalfall unsymmetrisch. Nur wenn zwei Endstufen „in Brücke“ zusammen geschaltet werden, ist ihr Ausgangssignal tatsächlich symmetrisch. Beide Pole (Plus und Minus) sind dann signal- bzw. spannungsführend.

→ In einem passiven Lautsprecher wird das vom Verstärker kommende Signal in jedem Fall (auch von gebrückten Endstufen) unsymmetrisch weiterverarbeitet. Alle Chassis in Lautsprechern werden unsymmetrisch betrieben.

→ Symmetrische NF-Verbindungskabel haben bei größeren Längen Vorteile, weil sie weniger störanfällig sind. In einem Tonstudio macht das durchaus Sinn, bei Geräten für den Heimbetrieb und den meist nur kurzen Verbindungskabeln ergibt sich dadurch kein Vorteil.

→ Nicht immer ist die Signalführung an XLR-Anschlüssen symmetrisch, denn es gibt auch die „Pseudo-Symmetrie“. Dabei wird nur das Potential der Minusleitung um 100-200Ohm „hochgelegt“. Die Folge sind ähnlich gute Eigenschaften wie bei der echten Symmetrie bei längen Kabeln. Es gibt aber kein invertiertes Audiosignal und somit auch keine Signal-Spannungsverdopplung.