Hammerfall DSP System:
Notebook Basics - Das Audio-Notebook in der Praxis

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Einleitung

Mit RMEs Hammerfall DSP System und dessen CardBus Interface, welches in praktisch jedem Notebook/Laptop arbeiten kann, erhalten portable Computer endlich eine professionelle Audio-Schnittstelle. Diese Tech Info enthält Erläuterungen zu den in der Praxis möglichen Problemen und deren Lösung.

Digitale Störgeräusche

Brummschleifen gibt es beim Notebook prinzipiell nicht. Alle bisher von uns getesteten Geräte besaßen ein Schaltnetzteil, bei dem der Massekontakt (Schuko) des Schukosteckers entweder gar nicht angeschlossen war, oder auf jeden Fall nicht bis zur Masse des Notebooks (Steckkontakte, Metallteile) durchgereicht wurde. Und trotzdem konnten wir in einigen Situationen Störgeräusche feststellen, die uns an Brummschleifen erinnerten, allerdings mehr wie 'digitale Störgeräusche' klangen.

Nähere Untersuchungen ergaben, dass durch die quasi masselosen Netzteile die Masse des Notebooks auf einem freien Potenzial liegt. Sie 'floatet' dabei je nach Gerät zwischen 20 und über 90 Volt Wechselspannung. Diese per hochohmigem Voltmeter messbare Spannung ist oftmals mitnichten hochohmig, sondern relativ niederohmig. Das führt zu verschiedenen Effekten, wie leichter Stromschlag beim Anfassen der D-sub Buchsen, bis zur Störung der analogen Ein- und Ausgänge angeschlossener Audio-Interfaces. Digiface und Multiface bilden hier leider keine Ausnahme.

Stellen Sie sich einfach vor, das Notebook wäre umhüllt von einer elektrostatischen Störwolke, bestehend aus Störsignalen vom Schaltnetzteil bis zur CPU, die nur darauf warten nach Masse abgeleitet zu werden. Bei einer niederohmigen Störquelle fliesst dann über die Masseverbindung ein nicht unwesentlicher Strom, der - handelt es sich um eine Audioleitung - im Audio hörbar werden kann. Bei obiger 90 Volt-Fehlkonstruktion reichte es aus den Kopfhörer aufzusetzen und das Kopfhörerkabel fest zu umfassen, schon wurde ein leichtes Summen im Kopfhörer hörbar! Selbstverständlich prangte auch auf diesem Gerät das beliebte TÜV-Zeichen...

Dies ist glücklicherweise ein Einzelfall. Wir haben beim Design des Hammerfall DSP Systems für eine möglichst hochwertige Masse gesorgt, die zudem keine Aufmodulation innerhalb des Systems, insbesondere der I/O-Box, verursacht. Ausserhalb sind uns jedoch die Hände gebunden. Beispiel Digiface: Wird der Kopfhörerausgang an ein ordentlich an Masse angeschlossenes Mischpult, Receiver, oder gar Audio-Messsystem angeschlossen, ergeben sich 112 dBA Rauschabstand - von Störgeräusch keine Spur. Dabei verwenden wir handelsübliches Kabel mit bis zu 3 Meter Länge. Mit dem Digiface auf der Bühne hatten wir jedoch in einem Fall eine schlechte Masseableitung und/oder Kabel, so dass ein unüberhörbares Störgeräusch den Einsatz von DI-Boxen notwendig machte. DI-Boxen enthalten einen kleinen Trafo, der eine galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgang bewirkt. Es kann also überhaupt kein Strom mehr über die Masseleitung (ab)fliessen.

Das Störgeräusch verschwand übrigens schlagartig beim Ziehen des Netzsteckers des Notebooks, was hier nichts mit Schuko, wohl aber mit den durch das Schaltnetzteil verursachten Störungen zu tun hat. Leider war der Akku des Notebooks fast leer, sonst hätten wir den Gig eben auf Batterie durchgezogen...

Gleiches gilt natürlich für das Multiface. Ist die grundsätzliche Masse schlecht, nützt auch eine Mehrfachverkabelung nichts.

Einen interessanten Workaround für die Bühne stellt die direkte Verbindung des Notebooks mit Masse dar, so dass die Ableitung der Störspannnung nicht mehr hauptsächlich über die I/O-Box, sondern schon vor dieser, gewissermassen an der Quelle, erfolgt. Fast alle Schnittstellen bieten sich als Massekontakt an, beipielsweise der COM-Port, aber auch die analogen I/Os der internen Soundkarte.

Kopfhörer und Line Out

Der Kopfhörer-Anschluss des Digiface ist im Grunde ein niederohmiger Line-Ausgang höchster Qualität, der in der Lage ist genug Lautstärke unverzerrt auch in Kopfhörern zu erzeugen. Er ist insofern identisch mit den analogen Ausgängen der DIGI96/8 PST und PAD. Allerdings ist er weder symmetrisch noch massefrei.

Wird auf der Bühne ein Monitorausgang gebraucht, kann der analoge Ausgang eine aktive Monitorbox mit Signal versorgen. In diesem Fall wird jedoch kein Stereo benötigt. Das Einstecken eines Mono-Klinkenkabels ist prinzipiell möglich. Dabei wird der rechte Ausgangskanal kurzgeschlossen. Dies stellt kein grosses Problem dar, denn:

  • Der Ausgang ist prinzipiell kurzschlussfest. Natürlich sollte eine solche Betriebsart trotzdem kein Dauerzustand werden. Daher, und weil ja sowieso nur der linke Kanal genutzt wird...
     
  • ...ziehen Sie den Fader des rechten analogen Ausgang in TotalMix einfach ganz nach unten, und routen alle zu monitorenden Signale nach Mitte oder Links - fertig. Wenn der rechte Kanal kein Signal ausgibt findet auch im Kurzschlussfall keine Belastung statt.
Soll der analoge Ausgang zweikanalig als Line-Out genutzt werden, für Luxus-Monitoring (Stereo) oder zwei komplett verschiedene Mono-Monitorings (Submixes), wird ein Kabel benötigt, welches Stereo auf zwei Mal Mono auftrennt. Solch ein Kabel ist gewöhnlicher Standard, siehe Zeichnung.
Auch die Variante Stereo-Klinke auf zwei XLR ist überall gebräuchlich und von daher leicht zu beschaffen. Die XLRs werden dann natürlich unsymmetrisch betrieben.
Bei der galvanischen Trennung durch eine DI-Box gibt es keine Masseverbindung mehr zwischen I/O-Box und dem Ausgang der DI-Box (Ground Lift). Das analoge Signal wird - da es sich um eine Wechselspannung handelt - vom Trafo übertragen, und steht am Ausgang (fast) unverändert zur Verfügung.

Normalerweise verringern DI-Boxen den Ausgangspegel um 20 bis 40 dB, um hochpegelige Line-Signale an den empfindlichen Mikrofoneingang des Bühnenmischers anzupassen. Das nützt einem aber nichts wenn weiterhin ein Line-Signal benötigt wird. Daher gibt es auch spezielle Line DI-Boxen (1:1), welche das eingehende Signal mit praktisch gleichem Pegel wieder ausgeben.

Netzteil und mobiler Betrieb mit Akku

Wie oben beschrieben kann der Betrieb eines Notebooks mit Akku statt Netzteil in bestimmten Situationen Vorteile bringen. Wie sieht es aber dann mit dem Netzteil der HDSP I/O-Box aus, und wieso ist das überhaupt notwendig?

Zunächst hatten wir geplant das HDSP-System ohne externes Netzteil zu realisieren. Dies erwies sich jedoch schnell als unmöglich. Das Digiface weist eine Leistungsaufnahme von circa 6 Watt auf. Das Notebook stellt per CardBus Interface jedoch nur 3,3 Volt bei maximal 1 Ampere zur Verfügung, entsprechend 3,3 Watt. Demzufolge waren wir gezwungen bei Betrieb mit einem Notebook eine zusätzliche externe Stromversorgung vorzusehen (AUX). Einfacher gestaltete sich die Situation mit Desktop-PCs, deren interne 12 Volt Betriebsspannung zur Stromversorgung des Digiface genutzt wird.

Um den Umgang mit dem Digiface für den Anwender möglichst problemlos zu gestalten, enthält es einen Schaltregler modernster Technologie. Dieser besitzt nicht nur einen hohen Wirkungsgrad (> 90%), sondern erlaubt zudem einen Betrieb mit jeder beliebigen Spannung zwischen 6 und 40 Volt! In der Praxis akzeptiert das Digiface jedes beliebige Netzteil mit einer Spannung zwischen 6 und 40 V DC (Gleichspannung), egal welcher Polarität, und sogar zwischen 6 und 28 Volt AC (Wechselspannung). Vorausgesetzt, das Netzteil kann den benötigten Strom liefern.

Bei solch einer grandiosen Kompatibilität hätten wir nun jedes beliebige Billig-Steckernetzteil in den Karton des CardBus Interface packen können, aber dafür war uns das HDSP-System zu schade. Daher liefern wir ein hochwertiges Schaltnetzteil, 12 V/1,25 A mit, welches nicht nur jede Netzspannung zwischen 100 V und 240 V akzeptiert (weltweit einsetzbar), sondern auch trotz der hohen Leistung von 15 Watt nur 150 Gramm wiegt! Natürlich besteht es auch alle Audiotests, sprich der beschriebene Effekt der Netzteile der Notebooks tritt hier nicht auf.
 
Der weite Spannungsbereich der I/O-Boxen erlaubt aber auch die Verwendung eines Bleiakkus statt eines Netzteiles. Das ergibt einen komplett netzunabhängigen (mobilen) Einsatz des HDSP-Systems. Wir haben den Einsatz von Bleiakkus getestet, und waren davon so begeistert, dass nun jedes CardBus Interface mit einem passenden Anschlusskabel ausgeliefert wird (NV-Stecker auf Flachstecker 6,3 mm, siehe Bild).
Als Akku verwendeten wir einen Panasonic LC-R122R2PG, 12 V 2,2 AH, der das Digiface 3,5 Stunden am Leben hielt. Eine parallele Spannungsmessung zeigt, dass das Digiface bis kurz vor dem Zusammenbruch des Akkus (6 Volt) noch voll funktionsfähig bleibt. Ein solcher wiederladbarer Bleiakku kostet zwischen 30 DM (Reichelt) und 60 DM (Conrad). Dazu passend ist ein kleines Ladegerät für knapp 40 DM (Conrad) erhältlich. Prinzipiell funktioniert natürlich auch jeder andere Bleiakku mit mehr als 9 Volt, je nach Kapazität ergibt sich dann aber eine andere Laufzeit.

Copyright © Matthias Carstens, 2001.
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