Symmetrisch vs. Unsymmetrisch
Kabel, Eingänge, Ausgänge
Von Carlos San Segundo am 08. August 2022
Symmetrisch vs. Unsymmetrisch – Kabel, Eingänge, Ausgänge
Die Begrifflichkeiten symmetrisch/unsymmetrisch finden sich häufig in der Beschreibung von Geräten wie Audio Interfaces oder beim Anschließen von anderem Musik Equipment im Tonstudio. Vielleicht bietet das Interface einen symmetrischen Ausgang (balanced Output), doch beim Kompressor finden sich nur unsymmetrische Anschlüsse.
Worin liegt der Unterschied und muss mich das überhaupt interessieren? Könnte vielleicht etwas beim Anschließen kaputt gehen? Die Antworten folgen.
Unsymmetrische Übertragung / Unbalanced
Die unsymmetrische Übertragung findet vor allem im semiprofessionellen Umfeld und im HiFi große Verwendung. Beispielsweise ist das Instrumentenkabel mit zwei Leitern (Adern) ein ganz typischer Vertreter der unsymmetrischen Übertragung. Während die eine Ader für die Masse und die Schirmung zuständig ist, wird das Nutzsignal über die zweite Ader geschickt.
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Die meisten unsymmetrischen Kabel sind als Klinkenkabel mit 6,3 mm Klinke bzw. 3,5 mm Klinke oder als Cinchkabel ausgelegt. Übrigens ist die Übertragung via S/PDIF ebenfalls unsymmetrisch. Es finden sich aber auch Mikrofonkabel aus billigster Herstellung mit Klinke/XLR in unsymmetrischer Ausführung. Viele Audio Interfaces bieten unsymmetrische Eingänge für den Anschluss von Gitarre oder Bass, die Eingänge an Gitarren-Effektprozessoren sind natürlich ebenfalls unsymmetrisch ausgelegt.
Gerade bei der Aufnahme von Mikrofonsignalen und/oder der Verwendung von langen Kabeln ist zu beachten, dass die unsymmetrische Übertragung stark gegen Störungen von außen anfällig ist.
Symmetrische Übertragung / Balanced
Im professionellem Umfeld eines Tonstudios wird die symmetrische Übertragung präferiert, denn diese ermöglicht eine störungsfreie Übermittlung der Nutzsignale auch über weite Strecken hinweg. Neben den oben beschriebenen Adern „Masse“ (M) und „Nutzsignal“ (A) kommt bei einer symmetrischen Übertragung eine weitere Ader hinzu, die ebenfalls das Nutzsignal trägt – allerdings mit entgegengesetzter Polarität (B).
Der Trick besteht nun darin, dass ein etwaiges Störsignal auf beide Adern gleichermaßen wirkt (siehe auch Abbildung unten). Bei einer Summierung der Signale A+B löscht sich durch die Polaritätsumkehr das Nutzsignal vollkommen aus, übrig bleibt lediglich das Störsignal. So macht das natürlich noch keinen Sinn, deswegen addieren wir nicht die beiden Signale, sondern subtrahieren sie.
Das Ergebnis ist das reine Nutzsignal ohne Störgeräusche, die sich durch die Subtraktion gegenseitig aufheben. Für die Mathematiker hier nochmals die Gleichung mit S als Störsignal:
(A + S) – (B + S) = A + S – B – S = A – (-A) = A + A = 2 A
Natürlich wird das Nutzsignal durch die Aufteilung auf zwei Leiter nicht wirklich plötzlich doppelt so stark werden – wo sollte auch die Energie herkommen? Bei der Aufteilung des Nutzsignals auf zwei Adern wird es stattdessen zunächst halbiert, so dass am Ende 2 A = 2 * 1/2 Nutzsignal = 1 Nutzsignal herauskommt.
Unterschied unsymmetrische und symmetrische Kabel
Ein unsymmetrisches Kabel besteht aus einem signalführenden Leiter und einer Abschirmung. Häufige Verwendungsgebiete sind das Verbinden von Gitarre und Verstärker, von HiFi-Komponenten oder als einfache Schaltleitung.
Bei symmetrischen Kabeln sind zwei signalführende Leiter vorhanden. Diese sind in Phase um 180 Grad gedreht. Mit dieser entgegengesetzten Phase werden Störsignale ausgelöscht.
Deshalb eignen sich die symmetrischen Kabel bei empfindlichen Komponenten wie Mikrofonen und Mischpulten. Auch bei großen Übertragungslängen solltest Du bevorzugt symmetrische Kabel einsetzen.
Symmetrische & unsymmetrische Kabel im Tonstudio
So gut wie jedes (bessere) Mikrofonkabel ist symmetrisch ausgelegt, wenn beidseitig ein XLR-Anschluss vorhanden ist. Klinkenkabel können je nach Typ und Anwendung sowohl symmetrisch als auch unsymmetrisch ausgelegt sein. Ein einfaches Indiz ist die Verwendung von Stereo- oder Monoklinke (zwei Leiter, symmetrisch vs. ein Leiter, unsymmetrisch).
Kommen wir mal eben zu den typischen Fragen, die immer mal wieder auftauchen.
Was passiert, wenn Du unsymmetrische Klinken in symmetrische Anschlüsse steckst?
Das ist in der Regel kein Problem, denn die Buchsen erkennen das unsymmetrische Kabel und geben ein passendes Signal aus.
Ist eine symmetrische Verkabelung also viel besser als die unsymmetrische Variante?
Im Zweifelsfall bist Du mit einer symmetrischen Verbindung immer gut beraten. Andererseits ist diese Art von Kabel meistens teurer als die unsymmetrische Variante. So lange nur kurze Wege im Tonstudio oder auf der Bühne mit den Kabeln zurückgelegt werden müssen, dürfte der technische Vorsprung keinen entscheidenden Vorteil bringen. Wenn Du aber lange Wege zurücklegen musst, dann spielen symmetrische Kabel ihre Stärken aus.
Das sagt der Experte: Martin Elsner (SOMMER cable)
- Unsymmetrisch oder symmetrisch anschließen? Was ist besser?
Symmetrisch ist immer die bessere Wahl, wenn auch am anderen Ende vom Kabel ein Gerät mit symmetrischem Eingang vorhanden ist. Wenn man einen unsymmetrischen Anschluss mit einem symmetrischen Anschluss verbindet, ist das in jedem Fall eine unsymmetrische Verbindung, selbst wenn man den Stecker am symmetrischen Gerät auch entsprechend belegt.
Es gibt immer mal wieder Anwender, welche den Eindruck schildern, dass sie bei symmetrischer Kabelverbindung eine etwas geringere Lautstärke oder Dynamik feststellen. Das hat aber nichts mit dem Kabel zu tun, sondern das ist abhängig vom Schaltungsaufbau der Hardware.
- Sind XLR Kabel immer symmetrisch?
Handelt es sich um ein Kabel, welches auf einer Seite mit einem männlichen XLR und auf der anderen Seite mit einem weiblichen XLR versehen ist, dann kann man davon ausgehen, dass es sich um ein rein symmetrisches Verbindungskabel handelt.
In seltenen Fällen werden XLR Kabel auch als Lautsprecherkabel eingesetzt, bei denen dann natürlich nur zwei Pins – mit einem zweiadrigen und ungeschirmten Kabel – belegt sind. Im Zweifelsfall sollte man also die Bedruckung der Kabelmeterware beachten.
- Was ist ein symmetrischer Ausgang?
Bei einem symmetrischen Ausgang wird das Audio einmal in korrekter Phasenlage und einmal in 180° phasengedreht an den Pins für Hot und Cold bereitgestellt.
- Unterschied zwischen Stereo und symmetrischen Kabeln?
Bei symmetrischen Kabeln sind 2 Adern verdrillt für Hot und Cold, bei Stereokabeln ist es besser, wenn beide Signale jeweils geschirmt sind und damit ein Übersprechen zwischen linkem und rechtem Kanal verhindert wird.
Unter dem Strich werden dir zwei unterschiedliche Toningenieure mindestens drei verschiedene Meinungen zum Thema symmetrische/unsymmetrische Kabel und Kabellänge sagen können. In vielen Fällen reicht die einfache Variante und/oder etwas Experimentierfreude.
Großer Lesetipp: Audiokabel (Stecker, Arten, …)
Nachtrag: Brummen/Brummschleife
von Uli Hoppert, FOH
Brummen entsteht, wenn mehrere Geräte in einer Signalkette unterschiedliche Bezugspotentiale haben. Dabei geht es NUR um den Schutzleiter, nicht um Phasen, Impedanzen oder sonstwas – das hat alles nichts miteinander zu tun. Stellen wir uns ein Gerät auf der Bühne vor, welches dort an der Steckdose angeschlossen ist, das Signalkabel führt durch den Raum bis zum Mischpult am Saalende und besagtes Mischpult ist dort an die Steckdose angeschlossen (wer lieber Studiotechnik mag, der ersetzt jetzt „Bühne“ durch „Studio“ und „Saalende“ durch „Regieraum“ – und schon passt wieder alles.
Beide Geräte haben über den Schutzleiter des Anschlusskabels Verbindung zum Schutzleiter des Stromnetzes und gleichzeitig sind sie über die Abschirmung des SYMMETRISCHEN Kabels miteinander leitend verbunden. Wenn nun zwischen dem Schutzleiteranschluss des einen Gerätes und dem Schutzleiteranschluss des anderen Gerätes ein Potentialunterschied besteht, dann fließt zwischen diesen Punkten ein Ausgleichsstrom – und der brummt. Es geht dabei nicht um große, spürbare Ströme, sondern nur um ein paar Milliampere. Die leitende Verbindung über die Schutzleiter der Geräte und die Abschirmung der Kabel bilden zudem einen geschlossenen Kreislauf und diese Schleife ist das, was man Brummschleife nennt.
Der Trick ist nun, diese Schleife aufzulösen – und das tut der Groundlift. Dieser Schalter trennt nämlich die Gehäusemasse (die mit dem Schutzleiter verbunden ist) von der Signalmasse (die mit der Schirmung der Kabel verbunden ist) und damit kann kein Ausgleichsstrom mehr fließen.
Einen ähnlichen Effekt erreicht man, wenn man ein kurzes Stück symmetrisches Kabel dazwischensteckt, bei dem die Abschirmung nicht verbunden ist – auch damit kann man die Brummschleife unterbrechen. Hier wird auch klar, warum der Groundlift nur funktioniert, wenn die Signalkette symmetrisch ist – denn eine unsymmetrische Verbindung klappt ohne Masse nicht!
Eine DI-Box ist an dieser Stelle auch Unfug (ja, sie funktioniert, aber eigentlich tut eine DI-Box etwas ganz anderes) – denn eine DI-Box nimmt hauptsächlich eine Pegel- und Impedanzanpassung vor. Stattdessen sollte man einen Trenntrafo einsetzen, wenn das mit dem Groundlift nicht funktioniert. Solche Trenntrafos schaffen eine galvanische (also elektrisch vollständige) Trennung mittels zweier identischer Spulen auf einem gemeinsamen Kern.
Jetzt noch die Rubrik „Don´t do this at home“ – scheinbar kluge Menschen könnten auch auf die Idee kommen, den Schutzleiter eines der beteiligten Geräte einfach abzuklemmen oder abzukleben – was man früher gerne mal gemacht hat, wenn es brummte. Bitte: NICHT NACHMACHEN! Dadurch verliert die Übertragungskette ihre Schutzfunktion und im Fall eines elektrischen Defekts kann es zu tödlichen Stromschlägen kommen.
Mehr über Brummschleifen
Video: Welche Audiokabel sind symmetrisch und welche nicht?
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