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Hans M. Strassner ist Inhaber, Geschäftsführer und Chefkonstrukteur von HMS Elektronik.

Interview mit HMS-Geschäftsführer Hans M. Strassner


i-fidelity.net: Herr Strassner, sind Sie es eigentlich immer noch nicht leid, der HiFi-Szene erklären zu müssen, wie und warum sich unterschiedliche Netzversorgungsbedingungen auf die Klangcharakteristik einer HiFi- oder Heimkino-Anlage auswirken?

Strassner:
Keinesfalls! Auch wenn wir dieses Thema seit nunmehr 12 Jahren bearbeiten, bleibt es spannend und lehrreich. Unsere Energia-Filterleiste entwickelten wir 1995/96 mit Erkenntnissen aus unserem Kerngeschäft, der Messtechnik für den Forschungseinsatz. Dort geht es um die Messung extrem kleiner Signale, wir reden von Nanovolt bis Picovolt, einer Spannungsgröße mit bis zu elf Nullen hinter dem Komma. Klar, dass bei solch mikroskopischen Signalen nicht nur die Verstärkerelektronik und Verbindungskabel, sondern auch die Netzentstörung eine bedeutende Rolle spielen. Der ungewöhnlich gute Erfolg unserer Energia-Filterleiste belegt, dass die Netzentstörung auch für HiFi- und Videoanlagen von großer Bedeutung ist.

In den vergangenen Jahren haben wir hinzugelernt, dass es sich lohnt, klanglich auch den – wegen der doch deutlich größeren Signale im Audio/Videobereich – scheinbar unwichtigeren Argumenten wie Störeinflüssen durch ohmsche und induktive Verluste, schädlicher, kapazitiver Kopplung etc. kompromisslos nachzugehen, selbst wenn dies größeren Aufwand bedeutet. Das Ergebnis haben Sie mit der Energia Definitiva vor sich.


i-fidelity.net:
In der High-End-Szene wird immer mal wieder die Auffassung vertreten, dass Netzklirr keinen Einfluss auf die Klangqualität hat. Wie bewerten Sie diese Aussage?

Strassner:
In Unkenntnis der tatsächlichen klang- und bildbeeinträchtigenden Ursachen wird gerne der Fehler begangen, den Netzklirr allem voran ins Rennen zu schicken. Klirr ist in unserer Branche ein sehr negativ belegtes Wort mit entsprechender Wirkung auf den Leser. Technisch beschreibt dieser Ausdruck den Amplitudenanteil gerad- und ungeradzahliger, also zur Grundfrequenz synchroner Frequenzen, im Falle der Netzfrequenz den Anteil ganzzahliger Vielfache von 50 Hertz. Und die haben tatsächlich nur einen verschwindenden Einfluss auf das Klanggeschehen. Mit anderen Worten: Es stört kaum, ob Netzklirr da ist oder nicht, die wesentlichen klangbeeinflussenden Ursachen sind andere. Insofern ist die These, »Netzklirr hat keinen Einfluss auf die Klangqualität«, aus technischer Sicht noch nicht einmal angreifbar. Aber daraus ableiten zu wollen, es gäbe keine »Netzprobleme«, ist schlichtweg ein Irrtum.


i-fidelity.net:
Sind Ihre Energia-Netzprodukte deshalb so effektiv, weil die Hersteller ihre Hausaufgaben nicht gemacht haben?

Strassner:
In der Tat gibt es Komponenten, also Verstärker, CD-Player etc., die auf unterschiedliche Netzbedingungen nur schwach oder mäßig mit Klangeinbußen reagieren. Meist, aber nicht grundsätzlich sind dies Komponenten, bei denen das bekannte »Ausphasen« auch keinen signifikanten Unterschied liefert. Der weitaus größere Teil der marktgängigen Komponenten reagiert allerdings kräftig, so dass man nicht empfehlen kann, auf unsere Netzfilter und Netzkabel sowie auf »Ausphasung« zu verzichten. Es bleibt sonst erhebliches Klangpotential auf der Strecke.

Damit habe ich eigentlich bestätigt, dass Ihre kritische Frage nicht ganz unberechtigt ist – auch wenn ich sie ohne Klärung der technischen Hintergründe so nicht gestellt sehen möchte.

Zwei einfache Dinge sind an dieser Stelle allerdings erwähnenswert: Die Gerätehersteller täten allen HiFi-Liebhabern einen preiswerten, aber großen Gefallen, wenn sie die meist rückseitigen Netzstecker mit einem eindeutigen Hinweis auf den richtigen Phasenanschluss (Ausphasen) bedrucken und die notwendige Absicherung mit verlustärmeren Sicherungen vornehmen würden. Dies ist bisher eher die Ausnahme als die Regel.


i-fidelity.net: Es gibt also technische Gründe für die Netzabhängigkeit und ihre unterschiedlich starke Ausprägung?

Strassner:
Ja, auch hier gibt es das Ursache/Wirkung-Prinzip. Zwei der wichtigsten Gründe muss ich etwas ausführlicher beschreiben, um verständlich zu bleiben.

Die bereits extreme und weiter zunehmende Elektrifizierung aller Lebensbereiche vom elektrischen Dosenöffner bis hin zum PC erzeugt im Stromnetz leitungsgebundene Störungen nicht nur niederfrequenter auf die 50 Hertz des Netzes bezogene (Netzklirr), sondern speziell auch hochfrequenter Art, zum Beispiel  durch funkenziehende Schaltvorgänge, Schaltnetzteile von PCs etc. Diese auf der Netzleitung erzeugten Störungen sind abhängig vom Wohnumfeld, sie sind im Einfamilienhaus eher geringer als in Mehrfamilien- oder gar Hochhäusern.

Hinzu kommt aber das als Elektrosmog bekannte Phänomen. Darunter versteht man die Gesamtheit der elektromagnetischen Strahlung, die sich als Funkwelle ausbreitet und jedes Stück Draht, das aus der Erde herausragt, als Antenne benutzt. Die Netzleitung in der Wand ist allein aufgrund ihrer Länge eine sehr effiziente Antenne, hier hilft auch keine herkömmliche Abschirmung. Sie nimmt alle hochfrequenten Felder von Störern und speziell auch der Vielzahl an Rundfunk-, TV- und Handy-Ausstrahlungen auf, die die an ihr betriebenen HiFi- und Videokomponenten ebenfalls nur als Störung quittieren. Der Frequenzbereich reicht von Langwelle (100 Kilohertz) über UKW (100 Megahertz) bis zum DECT/Handy-Frequenzbereich (1 Gigahertz).

Natürlich ist das Störausmaß in der Stadt, etwa im Hochhaus mit freiem Blick auf den nächsten UKW/TV/Handy-Funkturm, größer als bei ländlicher Wohnlage. Dennoch sind die Störungen auch dort keinesfalls vernachlässigbar. Denken Sie nur an das kurze Stück Wurfantenne Ihres Weckradios, mit dem Sie auch auf dem Land jeden gewünschten Sender von Langwelle bis UKW einwandfrei empfangen können. Und genau das ist eines der gravierenden Probleme.

Jeder HiFi-Freund weiß, dass ein zu laut aufgedrehter Verstärker schließlich Verzerrungen durch zu hohe Signalamplituden verursachen wird. Doch kaum einer weiß, dass dies bereits bei sehr viel kleineren, im Millivoltbereich liegenden Hochfrequenzstörungen des Elektrosmogs ebenfalls passiert. Unsere Audioverstärker sind typischerweise mit Bandbreiten von circa 100 Kilohertz, sehr hochwertige bis 1 Megahertz versehen. Das heißt, sie können Signale, aber auch Störungen außerhalb des Hörfrequenzbereiches (≈20 Kilohertz) bis zu 100 Kilohertz beziehungsweise 1 Megahertz linear verarbeiten, ohne dass klangschädliche Verzerrungen entstehen. Ist die Störung jedoch hochfrequenter, also schneller, als der Verstärker ihr folgen kann, reagiert dieser mit nichtlinearer Verstärkung. Jetzt wird das Audiosignal mit dem Störsignal vermischt, und so wird schon bei kleinen, frequenzabhängigen Spannungswerten eine Verzerrung (TIM) hörbar. Ein sehr guter Verstärker mit 1.000.000/1 Signal zu Störspannungsabstand (120 dB) bricht schon durch einige Millivolt hochfrequenter Störung auf unzureichende zum Beispiel 100/1 (40 dB) Signal zu Störspannungsabstand mit entsprechender negativer klanglicher Auswirkung zusammen.

Wie die hochfrequenten Störungen aus der Netzleitung in den Verstärker gelangen, ist schnell zu beantworten – über die Koppelkapazität der Primär- zur ansonsten isolierten Sekundärwicklung des geräteinternen Netztransformators. Je größer die Koppelkapazität, desto anfälliger ist das Gerät. Nebenbei ist die Koppelkapazität auch Ursache für das »Ausphasungs«-Problem.

Ich erwähnte vorhin, dass dem Leser mindestens zwei der wichtigsten Ursachen für die netzseitige Störempfindlichkeit von HiFi- und Videokomponenten erklärt werden sollten. Hier die zweite:

In einer Veröffentlichung mit dem Untertitel »Das Phänomen der letzten 1,5 Meter« sind wir der Frage nachgegangen, wie es denn sein kann, dass der Austausch eines Komponenten-Netzkabels in einer HiFi-Kette so deutlich hörbar wird, wenngleich doch die Leitung in der Wand unverhältnismäßig viel länger und meist von deutlich schlechterer Qualität ist? Dies klingt zunächst unglaubwürdig, ist jedoch einfach zu erklären.

Das Phänomen hat seinen Ursprung in einem lange akzeptierten und von daher nicht mehr zur Kenntnis genommenen Problem der Umformung der sinusförmigen Netzspannung in die egal für welche Art Verstärker notwendige Gleichspannung. Das diese Aufgabe leistende, typische geräteinterne Netzteil besteht aus einem Transformator, der die 230 VAC auf den meist niedrigeren Wert für eine Halbleiterelektronik heruntertransformiert, ferner aus einem Vollweggleichrichter und dem Ladekondensator, der als Ladungsspeicher dient.

Da der Konstrukteur für seine vom Netzteil versorgte Elektronik eine möglichst glatte Gleichspannung fordert (geringe Restwelligkeit), muss der Ladekondensator sehr große Werte annehmen, damit er den Strombedarf der Elektronik möglichst mit nur geringem Spannungsabfall in den Zeitabschnitten, in denen der Augenblickswert des Sinus kleiner ist als die Spannung am Ladekondensator, halten kann. Der Gleichrichter schaltet die Verbindung von der Sekundärseite des Trafos also erst durch, wenn der Augenblickswert des Sinus größer ist als die Ladekondensatorspannung und trennt die Verbindung wieder, wenn der Sinus sein Maximum in Richtung Null verlässt.

Dies führt zu einem beachtlichen Problem. Könnte ich Ihnen hier eine Skizze machen, wäre sofort sichtbar, dass von den 10 ms einer Sinushalbwelle nur ein kleines Zeitfenster immer kurz vor Erreichen des Sinusmaximalwertes zur Nachladung des Ladekondensators verfügbar ist. Je kleiner die Restwelligkeit der gewünschten Gleichspannung, desto kürzer ist dieses Zeitfenster. Die typischen Auslegungen führen zu 1 bis 0,5 ms bezogen auf 10 ms (Stromflusswinkel). Das heißt, dass der trafoseitig fließende Strom aus nahezu rechteckigen (nicht sinusförmigen) Stromimpulsen besteht, die bis zu 20 Mal größer sind als der durchschnittliche Strombedarf der Elektronik. Dieser 100-Hertz-Stromimpuls, der wegen der Gleichrichtung frequenzverdoppelt und stark oberwellenhaltig ist, erscheint rückwärts transformiert auf der 230-V-Primärseite des Transformators und damit im Komponentennetzkabel und natürlich auch den Steckern und Buchsen. Hier hinterlässt er einen überwiegend induktiven, aber auch ohmschen Spannungsabfall auf dem Weg zum Einsteckplatz der für alle Komponenten gemeinsamen Verteilerleiste. Das heißt nichts anderes als dass man eine ständig wechselnde Differenzspannung zwischen den Komponenten aufgebaut hat. Und wie das mit Differenzen so ist, versuchen die sich in einem geschlossenen System auszugleichen. Geschlossen ist das System über die jeweiligen Signalverbindungen. Hier fließen die Ausgleichsströme von Masse zu Masse der Komponenten über den Schirm (Mantel) zum Beispiel von Cinchkabeln, deshalb Mantelstrom genannt. Der Strompfad schließt sich erneut über die Koppelkapazität des Transformators. Dass ein über Signalkabel fließender Störstrom klanglich nichts Gutes verheißt, braucht sicher nicht erklärt zu werden.

Es handelt sich also um eine von den Komponenten durch die Sinus/Gleichspannungsumformung selbst erzeugte Störung, die klanglich umso auffälliger sein kann, je mehr Komponenten in einer Kette miteinander Verbindung haben. Diese Störungsart wurde nach unserer Überzeugung lange unterschätzt. In bestimmten Fällen und je nach Wohnort kann ihr Einfluss die Auswirkung des Elektrosmog sogar dominieren.


i-fidelity.net:
Wie lösen Sie diese eben geschilderten Störungsprobleme bei der Energia Definitiva?

Strassner:
Das Problem Elektrosmog lösen wir mit hochwirksamen, mehrpoligen Breitband-Tiefpassfiltern. Jeder Steckplatz hat seine eigene Filterbank, die sowohl gegen symmetrische als auch asymmetrische Störungen wirksam ist. Die getrennte Filterung verhindert Störeinflüsse der Geräte untereinander durch die nur so vorhandene hohe Rückflussdämpfung.

Das Problem der differenzspannungsbedingten Mantelströme lösen wir durch die sorgfältige Wahl der Filtereinsatzfrequenzen und hoher Flankensteilheit sowie durch ein extrem niederohmsches und niederinduktives Schaltungskonzept, das die Platine, die Kontakte, die Komponentenverbindungskabel einschließt. So sind zum Beispiel alle Kontakte weichverkupfert und vergoldet. Das verbessert die Kontaktqualität um mehr als das 200-Fache gegenüber herkömmlichen Kontaktmaterialien – mit dem Erfolg entsprechend reduzierter Spannungsabfälle. Wir haben auch in der Innenschaltung keinen Aufwand gescheut, um mögliche Differenzspannungen so klein wie möglich zu halten.

Und was natürlich auch noch wichtig ist: Ihre Kette ist netzseitig mit unseren Gran Finale Jubilee SL-Netzkabeln angeschlossen. Ein Teil des klanglichen Erfolges ist hierauf zurückzuführen, wie meine Erläuterung zum Ausgleichsstrom (Mantelstrom) durch Differenzspannungsbildung nahelegt.


i-fidelity.net: Die Energia Definitiva ist sehr durchdacht. Dennoch drängt sich die Frage auf, warum Sie auf die Neugenerierung des 50-Hertz-Netzes verzichtet haben?

Strassner:
Jeder elektrotechnisch Vorbelastete weiß, dass die Wandsteckdose eine sinusförmige 230-Volt-Spannung liefern sollte. Sinusförmig, weil der Generator im Kraftwerk kreisrund läuft und die Abwicklung eines Kreises in der Zeitachse einem Sinus entspricht. Da die Wandsteckdose dies aufgrund unterschiedlichster Belastung durch diverse andere Verbraucher häufig nicht sauber leisten kann, liegt der Gedanke scheinbar ohne weitere Erklärung nahe, dass die Neugenerierung des Sinus alle Probleme lösen könnte. Als Marketingargument wäre das sicher ein Selbstläufer. Mehr ist es allerdings nicht, wie Sie sich sicher auch durch Ihre eigenen Hörvergleiche überzeugen konnten.

Die Erklärung habe ich bereits geliefert. Wenn bei der Gleichspannungsgewinnung aus sinusförmiger Spannung nur während fünf bis zehn Prozent der Zeit und immer nur kurz vor Erreichen des Maximums Strom fließt, in den restlichen 90 bis 95 Prozent der Gleichrichter die Verbindung zum Netz regelrecht trennt – wie wichtig ist dann wohl die Sinusform der 90 bis 95 Prozent? Dass die verbleibenden fünf bis zehn Prozent durch den harschen Ladestromimpuls verbeult, also stark von der Sinusform abweichen werden, ist selbstverständlich. So niederimpedant kann kein praktikabel aufgebauter Sinusgeneratorverstärker sein. Vom deutlich schlechteren Wirkungsgrad im Vergleich zur Passivlösung will ich hier gar nicht unbedingt reden.


i-fidelity.net: Warum wirken die beiden Low-C-Steckplätze der Energia Definitiva derart klangförderlich?

Strassner:
Ich wollte hier eigentlich keine »Kochbuchanleitung« liefern, aber soviel sei gesagt: Wir filtern wie erläutert und reduzieren zusätzlich die Kapazität auf circa ein Zwanzigstel, um den Fluss von Ausgleichsströmen noch weiter einzudämmen.

Um an dieser Stelle noch einmal auf Ihre Frage nach den »Hausaufgaben« der Hersteller zurückzukommen: Einen derartigen Aufwand zu betreiben, wie wir es tun, ist sicher nicht ihre Aufgabe. Und für den Rest gibt es die Energia Definitiva.

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