Symmetrische Signalführung

Erstellt 63 Antworten64 Beiträge
Startbeitrag#1
Hallo,
ich bin jetzt schon einige male auf die folgende Frage gestossen und habe in der einschlägigen Literatur bzw. Internet noch keine befriedigende Antwort erhalten:
Bei der symmetrischen Signalführung wird ja das Signal doppelt übertragen einmal original und einmal phasengedreht, und, da sich störungssignale ja gleichphasig auftragen, werden jene eliminiert.
So weit so klar.
Wie wird das realisiert, wird da einfach umgepolt? Ich verstehe nicht genau wie am Ende des Kabels die Rückdrehung der Phase der zweiten Leitung realisiert wird.
Vielen Dank,
Frieder Zimmermann
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Antwort#2
Hallo,
das "2." Signal ist nicht Phasengedreht sondern in der Polung gedreht. Das ist ein kleiner aber entscheidender Unterschied...:-)
Man realisiert das z.B. mit einem Übertrager, oder mit OPs... Sowohl die Symmetrierung, als auch die Unsymmetrierung....
Gruß
Hendrik
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Antwort#3
einmal phasengedreht,
Wie wird das realisiert, wird da einfach umgepolt?
Verpolt!
Verpolung != 180° Phasendrehung...
Möglichkeit 1: Übertrager
Das Signal was intern als (signal) und (gnd) vorliegt wird auf einen Trafo gegeben und sekundärseitig habe ich dass zwei Signale die symmetrisch und erdfrei sind.
Möglichkeit 2: Elektronisch
Am Ausgang wird ein elektronisch ein invertiertes Signal erzeugt.
Am Eingang ist dann einfach ein Differenzverstärker mit den zwei Eingängen (+) und invertiert (-).
Für beide Anwendungen gibt's fertige ICs die auch meist verwendet werden von Analog Devices SSM4142 oder so.
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Antwort#4
Da habe ich folgenden Satz aus Roland Enders "Homerecording Handbuch" scheinbar falsch verstanden:
"Beim symmetrischen Kabel bedfinden sich im Inneren des Schirms zwei Tonadern, die die gegenphasigen Nutzpotentiale transportieren.....Das gleichphasige Störsignal an den beiden Leitungen eines symmetrischen Kabels erzeugt keine Spannung, kann deshalb nicht verstärkt werden und bleibt unhörbar"
Er schreibt von gegenphasig, was ich als 180 grad phasendrehung verstehe.
wahrscheinlich fehlt mir aber als Komonist ein wenig nachhilfe in sachen elektrotechnik.
danke erstmal für die antwort(en).
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Antwort#5
und nochmal:
Da habe ich folgenden Satz aus Roland Enders "Homerecording Handbuch" scheinbar falsch verstanden:
"Beim symmetrischen Kabel bedfinden sich im Inneren des Schirms zwei Tonadern, die die gegenphasigen Nutzpotentiale transportieren.....Das gleichphasige Störsignal an den beiden Leitungen eines symmetrischen Kabels erzeugt keine Spannung, kann deshalb nicht verstärkt werden und bleibt unhörbar"
Er schreibt von gegenphasig, was ich als 180 grad phasendrehung verstehe.
wahrscheinlich fehlt mir aber als Komonist ein wenig nachhilfe in sachen elektrotechnik.
danke erstmal für die antwort(en).
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Antwort#6
Vielleicht hilft zu deinem Verständnis der Link.


Symmetrisch und unsymmetrisch - Erklärung
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Antwort#7
Er schreibt von gegenphasig, was ich als 180 grad phasendrehung verstehe.
Phasendrehung hat was mit Laufzeit(unterschieden) zu tun. Die liegen hier nicht vor.
Entweder ist das Signal elektronisch "gespiegelt" bzw. invertiert.
Oder es liegt der "Spezialfall der Symmetrierung" mittels Übertrager vor. Denn der
Symmetrieübertrager überträgt kein symmetrisches Signal, sondern ein potentialfreies.
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Antwort#8
Da bist du nun gleich auf einen der hartnäckigsten Irrtümer bzw. falsche Bezeichnung gestossen.
Wenn ein Tonmensch von "180-Grad Phasendrehung" schreibt oder spricht dann meint er fast immer Verpolung bzw. Invertierung des Signals.
So ist das zu verstehen. So wie auch ein Gliedermassstab mit cm-Einteilung "Zollstock" heisst.
Ein 180-Grad Phasendrehung ist aber was anderes. Stell dir einen Sinus vor. Bei Verpolung ist der nach unten geklappt, d.h. an der x-Achse gespiegelt. Bei 180Grad Phasenverschiebung um eine halbe Periode verschoben. Das sieht zwar gleich aus, aber nur bei _einem_ unendlichen Sinus.
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Antwort#9
Moin...
Er schreibt von gegenphasig, was ich als 180 grad phasendrehung verstehe.
wahrscheinlich fehlt mir aber als Komonist ein wenig nachhilfe in sachen
elektrotechnik.
Das ist eher ein sprachliches Missverständnis, denn ein technisches.
Die Begriffe "Phaseninvertiert" bzw. "gegenphasig" im Sinne von "verpolt" kommen IMHO aus der Elektrotechnik, genauer der (Wechsel-)Stromversorgung.
Dort gibt es nur genau eine Frequenz (hierzulande 50Hz). Ein reiner Sinus sieht verpolt genauso aus wie wenn er um 180° phasenverschoben wird. Bei einem beliebigen Signal (wie Musik) ist das nicht so. Dort müsste jede einzelne Frequenz um 180° phasenverschoben werden (inkl. entsprechend unterschiedlicher Laufzeiten!), um das Bild des invertierten Signals zu erhalten.
In der (Fach-)Umgangssprache der Elektrotechnik ist eine "Phase" oft synonym für einen Leiter, z.B. beim Drehstrom.
Beim "Haushaltswechselstrom" gibt es eben "die Phase" und den Nulleiter (auf dem der Strom mit umgekehrter Polarität fließt). So bürgern sich diese Begriffe über Umwege ein, meinen oft das richtige, führen aber auf technisch falsche Fährten.
Ein verpoltes bzw. invertiertes Signal hat keinen Laufzeitunterschied zum Originalsignal, ein (um welchen Phasenwinkel auch immer) verschobenes dagegen schon.
"Drehen" kann man (Signal-)Phasen ohnehin nicht, daher bin ich mit dem Begriff "Phasengedreht" noch einigermaßen einverstanden, weil frei von Doppeldeutigkeiten. Wenngleich der Begriff etwas falsches suggeriert, meint er doch immer die "Verpolung". "180° phasenverschoben" ist jedoch, wenn die Invertierung gemeint ist, immer falsch.
Bei Mischsignalen (also alles, was kein reiner Sinus, bestenfalls noch ein anderes einfach periodisches Signal ist), sollte man sich den korrekten Terminus "invertiert" angewöhnen, zumal es bei arbiträren Signalen keine Phase gibt...
Jens
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Antwort#10
Zu dem Thema "180° Phasendrehung" (oder auch gelegentlich "Phasenverschiebung" haben die Kollegen ja schon ausführlich geschrieben, was auch sehr erfreulich ist. Denn gerade durch diese Terminologie ist schon sehr viel Verwirrung entstanden. Ich habe das bei unseren Studenten oft erlebt.! Einem Diplomanden (!) mußte ich den Sachverhalt geradezu "eintrichtern", daß es ein physikalischer Unterschied ist, ob "gegenphasig" oder "180° phasenverschoben".
Der behauptete steckensteif, daß bei einer Emittergrundschaltung eines Transistors das Signal am Kollektor gegen dem Signal an der Basis 180° phasenverschoben sei. Diesen falsch verstandenen Sachverhalt hat ihm erheblich Verständnisschwierigkeiten bei seiner gesamten Diplomarbeit bereitet!
Ich frage dann immer die Studenten, ob sie mir eine Schaltung bauen können, die 2 Signale frequenzunabhängig 180° gegeneinander phasenverschiebt. Das geht tatsächlich. Aber der Schaltungsaufwand erfordert einen halben 19-Zoll-Einschubträger...
Man kann sich das am einfachsten klar machen indem man sich mit einer Sinuskurvenschablone mal einen Sinus hinzeichnet und auf eine Halbwelle einen Peak zeichnet. Bei "gegenphasigem" oder auch "invertierten" Signal wird der Peak einfach nur nach unten gespiegelt, bei einem 180°-phasenverschobenen Signal wird dieser um eine halbe Periode verschoben.
Auch über die Gruppenlaufzeit läßt sich der Sachverhalt leichgt unterscheiden:
Ein gegenphasiges stochastisches Signal ("stochastisch" sind alle Musiksingale und i.A. alle Signale die eine Nachricht enthalten) hat für alle Frequenzen konstante Gruppenlaufzeit. Ein "180°-phasenverschobenes" Signal müßte ein frequenzabhängige Gruppenlaufzeitfunktion haben die einen 1/x-Verlauf hat.
Leider bedienen sich auch eine ganze Reihe Professoren an den Hochschulen dieses schlampigen Sprachgebrauchs - ein trauriges Armutszeugnis für diese Spezies, die es doch als erste wissen sollten....

MfG
Rainer
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Antwort#11
Moin Rainer...
im Großen und Ganzen erntest du meine volle Zustimmung, bis auf diesen Satz hier:
"("stochastisch" sind alle Musiksingale und i.A. alle Signale die eine Nachricht enthalten)"
Ein stochastisches Signal kann eigentlich per Definitionem keine Information (insbesondere Nachrichten) tragen. Und Musiksignale sind zum allergrößten Teil deterministisch...
Die Anmerkung nur deswegen, weil wir in diesem Thread gerade falsch eingebürgerten Termini auf der Spur sind.
Rauschen ist stochastisch; ein Musiksignal ist bestenfalls "beliebig", irregulär, aperiodisch, unkorreliert (letzteres meist noch nichtmal)...
Ich weiß zwar, dass in vielen Skripten zur Signaltheorie es nur die Fälle "deterministisch vs. stochastisch" gibt, und als deterministisch nur periodische Signale "gelten gelassen werden". Dennoch - alldieweil die einem Musiksignal zugrunde liegenden Mechanismen alles andere als stochastisch sind, sollte man den Terminus vermeiden.
Es gibt da einen gewissen Konflikt zwischen den Terminologien der Physik und der Ingenieurwissenschaften. Das kommt zwar selten vor, sollte aber nicht gefördert werden - ich denke, da sind gerade wir beide uns einig ;)
Jens
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Antwort#12
Hallo Jens,

Es ist zwar streng genommen falsch, Nachrichtensignale aller Art als "stochastisch" zu bezeichenen, aber als Alternative dazu fällt mir höchstens noch der Begriff "pseudozufällig" ein.
Deterministisch würde ich kein Musiksignal bezeichnen. Aus "musikalischer Sicht" im Prinzip schon, weil wir ja seine Partitur kennen. Aber aus rein physikalischer Sicht nicht. Denn: ein Signal ist nur dann deterministisch, wenn man jeden Funktionswert exakt vorausberechnen kann (Trivialfall: Sinusfunktion). Das aber ist bei einem Musiksignal - aus rein physikalischer Sicht - nicht möglich. Das ÜT-System, das das Signal übertragen muß "weiß" nicht, welcher Funktionswert im nächsten Zeitpunkt kommt. Wir müssen daher von der Meßtechnik her ein Musiksignal wie ein stochastisches Signal behandeln. Aber wir können rein meßtechnisch ein gegenphasiges Signal nicht wie ein "180° phasenverschobenes" Signal betrachten.

MfG
Rainer
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Antwort#13
Hallo Rainer...
aber als Alternative dazu fällt mir höchstens noch der Begriff "pseudozufällig" ein.
Deterministisch würde ich kein Musiksignal bezeichnen. Aus "musikalischer
Sicht" im Prinzip schon, weil wir ja seine Partitur kennen.
Aber aus rein physikalischer Sicht nicht. Denn: ein Signal ist nur dann
deterministisch, wenn man jeden Funktionswert exakt vorausberechnen kann
Das aber ist bei einem Musiksignal - aus rein physikalischer Sicht - nicht möglich.
Das ÜT-System, das das Signal übertragen muß "weiß" nicht, welcher
Funktionswert im nächsten Zeitpunkt kommt. Wir müssen daher von der Meßtechnik
her ein Musiksignal wie ein stochastisches Signal behandeln.
Wie wäre es mit "irregulär"? Ein stochastisches Signal zeichnet sich ja unter anderem durch wirklichen Zufall aus, insbesondere vom Wegfall (bzw. sehr schnellen Abklingen) jeglicher Korrelation. Bei Musik ist eine kurzreichweitige Korrelation durch die Tonalität gegeben, eine langreichweitige durch das Metrum.
Eben. Ein Musiksignal enthält natürlich auch stochastische Anteile, aber das reine Nutzsignal lässt sich durch eine sehr exakte Partitur (inklusive Interpretationsanweisungen, genaue Baupläne der Instrumente usw.) zumindest THEORETISCH exakt beschreiben.
Das stimmt so nicht. Stichwort: deterministisches Chaos. Das sind streng deterministische Vorgänge, bei denen aber kleinste Abweichungen in den Anfangs- oder Randbedingungen eine Vorhersage unmöglich machen.
Entsprechende Zeitreihen sind nur schwer von stochastischen unterscheidbar, aber möglich ist es mit den richtigen Methoden schon (endlich-dimensionaler Phasenraum, Lyapunov-Exponenten etc...)
Doch, theoretisch schon. Man muss nur sämtliche Randbedingungen sehr genauo kennen, was in der Praxis nicht realisierbar ist. Aber die theoretische Beschreibbarkeit macht ein Musiksignal deterministisch.
Das wiederum ist richtig. Oder anders gesagt: Die Signaltheorie kennt sozusagen die Extremfälle "peridodisch" (Bandbreite null) und "stochastisch" (maximale Bandbreite, Zufallsprozesse). Dass man in der Signaltheorie so oft von "stochastischen" Signalen spricht, beruht darauf, dass der Beweis oder die Messung bestimmter Eigenschaften für stochastische Signale als "Worst case" die Gültigkeit für beliebige Signale meist einschließt. Beispiel: Messung des Amplitudenfrequenzganges mit Rauschen - wenn ich das getan habe, gilt der Frequenzgang auch für beliebige andere Signale.
Reale Signale sind i.d.R. weder periodisch noch stochastisch, sondern liegen irgendwo dazwischen. Sprich: "periodisch" und "stochastisch" sind kein "entweder-oder", sondern schlicht die definierenden Extreme...
Stochastische Signale als Extremfall in der Signaltherorie zu betrachten, ist sinnvoll. Aber alles, was nicht periodisch ist, "stochastisch" zu nennen, ist physikalisch falsch. Darauf wollte ich hinaus.
Jens
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Antwort#14
Ein stochastisches Signal kann eigentlich per Definitionem keine Information (insbesondere
Nachrichten) tragen. Und Musiksignale sind zum allergrößten Teil deterministisch...
Als "stochastisch" im Sinne von zufällig, nicht bestimmbar würde ich den Diffusschall
im Raume bezeichnen?
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Antwort#15
vielen dank erstmal für die vielen guten antworten und ich finds toll, dass jetzt eine diskussion über korrekte bezeichnungen losgetreten wurde....
der link von slavko ist auch bisher die ausführlichste erklärung die ich bekommen habe.
ich frag aber trotzdem nochmal:
wenn das zweite signal ( das also invertiert bzw. gespiegelt ist, nicht phasenverschoben), wieder in das erste zurückgeführt wird, was passiert dann? bei sengpiel steht, in dem vorverstärker gibt es einen differenzverstärker, der beide wellen voneinander abzieht. steckt da die antwort?
ich dachte immer, wenn 2 gleiche wellen (amplitude gleich, frequenz gleich und zeitlich nicht versetzt) mit unterschiedlicher phasenlage (ich hoffe das ist korrekt ausgedrückt) aufeinander treffen löschen sie sich gegenseitig aus. Was passiert also beim Zusammentreffen?
oder wo liegt der denkfehler?
frieder
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Antwort#16
ich dachte immer, wenn 2 gleiche wellen (amplitude gleich, frequenz gleich und zeitlich nicht versetzt)
mit unterschiedlicher phasenlage (ich hoffe das ist korrekt ausgedrückt) aufeinander treffen
löschen sie sich gegenseitig aus. Was passiert also beim Zusammentreffen?
Der Differnzverstärker / Instrumentenverstärker bildet die Differnz.
Dein Gedankenfehler:
Die Beträge der beiden Signale (+ und -) sind gleich, aber nicht die Vorzeichen!
Die Beziehung bei symmetrischer Übertragung zwischen den Signalen (1):
b = -1 * a
Der Differenzverstärker macht aus den Eingängen das Ausgangssignal c:
c = a - b
c = a - -a = 2a
Für Störungen s, die auf beide Adern mit gleichem Betrag und Vorzeichen einstreuen, gilt (2):
c = s - s = 0
(1) gilt für elektronische Symmetrierung oder den Fall, daß bei Trafosymmetrierung der
Ausgang des Trafos eine "Mittenanzapfung" hat, die auf Masse gelegt und damit nicht mehr
potentialfrei ist.
(2) gilt jedoch auch bei potentialfreier Übertragung.
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Antwort#17
Das für die symmetrische Übertragung invertierte Signal (- bzw. Pin 3 am XLR) wird im Empfänger wieder elektronisch "zurück"-invertiert, und die Signale addiert, weil nur so löschen sich die Störungen aus. Zeichne es dir einfach mal auf!
Bei Übertrager, der ja nix anderes is als ein Trafo, macht ein Störimpuls deswegen nix aus, weil er an beiden Enden der Spule gleichzeitig und annähernd gleichstark auftritt, und so keinen Magnetfluss erzeugt.
Mank
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Antwort#18
Hi,
es wuerde mich mal interessieren, ob es Angaben gibt ueber die Genauigkeit des "Wiederzusammenfuehrens" der beiden Signale. Geschieht dies nicht wirklich 100%, dann aendert sich ja auch das Signal an sich.
Weiss jemand diesbezueglich mehr?
Dirk
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Antwort#19
aufeinander treffen löschen sie sich gegenseitig aus.
oder wo liegt der denkfehler?
Sie werden nicht addiert, sondern subtrahiert!
S - (-S) = 2S
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Antwort#20
Natürlich sind diese Daten meßbar und nachz IRT-Pflichtenheft gibt es Mindestanforderungen.
Als Beispiel für Verstärker mit hervorragenden Daten sei auf die Module von Funk Tonstudiotechnik
in Berlin verwiesen (s. Link).


Datenblatt / Meßkurven Verstärker
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