Passiver Monitorcontroller für den Betrieb von Studiomonitoren am PC

Heute gibt's ausnahmsweise mal was zum Basteln.

Viele Leute kommen auf die sowohl naheliegende wie auch sinnvolle Idee, sich als Abhöre für den PC ordentliche Studiomonitore statt billiger Brüllwürfel zu gönnen. Besonders ein Pärchen guter aktiver Nahfeldmonitore bietet sich da an. Die gute Idee wird einem aber oftmals durch Brummen, Rauschen oder sonstige Störgeräusche versauert. Zudem würde man sich einen echten mechanischen Lautstärkeregler wünschen, anstatt mit der Maus oder dem Touchpad herumfummeln zu müssen. Und wenn man schon beim Wünschen ist, dann kann auch ein Stummschalter nicht schaden, z.B. wenn mal das Telefon dazwischen klingelt. Man könnte zwar auch die Lautstärke runterdrehen, aber dann verliert man die vorige Einstellung.

Normalerweise ist so etwas der Job von einem Monitorcontroller. So etwas gibts in diversen Ausführungen, aber eben eher in der Profiliga und zu entsprechenden Preisen, und das obwohl es auf den ersten Blick eigentlich kaum etwas zu tun gibt. Dazu kommt, daß solche Geräte eine eigene Stromversorgung brauchen, was nicht bloß eine extra Steckdose braucht, sondern auch eigens ein- und ausgeschaltet werden will.

Man kann es daher auch anders herum angehen, und sich überlegen wie weit man mit einer passiven Schaltung kommen kann, die einfach genug zum Selberbauen ist, und die trotzdem die wichtigsten "Features" hat, die in einem solchen Fall gefordert sind. So etwas stelle ich hier vor, und zwar bloß als Schaltung. Ich überlasse es Eurer Kreativität und Bastelkunst, daraus etwas zu machen was nicht bloß funktioniert, sondern auch ansehbar ist.

Das Fehlen einer Stromversorgung (weder Netz noch Batterie) bedeutet, daß kein Verstärker drin sein kann. Das zwingt einem einige Kompromisse auf, und macht das Ergebnis bis zu einem gewissen Grad von den Eigenschaften der angeschlossenen Geräte abhängig. Es kann daher keine Garantie geben, daß es unter allen Umständen gut funktioniert, und es hat auch keinen Sinn, Messwerte anzugeben, denn die hängen haupsächlich von den Geräten ab. Wie die Amis sagen: YMMV (Your Mileage May Vary).

Die Schaltung bietet folgendes:

• Anschluß an den Line/Kopfhörer-Ausgang des PC über Miniklinke (3,5 mm).
• XLR-Ausgänge für zwei Studiomonitore mit symmetrischem Eingang.
• Klinkenbuchse für einen Kopfhörer (normale Klinke oder Miniklinke).
• Stereo-Lautstärkeregler für die Lautsprecher (nicht für den Kopfhörer).
• Umschalter zwischen Lautsprecher und Kopfhörer (beides zugleich geht nicht).
• Wenn der Umschalter eine Mitten-Aus-Stellung hat, hat man eine Stummschaltung.
• Störungsunterdrückung durch Ausnutzen des symmetrischen Eingangs der Monitore.

Das bedeutet, daß es auch ein paar Einschränkungen gibt:

• Kopfhörer und Lautsprecher gehen nicht gleichzeitig, sondern nur abwechselnd.
• Für den Kopfhörer gelten die Eigenschaften des PC-Ausgangs bzgl. Impedanz.
• Die Lautstärke des Kopfhörers kann nur im PC eingestellt werden.
• Die Monitore brauchen einen vernünftigen symmetrischen Eingang.
• Die Charakteristik des Lautstärkereglers hängt von deren Eingangsimpedanzen ab.
• Die Monitore sollten auch eigene Lautstärkeeinsteller haben (z.B. auf der Rückseite).
• Die Lösung ist nicht für lange Kabelwege. Es geht um "Schreibtischverdrahtung".

Bezüglich der Wahl der Komponenten habt Ihr alle Freiheiten, das heißt Ihr könnt Euch Euer "look-and-feel" selber gestalten, je nachdem welche Gehäuse und Bauteilwahl Ihr trefft. Mal gespannt ob jemand anbeißt und Bilder veröffentlicht.

Hier die Schaltung:

R1 ist ein handelsübliches Tandem-Poti, bei dem zwei Widerstandsbahnen über die gleiche Achse bedient werden. Heißt oft auch Stereo-Poti. Logarithmisch muß es sein, und wenn Ihr welche findet mit weniger als 10 kOhm ist das von Vorteil, weil dann die Eingangsimpedanz der Lautsprecher weniger Einfluß auf die Einstellcharakteristik des Potis hat. Insofern ist es auch besser, wenn die Eingangsimpedanz der Lautsprecher nicht zu niedrig ist. Die meisten Monitore dürften irgendwo bei 10 kOhm bis 100 kOhm angesiedelt sein, das steht hoffentlich in den technischen Daten. Wenn Ihr findet, daß die Einstellcharakteristik nicht passt, dann müsst Ihr ggf. mit zusätzlichen Widerständen experimentieren, wie z.B. in der Schaltung als R3 und R4 angedeutet. Die sollten allerdings auch nicht viel höher als 10 kOhm werden, sonst könnte eine kapazitive Eingangsimpedanz der Monitore zu einem Höhenabfall führen.

Ein kombinierter Line-Kopfhörer-Ausgang am PC hat üblicherweise keine besonderen Probleme mit Potiwiderständen von 1 kOhm, aber logarithmische Potis sind mit solch niedrigen Werten nicht leicht zu finden. Wer auf Luxus steht kann allerdings Drehschalter mit vielen Stellungen benutzen, dann kann er sich die Widerstandswerte raussuchen.

Der Umschalter kann, wie schon erwähnt, auch die Funktion der Stummschaltung erfüllen, besonders wenn es ein Kippschalter mit Mittelstellung ist. Ansonsten passt so gut wie alles, was zweipolig umschaltet, ob Kipp-, Dreh-, Wipp-, Druck- oder Schiebeschalter.

Die Störunterdrückung der Schaltung hängt in erster Linie an der intelligenten Masseverdrahtung und an der Qualität des symmetrischen Eingangs der verwendeten Monitore. Die Idee dabei ist, die Signalmasse auf der PC-Seite eben nicht mit der Masse der Monitore zu verbinden, denn das gibt oftmals eine Brummschleife. Speziell wenn die Monitore über das Netzkabel geerdet sind, was eher die Regel als die Ausnahme sein dürfte.

Der invertierende Signaleingang der symmetrischen Monitoreingänge (Pin 3) wird dabei quasi als Fühlerleitung benutzt, mit dem die Signalmasse auf der PC-Seite erfühlt wird, ohne daß dabei eine Verbindung mit der Masse der Monitore nötig wird. Eventuelle Störungen zwischen den Massen des PCs und der Monitore werden dann durch die Differenzbildung im Monitoreingang "herausgerechnet". Wenn der symmetrische Eingang auch nur halbwegs was taugt, dann sollte er die Störungen um mindestens 40 dB unterdrücken. Das reicht oft, aber nicht immer.

Damit das funktioniert, muß man acht geben, daß die Masseverbindung der Miniklinke vom PC von der Masse auf der Monitorseite getrennt bleibt. Das hat Einfluß auf die Wahl der Klinkenbuchsen, denn die müssen vom Gehäuse isoliert sein (auch die Kopfhörerbuchse). Die dadurch bewirkte Massetrennung bedeutet eine Auftrennung einer Masseschleife (bzw. Brummschleife), allerdings ohne eine galvanische Trennung. Nur wenn die Monitore mit Eingangsübertragern ausgestattet sind, ergibt sich eine galvanische Trennung. Das wäre zwar toll, ist aber aus Kostengründen eher selten.

Wenn die Störunterdrückung auf diese Weise noch nicht reicht, dann kann man eventuell mit weiteren Massnahmen zum Ziel kommen. Der erste Versuch sollte sein, eine separate Masseverbindung zwischen dem Gehäuse der Schaltung und einer passenden Stelle am Gehäuse des PC zu schaffen. Dafür ist die Masseklemme X5 gedacht. Ihr müßt selbst entscheiden, wie die ausgeführt sein soll. Es könnte z.B. eine 4 mm Buchse sein, die nicht vom Gehäuse isoliert ist. Dann kann man die Masseleitung zum PC mit einem Bananenstecker ausrüsten. Es gibt auch Masseklemmen mit Rändelschraube. Die passen eher zu Masseleitungen mit Kabelschuh.

Am PC muss man sich eine passende Stelle suchen. Es könnte z.B. eine Gehäuseschraube sein, unter die man einen Kabelschuh klemmt. Eine Schraube an einer unbenutzten Steckverbindung kann auch funktionieren, muß aber nicht. Es kommt darauf an wie der PC-Hersteller seine internen Masseverbindungen organisiert hat. Es wird also Experimentieren gefragt sein.

Statt einer solchen separaten Masseleitung kann auch eine Kombination aus R2 und C1 helfen, aber auch da sollten die angegebenen Werte eher als Startwert für das Experimentieren verstanden werden, nicht als endgültige Dimensionierung. Wenn man die Klinkenbuchse für den PC und die Masseklemme X5 nebeneinander an der Rückseite des Metallgehäuses platziert, dann kann man R2 und C1 ganz einfach fliegend dazwischen verlöten.

Überhaupt ist ein Metallgehäuse die richtige Wahl, sowohl zur Schirmung als auch der korrekten Masseführung wegen. Wie das aussehen soll bleibt Eure Wahl. Der Eine will eher eine Pultform, der Andere ein stapelbares Schächtelchen.

Wenn Ihr bei den XLR-Buchsen die Wahl habt, nehmt welche mit Gehäusekontakt. Manschmal ist sogar der Pin 1 schon in der Buchse mit dem Gehäuse verbunden, dann braucht Ihr diese Verbindung schon selber nicht zu machen. Da es Signalausgänge sind, sind die Buchsen männlich. Für die Verbindung mit den Monitoren taugen dann gewöhnliche XLR-Kabel.

Wenn Ihr das Ding gebaut habt, dann werdet Ihr selber schnell merken wie es am besten benutzt wird. Da man die Kopfhörerlautstärke nicht einstellen kann, wird man sich zuerst die Kopfhörerlaustärke am PC angenehm einstellen. Dabei ist man natürlich durch die Möglichkeiten des PC begrenzt, der nicht an allen Kopfhörern eine ausreichende Lautstärke zustande bringt. Das liegt an den Kopfhörerverstärkern der PCs, die eher für kleinere Kopfhörerimpedanzen ausgelegt sind. Eine passive Schaltung kann daran nichts ändern, Ihr müßt also einen Kopfhörer benutzen, der am PC direkt angesteckt vernünftig funktioniert.

Dann schaltet man auf Monitor um, und regelt an den Monitoren mit deren eigenen Reglern die Lautstärke so, daß sich bei maximal aufgedrehtem Regler an Eurem Eigenbau etwas mehr als die maximale Lautstärke ergibt, die Ihr braucht. Dann hat der Regler an der Eigenbau-Schaltung den besten Gebrauchsbereich und die beste "Feinfühligkeit".

Ich hoffe das Kistchen hilft dem Einen oder Anderen von Euch weiter, wäre nett wenn Ihr Feedback geben würdet, welche Erfahrungen Ihr damit macht, falls Ihr Euch entschließen solltet, es auszuprobieren.

Update:

Mein treuer Leser Wolfram Wagner hat mich auf die Möglichkeit aufmerksam gemacht, aus einem linearen Poti mit Hilfe zusätzlicher Festwiderstände eine Poti-Kennlinie zu erreichen, die annähernd logarithmisch werden kann, wenn man die Werte entsprechend wählt. Damit hat man zusätzliche Freiheitsgrade, und die Beschaffung geeigneter Potis wird weniger kritisch. Eine detaillierte Beschreibung dieser Möglichkeit findet man in einem Artikel auf der auch sonst sehr empfehlenswerten Webseite des Australiers Rod Elliott.