Rauschen bei USB-Audio-Interfaces beseitigen: Ursachen, Tricks und echte Lösungen

Wenn Sie ein Audio-Interface, einen Synthesizer oder ein anderes Musikgerät über USB an Ihren Computer anschließen und ein Summen, Knallen oder Störungen hören, ist das ein frustrierendes Gefühl. Es handelt sich um ein weitaus häufigeres Problem, als es scheint., und es macht keinen Unterschied zwischen Marken oder Bereichen: Dies passiert bei Schnittstellen, Controllern, Synthesizern und praktisch allen Geräten, die Strom oder Daten über USB erhalten.

Die Ursache des Problems liegt fast immer darin, wie Strom und Daten gemeinsam über das USB-Kabel übertragen werden. Im selben Kabel koexistieren die 5V-Leitung (und Masse) mit D+ und D-, und die Stromversorgung des Computers wurde nicht für Hi-Fi-Audio entwickelt, sondern für Mäuse, Tastaturen, Speicher und andere anspruchslose Peripheriegeräte. Deshalb schleichen sich Geräusche aus dem Inneren des Computers (CPU, Lüfter, Schaltwandler) und anderen angeschlossenen Geräten ein. Als Nächstes erfahren wir alles über So entfernen Sie Rauschen aus der USB-Audioschnittstelle. 

Warum USB-Rauschen auf Audiogeräten auftreten

In einem Standard-USB-Kabel befinden sich vier Leiter: Rot (5 V), Schwarz (Masse), Weiß (Daten-) und Grün (Daten+). Der Schlüssel ist, dass die 5V-Leitung, die vom Computer kommt, normalerweise „schmutzig“ ist., mit überlagerten Störgeräuschen, die vom Gerät selbst und seinen Peripheriegeräten verursacht werden. Dieser Schmutz verbindet sich mit dem Audiosystem und erzeugt Brummen, Rauschen oder Störungen, die manchmal je nach Prozessorlast oder sogar Lüftergeschwindigkeit variieren.

Dieses Phänomen ist nicht auf eine bestimmte Marke beschränkt: Früher oder später werden viele Benutzer davon betroffen sein. Das wirklich Frustrierende ist, dass es das Erlebnis und die Qualität ruiniert., insbesondere bei Aufnahmen, Live-Auftritten oder kritischen Überwachungsumgebungen, in denen Brummen nicht länger akzeptabel ist.

Hinzu kommt ein erschwerender Faktor: Manche Geräusche verstärken sich beim Berühren von Metallteilen, Saiten oder auch dem Boden, je nachdem, wie die Massen bezogen sind. Wenn das System Ihren Körper „bemerkt“, kann es die Luftfeuchtigkeit variieren., was zu den typischen 50/60 Hz und ihren Oberwellen passt, wenn Erdschleifen oder Potenzialunterschiede zwischen Geräten vorhanden sind.

Als ob das nicht genug wäre, werden bei manchen Kabeln standardmäßig Ferritringe mitgeliefert und sie bewirken keine Wunder: Ferrite helfen bei hochfrequenten Störungen, aber sie können wenig gegen niederfrequentes Brummen tun, das durch Netzteile/Erdungen verursacht wird. Daher können sie diese Fälle zwar selbst lösen, tragen aber selten dazu bei.

Warum ein Hub mit Stromversorgung das Problem nicht immer löst

Eine häufige Reaktion ist die Interkalation ein USB-Hub mit eigener StromversorgungEs ist sinnvoll, darüber nachzudenken: Wenn der Hub den Strom „liefert“, hört das Computerrauschen vielleicht auf. Das Problem besteht darin, dass viele Hubs die Stromversorgung des Hosts umgehen. mit dem Rest des Busses, sodass die „schmutzigen“ 5 V weiterhin vorhanden sind und das Rauschen anhält.

Bedeutet dies, dass ein Hub mit Stromversorgung nie funktioniert? Nicht unbedingt. Wenn Sie bereits eines haben, probieren Sie es aus, denn manchmal hilft es, aber man sollte das nicht als selbstverständlich ansehen. Viele Modelle isolieren die Stromversorgung nicht vom Host, und selbst wenn sie über eine externe Stromversorgung verfügen, unterbrechen sie nicht den Pfad, über den Rauschen eindringen kann.

Die Y-Kabel-Lösung: Daten und Strom trennen

Die einfachste Alternative besteht darin, Strom und Daten physisch zu trennen, sodass der Computer nur mit dem Gerät „kommuniziert“, es aber nicht mit Strom versorgt. Dies wird mit einem USB-Audio-fähigen Y-Kabel erreicht., mit drei Anschlüssen: einer geht zum Computer (Daten ohne 5 V), ein anderer zu einer Stromquelle (PWR) und der dritte zu Ihrer Schnittstelle/Ihrem Synthesizer.

In diesen Kabeln muss das zum Computer gesendete Signal ausschließlich D+ und D- (grün und weiß) tragen, wobei das rote 5-V-Kabel abgeklemmt bleiben muss. Schauen Sie sich die Beschriftung an: Dort steht normalerweise „PC“ und „PWR“ um zu unterscheiden, was auf welche Seite gehört. Nicht alle Y-Stecker auf dem Markt sind geeignet: Viele sind für andere Zwecke konzipiert und halten den Strom dort angeschlossen, wo er nicht angeschlossen werden sollte.

Wenn Sie ein Y haben und keine Verbesserung feststellen, gibt es einen eindeutigen Test: Schneiden Sie das rote Kabel an dem Abschnitt ab, der zum Computer führtIndem Sie die 5 V vom Host entfernen, stellen Sie sicher, dass das Gerät nicht über den Port mit Strom versorgt wird, wodurch dieser Störpfad eliminiert wird. Von dort aus versorgen Sie das Gerät über eine separate Quelle mit Strom.

So stellen Sie Schritt für Schritt Ihr eigenes Kabel her (DIY)

Wenn Sie gerne basteln, können Sie ein USB-Verlängerungskabel (Stecker/Buchse) in ein nicht mit Strom versorgtes Datenkabel für Ihren Computer umwandeln und außerdem einen zusätzlichen Eingang hinzufügen, um saubere 5 V in das Gerät einzuspeisen. Der Vorteil beim Selbermachen besteht darin, dass Sie Anschlüsse und Längen nach Ihren Wünschen auswählen können., und Sie wissen genau, was angeschlossen ist und was nicht.

Öffnet man das Kabel, sieht man ein Geflecht aus Drähten und eine Metallfolie. Beide dienen der Abschirmung. Im Inneren befinden sich die vier wichtigen Leiter: Rot (5V), Schwarz (Masse), Weiß (D-) und Grün (D+). Die Arbeit besteht darin, die 5V im Abschnitt zum Computer zu „unterbrechen“: Schließen Sie das Rot auf dieser Seite nicht an und lassen Sie nur die Daten durch.

Um Ihre normale Verkabelung zu schonen, verwenden Sie am besten ein günstiges Verlängerungskabel. Mit Schere und Isolierband hast du genugEntfernen Sie vorsichtig die Abdeckung, trennen Sie Netz und Folie, identifizieren Sie die Drähte und schneiden Sie den roten Draht dort ab, wo er berührt. Isolieren Sie die Enden gut, damit nichts freiliegt oder berührt werden kann.

Und die (schwarze) Masse? Hier gibt es Nuancen. Die USB-Übertragung erfolgt datensymmetrisch, die Masse ist jedoch die ReferenzIn vielen Fällen ist es am besten, die gemeinsame Masse beizubehalten. Wenn die Schleife weiterhin besteht oder das Rauschen nicht nachlässt, können Sie versuchen, das schwarze Kabel nicht als „Ground Lift“ (ähnlich wie bei vielen DI-Boxen) an den Computer anzuschließen. Sofern es nicht unbedingt erforderlich ist, ist es jedoch im Allgemeinen besser, die gemeinsame Masse beizubehalten.

Sobald der Computer keine 5 V mehr liefert, muss er irgendwo Strom herbekommen. Hier kommt der dritte Anschluss des Y ins Spiel.: Verbinden Sie 0 V und 5 V von einem externen Netzteil mit den schwarzen und roten Kabeln des zum Gerät führenden Abschnitts. Sie können ein USB-Kabel ausschlachten, um den Stecker für das Netzteil zu erhalten und ihn gegebenenfalls zu spleißen/löten.

Löten oder Drähte verdrillen? Löten ist besser, aber wenn Sie nicht geübt sind, eine gute Umhüllung mit einer großzügigen Schicht Isolierband kann Ihnen aus der Klemme helfen. Achten Sie darauf, dass die Spleiße stabil sind, vorzugsweise mit Schrumpfschlauch geschützt sind und dass Sie keine Kurzschlüsse oder kritischen Abschirmungsverluste verursachen.

Handelsübliche Kabel und häufige Fallstricke beim Kauf

Einige Hersteller legen ihren Produkten diese Kabel bei, die an einem Ende Daten und am anderen Ende Strom liefern. Darüber hinaus sind sie auch in Geschäften und auf Marktplätzen erhältlich. Der große Stolperstein besteht darin, dass die Beschreibung oft nicht klar ist., und ein Großteil der auf dem Markt erhältlichen Y-Schalter hält die 5 V an beiden Armen aufrecht, da ihr Zweck darin besteht, den Strom zu „summieren“ und nicht zu trennen.

Achten Sie beim Kauf auf Spezifikationen, die darauf hinweisen, dass an einem Ende, nämlich dem Ende zum Host, kein Strom angeschlossen ist. Wenn Sie sehen, dass der „Host“ als „Nur Daten“ oder „Kein Strom“ gekennzeichnet ist, ist das ein gutes Zeichen.Prüfen Sie dennoch sorgfältig, denn was der Verkäufer anbietet, entspricht nicht immer dem, was Sie tatsächlich erhalten.

Eine weitere häufige Falle besteht darin, ein Produkt zu finden, bei dem es sich eigentlich um einen Hub und nicht um ein Kabel handelt. Ein Hub sorgt für Logik und Kompatibilität dazwischen: Das funktioniert möglicherweise, aber Ihr Interface/Synthesizer funktioniert möglicherweise nicht über einen Hub und benötigt einen direkten Host (insbesondere bei vielen Audio-/MIDI-Geräten). Und wenn auf der Host-Seite ein typischer Handy-Anschluss verwendet wird, funktioniert es möglicherweise nicht mit Ihrem Computer.

USB-Isolator: eine effektive Alternative mit zusätzlichem Schutz

Neben dem Y-Kabel gibt es eine sehr effektive Lösung: USB-Isolatoren. Sie fungieren als galvanische Barriere zwischen Computer und Gerät., wodurch der Störpfad unterbrochen wird und so Schutz vor Spannungsspitzen und anderen elektrischen Gefahren geboten wird.

Jahrelang waren sie teuer, aber die Preise sind deutlich gesunken. Es gibt Modelle verschiedener Marken, ein von Benutzern empfohlenes Modell ist das von Olimex., die von rund 60 € auf deutlich günstigere Preise gestiegen sind. Wenn Sie lieber nicht selbst Hand anlegen möchten oder eine vollständige Isolierung benötigen, ist ein Isolator in der Regel eine sichere Wahl.

Echte Fälle: Was sie uns lehren und wie wir die Diagnose angehen

Beispiel 1: Ein Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0 ist über USB-C mit einem Lenovo P-51 Laptop verbunden. Der Benutzer nimmt ein deutliches 60 Hz Brummen wahr, stärker beim Berühren der Saiten und beim Aufsetzen des nackten Fußes auf einen BetonbodenMit einer Gummimatte wird das Geräusch zwar gedämpft, verschwindet aber nicht.

Sie haben bereits die interne Verkabelung der Gitarre überprüft (keine sichtbaren Erdungsschleifen), ein Anker PowerExpand 7-in-1-Dock ausprobiert (kein geerdetes Stromkabel) und einen iFi iDefender+ ohne Ergebnis verwendet, ebenfalls ohne geerdeten Stromeingang. Es ist sehr schwierig, USB-Docks mit echter Erdung an der Quelle zu finden., und das schränkt seine Wirksamkeit in diesen Fällen ein. Aufgrund mangelnder logistischer Möglichkeiten haben sie auch keine andere Steckdose oder keinen anderen Laptop ausprobiert.

Hinweise, die dieses Szenario nahelegt: Wenn das Summen zunimmt, wenn Sie Saiten oder den Boden berühren, Es gibt einen „engstirnigen“ Massenbezug oder potentielle UnterschiedeEin USB-Isolator oder ein Y-Kabel, das die 5 V des Hosts unterbricht (und ihn über eine saubere und gegebenenfalls geerdete Quelle mit Strom versorgt), kann oft helfen. Auch der Versuch mit einer anderen Steckdose an einem anderen Stromkreis kann hilfreich sein, obwohl dies zu Hause nicht immer möglich ist.

Beispiel 2: Ein Behringer Pro 800 ist über USB mit einem PC verbunden, während der Ton über eine Universal Volt-Schnittstelle ebenfalls über USB übertragen wird. Schließen Sie einfach den USB-Anschluss des Pro 800 an, Im System tritt Rauschen aufDie Kabel haben bereits Ferritringe und die Erdung des PC-Gehäuses hat nichts bewirkt.

Dieser Fall passt zum „klassischen“ gemeinsamen Strom-/Masserauschen beim Hinzufügen. Es wird empfohlen, die 5 V vom Host zum Pro 800 zu isolieren. mit einem Y-Anschluss zum Computer und einer separaten Stromversorgung oder durch direktes Zwischenschalten eines USB-Isolators. Ferrite helfen bei 50/60 Hz Brummen wenig; und die Erdung des PC-Gehäuses löst das Problem nicht immer, wenn der Störpfad der USB-Bus selbst ist.

Checkliste praktischer Maßnahmen (von der am wenigsten bis zur am stärksten aufdringlichen Maßnahme)

Bevor Sie sich in die Heimwerkerarbeit stürzen, gibt es eine logische Testreihenfolge. Ziel ist es, die Ursache mit möglichst geringem Aufwand zu isolieren. und nur wenn dies nicht gelingt, können Sie zu „chirurgischeren“ Lösungen übergehen.

• Probieren Sie einen Hub mit Stromversorgung aus, wenn Sie bereits einen haben und dessen Grenzen kennen. Wenn der Hub die 5 V nicht vom Host isoliert, hilft es möglicherweise nicht., aber manchmal reduziert es den Lärm.
• Wenn Sie über ein USB-Gerät vom Typ „Defender“ oder „Filter“ verfügen, verwenden Sie es nur mit einer externen Stromquelle, die an seinem Stromeingang geerdet ist. Ohne echtes Land könnte die Wirkung gering sein..
• Tauschen Sie Anschlüsse und Kabel aus. Einige Ports sind weniger „laut“ als andere, und ein schlecht abgeschirmtes Kabel macht alles noch schlimmer.
• Versuchen Sie es nach Möglichkeit mit einer anderen Steckdose oder Steckdosenleiste. Unterschiedliche Schaltkreise können weniger Potentialunterschiede aufweisen zwischen Ländern.
• Vermeiden Sie Hubs, wenn Ihre Audio-/MIDI-Ausrüstung diese nicht unterstützt. Es gibt Geräte, die einen direkten Host erfordern und scheitern mit Zwischenhändlern.
• Richtiges Y-Kabel verwenden: Daten zum PC ohne 5 V und externe Stromversorgung zum Gerät. Es ist die Lösung mit der höchsten Wiederholeffektivität ohne galvanische Trennung einzugehen.
• Wenn Sie das Rauschen im Keim ersticken möchten, sollten Sie einen USB-Isolator in Betracht ziehen. Es bietet außerdem einen Überspannungsschutz..

Technische Details, die den Unterschied machen

Verwenden Sie beim Einspeisen externer Energie eine stabile und hochwertige Quelle. Ordentliche Handy-Ladegeräte reichen in der Regel aus., aber es ist besser, wenn sie von renommierten Marken mit guter Filterung stammen. Sie brauchen zwar keine mystische „audiophile“ Quelle, aber es ist wichtig, dass sie nicht mehr Rauschen hinzufügt, als sie entfernt.

Wenn Sie das rote Kabel in Ihrem selbstgebauten Y-Kabel durchschneiden, achten Sie auf die Abschirmung und Abschirmung. Versuchen Sie, die Fugen wieder mit Netz und Folie abzudecken., und verlängern Sie die Abschnitte im Freien nicht zu sehr. Weniger freiliegende Oberfläche bedeutet weniger Störungen.

Wenn Sie mit „Ground Lift“ am schwarzen Kabel zum Computer experimentieren, gehen Sie mit Bedacht vor. Bei manchen Baugruppen kann das Entfernen der gemeinsamen Masse das Brummen stabilisieren., in anderen Fällen werden jedoch Referenzen zerstört und es kommt zu Kommunikationsverlusten. Priorisieren Sie die Aufrechterhaltung der Masse, sofern keine berechtigten Beweise vorgelegt werden.

Überprüfen Sie die Etiketten jedes Y, das Sie kaufen, sehr sorgfältig. Nur weil an einem Ende „PWR“ steht, ist nicht garantiert, dass am „PC“-Ende keine 5 V anliegen.Achten Sie auf explizite Hinweise wie „Nur Daten“, „Kein Strom“ oder Ähnliches. Wenn nicht, gehen Sie davon aus, dass die 5 V möglicherweise noch vorhanden sind.

Typische Fehler und wie man sie vermeidet

Ich gehe davon aus, dass alle Ferrite das Brummen von 50/60 Hz beheben. Nein: Ferrite sind für hohe Frequenzen; nützlich gegen HF, unwirksam gegen Netzbrummen und Erdschleifen.

Kaufen Sie das erste Y-Kabel und gehen Sie davon aus, dass es die Stromversorgung trennt. Viele Y-Verbinder sind so konzipiert, dass sie den Strom von zwei Ports summieren., um die Stromversorgung des Hosts nicht zu unterbrechen. Überprüfen Sie die Datenblätter oder verwenden Sie ein Multimeter.

Gehen Sie davon aus, dass ein „mit Strom versorgter“ Hub 5 V isoliert. Die meisten umgehen die Host-Stromversorgung. Nur wenige spezielle Modelle oder Konfigurationen sind wirklich gut genug.

Verwenden Sie einen Hub, wenn die Ausrüstung direktes Hosting erfordert. Bei bestimmten Audio-/MIDI-Geräten führt ein Hub zu Inkompatibilitäten und es ist keine Lösung.

Verzicht auf Zubehör, weil es „nichts bewirkt“, ohne es ordnungsgemäß zu versorgen/erden. Wenn ein Filter/Defender eine geerdete Stromversorgung benötigt und wenn Sie es ihm nicht geben, schrumpft sein Handlungsspielraum rapide.

Anzeichen dafür, dass Sie auf dem richtigen Weg sind

Wenn das Rauschen nach dem Abschalten der 5 V-Stromversorgung des Computers und der Stromversorgung über eine externe Quelle deutlich abnimmt, haben Sie die Grundursache identifiziert. Wenn das Summen beim Berühren von Saiten oder Boden variiert und dann mit Y oder Isolator verschwindet, wird normalerweise bestätigt, dass der Rauschpfad die USB-Stromversorgung/Masse war.

Wenn Sie das System mit einem USB-Isolator stummschalten können, ohne etwas anderes zu berühren, haben Sie ebenfalls den Nagel auf den Kopf getroffen. Diese Geräte funktionieren sehr gut, wenn das Problem der Massebezug ist. oder Kupplungen per Bus.

Seien Sie nicht überrascht, wenn ein Hub mit Stromversorgung nichts ändert oder die Situation sogar verschlimmert. Es ist nicht das ideale Werkzeug, um die 5 V vom Host zu unterbrechen., deshalb fallen das Y-Kabel und der Isolator auf.

Kurze FAQs

Kann jedes Handyladegerät den Y-Anschluss mit Strom versorgen? Grundsätzlich ja, sofern es stabile 5V und genügend mA liefert. Besser eine zuverlässige Marke mit guter Filterung um keinen Lärm mehr zu verursachen.

Kann ich ein gekauftes Y-Gerät nur für Daten verwenden, wenn mein Gerät auch über USB mit Strom versorgt wird? Ja, solange Sie 5 V über den PWR-Anschluss eingeben. Ohne diese zusätzliche Leistung lässt sich das Gerät möglicherweise nicht einschalten. oder trennen Sie die Verbindung.

Wie erkenne ich, welcher Prozess mich daran hindert, ein „in Verwendung befindliches“ USB-Laufwerk auszuwerfen, auch wenn nichts geöffnet ist? Unter diesem Link erzählen wir Ihnen alles.

Ist ein Y, das den Strom von zwei Ports „summiert“, für mich gut genug? Nicht dafür. Diese Ys liefern mehr Ampere, unterbrechen jedoch nicht die 5 V vom Host., und genau das müssen Sie vermeiden.

Ist ein USB-Isolator gefährlich? Gute Modelle sind sicher und verfügen über einen Überspannungsschutz. Spezifikationen und Strombegrenzung prüfen um sicherzustellen, dass Ihre Ausrüstung abgedeckt ist.

Was passiert, wenn nach all dem immer noch Rauschen auftritt? Überprüfen Sie, ob es keine anderen Massepfade für analoges Audio gibt (Buchse, XLR usw.). Manchmal liegt die Schleife in den analogen Verbindungen, nicht nur auf dem USB. DI-Boxen mit Ground Lift können in diesen Bereichen helfen.

Wenn Sie es bis hierher geschafft haben, wissen Sie bereits, warum sich in USB-Audiogeräte Rauschen einschleicht, warum ein Hub mit eigener Stromversorgung kein Allheilmittel ist und wie Sie mit einem Y-Kabel „Strom“ von „Daten“ trennen oder mit einem USB-Isolator ganz vermeiden. Die Gehäuse des Focusrite Scarlett 2i2 auf einem Lenovo P-51 und des Behringer Pro 800 mit einem Universal Volt veranschaulichen das Problem perfekt und bestätigen, dass das Abschalten der 5 V des Hosts oder das Isolieren des Busses die Maßnahmen sind, die wirklich etwas bewirken.