Text von: Uwe Heckers

Ein Stromkreis besteht aus einer Stromquelle und einem Verbraucher. Dieser Stromkreis, bestehend aus Hin- und Rückleiter, muss geschlossen sein, damit der Strom fließen kann. Und damit haben wir schon mal das Grundschulwissen erreicht. Anzumerken wäre noch, dass in aller Regel metallische Leiter für den Stromtransport verwendet werden. Seltener kommen bestimmte Nichtmetalle wie zum Bei­spiel Kohlenstoff (Graphit) zum Einsatz. Aber damit sind wir bereits in der Sekundarstufe I – egal welcher Schulform – angelangt …

Mit anderen Worten: Jedes Kind weiß – oder sollte wissen – dass man zwei Drähte, die zumeist aus Kupfer bestehen, dafür verwendet, elektrische Energie zu transportieren. Gewissermaßen leitet der eine Draht hin und der andere wieder zurück. Mit diesem Wissen im Hinterkopf wurden zum Beispiel Lautsprecher (in unserem Fall der Verbraucher elektrischer Energie) früher ganz selbstverständlich über Klingeldrähte oder ganz einfache isolierte Litzen mit dem Verstärker (der elektrischen Stromquelle) verbunden. Für die Verbindung von einem Quellengerät zum Verstärker ge­nügten natürlich die beigelegten Strippen, und es wurde zufrieden mit ihnen Musik gehört.

Irgendwann, es mag so etwa gegen Ende der siebziger Jahre des letzten Jahrhunderts gewesen sein, kam die Erkenntnis auf, dass es wohl nicht ganz egal ist, wie solche Leiter beschaffen sind. Die ersten Tonarme mit Silberverkabelung tauchten auf. Und es kamen spezielle Phonokabel wahlweise für MM- oder MC-Systeme auf den Markt, je nachdem, ob man für den Betrieb von MM-Systemen eine niedrige Kapazität oder für MC-Systeme eine niedrige Impedanz (Impedanz ist der Fachausdruck für den komplexen Wechselstromwiderstand, der sich nicht nur aus dem reinen Gleichstromwiderstand, sondern auch aus den kapazitiven und induktiven Wechselspannungs-Widerständen zusammensetzt) bevorzugte. Es waren übrigens durchaus keine exotischen Kleinhersteller, sondern namhafte Firmen wie Audio Technica, Denon, Micro Seiki, Audiocraft oder Fidelity Research, die nun spezielle Kabel als Zubehör für ihre Tonarme anboten.

So nach und nach wurde das Thema Kabelklang dann zum Selbstläufer: Praktisch alle Sorten von elektrischen Leitern, die beim Betrieb einer Stereoanlage zur Anwendung kommen, wurden auf ihre klanglichen Eigenschaften hin abgeklopft. Selbst Netzkabel und etwa auch spezielle Netzsicherungen werden aktuell ausprobiert und eifrig diskutiert. Vielleicht wären die Meinungen zum Thema Kabel nicht ganz so kontrovers, wenn sich die Hersteller von HiFi-Geräten von vorneherein auf eine „Verbindungs“-Norm verständigt hätten. Alle Geräte unterlägen dann den gleichen Spezifikationen, zumindest bezüglich ihrer Eingangs- und Ausgangswiderstände und der dazugehörigen Ein- und Ausgangsspannungen. Doch aus einer sinnvollen Normung ist nie etwas geworden. Stattdessen herrscht „hinter“ Cinch- und XLR-Kontakten – auf die wenigstens legen sich Gott sei Dank alle fest – regelrechtes Chaos. Das hat jeder schon einmal gemerkt, der sich beispielsweise darüber geärgert hat, dass der CD-Spieler viel mehr Pegel als etwa die Phonostufe liefert. Ähnlich uneinheitlich geht es bei den Ein- und Ausgangsimpedanzen aller möglichen Gerätschaften zu. Dass es allein schon wegen dieser Umstände durchaus zu deutlich hörbaren Unterschieden zwischen diversen Kabelverbindern kommt, ist auch rein „elektrisch“ betrachtet kein großes Wunder.

Der elektrische Strom ist von zwei grundlegenden Größen dominiert: der Spannung und der Stromstärke. Vergleicht man den elektrischen Stromfluss mit einer Wasserleitung, so kann die Spannung durch den Wasserdruck und die Stromstärke durch die Wassermenge veranschaulicht werden. Bei großen Strömen fließen sehr viele Elektronen, die Träger der elektrischen Ladung, durch einen Leiter, und bei großen Spannungen tun sie das mit einer großen Kraft. Beide Größen sind über den elektrischen Widerstand miteinander verknüpft.

Zur Veranschaulichung zwei kurze Beispiele: Sie kennen sicher auch als Nichtraucher die elektrischen Feuerzeuge, in denen mittels eines Kristalls, auf den ein mechanischer Druck ausgeübt wird, Funken erzeugt werden. Die Spannung dieses Funkens beträgt mehrere tausend Volt. Und trotzdem wird man, wenn man von diesem Stromschlag getroffen wird, nicht ernstlich verletzt, weil nur ganz wenige Elektronen fließen. Die Stromstärke ist nämlich sehr gering. Auf unser Beispiel mit der Wasserleitung übertragen, stellt man sich eine kleine Spritze vor, aus der eine Flüssigkeit mit großem Druck herausgespritzt wird. Anders sieht die Sache bei einem C4-Rohr bei der Feuerwehr aus: Der Wasserstrahl haut einen gestandenen Mann locker aus den Pantinen. Das Gleiche gilt für den Blitz während eines Gewitters. Hier sind Spannung und Stromstärke gleichzeitig so hoch, dass im Falle eines Blitzschlags nur eine geringe Überle­bens­chance besteht.

Unabhängig von Stromstärke und Spannung kann der Strom außerdem auf zwei verschiedene Arten fließen: Bei Gleichstrom fließt er im physikalischen Sinne nur in eine Richtung, nämlich vom Minus- zum Pluspol. Bei Wechselströmen wechselt er periodisch die Richtung; bei der Netzspannung bekanntermaßen fünfzigmal in der Sekunde (50 Hertz). Das menschliche Ohr kann Frequenzen bis maximal 20000 Hertz wahrnehmen, also wechselt der Strom bis zu 20000 Mal pro Sekunde die Richtung, in der er fließt. Das hört sich nach „viel“ an. Aber Techniker bezeichnen das noch als Niederfrequenz (NF). Von Hochfrequenz (HF) wird in aller Regel erst ab einer Million Hertz (1 Megahertz) gesprochen, obwohl einige der speziellen Probleme der Hochfrequenztechnik durchaus auch schon bei 100 Kilohertz, also 100 000 Hertz, auftauchen können.

Doch egal ob Hoch- oder Niederfrequenz – es gibt drei grundlegende Faktoren elektrischer Verbindungen, die theoretisch natürlich auch den Klang eines Kabels beeinflussen können: Es sind dies der elektrische Widerstand, die Kapazität und die Induktivität.

Der Widerstand ist hauptsächlich vom Material sowie von Querschnitt sowie Länge des Leiters abhängig und beestimmt, wie groß der Spannungsunterschied zwischen dem Anfang und dem Ende des Kabels ist. Da in aller Regel das Leitermaterial aus Kupfer oder Silber besteht – den beiden besten elektrischen Leitern – spielt das Material aus Sicht des ohmschen Widerstands bei überschaubaren Übertragungswegen noch keine nennenswerte Rolle. So betragen die spezifischen Widerstände von Kupfer 0,018 und von Silber 0,015 Ohm x mm2/m. Zum Vergleich hat Graphit, das in der HiFi-Technik auch schon als Leitermaterial verwendet wurde, einen spezifischen Widerstand von geringstenfalls 8 Ohm x mm2/m. Graphit leitet den elektrischen Strom folglich – Pi mal Daumen – rund 500 Mal schlechter als Silber.

Daraus folgt an sich, dass man ein möglichst dickes und kurzes Silberkabel verwenden sollte, wenn ein verlustfreier Stromfluss oberstes Entwicklungsziel wäre. Dass dieser nur einen geringen Einfluss auf den Klang haben kann, sieht man auch daran, dass die meisten Geräte von sich aus schon viel höhere Ausgangswiderstände aufweisen (zumeist kleiner 1000 Ohm). Der reine ohmsche Widerstand bei praktisch allen (HiFi-)Kabeln wäre demnach zu vernachlässigen. Und kein Hersteller argumentiert mit den klanglichen Vorzügen eines Widerstands von nur 0,5 statt 0,8 Ohm. Aber die Größe der Eingangs- und Ausgangswiderstände der angeschlossenen Geräte bleibt nicht ohne Folgen für die Klangeigenschaften der verwendeten Kabel.

Alle Kabel verhalten sich auch wie mehr oder weniger kleine Kondensatoren. Natürlich würde kein Verstärkerentwickler auf die Idee kommen, anstelle dicker Elkos hochkapazitive Kabel als Stromspeicher zu verwenden. Dafür ist die Stromspeicherfähigkeit – die Kapazität – aller Kabel viel zu gering. Trotzdem hat die im Vergleich zu den Netzteilelkos von Leis­tungsverstärkern geringe Kapazität von Kabeln einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Übertragungseigenschaften des Leiters. Der Grund liegt darin, dass man mit Kapazitäten prima Frequenzen filtern kann. Das wird in jeder Frequenzweiche auch so gemacht. Tatsächlich hat jedes Kabel mehr oder weniger die Eigenschaften eines typischen Tiefpassfilters (= die tiefen Frequenzen können passieren). Durch unglückliche Kombination eines großen Ausgangswiderstands der Quelle und einer großen Kabelkapazität kann die Filterwirkung aber durchaus den hörbaren Bereich betreffen.

Die Kapazität eines Kabels hängt von mehreren Faktoren ab: Unter anderem von der Bauform des Kabels, also dem Abstand der beiden Leiter zueinander plus dem verwendeten Dielektrikum. Letzteres ist das Material zur Isolierung zwischen den Leiterbahnen, das je nach seinen Eigenschaften unterschiedlich auf das elektrische Feld zwischen den Leitern einwirkt. Kennt man die Größe der Kapazität und den Wert für den Ausgangswiderstand, so kann man ganz leicht die obere Grenzfrequenz berechnen, die von dem Kabel im Zusammenspiel mit dem Quellgerät erreicht wird. Bei den meisten Quellen (CD-Player, Vorstufen) ist der Ausgangswiderstand kleiner als 1000 Ohm. Da müsste die Kabelkapazität schon größer acht Nanofarad (8 nF = 0,008 Mikrofarad) betragen, um den hörbaren Frequenzbereich zu beeinträchtigen. Typische Kapazitäten von Kabeln liegen aber im Bereich von einigen hundert Pikofarad (100 pF = 0,1 nF = 0,0001 µF). Da bei den meisten modernen Geräten der Ausgangswiderstand deutlich kleiner als besagte 1000 Ohm ist, sind die oberen Grenzfrequenzen sogar bei Kabeln mit einer relativ großen Kapazität so weit außerhalb des hörbaren Bereichs, dass selbst größte Pessimisten keine Beeinträchtigung zu befürchten haben.

Jeder stromdurchflossene Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben, das dadurch entsteht, dass sich elektrisch geladene Teilchen (die Elektronen) im Leitermaterial bewegen. Will man diesen Effekt verstärken, so wird der Draht zu einer möglichst windungsreichen Spule aufgewickelt, und schon haben wir einen Elektromagneten gebaut. Das Ganze funktioniert auch anders herum: Bewegt man einen Magneten in der Nähe einer solchen Spule, so wird in ihr ein Stromfluss erzeugt. Man spricht allgemein von elektromagnetischer Induktion. Und die hat Konsequenzen.

Zum einen hat eine Spule eine ähnliche Wirkung auf den Wechselstrom wie ein Kondensator: Sie kann verschiedene Frequenzen voneinander trennen, weswegen sie neben den Kondensatoren auch in Frequenzweichen zu finden ist. Zum anderen sorgt sie dafür, dass die elektrische Spannung und die Stromstärke bei Wechselströmen nicht mehr zu gleicher Zeit ihr Maximum aufweisen. Man sagt, der Strom ist phasenverschoben. Daher rührt auch der alte Elektroniker-Merksatz „Bei Induktivitäten die Ströme sich verspäten“.

Weiterhin ist jeder Leiter mehr oder weniger empfindlich auf sich in der Stärke ändernde elektromagnetische Felder. Mit anderen Worten: So ein Draht kann eine ganz prima Antenne darstellen und damit Störspannungen einfangen, die sich dann natürlich mit dem Musiksignal mischen. Gerade auch deshalb ist eine große Induktivität bei allen Kabeln wenig wünschenswert. Aber genau wie die kapazitiven Eigenschaften kann man die induktiven Eigenschaften nicht völlig unterbinden. Als Faustregel – mehr aber auch nicht – lässt sich sagen, dass Kabel dann die größte Induktivität haben, wenn sie aus möglichst weit voneinander getrennten Leitern bestehen. Im Umkehrschluss haben die Kabeltypen mit einem geringen Leiterabstand die gerings­te Induktivität, aber die höchste Kapazität.

Deshalb stößt man häufig auf das Hersteller-Argument, dass man versucht, genau diese beiden grundlegenden physikalischen Eigenschaften in die elektrisch – oder auch klanglich – richtige Balance zu bekommen.

Es war die lebende HiFi-Legende Dennis Neil Morecroft, der als Erster auf die Idee kam, statt der flexibleren (und daher bruchsicheren) Litzen einzelne massive Leiterdrähte zu verwenden, die sowohl bei den NF- wie auch bei den Lautsprecherkabeln einen definierten Abstand zueinander einhalten. Seine Begründung lautete, dass sowohl die induktiven als auch die kapazitiven Eigenschaften bei Solid-Core-Leitern minimiert seien. Aber er machte auch auf einen weiteren Effekt aufmerksam: So würden sich die Magnetfelder der einzelnen stromdurchflossenen Litzen innerhalb eines Kabel überlagern und sich gegenseitig stören. Sozusagen würde das Magnetfeld einer Litze in einer benachbarten Litze einen Störstrom induzieren – und umgekehrt. Was damals, Anfang der 80er Jahre, noch belächelt wurde, sollte sich bald als eine – nennen wir es mal in Anlehnung an Hector Berlioz – Idée fixe herausstellen, die mittlerweile von vielen Kabelherstellern verfolgt wird.

Andere Hersteller bevorzugen dagegen so genannte Flachleiter: Eine der Begründungen von TMR zur Konstruktionsweise ihres bekannten Kabels „Ramses“ lautet, dass dieser Flachleiter aufgrund seiner großen Kapazität und geringen Induktivität relativ unempfindlich gegenüber hochfrequenten Einstreuungen sei. Ein weiterer Grund ist die enorme Oberfläche, die ein Flachleiter nun mal bauartbedingt aufweist. Man muss sich solche Kabel wie zwei dünne parallele Folien vorstellen, die relativ eng beieinander liegen. Da diese Kabelfolien extrem dünn sind, wirken sie dem so genannten Skin-Effekt entgegen, der dafür sorgt, dass bei dicken Leitern mit zunehmender Frequenz nicht mehr der ganze Leiterquerschnitt für den Ladungstransport zur Verfügung steht. Warum das so ist, lässt sich nicht mit ein paar Worten erklären. Tatsache ist aber, je höher die zu übertragende Frequenz, desto weniger tief findet der Stromfluss im Leiterinneren statt, sondern „drängt“ sozusagen an die Oberfläche des Leiters. Über die Relevanz des Skin-Effekts bei Frequenzen, die für HiFi-Anlagen relevant sind, herrscht freilich Uneinigkeit und rege Diskussion. Diktiert doch die Theorie, dass besagter Effekt eigentlich erst bei sehr, sehr viel höheren Frequenzen auftritt.

Aber die Flachleiter haben aufgrund ihrer relativ großen Kapazität natürlich auch Nachteile. Denn sie könnten, wie bereits oben beschrieben, unter ungünstigen Umständen den Frequenzgang beeinträchtigen. Bei Lautsprecherkabeln ist die Kapazität aufgrund der geringen Ausgangs- und Eingangswiderstände kein Thema, der theoretische Frequenzgang reicht bis in den hohen Megahertzbereich. Aber im Zusammenspiel mit der niedrigen Induktivität kann sich bei bestimmten Verstärkern ein Schwingkreis bilden. Das hat zur Folge, dass die Endstufenschaltung ins Schwingen gerät und dabei überlastet wird. Normalerweise sollten die üblichen Schutzschaltungen sowie bestimmte Schaltungstricks hier Abhilfe schaffen oder das Gerät notfalls ausschalten. Im Zweifelsfall muss man bei Verwendung hochkapazitiver Lautsprecherkabel aber mit Hersteller oder Vertrieb abklären, ob ein Verstärker solche Kabel auch wirklich verträgt.

Abgesehen von den meist üblichen geerdeten Abschirmgeflechten gibt es noch andere Möglichkeiten, hochfrequente Einstreuungen zu verhindern oder das System Quelle-Kabel-Empfänger zu optimieren. Das geschieht ­mithilfe zusätzlicher kleiner Schaltungen, beispielsweise Filter, Entzerrer oder andere Maßnahmen. Allerdings stoßen die „Kästchenkabel“ nicht ausnahmslos auf Gegenliebe; die mitunter trickreichen Schaltungen in den fest eingeschleiften „Kästchen“ kosten bisweilen Übertragungspegel und harmonieren nicht ausnahmslos mit allen Verstärkern. Dennoch gibt es hier natürlich auch technisch völlig einleuchtende Maßnahmen wie beispielsweise die Impedanzanpassung von Lautsprecherkabeln, wie sie etwa der deutsche Kabelspezialist HMS mit seinem LS-Kabel „Gran Finale Jubilee“ vorschlägt. Dagegen immer noch umstritten sind Kabelsysteme mit der so genannten „aktiven“ Schirmung, bei denen die Abschirmung von einem konstanten Gleichstrom durchflossen wird, subtilere Designs sehen sogar vor, die Eigenschaften einer Verbindung mithilfe zusätzlicher stromdurchflossener Leiter zu gestalten.

Auch wenn die Grundlagen der Elektrotechnik sich nicht ändern können, über die Auswirkungen von Kabeln, Steckerleisten oder Netzfiltern wird auch weiterhin diskutiert werden. Dabei sind die Meinungen schon extrem gegensätzlich: Während die einen der Überzeugung sind, ein Kabel würde den Klang gar nicht beeinflussen, plädiert die andere Fraktion für aufwendigste, sprich: teils extrem teure Lösungen.

Die Betrachtung der unterschiedlichen Kabel-„Philosophien“ bestätigt das zerrissene Bild: Schirmen ist schädlich – Schirmen ist notwendig, hochkapazitiv oder eher induktiv, Kupfer, Silber – oder gar Graphit –, aktiv oder passiv usw. usw. Aber dass sich widersprüchliche Denkansätze gegenüberstehen, ist in der HiFi-Technik ja weiß Gott nichts Neues. Es bleibt folglich spannnend. Wem man vertrauen sollte? Ganz klar: dem eigenen Gehör.