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In diesem Artikel geht es zum einen um die Auswirkung der so genannten Bob Smith Terminierung bzgl. der Ausbreitung von Gleichtaktstörungen und zum anderen, wie man dies durch eine kleine Modifikation an Switchen, bzw. auch an anderen Netzwerkgeräten optimieren kann.

Hintergrund

Grundsätzlich habe ich schon vor langem zu meiner Zeit im OEM aufgezeigt, das ein Entfernen der Bob Smith Terminierung in Switchen die Stromflüsse im Gleichtakt reduziert, da hierdurch der direkte Stromfluss nicht mehr möglich ist. https://www.open-end-music.com/forum/tuning-update-reparatur-und-restauration/tuning/tuning-allgemein/691638-modifikationen-an-ethernet-geraeten-und-infrastruktur#post691638

Ich werde hier auch aufzeigen, wie man einen TL-SG105E bzgl. der Bob Smith Terminierung modifiziert, aber auch wie dies beim TL-WR902AC gemacht werden muss.

Nachdem der TL-WR902AC sich auch gegen einige alternative Lösungen der Netzwerk-Isolation durch WLAN oder aktive Isolatoren wie der OLD6000 oder auch GigaFoil bei mir, aber auch bei Kollegen klanglich, aber auch messtechnisch behaupten konnte, wird hier gezeigt, wie man den TL-WR902AC nochmal ein Stück besser machen kann.

Das soll nicht heißen, das der TL-WR902AC im original Zustand nicht zu gebrauchen ist. Ganz im Gegenteil – auch ohne diese Modifikation ist er messtechnisch Spitzenreiter bzgl. Gleichtaktstörungen, sehr gut im Bereich Jitter und ist auch klanglich anderen Isolationsmöglichkeiten, z.B. dem OLD6000, überlegen.

Die hier erklärten Modifikationen können auch auf andere Geräte übertragen werden. Optimal wäre eine Entfernung der Bob Smith Terminierung beim Endpunkt der Kette – also beim Streamer, damit weniger Störungen ihren Weg in die Masse finden, jedoch ist dies bei vielen nicht so einfach zu realisieren, bzw. auch aus Gewährleistungsgründen nicht zu empfehlen.

Wer sich intensiver zu den Themen austauschen möchte, ist herzlich willkommen sich im Forum zu beteiligen: https://ethernet-sound.com/forums/forum/main/

Die Bob Smith Terminierung

Alle Ethernet Geräte müssen entsprechend der Standardisierung galvanisch getrennt von der Signalübertragung der Kabel sein. Dies wird durch die Transformer realisiert, die hinter jedem Port eines Ethernetgerätes verbaut sind. An den Mittelabgriffen der Transformer (sogenannte Center Taps) steht nun der Gleichtakt, also die Gleichtaktstörungen an. Damit diese “geordnet” abgeführt werden und keine EMV Probleme verursachen, werden diese über die sogenannte Bob Smith Terminierung vom Mittelabgriff der Transformatoren über einen Terminierungswiderstand und dann über einen 2kV Schutzkondensator auf die Gehäusemasse abgeführt. Dies sollte eigentlich für jeden Port so realisiert werden.

Hier die Bob Smith Schaltung bei einem 1000base TX:

Bei einem 100base TX Anschluss werden die nicht benötigten Adernpaare zusammengeführt und dann über die Terminierungswiderstände an den Kondensator angelegt.

Hier ein Schema für eine 100base TX Implementierung, die so in der Art auch bei dem WR902AC umgesetzt ist:

Es gibt unter Experten eine Diskussion, ob denn die Bob Smith Terminierung , so wie sie ausgeführt wird, überhaupt korrekt ist und ob die Abschlusswiderstände mit 75Ohm nicht falsch sind. Hier drei Links zu diesem Thema:

• https://resources.altium.com/p/bob-smith-termination-it-correct-ethernet
• http://www.teli.us/EN_BSTermination04.pdf
• https://www.nwengineeringllc.com/files/references/BohnertEthernet.pdf

In der Studie des letzten Links wird auch ersichtlich, das selbst ohne Terminierung es zu keinen großen Änderungen bzgl. der Störungen kommt.

Herausforderungen bei der Bob Smith Terminierung

Ausbreitungspfad für HF Störungen

Bezüglich der Ausbreitung der Gleichtaktstörungen, die, wenn sie es in der Kette bis zum DAC und analogen Teil schaffen für Klangveränderungen zuständig sind, stellt die Bob Smith Terminierung eine Herausforderung dar. Durch die Bob Smith Terminierung sind grundsätzlich die Gehäusemassen (eventuell auch Systemmassen, wenn hier keine Trennung vollzogen wird, wie bei vielen Switchen) aller Netzwerkteilnehmer im AC Gleichtakt oberhalb der Trennfrequenz des Schutzkondensators über die Abschlusswiderstände miteinander verbunden. Hierüber können sich HF Störungen wunderbar ausbreiten. Bei Switchen können z.B. so Störungen von einem Port zu dem anderen gelangen, sodass alle Störungen die vor dem Switch Anfallen auch dahinter in der Kette wirken können. Hinzu kommt noch, das auch Störungen in den Massen der Netzteilnehmer einen wunderbaren weg haben sich auszubreiten. Zusätzlich ergibt sich das Problem, das bei Anbindung der (Gehäuse-) Massen der Netzwerkteilnehmer an PE es einen wunderbaren weiteren Weg für Stromflüsse der Strörungen gibt.

Herausforderung durch mannigfaltige Implementierungen

Bei der Implementierung der Bob Smith Terminierung wird oft aus Kostengründen gerade bei günstigen Switchen nur ein Schutzkondensator für alle Ports gemeinsam verwendet. Hierdurch sind dann alle Mittelabgriffe von allen Ports nur mit jeweils einem 75Ohm Widerstand miteinander Verbunden, ohne das noch ein Kondensator dazwischen ist. Hierdurch können dann auch Störungen im unteren Frequenzbereich lustig von einem Port zu allen anderen ausbreiten. Bei einer solchen Implementierung kann man z.B. 50Hz Störungen, die ein ankommendes Netzwerk hat schön an allen Ports messen. Sind die Ports einzeln mit Kondensator bestückt, ist dies nicht der Fall.

Testen kann man dies recht einfach, indem man mit einem Multimeter einen Durchgang von den Pins eines Ports zu einem anderen misst. Ist hier ein Durchgang, in der Regel dann 2 x 75 Ohm = 150 Ohm Messbar, dann hat der Switch dieses Problem.

Genau dies ist auch bei dem TP Link TL-SG05e, der ansonsten sehr gut bei allen Messungen abgeschnitten hat, der Fall. Auch der Zyxel 108 hat diesen Designfehler (Er hat jedoch zwei Kondensatoren, einmal für die ersten 4 Ports gemeinsam und dann für die nächsten 4 Ports).

Aber auch bei teurere Switch gibt es suboptimale Implementierungen. So ist z.B. bei einem meiner Cisco Switche anscheinend aus Kostengründen gefühlt nur jeder dritte Mittelabgriff mit einem Widerstand bestückt und korrekt terminiert. Die anderen Mittelabgriffe haben überhaupt keine Terminierung, was auch darauf hindeutet, das die Bob Smit Terminierung nicht unbedingt Überlebens wichtig zu sein scheint.

Implementierung ohne Bob Smith Terminierung

Bei der genaueren Untersuchung von verschiedenen Switchen habe ich inzwischen entdeckt, das es auch Switche gibt, bei denen überhaupt keine Bobo Smith Terminierung implementiert ist – schon vom Design her. Ein solcher Kandidat ist der Netgear GS108E

Interessant ist hierbei, das der Netgear GS108E bei den Messungen und Hörtestest der Kollegen von Alpha Audio am besten abgeschnitten hat: https://alpha-audio.net/review/a-very-deep-dive-into-network-switches-listening-and-measuring/

Und auch ansonsten wird dieser Switch sehr oft in audiophilen Kreisen erwähnt – nun haben wir die Erklärung dafür.

Ausgehend von den obigen Überlegungen habe ich schon sehr frühzeitig einen Möglichkeit gesucht, wie man denn das Problem der Bob Smith Terminierung beheben kann und mir einen Modifikation ausgedacht, bei der man die Terminierungswiderstände einfach entfernt und somit die Bob Smith Terminierung aufhebt.

Modifikation am TP Link TL-SG105E

Die Modifikation besteht darin, die Verbindung der Mittelabgriffe durch Auslöten der Terminierungswiderstände zu unterbrechen. Hierzu werden die Widerstände der Bob Smith Terminierung an allen Ports entfernt.

Innenleben des TP Link 105e

 ​Wie man sieht, sind die Widerstände sehr eng zwischen den Transformatoren platziert. Das Auslöten kann mit Lötkolben und einer sehr dünnen Lötspitze gemacht werden. Hierbei muss etwas aufgepasst werden, das man nicht die Transformer anschmilzt.

Das wars schon – Kleiner Eingriff mit großer Wirkung.

Wer keinen Lötkolben besitzt, kann auch die Widerstände mit Gewalt entfernen, jedoch besteht hierdurch die Gefahr, das Leiterbahnen beschädigt werden.
Die dazugehörige Messungen können hier entnommen werden: https://www.open-end-music.com/forum/tuning-update-reparatur-und-restauration/tuning/tuning-allgemein/691638-modifikationen-an-ethernet-geraeten-und-infrastruktur#post691638

Modifikation am TL-WR902AC

Hintergrund zum WR902AC findet ihr in folgenden Artikeln:

TP Link TL-WR902AC im Akku-Betrieb – Die 100%-ige Isolierung

TP Link TL-WR902AC Modifikationen Part I: Software

TP Link TL-WR902AC Modifikationen Part II: Hardware

Die Modifikationen beziehen sich alle auf die Version 3 des TL-WR902AC. Inzwischen wird auf der Webseite von TP Link die Version 4 gelistet. Allerdings habe ich diese noch nicht im Handel gesehen und mir ist auch nicht bekannt, welche Änderungen hier gemacht wurden.

Die hier https://ethernet-sound.com/forums/topic/tp-link-tl-wr902ac/page/3/#post-1426 festgestellten Varianten bei der Version 3 haben keinen Einfluss auf den Mod, da bei beiden Varianten alle Abschlusswiderstände bestückt sind.

Die vier Widerstände, die in dem Bild markiert sind, müssen auf der Rückseite der Platine des TL-WR902AC entfernt werden. Das geht recht einfach mit einer grösseren Lötspitze. Das einzig knifflige ist eigentlich das Gehäuse zu öffnen. Um den TL-WR902AC zu öffnen, muss man den grauen Deckel von dem weißen Gehäuse entfernen. Hierzu kann man mit einem Messer in die Fuge zwischen den Teilen und den Grauen Deckel Stück für Stück raushebeln. Ich habe hierzu zuvor den TL-WR902AC mit der Heißluftpistole aufgeheizt, da der Deckel mit dem Gehäuse verklebt ist.

Messungen

Hierzu habe ich einmal einen TP Link WR902AC, der noch die BS besitzt, gemessen und dann einen, an dem die BS schon entfernt wurde.

Gemessen habe ich mit der DIY Stromsonde und zwar an einem 2×4 Belden 1872A CAT 6 Kabel mit bonded Twisted Pairs. Hierbei wurde bei einer etwa 5cm langen Strecke der Mantel entfernt und nur das TX Paar durch die Sonde geführt, sodass nur der Stromfluss von TX gemessen wurde. Der Empfänger Switch war wieder der Netgear Hub im Akku Betrieb, der durch seinen MDIX Modus sicher stellt, das auch TX gemessen wird. Die TP Links wurden mit den 3.3V Ian Canadas versorgt.

Bitte beachtet, das die Messungen nur in Relation zueinander gesehen werden können und nicht absolut, da die Sonde nicht kalibriert ist. Gemessen wird zwar an der Sonde mit dem Oszi Volt als Einheit, allerdings bitte beachten, das wir hier eigentlich Ampere, also Stromfluss messen.

Hier die Ergebnisse:

TP Link TL-WR902AC mit BS:

PK-PK: 230mV
RMS: 21mV

TP Link TL-WR902AC ohne BS:

PK-PK: 166mV
RMS: 18mV

Man sieht schön, das die Rechnung aufging. Rund 30% weniger PK-PK Störungsstromfluss und rund 15% weniger RMS.

Fazit

Wie man in den Messung auch sehr schön sehen kann und aber auch in den Hörvergleichen, macht aus audiophiler Sicht die Bob Smith Terminierung keinen Sinn und sollte, wenn möglich, entfernt werden. Wer keinen Lötkolben schwingen möchte, hat mit dem Netgear GS108e einen passablen Switch. Der TP Link SG105e mit Modifikation ist hier jedoch noch etwas besser. Bei dem WR902AC kann ich die Modifikation (neben der 3.3V Versorgung mit LiFePo4) nur wärmstens empfehlen. Der WR902AC spielt schon im originalzustand mit PowerBank sehr gut auf, aber durch die Modifikationen kitzelt man doch noch das letzte aus dem kleinen Juwel heraus.

Allerdings sei auch erwähnt, das die Entfernung der Bob Switch Terminierung nicht bedeutet, das keine Störungen mehr durchkommen können und man eine “perfekte Isolierung” hat. Zu dieser Meinung könnte man schnell kommen, da ja die Ports durch die Transformer dann wirklich galvanisch getrennt sind. Allerdings kommen über die Transformer über diverse Kopplungen trotzdem Störungen durch -wie schon bei den LAN Isolatoren gezeigt. Dies kann man jedoch nur sehen, wenn man im Betrieb Messungen anstellt.

Auch sollte durch die Schilderung der unterschiedlichen Implementierungen der Bob Smith Terminierung klar geworden sein, das es ein sehr hohe Varianz gibt, wie denn in einem realen Setup Störungen fließen können und man von daher mit pauschalen Aussagen vorsichtig sein muss.

Ich hoffe, die Schilderungen helfen Euch weiter und ich würde mich über Rückmeldungen freuen oder auch eine Beteiligung im Forum freuen: https://ethernet-sound.com/forums/forum/main/

Beste Grüsse,

Eric