Klinkenstecker

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Abgewinkelter Klinkenstecker Stereo, 3,5 mm Durchmesser, mit angespritztem Griffstück und Knickschutz
6,35-mm-Klinkenbuchse mit mechanischer Verriegelung in hochwertiger Ausführung

Klinkenstecker sind international weit verbreitete elektrische Steckverbinder zur Übertragung von Wechsel- oder Gleichspannung im Kleinspannungsbereich (Schutzkleinspannung, englisch Safety Extra Low Voltage, SELV). Die Bauform ist von der EIA als RS-453 und von der IEC unter 60603-11[1] genormt. Je nach Anzahl der Pole hat der Klinkenstecker außer der Spitze (Tip) und dem Schaft (Sleeve) unterschiedlich viele (Zwischen-)Ringe, wodurch sich die englische Bezeichnung ergibt (s. u.), beispielsweise TRS für den dreipoligen 6,3-mm- bzw. 14″-Stecker, umgangssprachlich auch audio jack.

Zum Anwendungsbereich von Klinkensteckern, -buchsen und -kupplungen gehören beispielsweise die Weiterleitung von Audiosignalen und Videosignalen oder die Verbindung zu einem Netzteil zur Stromversorgung eines Kleingerätes. Sehr häufig werden Klinkenstecker zum Anschluss eines Kopfhörers verwendet. Gelegentlich dienen sie zur Übertragung digitaler Signale zu Steuerzwecken.

Der Name ist vermutlich abgeleitet von Klinke im Sinne von „Hebel, der die Weiterbewegung eines Maschinenteils hemmen soll“ und bezieht sich auf das für diesen Stecker typische Einrasten an den Kontaktfedern für das Nutzsignal. Diese Kontaktfedern sind bei den gängigen Bauformen der Buchsen und Kupplungen die einzige mechanische Sicherung der Steckverbindung.

Wenn die Buchse an der Öffnung einen metallischen Ring besitzt, so dient dieser meist auch zugleich zum Herstellen einer elektrischen (Masse-)Verbindung, so dass für einen zweipoligen Klinkenstecker nur eine zusätzliche Kontaktfeder erforderlich ist. Besteht die Öffnung der Buchse jedoch aus einem isolierenden Material, so wird für jeden Pol des Steckers eine eigene Kontaktfeder benötigt.

Vorteile der Klinkenverbindung sind die einfache Handhabung bei platzsparender Bauform. Nachteile sind vor allem der kurzschließende Steckvorgang und die relativ schlechte Kontaktqualität. Wenn die Federspannung der Kontaktfeder mit der Zeit nachlässt, wird nicht nur der Kontakt schlechter, sondern auch die mechanische Steckfestigkeit. Wenn die Steckverbindung sich aufgrund der fehlenden mechanischen Verriegelung löst, so kann dies in seltenen Fällen zu Schäden führen, zum Beispiel beim Lautsprecheranschluss eines Röhren-Gitarrenverstärkers. Bei lose verlaufenden Kabeln ist es hingegen meist erwünscht, dass die Verbindung sich bei versehentlichem starken Zug am Kabel löst, um einen Bruch der Bauteile zu vermeiden.

Die Kontaktbelastung beträgt bei den 6,35-mm-Buchsen und -Kupplungen bis zu 3 A, die Schaltlast 0,5 A bei 50 V. Die Stecker sind oft für mehr als 1.000 Steckzyklen und die Buchsen für mehr als 10.000 Zyklen ausgelegt.[2]

Klinkenbuchse 6,35 mm dreipolig in einfacher Ausführung mit zweipoligem Stecker. Die kurze Kontaktfeder wird vom Stecker gegen Masse kurzgeschlossen. An der Spitze des Steckers beginnender Verschleiß durch häufiges Stecken.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die heute existierenden Klinkenstecker entwickelten sich aus den Steckern, die in den Handvermittlungs-Telefonzentralen des ausgehenden 19. und beginnenden 20. Jahrhunderts verwendet wurden. Somit besitzt der Klinkenstecker eine der ältesten und längsten Evolutionslinien der Steckertechnik.

Bauformen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Von links nach rechts:
2,5 mm mono; 3,5 mm mono; 3,5 mm stereo; 6,35 mm stereo

Klinkenstecker werden mit verschiedenen Schaft-Durchmessern hergestellt:

2,5 mm
für besonders kleine Geräte, wie Headsets für Mobiltelefone. Findet auch Verwendung zur Datenübertragung bei manchen Taschenrechnern oder für Kabelauslöser bei Fotoapparaten. Ebenfalls bei Stereo-Anlagen zur Synchronisation von CD-Spieler und Tape-Deck verwendet. Diese Steckergröße ist bekannt als Micro-Klinke.
3,5 mm
meist an tragbaren Geräten (Smartphones, MP3-Player, Discman), Soundkarten und kleinen Kopfhörern; auch Miniklinke oder kleine Klinke genannt.
4,4 mm
wird im professionellen Tonstudiobereich verwendet. Dieser auch als Bantamstecker[3] bekannte Klinkenstecker kommt aus der Telefontechnik und hat gegenüber den normalen Klinkensteckern den Vorteil, dass durch die unterschiedlichen Durchmesser von Spitze und Ring Kurzschlüsse beim Stecken vermieden werden.
5,23 mm
im militärischen Bereich und in der Allgemeinen Luftfahrt für Kommunikationsgeräte mit besonderer Zugentlastung und in militärischen Kopfsprechhörern für Cockpits; auch Pilotenklinke genannt.
6,35 mm
14 Zoll, an Stereoanlagen und fast allen Geräten aus der Musikproduktion, wie Mischpulten, Effektgeräten, Synthesizern, Keyboards, E-Pianos, E-Gitarren und Gitarrenverstärkern. Sie sind mechanisch ausreichend belastbar und besitzen eine große Kontaktfläche; auch große Klinke oder Poststecker genannt, letzteres wegen der Verwendung dieses Formats in alten Telefon-Handvermittlungen.
7,13 mm
in zivilen Hubschraubern sowie in der militärischen Luftfahrt genutzt; auch NATO-Plug genannt.
Steckeraufbau:
1. Schaft: Masse
2. Ring: Rechter Kanal bei Stereosteckern, negative Polarität bei symmetrischen Verbindungen
3. Spitze: Linker Kanal bei Stereosteckern, positive Polarität bei symmetrischen Verbindungen, Signal („hot“) bei Monosteckern
4. Isolatoren
Schaltzeichen:
A Buchse, zweipolig,
B Buchse dreipolig, Hülse geerdet,
C Buchse dreipolig mit isoliertem 2× dreipoligem Schalter,
D Buchse dreipolig mit 2× zweipoligem Schalter, Öffner

Es gibt Klinkenstecker in Ausführungen mit null (optisch), zwei (Mono), drei (Stereo), vier (Stereo + Zusatz) und fünf (Stereo + Stereo-Zusatz) Kontakten.

Englische Bezeichnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auf Englisch sind verschiedene Bezeichnungen für Klinkenstecker gebräuchlich: phone connector, phone jack (nicht zu verwechseln mit phono jack), audio jack, headphone jack und jack plug. Plug ist die allgemeine Bezeichnung für Stecker und eine Buchse wird je nach Zusammenhang als jack oder socket bezeichnet.

Bezeichnungen zwei- bis fünfpoliger Klinkenstecker in den USA
Bez. Abgeleitet von Übersetzung Verwendung für
TS Tip + Sleeve Spitze + Schaft Monostecker
TRS Tip + Ring + Sleeve Spitze + Ring + Schaft Stereostecker oder einkanalige symmetrische Signalübertragung
TRRS Tip + Ring + Ring + Sleeve Spitze + Ring + Ring + Schaft Stecker mit Zusatzkontakt (typisch: Mikrofon oder Video)
TRRRS Tip + Ring + Ring + Ring + Sleeve Spitze + Ring + Ring + Ring + Schaft Stecker mit Zusatzkontakt (typisch: Antischall)

Monostecker (zweipolig)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

3.5mm jack plug 2.svg
SIG (Ton)Signal
GND Masse (Rückleitung)

Der Monostecker führt an der Spitze das Signal und am hinteren Teil – der Hülse – die Abschirmung und Rückleitung („Masse“). Die Übertragung erfolgt daher asymmetrisch.

Stereostecker (dreipolig)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

3.5mm jack plug 3 norm.svg
L Linkes Tonsignal
R Rechtes Tonsignal
GND gemeinsame Masse (Rückleitung)

Der Stereostecker ist die Weiterentwicklung des Monosteckers. Um den dritten Kontakt für den zweiten Kanal unterzubringen, wurde ein Ring von der Hülse abgetrennt.

Die Spitze ist mit dem Signal für den linken Kanal belegt, der Ring hinter der Spitze mit dem Signal für den rechten Kanal. Der hintere Teil, die Hülse, ist wie beim Monostecker mit der Abschirmung und Rückleitung belegt. Diese Art der Signalübertragung erfolgt ebenfalls asymmetrisch.

Monostecker mit symmetrischer Verbindung (dreipolig)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

3.5mm jack plug 3 sym.svg
+ Leitung für Tonsignal, Hinleitung für Phantomspeisung
Leitung für Tonsignal mit umgekehrter Polarität, Hinleitung für Phantomspeisung
GND Abschirmung für Tonsignal, Rückleitung für Phantomspeisung

In der professionellen Audiotechnik werden meist symmetrische Verbindungen benutzt, bei denen das Signal getrennt von der Abschirmung und dem Massepotenzial über zwei gleichwertige Leitungen – eine mit positiver Polarität (hot) und eine mit negativer Polarität (cold) – übertragen wird. Da Störungen durch Einstreuungen meist beide Leiter gleich betreffen, kann der Empfänger sie eliminieren, indem er die Differenz der beiden Signale bildet. Der hintere Teil, die Hülse, ist wie beim Monostecker mit der Abschirmung belegt. Steckt man einen Monostecker in eine symmetrisch beschaltete Buchse, schließt man die negativ gepolte Leitung gegen Masse kurz, was je nach Schaltungsdesign zu Schäden führen kann. Oft werden für symmetrische Verbindungen XLR-Stecker verwendet, aus Platz- oder Kostengründen allerdings auch oft die gleichen Klinkenstecker wie für Stereo-Anschlüsse.

Für eine Phantomspeisung bei Mikrofonen werden vom Empfänger (Verstärker, Mischpult) beide Signalleitungen auf das gleiche gegen Masse positive Potenzial gelegt (meistens 12 bis 48 Volt).

Stereostecker mit Zusatzfunktion (vierpolig)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vierpoliger Klinkenstecker
OMTP CTIA
3.5mm jack plug 4.svg
3.5mm jack plug 4i.svg
L Linkes Tonsignal
R Rechtes Tonsignal
AUX Zusatzsignal, z.B. Mikrofon
GND gemeinsame Masse (Rückleitung)

Der Stereostecker mit Zusatzfunktion ist eine Variante des Stereosteckers, bei dem ein weiterer Ring von der Hülse abgetrennt wurde und so insgesamt vier Kontakte zur Verfügung stehen. Stereostecker mit Zusatzfunktionen werden überwiegend an Handys und Smartphones zum Anschluss von Headsets verwendet. Zur Übertragung von Stereo-Audio und einem Mono-Mikrofon-Kanal sind zwei verschiedene Varianten der Pinbelegung gebräuchlich. Beide Varianten verwenden die Spitze zur Übertragung des linken Audio-Kanals und den ersten Ring zur Übertragung des rechten Audio-Kanals. Bei der Variante der Open Mobile Terminal Platform (OMTP) wird der Mikrofon-Kanal auf den zweiten Ring übertragen und Masse liegt auf dem dritten Ring beziehungsweise der Buchse. Bei Variante der Cellular Telecommunications Industry Association (CTIA), auch invertierte Variante genannt, ist die Belegung des Mikrofon-Kanals und der Masse getauscht, sodass die Masse auf dem zweiten Ring liegt und der Mikrofon-Kanal auf der Buchse.[4]

Beide Varianten erlauben die problemlose Nutzung von normalen Kopfhörern mit einem dreipoligen Klinkenstecker in einer vierpoligen Buchse, da die Pinbelegung der Spitze und des ersten Rings mit der des dreipoligen Steckers übereinstimmt. Der Mikrofon-Kanal wird dann durch den Stecker direkt nach Masse kurzgeschlossen. Einen Unterschied macht die Variante beim Anschluss eines Headsets an einer dreipoligen Buchse mit dedizierter Kontaktfeder für Masse (aber ohne Kontaktring für den Schaft), wie sie beispielsweise in MP3-Playern oder Computern verwendet werden. Wird ein vierpoliger Stecker in eine solche dreipolige Buchse gesteckt, liegt der Kontakt für Masse auf dem zweiten Ring. Bei Variante der OMTP befindet sich hier der Mikrofon-Kanal, sodass ein Headset mit einer Pinbelegung nach Variante der OMTP in einer dreipoligen Buchse nicht verwendet werden kann. Ein Headset mit der Pinbelegung nach Variante der CTIA kann hingegen in dreipoligen Buchsen problemlos verwendet werden, da hier die Masse auf dem zweiten Ring liegt und von der Buchse korrekt kontaktiert wird. Der Mikrofon-Kanal ist in diesem Fall ohne Kontakt und zwangsläufig ohne Funktion.

Die Pinbelegung nach Variante der OMTP wird von älteren Handys der Marken Nokia, Samsung und Sony Ericsson verwendet. Die Variante der CTIA wird hingegen von Apple (iPhone, iPad, iPod und MacBook), AVM, Blackberry, Xbox One Stereo Headset Adapter, HTC, sowie von neueren Nokia-, Samsung- und Sony-Handys verwendet. Außerdem wird sie in einigen Notebooks von HP, Lenovo und Dell, sowie in weiteren Geräten verwendet.[5] Bei einigen, insbesondere älteren Handys kann die Pinbelegung von den oben geschilderten Varianten abweichen. Standardzubehör kann dann unter Umständen nur mit Adaptern verwendet werden.

Für die Steuerung des Audioplayers wird das Mikrofon mit Widerständen überbrückt. Dabei werden folgende Widerstandswerte verwendet[6]:

Taste Widerstand
Play/Pause <70Ω
Vol+ 210-290Ω
Vol- 360-680Ω
(reserviert für Sprachsteuerung) 110-180Ω

Sonderanwendungen des vierpoligen Klinkensteckers[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

TRRS-zu-USB-Adapter beim MP3-Player MP 9200WP von SEG

Neben der Nutzung zum Anschluss von Headsets werden vierpolige Klinkenstecker auch zur Übertragung von Mehrkanalton, Audio- und Video-Signalen und USB-Signalen verwendet. An einem MP3-Player bietet der vierpolige Klinkenstecker die Möglichkeit, den MP3-Player mittels Adapter über USB an den PC anzuschließen, wodurch eine weitere Steckverbindung für USB entfallen kann.

Video-Audio-Adapter mit vierpoligen Klinkensteckern[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei manchen Camcordern, Digitalkameras und TV-HD-Receivern kommt dieser Stecker zum Einsatz, um die Wiedergabe im FBAS-Format und analogen Zweikanal- bzw. Stereoton auf einem Fernsehgerät zu ermöglichen. Die Pinbelegung ist in diesen Fällen nicht genormt und wird vom jeweiligen Hersteller des Gerätes festgelegt.[7]

Stereostecker mit Zusatzfunktion (fünfpolig)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Klinkenstecker 3,5 mm mit Zusatzfunktion (5-polig)

Entwickelt durch ITU-T[8] und standardisiert als P.382 werden diese Stecker hauptsächlich für Stereo-Kopfhörer mit integrierter digitaler Geräuschreduktion (auch "aktive Lärmkompensation", englisch Active Noise Reduction [ANR], Active Noise Cancellation [ANC] oder auch Digital Noise Cancellation [DNC]) verwendet und sind bisher bei höherwertigen Smartphones von Sony zu finden. Im Gegensatz zu vierpoligen Steckern, bei denen zwei Audio-Kanäle und nur ein Mikrofon-Kanal übertragen wird, bietet die fünfpolige Variante einen weiteren Mikrofon-Kanal, sodass Stereo-Audio- und Stereo-Mikrofon-Signale zugleich übertragen werden können. So können Störsignale für beide Ohren unabhängig erkannt werden. Und während eines Telefonates mit einem Geräuschreduzierenden Headset verbleibt das zweite Mikrofon, um zur Reduzierung von Hintergrundgeräuschen genutzt zu werden.

Schaltfunktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Buchse oder Kupplung kann mit zusätzlichen Schaltkontakten ausgerüstet sein, die durch den Steckvorgang betätigt werden. So werden oftmals bei Geräten mit eingebauten Lautsprechern diese stummgeschaltet, sobald ein Kopfhörerstecker in den entsprechenden Anschluss gesteckt wird. Ein weiteres Beispiel sind Geräte, die auf Pause schalten, wenn der Kopfhörerstecker aus dem Anschluss entfernt wird. In manchen Gitarrenbuchsen und Effektgeräten gibt es Schalter, die den eingebauten Impedanzwandler erst einschalten, wenn ein Kabel eingesteckt wird.

Optische Klinkenstecker[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Toslink-Klinkenstecker

Es gibt auch Klinkenstecker für die optische Übertragung von Signalen im TOSLINK-Format. Diese werden überwiegend an Notebooks oder PC-Soundkarten eingesetzt. Dabei gibt es kombinierte Buchsen, die sowohl elektrische Klinkenstecker kontaktieren können als auch über eingebaute optische Sender oder Empfänger verfügen.

Adapter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Adapter gibt es für viele unterschiedliche Kombinationen. Verbreitet sind:

Durch den Gebrauch von Adaptern erhöhen sich die Übergangswiderstände ebenso wie die Wahrscheinlichkeit von Kontaktschwierigkeiten.

Viele Kopfhörer-Hersteller legen ihren Produkten einen Adapter bei, um den Kopfhörer sowohl an Geräten mit 3,5-mm- als auch an 6,35-mm-Klinkenbuchse betreiben zu können. Ist der Kopfhörer hauptsächlich für den Betrieb an tragbaren Geräten oder Computern vorgesehen, kommt ein 3,5-mm-Stecker am Kabel zum Einsatz, auf den ein Adapterstecker auf 6,35 mm aufgesteckt oder aufgeschraubt werden kann. Umgekehrt nutzen Kopfhörer, die nur gelegentlich an tragbaren Geräten betrieben werden, einen 6,35-mm-Stecker mit einem Adapterstecker oder Adapterkabel auf 3,5 mm, wobei jedoch aufgrund der größeren Hebelkräfte des 6,35-mm-Steckers die 3,5-mm-Buchse beschädigt werden kann. Für den Betrieb an besonders kompakten Geräten gibt es Adapterstecker und Adapterkabel, um einen 3,5-mm-Stecker an eine 2,5-mm-Buchse anzuschließen.

Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zur Farbcodierung der Stecker und Buchsen siehe ggf. bei Kennfarbe.

Da einfache Klinkenstecker mechanisch nicht sehr robust sind, ist ihr Anwendungsgebiet mehr auf elektronische Kleingeräte (auch portable, wie Smartphones) und Heimelektronik (einschließlich Personal Computer) beschränkt. Im professionellen Tonstudio (Tontechnik) oder bei der musikalischen Bühnentechnik wird mehr auf XLR-Steckverbinder gesetzt, einzig E-Gitarren werden noch oft über 6,35-mm-Klinkenstecker angeschlossen.

Es werden auch hochwertige Sonderbauformen mit mechanischer Verriegelung angeboten, die mit XLR-Verbindern zumindest mechanisch konkurrieren können.

Kopfhörer-Anschluss[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dreipolige Stereostecker in der 3,5 mm großen Ausführung sind seit den 1980er-Jahren der marktübliche Steckverbinder bei Kopfhörern für tragbare Geräte; tragbare Miniaturgeräte verwenden seltener auch 2,5 mm große Stecker. Bei hochwertigen nicht-tragbaren Geräten (z. B. HiFi-Verstärker) und im professionellen Umfeld findet dagegen der 6,35-mm-Stecker Verwendung.

Verschiedene Hersteller setzen auch vierpolige 3,5-mm-Klinkenstecker ein, an tragbaren Geräten oft zur Fernsteuerung des Gerätes durch einen kleinen Schalter im Kopfhörerkabel. Üblicherweise kann der Zusatzkontakt problemlos nach Masse kurzgeschlossen werden, so dass auch konventionelle Kopfhörer angeschlossen werden können.

Die Firma Apple benutzt den vierten Kontakt bei einigen Laptops, um dort ein Composite-Videosignal auszugeben, so dass ein Fernsehgerät mit einem einzigen Stecker angeschlossen werden kann. Auch hier ist der Zusatzkontakt ohne Schäden nach Masse kurzschließbar. Nokia bietet diese Funktion bei einigen Smartphones (z. B. N95) an, so kann das Handy am Fernseher angeschlossen werden. Auch bei einigen Sony-Camcordern wird das Composite-Videosignal über den AUX-Kontakt geleitet.

Einige Hersteller nutzen an tragbaren digitalen Audiogeräten eine 3,5-mm-Klinkenbuchse, die ein optisches S/PDIF-Signal auf die Spitze des Klinkensteckers und gleichzeitig ein Stereo-Signal auf die herkömmlichen Metallkontakte führt. So kann die Kopfhörerbuchse wie gewohnt benutzt werden, alternativ kann aber auch ein vollständig aus Kunststoff bestehender Klinkenstecker („null-polig“) eingesteckt werden, an dessen Spitze ein Lichtleiter austritt, um das Gerät mit einem optischen digitalen Eingang, zum Beispiel an einem HiFi-Verstärker, zu verbinden. Die Kontakte in der Buchse dienen hier nur noch dazu, den Stecker zu halten.

Bei Stereo wird der Masse-Kontakt (oft auch im angeschlossenen Kabel) gemeinsam genutzt. Das führt besonders bei niederohmigen Hörern zur Beeinflussung des fremden Kanals. Das Übersprechen ist nicht mehr zu vernachlässigen, zumal die Kontaktwiderstände typisch kritisch sind. Bei den heute seltenen DIN-'Würfel5'-Steckern war die Masse unabhängig, die Kanäle ideal getrennt.

Line-Level-Anschluss[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Anschlussbelegung ist identisch mit dem Kopfhöreranschluss, jedoch ist der Pegel anders und die externe Anschluss-Impedanz höher als beim Kopfhörer. Üblich sind 3,5-mm-Stereo-Steckverbinder an tragbaren Geräten und an Computern sowie 6,35-mm-Steckverbinder in Mono und Stereo im semiprofessionellen Umfeld und bei Geräten für Musiker.

Hochwertige Geräte besitzen oft jeweils einen symmetrischen 6,35-mm Mono-Anschluss für jeden Kanal, so dass die gegenseitige Beeinflussung durch einen gemeinsamen Masse-Kontakt entfällt.

Der Kopfhöreranschluss kann hilfsweise als Line-Ausgang verwendet werden. Je nach Quelle ist es aber möglich, dass der Kopfhörerausgang einen zu geringen Pegel hat und den Eingang nicht ausreichend aussteuern kann. Ein Kopfhörerausgang ist im Pegel einstellbar. Ein Line-Ausgang verfügt dagegen – wenn überhaupt – nur über eine grobe Pegelanpassung.

Im Consumerbereich werden für Line-Level-Signale meist Cinch-Verbindungen benutzt, manchmal – vor allem bei älteren Geräten – sind es auch DIN-Steckverbinder. Nur der DIN-Anschluss ermöglicht eine konsequente Trennung der Masse von den Plus- und Minus-Leitern wie die im professionellen Bereich verwendeten symmetrischen XLR-Verbindungen. Im PC-Bereich werden 3,5-mm-Klinkenstecker verwendet.

Mikrofon-Anschluss[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für Stereo-Mikrofone ist die Anschlussbelegung identisch mit dem Kopfhöreranschluss, wenn auch mit deutlich niedrigerem Pegel und anderer Impedanz.

Mono-Mikrofone mit Monostecker führen das Signal an der Spitze und Masse am Körper des Steckers, wobei gelegentlich eine Tonaderspeisung über die Spitze stattfindet. Mono-Mikrofone mit dreipoligem Stecker nutzen die Spitze für das Signal, den Ring für die Speisung und Masse am Körper des Steckers – sofern keine symmetrische Signalführung (wie oben beschrieben), ggf. in Kombination mit Phantomspeisung, genutzt wird.

Viele Sound-Blaster-kompatible Soundkarten (vor allem in Laptops) verwenden eine 3,5-mm-Stereo-Klinkenbuchse als Mikrofoneingang. Hier liegt das Signal an der Spitze und die Masse am Körper des Steckers an. Der Ringkontakt führt eine Speisespannung (z. B. 1,5 V oder 5 V), aus der beispielsweise ein Vorverstärker für ein Elektretmikrofon gespeist werden kann. Als Spannungsversorgung für Kondensatormikrofone eignet sich diese Speisung jedoch nicht.

Gesangsmikrofone im professionellen Bühnen- und Studiobereich werden in der Regel nicht über Klinken-, sondern über XLR-Verbinder angeschlossen. Für den Anschluss von Mikrofonen an transportable Geräte (z. B. DAT-Recorder im Reportagebereich) werden jedoch häufig auch Klinkenstecker verwendet.

Gitarren-Anschluss[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

E-Gitarren und Elektroakustische Gitarren weisen in der Regel eine 6,35-mm-Monobuchse auf und werden über ein Kabel mit einem Monostecker an einen Verstärkereingang angeschlossen. Die Belegung ist die gleiche wie beim Mikrofon-Anschluss. Es gibt auch Modelle, die ein Stereosignal über eine Stereobuchse übertragen. Bei aktiven Tonabnehmersystemen kann ein Schaltkontakt in der Buchse dazu dienen, die Stromversorgung des eingebauten Impedanzwandlers ein- und auszuschalten.

Insert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um in den Signalweg beispielsweise eines Mischpultes Effektgeräte einzuschleifen, werden oft Kabel mit einem Stereostecker an einem und zwei Monosteckern am anderen Ende verwendet. Der Signalweg wird beim Einstecken des Stereosteckers in die Insert-Buchse aufgetrennt und (üblicherweise von der Spitze des Stereosteckers) auf einen der Monostecker geleitet. Dort wird der Eingang des Effektgerätes angeschlossen. Über den anderen Monostecker wird der Ausgang des Effektgerätes angeschlossen, so dass ein Ring zum Mischpult entsteht. Die Übertragung ist dabei grundsätzlich asymmetrisch. Das erlaubt eine einfache Zuordnung des Effektgerätes zu einem Kanal des Mischpultes mit nur einem Steckvorgang. Die Belegung ist nicht genormt. Üblicherweise wird von der Spitze des Stereo-Steckers das Signal über den roten Stecker zum Effektgerät geführt und vom schwarzer Stecker des V-förmigen Kabels wieder zurück zum mittleren Ring des Stereo-Steckers am Mischpult geführt, aber auch die entgegengesetzte Belegung ist möglich. Oft ist die Belegung auf dem Mischpult oder in der Anleitung dokumentiert.

Symmetrische Verbindungen lassen sich bei fast allen Mischpulten durch Nutzung des Send-Return-Pfades aufbauen, wenn diese symmetrisch beschaltet sind, wobei dann folglich zwei Kabel verwendet werden müssen.

Datenübertragung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einige Hersteller von Taschenrechnern nutzen den Klinken-Standard, um ihre Geräte mit Datenübertragung auszustatten. So können einzelne Variablen, aber auch ganze Programme von Taschenrechner zu Taschenrechner, aber auch von Taschenrechner zu PC übermittelt werden (z. B. die TI-83-Reihe von Texas Instruments).

Beim iPod shuffle (2. Generation) wird ein vierpoliger Klinkenstecker zur Übertragung eines USB-Signals genutzt. Durch die darin enthaltene 5-V-Spannung wird auch der eingebaute Akku geladen.

In der Musikelektronik werden auch reine Schaltsignale, zum Beispiel von einem Fußschalter, häufig mit 6,35-mm-Klinkensteckern übertragen.

Sensoren für beispielsweise den Puls an Heimtrainern sind oft mit Klinkensteckern ausgerüstet. Hier ist die fehlende mechanische Verriegelung von Vorteil. Wenn das Kabel gespannt wird, löst sich der Stecker, ohne dass es zu einer Beschädigung der Verbindung kommt.

Auch zur Datensicherung auf Analog-Cassetten bei älteren Synthesizern kamen Klinkenstecker bzw. -buchsen zum Einsatz.

Einige EKG-Geräte älterer Bauart wiesen Klinkenbuchsen auf, von denen die Leitungen zu den Herzsensoren abgingen.

Der Kopfhöreranschluss des Nexus 4 ist gleichzeitig ein UART-Anschluss.[9]

Stromversorgung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Adapter für universelle Steckernetzteile

Klinkenstecker mit 2,0 mm, 2,5 mm und 3,5 mm Durchmesser kommen gelegentlich für die Stromversorgung von Kleingeräten zur Anwendung. Da die Kontakte offen liegen, kann es mit diesen Steckern bereits beim Einstecken zu einem Kurzschluss kommen, das verwendete Steckernetzteil sollte daher kurzschlussfest ausgelegt sein. In den meisten Fällen werden daher zur Stromversorgung Hohlstecker (rechts im Bild) eingesetzt. Weder die Dimensionen der Stecker noch die Polarität an den Kontakten sind genormt. Meistens ist die Spitze mit dem Pluspol und der Schaft mit dem Minuspol verbunden.

Lautsprecher-Anschluss[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Instrumental-Verstärker in der Beschallungstechnik nutzen traditionell Klinken-Verbinder zum Anschluss interner und/oder externer Lautsprecher. Insbesondere bei Geräten der niedrigen bis mittleren Preislage werden trotz Nachteilen Klinkenbuchsen und -stecker verwendet:

  • Die Kontakte sind nicht berührungsgesichert. Der SELV-Spannungsgrenzwert (25 Volt Wechselspannung) wird leicht überschritten.
  • Es fließen hohe Ströme, die das Klinkenstecksystem in Grenzbereichen belasten. Bei einer Leistung von 500 Watt und einer Lautsprecher-Impedanz von 4 Ohm fließt bereits ein Strom von mehr als 10 Ampere.
  • Beim Eindrücken des Steckers in die Lautsprecherbox wird der Verstärker kurzgeschlossen und kann im eingeschalteten Zustand zerstört werden.
  • Ein- und Ausgänge von Geräten sowie Schalteingänge (alle üblicherweise als 6,35-mm-Klinkenstecker ausgeführt) können verwechselt werden, wodurch hohe elektrische Leistungen in empfindliche Eingänge geleitet oder Ausgänge unzulässig parallelgeschaltet werden können.
  • Röhrenverstärker dürfen nicht ohne Lautsprecher betrieben werden. Wenn sich der Steckkontakt löst, kann der Verstärker zerstört werden.

Luftfahrt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Luftfahrt werden Klinkenstecker in verschiedenen Größen eingesetzt:

  • Zivile Flugzeuge (Motorflugzeuge der allgemeinen Luftfahrt und Verkehrsflugzeuge mit Ausnahme der XLR-Verbinder nutzenden Airbus-Modelle):
    • Kopfhörer (Headset): 6,3-mm-Klinkenstecker zweipolig und selten auch dreipolig, bezeichnet als PJ 055
    • Mikrofon (Headset und Handmikrofon): 5,23-mm-Klinkenstecker (0,206 Zoll) zweipolig, bezeichnet als PJ 068
  • Helikopter und militärische Flugzeuge (inkl. Kampfjets):
    • Kopfhörer, Mikrofon (Headset): 7,13-mm-Klinkenstecker (0,281 Zoll) mit insgesamt vier Polen (Spitze plus zwei Ringe + Schaft), bezeichnet als U174/U, selten als TP120 oder umgangssprachlich als NATO-Plug

Probleme[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wackelkontakte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Insbesondere die kleineren Ausführungen des Klinkensteckers (3,5 mm und 2,5 mm) sind mechanisch nicht sehr stabil, so dass Wackelkontakte entstehen können. Sogar bei professionellen Ausführungen besitzt der Massekontakt oft keine eigene Kontaktfeder.

Gerade bei vielen Low-Cost-Geräten und -Kabeln sind die Kontakte in den Buchsen und an den Steckern sehr minderwertig ausgeführt. Schon fabrikfrisch sind die Kontakte schlecht, zudem können sie oxidieren, und eine ungünstige mechanische Ausführung bedingt Wackelkontakte. Davon ist besonders häufig der Massekontakt betroffen, was gerade bei niederohmigen Lasten (Kopfhörern) zu einem Brummen und Übersprechen der beiden Tonkanäle führen kann. Bei Netz-betriebenen Geräten stört es, weil sich bei einem hohen Widerstand zwischen den Gerätemassen eine Störspannung zwischen beiden Punkten ausbildet. Ist die Masseverbindung ganz unterbrochen, sind die beiden Schallwandler des Kopfhörers zwischen den Signalausgängen gegenpolig in Reihe geschaltet. Der Monoanteil wird ausgelöscht und die Stereodifferenzen ergeben ein typisch Bass-armes, schlecht ortbares, einkanaliges Signal. Bei Musikaufnahmen verbleibt vom Gesang und mittigen Solo-Instrumenten nur noch ein Hall.

Bei vielen mobilen Geräten sind die Buchsen direkt auf die Platine gelötet und nicht am Gehäuse befestigt. Bei der Benutzung entstehen Hebelkräfte, wodurch Lötstellen brechen können.

Kurzschlusseffekte beim Stecken[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Klinkenstecker verbindet zunächst die Signalleitungen und erst dann die Masseleitung. Während des Einsteckens kommt die Spitze (linker Kanal) zunächst mit Masse, dann mit der Kontaktfeder des rechten Kanals und schließlich mit der Kontaktfeder des linken Kanals in Berührung. Analog kommt der Ring für den rechten Kanal erst mit Masse in Berührung, bevor er an der Kontaktfeder des rechten Kanals anliegt. Das führt im Moment des Einsteckens an der Signalquelle zu Störgeräuschen, wenn das Kabel zum Eingang eines Verstärkers führt. Umgekehrt wird ein Klinkenkabel am Verstärkerausgang einen Kurzschluss beim Einstecken an der Signallast (z. B. Lautsprecher) erzeugen. (Für Lautsprecher siehe SPK – speakON, für Line/Mikrophon siehe XLR.)

Je nach Bauart und Herstellungsqualität überbrücken bei manchen Anschlüssen die Kontaktfedern beim Einstecken sogar die Isolationsringe des Steckers und führen so zum zeitweiligen Kurzschluss einzelner Kanäle. So werden beispielsweise bei manchen Kopfhöreranschlüssen die Verstärkerausgänge beim Einstecken in einer bestimmten Position kurzgeschlossen, ebenso wie bei manchen Netzgeräten mit Klinkenstecker. Während Kopfhörerverstärker meist vorübergehend kurzschlussfest sind, sollten alle anderen Steckverbindungen daher nur an abgeschaltete Geräte angeschlossen werden, um Überlastungen durch solche Kurzschlüsse zu vermeiden. Minderwertige Netzteile oder Kabel können sich hierdurch stark erhitzen und Schäden anrichten.

Kurzschlusseffekte durch Monostecker, symmetrische Anschlüsse[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mono- und Stereo-Klinkensteckverbinder sind elektrisch nicht kompatibel: Monostecker in Stereobuchsen schließen den rechten Kanal nach Masse kurz, Stereostecker in Mono-Buchsen haben keine Verbindung (offen) für den rechten Kanal, oder es wird der rechte Kanal gegen Masse kurzgeschlossen. Dieser bleibt also stumm.

Wenn bei professionellem Studioequipment die Kabel für unsymmetrische Audiosignale mit Monoklinken in Buchsen für symmetrische Verbindung (Stereobuchsen) gesteckt werden, entsteht dadurch ein Kurzschluss des komplementären (inv) Signals, das auf dem rechten Pol (Ring) liegt. Der Eingang bzw. Ausgang und damit die Verbindung agiert unsymmetrisch und verliert so natürlich den Vorteil einer symmetrischen Datenverbindung mit Differenzsignal.

Ein symmetrischer Ausgang reagiert je nach Schaltung aber unterschiedlich. Hochwertige Servo/Floating-Ausgänge benehmen sich mit einer Monoklinke problemlos wie ein unsymmetrischer Ausgang. Der komplementäre (inv) Pol muss für unsymmetrischen Betrieb zwingend mit Masse verbunden werden.

Die häufigeren Masse-symmetrischen Ausgänge dagegen können bei Monoklinken neben dem Verlust der typischen Vorteile einer symmetrischen Verbindung auch noch erhöhte Verzerrungen und eine starke Belastung der Elektronik zeigen. Bei solchen Verstärkern ist der Kurzschluss des komplementären (inv) Pols zu vermeiden. Es sollte hier also möglichst eine Stereoklinke verwendet werden, aber der Ring nicht mit Masse verbunden werden, auch wenn Probleme nicht immer sofort offensichtlich sind.

Nach Möglichkeit sollte bei halbsymmetrischen Verbindungen das Kabel zweipolig-paarig symmetrisch ausgeführt werden. Die Adaption erfolgt dann ausschließlich auf der unsymmetrischen Seite. Bei unsymmetrischen 6,35-mm-Klinken-(Mono-)Eingängen erfolgt die Adaption in vielen Fällen automatisch und optimal im Gerät, das gilt meist auch für unsymmetrische Mono-Klinkenausgänge. Bei reinen 6,35-mm-Verbindungen wird also genau so verkabelt wie bei symmetrischen Anschlüssen. Sonst werden das Kabel und eine Steckerseite zwar komplett symmetrisch aufgebaut, die Adaption erfolgt aber dann im Stecker (oder über einen Adapter) auf der unsymmetrisch anzuschließenden Seite (typisch dann kein 6,35-mm-Klinkenstecker oder keine Line-Verbindung). So werden weiterhin noch manche Aspekte der Differenz-Signalverarbeitung genutzt. (Bei Kabeln an Masse-symmetrischen Ausgängen kann die zweite Ader im Kabel entfallen, also eine günstigere koaxiale Leitung verwendet werden. Bei solchen Ausgängen können auch mit optimal angepassten Verbindungen keinerlei Vorzüge einer Differenz-Ankopplung genutzt werden.) Fertige optimale Kabel sind sehr selten käuflich, optimale Adapter auch kaum.

Bei Klinkenkabeln ist weiterhin zu beachten, dass Stereo- und symmetrische (Mono-)Kabel von außen kaum unterschieden werden können und im Handel auch meist nicht unterschieden werden. Bei Stereokabeln sollten die zwei signalführenden Adern getrennt geschirmt sein, bei symmetrischen Kabeln dagegen paarig geschirmt. Auch das trägt zur Unsicherheit einer Verkabelung mit Klinkenstecker bei.

Verwechslungsgefahr[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei Klinkensteckern, die zur Stromversorgung benutzt werden, besteht Kurzschluss-Gefahr, wenn der Stecker mit leitfähigen Gegenständen in Kontakt kommt. Ein längerer Kurzschluss zwischen Steckerspitze und Hülse kann eine Zerstörung des Netzteils zur Folge haben. Wenn ein mit einem Netzteil verbundener Klinkenstecker in einen Kopfhörer-, Mikrofon- oder Line-Anschluss gesteckt wird, kann das Audiogerät zerstört werden.

Die oben dokumentierte Kontaktbelegung für Audio-Signale (Lautsprecher, Kopfhörer usw.) wird von allen Herstellern verwendet. Für Stromversorgungen gibt es jedoch keine Übereinkunft. Oft ist an den Geräten oder in der Bedienungsanleitung angegeben, welche Belegung genutzt wird. Im Falle von Gleichstrom liegt der Minuspol häufig an der Hülse und der Pluspol an der Spitze.

Farbkennzeichnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für die 3,5-mm-Anschlüsse an Computer-Soundkarten/Mainboards hat sich eine farbige Kennzeichnung der Ein- bzw. Ausgänge gemäß der PC99-Spezifikation etabliert:

Farbe Funktion
rosa Mikrofoneingang (Mono).
blau Line-In (Stereo).
grün Ausgang für Lautsprecher, Line-Out (Stereo)
schwarz Rücklautsprecher-Ausgang (Stereo)
silber Seitenlautsprecher-Ausgang (Stereo)
orange Subwoofer-Ausgang und Center-Ausgang.

Oft alternativ schaltbar zum Digital-Ausgang.

Die genauen Farben können in Farbton und Sättigung abweichen. Die Farbkennzeichnung ist darüber hinaus auch an Klinkensteckern, Kopfhörern, CD-Spielern, MP3-Playern und MiniDisc-Spielern zu finden.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Klinkenstecker – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. IEC 60603-11 „Connectors for frequencies below 3 MHz for use with printed boards – Part 11: Detail specification for concentric connectors (dimensions for free connectors and fixed connectors)“
  2. Webseite der Firma Neutrik mit Produktübersicht und technischer Spezifikationen
  3. 4.4 mm Bantam Miniatur Klinkenstecker
  4. Datenblatt eines Smartphone-Audiochips mit Anwendungsbeispiel (PDF-Datei; 474 kB)
  5. Übersicht zur Kompatibilität von Headsets zu verschiedenen Handys und Smartphones
  6. Android Wired Audio Headset Specification
  7. PDF-Datenblätter mit herstellerspezifischen Anschlussbelegungen für 3,5-mm-Klinkenstecker
  8. Technical requirements and test methods for multi-microphone wired headset or headphone interfaces of digital wireless terminals
  9. Building a Nexus 4 UART Debug Cable