Die Audio-Technica-Ingenieure Takao Kyotani und Yosuke Takubo über die Entwicklung des A2DC-Standards.

In-Ear-Kopfhörer mit abnehmbaren Kabeln immer beliebter

In-Ear-Kopfhörer mit abnehmbaren Kabeln sind heutzutage extrem beliebt, so dass mit der Zeit auch unzählige Austauschkabel auf den Markt kamen. Einer der gängigsten Standards für Steckverbinder bei abnehmbaren Kopfhörerkabeln ist MMCX: Microminiature Coaxial. MMCX-Steckverbinder sind jedoch keinesfalls perfekt, so dass sich seit der Markteinführung abnehmbarer Kopfhörerkabel einige Probleme gezeigt haben.

Auch Audio-Technica nutzte zunächst MMCX-Steckverbinder. Mit Release des ATH-CKS1100iS im Jahr 2015 wurde dann der unternehmenseigene Steckerstandard A2DC (Audio Designed Detachable Coaxial) eingeführt, der speziell für In-Ear-Kopfhörer (und ausgewählte Over-Ear-Modelle) von Audio-Technica mit abnehmbarem Kabel entwickelt wurde. Darüber hinaus umfasst das Angebot A2DC-kompatible Austauschkabel, und auch andere Hersteller nehmen derartige Kabel mittlerweile in ihre Produktpalette auf.

Probleme mit MMCX-Verbindungen

Der allgemein für In-Ear-Kopfhörer eingesetzte MMCX-Stecker wurde nicht speziell für Audioverbindungen entwickelt, sondern vornehmlich als Steckverbinder für drahtlose Geräte. Einige In-Ear-Hersteller hatten allerdings erkannt, dass sich Kabel mit MMCX-Stecker hervorragend als Ersatzlösung für defekte Kopfhörerkabel eigneten. Also begannen sie, ihre In-Ears mit MMCX-Steckverbindern auszustatten. Kurz darauf boten auch andere Kabelhersteller Austauschkabel mit MMCX-Steckern an, so dass sich dieser Standard in der Branche zunehmend etablierte.

Handelsüblicher MMCX-Stecker (männlich) für Kabelverbindungen

Mit zunehmender Beliebtheit zeigten sich jedoch auch die Probleme der MMCX-Verbindungen. Bekannt ist zum Beispiel, dass solche Stecker häufig recht locker sitzen und leicht herausrutschen können. Manche Steckverbinder sitzen auch zu fest und sind dann schwer zu trennen. Außerdem gibt es Probleme, wenn sich Stecker in der Buchse drehen. Dies kann zu Ausfällen in der Audioübertragung und zu unerwünschten Störgeräuschen führen. Last but not least können sich Kabel mit MMCX-Steckern ziemlich schnell verdrehen.

„Zunächst einmal hatten wir konstruktionsbedingte Bedenken bezüglich des Einsatzes von MMCX-Steckverbindern, denn sie weisen einen Bereich auf, in dem Stecker und Buchse keinen Kontakt haben, wenn sich der Steckverbinder dreht. Dies kann zu Störgeräuschen oder Signalausfällen führen“, erklärt Takubo.

„Der Bereich, indem der Kontakt nicht zustande kommt, ist extrem klein, so dass man eigentlich nichts davon hört, selbst wenn sich der Stecker bei laufender Musikwiedergabe dreht. Wir wollten die Möglichkeit von Audioausfällen und Störgeräuschen dennoch weitestgehend ausschließen.“

Der Grund, warum MMCX-Stecker nicht immer optimalen Kontakt haben, liegt in ihrer Konstruktionsweise. Selbst wenn die für MMCX-Steckverbinder geltenden Fertigungstoleranzen (Abweichung einer Größe vom Normzustand oder Normmaß) eingehalten werden, können bereits diese Toleranzen ausreichen, dass manche Verbindungen nicht richtig sitzen. Und auch wenn die Verbindung zustande kommt, können die Toleranzen so groß sein, dass sich das oben beschriebene Problem des kleinen kontaktlosen Bereichs negativ auswirkt und die Verbindung nicht stabil ist.

In Anbetracht der Tatsache, dass MMCX-Stecker nicht ursprünglich für Audioverbindungen entwickelt wurden, ist dies dem MMCX-Konzept nicht wirklich anzulasten. Für alle, die Musik über Kopfhörer hören, stellt es jedoch einen echten Nachteil dar. Takubo betont, dass er bereits zu der Zeit, als MMCX-Stecker für Audiozwecke zunehmend beliebter wurden, „einen Steckverbinder speziell für In-Ear-Kopfhörer entwickeln wollte, der optimal auf Audiozwecke ausgelegt ist“.

Gründe für die Entwicklung des A2DC-Formats

Der erste In-Ear-Kopfhörer von Audio-Technica, der über ein abnehmbares Kabel verfügte, war der ATH-CK100PRO, vorgestellt im Jahr 2011. Bei diesem Kopfhörer handelte es sich um ein Highend-Modell mit drei BA-Treibern (Balanced-Armature-Treiber), das mit MMCX-Steckverbindern ausgestattet war.

Unser erster In-Ear-Kopfhörer mit abnehmbarem Kabel, der ATH-CK100PRO mit MMCX-Steckverbindern

Schon damals erkannte unser Entwicklungsteam die Nachteile von MMCX-Steckern. Außerdem sollte der ATH-CK100PRO so klein wie möglich sein und optimal sitzen. Also kehrten sie den branchenüblichen Lösungsansatz um und versahen den Kopfhörer mit dem kleineren männlichen Stecker, die größere Buchse saß am Kabel. Dies führte dazu, dass Austauschkabel anderer Hersteller (mit einem männlichen Stecker am Kabel) nicht kompatibel waren. Für einen Hersteller, der ein möglichst zuverlässiges Produkt anbieten möchte, lag es daher nahe, einen ganz anderen Steckertyp zu entwickeln, der den Ansprüchen an eine gute Audioverbindung wirklich gerecht wurde.

Entsprechend wurden die im Jahr 2013 eingeführten In-Ears aus der IM-Serie nicht mit MMCX-Anschlüssen versehen, sondern mit einem eigens entwickelten 2-Pol-Steckverbinder. Dieser war dem MMCX-Konzept zwar in Bezug auf die Verbindungsstabilität überlegen, das Problem des zu festen oder zu lockeren Sitzes bestand jedoch weiterhin. Außerdem plante Audio-Technica, die Kopfhörer-Produktpalette mit austauschbaren Kabeln auf ohrumschließende und ohraufliegende Modelle auszuweiten. So entschloss sich das Unternehmen zu einem Kurswechsel und entwickelte ein weiteres proprietäres Steckerformat: A2DC.

Das A2DC-Konzept – ohne die typischen Probleme des MMCX-Formats

Der ATH-E70 mit A2DC-Anschluss

Handelsübliche MMCX-Stecker besitzen in der Mitte einen Stift, der von einem Ring umgeben ist. Die Buchse wiederum weist in der Mitte ein Loch zur Aufnahme dieses Stifts auf. Der Kontakt kommt zustande, sobald der mittlere Stift (innerer Leiter) des Steckers mit dem umgebenden Ring (äußerer Leiter/Masse) in die entsprechende Buchse gesteckt wird.

Typischer MMCX-Stecker (männlich)

Im Gegensatz dazu sind A2DC-Steckverbinder so konstruiert, dass der Ring, das heißt der äußere Leiter/Masse des (männlichen) Steckers, in Segmente unterteilt ist, die sich wie eine Art Federmechanismus nach außen drücken. So sitzt der Ring des Steckers zuverlässiger in der entsprechenden Aufnahme (Ring) der Buchse, und das konstruktionsbedingte Problem der nicht optimalen Verbindung von Stecker und Buchse ist gelöst.

A2DC-Stecker (männlich), Schlitze teilen den Ring in einzelne Segmente

Stecker (männlich) mit stiftartiger Aufnahme, in Kunststoff gefasst

Diese Konstruktionsweise gewährleistet auch nach häufigem Stecken und Lösen eine zuverlässige Verbindung. Takubo erklärt: „Die Form des A2DC-Steckers sorgt dafür, dass die Verbindung immer sicher sitzt. Der Ring des (männlichen) Steckers drückt sich auseinander wie eine Feder. Dies bietet den Vorteil, dass die Spannung auch nach wiederholtem Stecken und Lösen kaum nachlässt und die Verbindung länger fest und sicher sitzt, selbst bei häufigem Gebrauch.“

Kyotani ergänzt: „Da der Ringbereich im Vergleich zum MMCX-Typ flexibel ist (das heißt, die Ring-Segmente eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen), bleibt die Verbindung auch bei höheren Fertigungstoleranzen zuverlässig stabil.“

A2DC-Steckverbinder im Querschnitt

Größerer Stecker für besseren Klang

Bei MMCX-Steckverbindern befindet sich der mittlere Kontaktstift im (männlichen) Stecker. Bei A2DC-Steckverbindern sitzt er in der Buchse, die Aufnahme für diesen Stift in der Mitte des (männlichen) Steckers. Zusätzlich ist der Bereich um die Aufnahme mit Kunststoff verstärkt, so dass sie sich nicht nach außen biegen und der Stift brechen kann.

Der A2DC-Steckverbinder (Buchse) des ATH-CK2000Ti

A2DC-Steckverbinder sind größer als MMCX-Steckverbinder, und der Ringbereich ist länger und weist einen höheren Durchmesser auf. Auf diese Weise ist der Kontaktbereich größer, die Verbindung stabiler, die Impedanz niedriger und die Klangqualität im Vergleich zum MMCX-Stecker besser.

Female-side A2DC connector.

„A2DC-Steckverbinder sind größer als MMCX-Steckverbinder, da wir davon ausgingen, dass dieser Steckerstandard auch bei Over-Ear- und On-Ear-Kopfhörern zum Einsatz kommen würde“, ergänzt Takubo. So wurde das A2DC-Format auch schon für unser Flaggschiff unter den offenen Kopfhörern, den ATH-ADX5000, sowie den geschlossenen ATH-MSR7b (vornehmlich für den mobilen Einsatz) übernommen.

Die MMCX-Buchse des ATH-CK100PRO (rechts im Bild) und die A2DC-Buchse (Mitte) im Größenvergleich

A2DC-Stecker: Minimale Drehung in der Buchse

Eine der Stärken des A2DC-Konzepts ist, dass sich der Stecker nicht so leicht in der Buchse dreht. MMCX-Stecker haben der Drehbewegung normalerweise nicht viel Widerstand entgegenzusetzen – vor allem, wenn Druck in eine Richtung ausgeübt wird. Dies führt zu weniger stabilen Verbindungen und schnellerem Verschleiß, wodurch auch Schmutz eindringen kann, der dann wiederum Nebengeräusche verursacht. Beim A2DC-Stecker hingegen drückt sich der Ringbereich auseinander, so dass der Stecker fester sitzt und sich weniger leicht in der Buchse drehen kann. Auf diese Weise lässt sich der Verschleiß durch unbeabsichtigte Drehungen wirksam verringern.

Selbst bei hochwertigen Kabeln mit guter Leitfähigkeit ist die Qualität der Steckverbindung ein ganz entscheidender Aspekt. Unsere sichere A2DC-Verbindung vermeidet Signalausfälle und gewährleistet eine optimale Audioqualität.

Austauschkabel mit MMCX-Anschluss wurden von einigen Unternehmen zwar weiterhin angeboten, die spezifischen Probleme aufgrund der Toleranzen kamen jedoch nicht zur Sprache“, fügt Kyotani hinzu.

Kyotani: „Selbst als MMCX-Austauschkabel in großen Mengen auf den Markt kamen, gab es weiterhin eine hohe Fehlermarge bei den Abmessungen dieser Stecker, auch wenn sie die Toleranzen noch einhielten. Entsprechend zahlreich waren die Testberichte und Rezensionen, in denen von Signalausfällen bei In-Ear-Kopfhörern berichtet wurde. Durch den Einsatz von A2DC-Steckverbindern wollten wir genau diese Aspekte verbessern.“

Wie Kyotani weiter berichtet, verzeichnete Audio-Technica nach Einführung des A2DC-Formats einen sehr deutlichen Rückgang bei den Anfragen bezüglich Defekten und Problemen mit In-Ear-Kopfhöreranschlüssen.

Austauschkabel mit A2DC-Steckverbindern aus der HDC-Serie

2016 brachte Audio-Technica die ersten Austauschkabel der HDC-Serie heraus, die alle mit A2DC-Steckverbindern ausgestattet sind. Die HDC-Serie umfasst eine Vielzahl von Kabeln für die unterschiedlichsten Kopfhörertypen und mit verschiedenen Ausgangsoptionen – vom gängigen 3,5-mm-Miniklinkenstecker bis hin zu 2,5-mm- und symmetrischen 4,4-mm-Steckern.

Die HDC-Serie: Austauschkabel mit A2DC-Steckverbindern

Kyotani: „Alle unsere Kopfhörer mit abnehmbaren Kabeln und A2DC-Anschlüssen bieten eine hervorragende Klangqualität, wenn das mitgelieferte Kabel verwendet wird. Das steigende Interesse der Kunden an (auch höherwertigen) Austauschkabeln und die wachsende Nachfrage veranlasste uns, Austauschkabel mit A2DC-Anschluss in unsere Produktpalette aufzunehmen.“

Bei der Entwicklung der Austauschkabel von Audio-Technica stand natürlich die Performance im Mittelpunkt, die mindestens das hohe Qualitätsniveau der fest verbauten Kopfhörerkabel erreichen sollte. Daher plante Audio-Technica keine Kabelserie, die den Klangcharakter verändern würde.

Unser Ziel: A2DC als branchenweiter Standard

Dies führt uns wieder zum Ausgangspunkt unserer Diskussion des A2DC-Formats, denn die Entwicklung eines neuartigen, eigenen Steckerstandards ist in der Regel von zahlreichen Versuchen und auch Fehlschlägen begleitet. Vom grundlegenden Konzept bis hin zur Auswahl der Materialien hat Audio-Technica die unterschiedlichsten Typen und Formen getestet, so Takubo.

„Als wir am Prototyp des A2DC-Steckers arbeiteten, hatten wir bei der Materialauswahl zum Beispiel das Problem, dass die Federspannung der Verbindung so stark war, dass wir die Steckverbinder nicht mehr auseinanderbekamen. [lacht] Ähnliche Herausforderungen gab es bei der Form. Wir entwickelten zunächst einen Prototyp mit Schraubverbindung, doch der Stecker war einfach zu klein und wirklich schwer zu trennen. Durch Experimente mit verschiedensten Prototypen landeten wir letztlich bei den Spezifikationen des heutigen A2DC-Steckverbinders.“

Kyotani (links) und Takubo (rechts) möchten den Einsatz von A2DC-Steckverbindern auf zahlreiche weitere In-Ear-Kopfhörer und Kabel ausweiten.

Bei der Entwicklung des A2DC-Standards wurden insbesondere die Nachteile des MMCX-Formats adressiert. Dennoch blieb der neuartige Steckertyp für In-Ear-Kopfhörer bisher auf Audio-Technica-Produkte beschränkt. Wir möchten den A2DC-Standard allerdings auch für andere Hersteller verfügbar machen, so dass noch mehr Menschen in den Genuss der überlegenen Performance dieses Formats kommen. Bei Kabeln gibt es bereits erste Produkte anderer Hersteller, die ebenfalls A2DC-Steckverbinder verwenden.

Kyotanis Fazit: „Wir freuen uns, wenn sich in Zukunft weitere Hersteller für den A2DC-Standard interessieren und sind gerne bereit, uns mit ihnen auszutauschen und unser Angebot auf ihre Produkte abzustimmen.“ Tatsächlich liegen Audio-Technica bereits erste Anfragen anderer Anbieter bezüglich des A2DC-Formats vor.