DerOnkel
HCA Elektronik Saiteninstrumente
Um die Lautstärke (Volume) einzustellen, wird in der Regel ein Potentiometer benutzt. Es gibt verschiedene in der Literatur beschriebenen Möglichkeiten, von denen ich hier vier vorstellen möchte.
Alle folgenden Amplitudengänge wurden mit den elektrischen Daten eines Gibson Humbuckers simuliert. Der Drehwinkel der Potis wird grundsätzlich in Prozent angegeben, wobei eine logarithmische Charakteristik verwendet wurde.
Die Schaltbilder enthalten auf der linken Seite die Ersatzschaltung eines magnetischen Tonabnehmers mit der Spannungsquelle U0, der Spuleninduktivität Ls, dem Gleichstromwiderstand Rs und der Wicklungskapazität Cs.
Als Belastung wurde eine Kabelkapazität CK und der Eingangswiderstand der ersten Verstärkerstufe Rin berücksichtigt.
1. Die Standardschaltung
In fast allen Elektrogitarren wird das Potentiometer zur Lautstärkeeinstellung als Spannungsteiler geschaltet. Dabei dient der Kontakt des Schleifers S als Ausgang. Aufgrund des logarithmischen Verhaltens des menschlichen Gehörs, ist der Einsatz eines logarithmischen Potentiometers von Vorteil.
Der obere Teilwiderstand des Potis PV, im folgenden PV1 genannt, bildet zusammen mit der Kabelkapazität CK und der Eingangskapazität des Verstärkers Cin einen Tiefpaß. Je weiter man die Lautstärke verringert, desto größer wird PV1 und die Grenzfrequenz des Tiefpasses verringert sich. Das hat zur Folge, daß die hohen Frequenzen gedämpft werden. Diesem Effekt fällt natürlich als erstes unsere Resonanz zum Opfer, wie deutlich schon bei 95% Volume (lila) zu erkennen ist.
Interessant ist, daß schon deutlich vor 35% Volume (rosa) sich wieder eine Resonanz einstellt. Die Erklärung dafür ist eigentlich recht einfach und leuchtet ein:
Aus Sicht des Tonabnehmers bildet PV1 zusammen mit den Kapazitäten CK und Cin eine vergleichbare Konstruktion wie die Tonblende bestehend aus PT und CT. Der Einfluß der beiden Kapazitäten auf die Resonanz des Tonabnehmers wird mit kleiner werdendem Volume immer geringer. In der Folge steigt die Resonanzfrequenz mit 5,9kHz fast auf ihren Leerlaufwert (hier 7,161kHz). Bei 5% Volume beträgt die Resonanzfrequenz dann schon 6,26kHz. Man "schaltet" hier also auch wieder zwischen zwei Resonanzen um. Allerdings ist die höhere Resonanz aufgrund der starken Dämpfung durch PV1 nur sehr schwach ausgeprägt.
Aus hörtechnischer Sicht bedeutet das:
Wenn man die Tonblende "hinter" den Lautstärkeeinsteller verlegt und sie an den Schleifer S des Volume anschließt, so gelangt man zum sogenannten 50th-Wiring. Diese Schaltung liegt immer dann vor, wenn man eine Gitarre mit mehr als einem Lautstärkeeinsteller und nur einer Tonblende hat. Aber auch in einigen normalen HH-Gitarren, wie zum Beispiel in einigen "Les Paul" Modellen, wurde sie zeitweise verwendet. Das folgende Bild zeigt die Schaltung nebst Amplitudengang:
Hier ist grundsätzlich das gleiche Verhalten, wie bei der Standardschaltung festzustellen. Die Ausbildung einer neuen und höheren Resonanzfrequenz läßt sich auf die schon bekannte Weise erklären. Einzig die Ausprägung der Resonanz ist mit 7dB deutlich größer ausgefallen.
Die Erklärung dafür ergibt sich aus der Verlegung der Tonblende. Je weiter man das Volume verringert, desto größer wird quasi der Widerstand des Tone-Potis. Damit sinkt insgesamt die Belastung des Tonabnehmers und er kann eine größere Resonanzspitze ausbilden. Darüber hinaus steigt die Resonanzfrequenz noch weiter an (6,8kHz bei 35% Volume).
Ein vergleichbares Verhalten läßt sich auch erzielen, in dem beim Standard-Wiring ein NoLoad-Poti für die Tonblende verwendet wird.
So weit ist das 50th-Wiring also nicht vom Standard entfernt. Man dreht zu und verliert sofort die Höhen, die gegen Ende dann wieder betont werden. Aufgrund der Lastverschiebung ist dieser Effekt jedoch deutlicher wahrzunehmen.
3. Das "Mischpult" in der Gitarre
Es gibt Gitarren, in denen das Lautstärke-Poti "rückwärts" angeschlossen wird. Wo wir gerade mal dabei sind, schauen wir uns doch einmal diesen Fall an:
Diese Variation ist eigentlich eine sehr schlechte Lösung, denn
Es gibt nur einen sinnvollen Grund, diese Variante zur Anwendung zu bringen: Man möchte zwei Tonabnehmer mit Hilfe der Lautstärkeeinstellung passiv miteinander mischen! In diesem Fall wirkt eine Teilstrecke des Potentiometers als Entkopplung für das zweite Poti. Ist ein Pickup ganz leise gestellt, liefert das zweite immer noch ein Signal.
Bei der "Les Paul" und ihren Verwandten kennt man dieses Verhalten bei der Zusammenschaltung beider Tonabnehmer nicht. Wird hier ein Potentiometer auf "Null" gedreht, so sind beide Tonabnehmer aus, da die Schleifer der beiden Lautstärkepotentiometer zusammengeschaltet sind. Diese Zusammenschaltung muß eigentlich, wie beim Mischpult, über Entkopplungswiderstände geschehen. Dadurch würde jedoch die Lautstärke stark verringert und da Gitarristen den dann notwendigen Verstärker im Instrument nicht schätzen, entfällt das Ganze eben. Der Hersteller "spart" dabei auch zwei Widerstände. 20 Cent sind eine Menge Geld. Da weiß man, was man hat!
4. Rückwärts in die 50er
Natürlich läßt sich auch die Rückwärts-Variante auf das 50th-Wiring anwenden:
Das Ergebnis weicht nur in so fern von der normalen Rückwärtsschaltung ab, als das der Variationsbereich der Lautstärke bei tiefen Frequenz mit 10dB ein wenig größer ausfällt.
5. Fazit
Alle vier Schaltungsvarianten haben den Nachteil, daß schon bei einer kleinen Verringerung der Lautstärke die Resonanz des Tonabnehmers zusammenbricht, was als hörbarer Verlust von Höhen wahrgenommen wird. In der Folge verliert die Gitarre ein wenig ihren charakteristischen "Klang" und es klingt dann ein wenig ausdruckslos und flach.
Die Rückwärtsschaltung verhindert zwar zuverlässig eine Beeinflussung der beiden Volumes, bietet ansonsten aber nur Nachteile. Wer also eine Gitarre neu verdrahten will oder muß, der sollte um diese Variante nach Möglichkeit einen Bogen machen.
Ulf
Alle folgenden Amplitudengänge wurden mit den elektrischen Daten eines Gibson Humbuckers simuliert. Der Drehwinkel der Potis wird grundsätzlich in Prozent angegeben, wobei eine logarithmische Charakteristik verwendet wurde.
Die Schaltbilder enthalten auf der linken Seite die Ersatzschaltung eines magnetischen Tonabnehmers mit der Spannungsquelle U0, der Spuleninduktivität Ls, dem Gleichstromwiderstand Rs und der Wicklungskapazität Cs.
Als Belastung wurde eine Kabelkapazität CK und der Eingangswiderstand der ersten Verstärkerstufe Rin berücksichtigt.
1. Die Standardschaltung
In fast allen Elektrogitarren wird das Potentiometer zur Lautstärkeeinstellung als Spannungsteiler geschaltet. Dabei dient der Kontakt des Schleifers S als Ausgang. Aufgrund des logarithmischen Verhaltens des menschlichen Gehörs, ist der Einsatz eines logarithmischen Potentiometers von Vorteil.
Der obere Teilwiderstand des Potis PV, im folgenden PV1 genannt, bildet zusammen mit der Kabelkapazität CK und der Eingangskapazität des Verstärkers Cin einen Tiefpaß. Je weiter man die Lautstärke verringert, desto größer wird PV1 und die Grenzfrequenz des Tiefpasses verringert sich. Das hat zur Folge, daß die hohen Frequenzen gedämpft werden. Diesem Effekt fällt natürlich als erstes unsere Resonanz zum Opfer, wie deutlich schon bei 95% Volume (lila) zu erkennen ist.
Interessant ist, daß schon deutlich vor 35% Volume (rosa) sich wieder eine Resonanz einstellt. Die Erklärung dafür ist eigentlich recht einfach und leuchtet ein:
Aus Sicht des Tonabnehmers bildet PV1 zusammen mit den Kapazitäten CK und Cin eine vergleichbare Konstruktion wie die Tonblende bestehend aus PT und CT. Der Einfluß der beiden Kapazitäten auf die Resonanz des Tonabnehmers wird mit kleiner werdendem Volume immer geringer. In der Folge steigt die Resonanzfrequenz mit 5,9kHz fast auf ihren Leerlaufwert (hier 7,161kHz). Bei 5% Volume beträgt die Resonanzfrequenz dann schon 6,26kHz. Man "schaltet" hier also auch wieder zwischen zwei Resonanzen um. Allerdings ist die höhere Resonanz aufgrund der starken Dämpfung durch PV1 nur sehr schwach ausgeprägt.
Aus hörtechnischer Sicht bedeutet das:
- Wenn das Volume verringert wird, verschwindet sofort die Resonanz. Wir nehmen das als Höhenverlust war.
- Bei sehr kleinem Volume steigt die Höhenwiedergabe bei erhöhter Resonanzfrequenz leicht an. Aufgrund der kleinen Pegel und der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Ohres werden die meisten Menschen das wohl nicht mehr wahrnehmen.
Wenn man die Tonblende "hinter" den Lautstärkeeinsteller verlegt und sie an den Schleifer S des Volume anschließt, so gelangt man zum sogenannten 50th-Wiring. Diese Schaltung liegt immer dann vor, wenn man eine Gitarre mit mehr als einem Lautstärkeeinsteller und nur einer Tonblende hat. Aber auch in einigen normalen HH-Gitarren, wie zum Beispiel in einigen "Les Paul" Modellen, wurde sie zeitweise verwendet. Das folgende Bild zeigt die Schaltung nebst Amplitudengang:
Hier ist grundsätzlich das gleiche Verhalten, wie bei der Standardschaltung festzustellen. Die Ausbildung einer neuen und höheren Resonanzfrequenz läßt sich auf die schon bekannte Weise erklären. Einzig die Ausprägung der Resonanz ist mit 7dB deutlich größer ausgefallen.
Die Erklärung dafür ergibt sich aus der Verlegung der Tonblende. Je weiter man das Volume verringert, desto größer wird quasi der Widerstand des Tone-Potis. Damit sinkt insgesamt die Belastung des Tonabnehmers und er kann eine größere Resonanzspitze ausbilden. Darüber hinaus steigt die Resonanzfrequenz noch weiter an (6,8kHz bei 35% Volume).
Ein vergleichbares Verhalten läßt sich auch erzielen, in dem beim Standard-Wiring ein NoLoad-Poti für die Tonblende verwendet wird.
So weit ist das 50th-Wiring also nicht vom Standard entfernt. Man dreht zu und verliert sofort die Höhen, die gegen Ende dann wieder betont werden. Aufgrund der Lastverschiebung ist dieser Effekt jedoch deutlicher wahrzunehmen.
3. Das "Mischpult" in der Gitarre
Es gibt Gitarren, in denen das Lautstärke-Poti "rückwärts" angeschlossen wird. Wo wir gerade mal dabei sind, schauen wir uns doch einmal diesen Fall an:
Diese Variation ist eigentlich eine sehr schlechte Lösung, denn
- mit kleiner werdenden Lautstärkeeinstellungen steigt die ohm'sche Belastung des Tonabnehmers durch den zweiten Teilwiderstand PV2 des Volume-Potis. Folge: Dämpfung der Resonanz schon bei eine kleinen Verringerungen auf 95% Volume!
- mit kleiner werdenden Lautstärken bildet PV1 mit der Kabelkapazität einen Tiefpaß mit variabler Grenzfrequenz. Folge: Dämpfung der Resonanz und Verlust der hohen Frequenzen!
Es gibt nur einen sinnvollen Grund, diese Variante zur Anwendung zu bringen: Man möchte zwei Tonabnehmer mit Hilfe der Lautstärkeeinstellung passiv miteinander mischen! In diesem Fall wirkt eine Teilstrecke des Potentiometers als Entkopplung für das zweite Poti. Ist ein Pickup ganz leise gestellt, liefert das zweite immer noch ein Signal.
Bei der "Les Paul" und ihren Verwandten kennt man dieses Verhalten bei der Zusammenschaltung beider Tonabnehmer nicht. Wird hier ein Potentiometer auf "Null" gedreht, so sind beide Tonabnehmer aus, da die Schleifer der beiden Lautstärkepotentiometer zusammengeschaltet sind. Diese Zusammenschaltung muß eigentlich, wie beim Mischpult, über Entkopplungswiderstände geschehen. Dadurch würde jedoch die Lautstärke stark verringert und da Gitarristen den dann notwendigen Verstärker im Instrument nicht schätzen, entfällt das Ganze eben. Der Hersteller "spart" dabei auch zwei Widerstände. 20 Cent sind eine Menge Geld. Da weiß man, was man hat!
4. Rückwärts in die 50er
Natürlich läßt sich auch die Rückwärts-Variante auf das 50th-Wiring anwenden:
Das Ergebnis weicht nur in so fern von der normalen Rückwärtsschaltung ab, als das der Variationsbereich der Lautstärke bei tiefen Frequenz mit 10dB ein wenig größer ausfällt.
5. Fazit
Alle vier Schaltungsvarianten haben den Nachteil, daß schon bei einer kleinen Verringerung der Lautstärke die Resonanz des Tonabnehmers zusammenbricht, was als hörbarer Verlust von Höhen wahrgenommen wird. In der Folge verliert die Gitarre ein wenig ihren charakteristischen "Klang" und es klingt dann ein wenig ausdruckslos und flach.
Die Rückwärtsschaltung verhindert zwar zuverlässig eine Beeinflussung der beiden Volumes, bietet ansonsten aber nur Nachteile. Wer also eine Gitarre neu verdrahten will oder muß, der sollte um diese Variante nach Möglichkeit einen Bogen machen.
Ulf
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