DerOnkel
HCA Elektronik Saiteninstrumente
Die Saitenerdung in der Elektrogitarre
Fast in jeder Elektrogitarre ist sie zu finden: Eine leitende Verbindung von der Schaltungsmasse (meist das Gehäuse eines Potentiometers) zu den Saiten. Über Sinn oder Unsinn dieser Verbindung kann man mit Sicherheit streiten, aber Fakt ist, daß, wer sie nicht hat, in der Regel mit Störungen im Signal seiner Elektrogitarre zu kämpfen hat.
Für Tonabnehmer finden sich an jeder Ecke mehr selbsternannte Spezialisten und Fachleute, als der Himmel Sterne zu bieten hat. Beim Thema Abschirmung wird die Luft schon merklich dünner. Gehen wir dem "String Grounding" also einmal ein wenig auf den Grund...
1. Warum die Saiten geerdet sind
Wer seine Elektrogitarre an einen Verstärker anschließt, der wird meistens ein mehr oder weniger starkes Rauschen oder auch andere Störsignale wahrnehmen. Dieses wird noch stärker, sobald man sich das Instrument umhängt oder man es auf den Schoß nimmt. Erst, wenn man die Saiten berührt, scheinen diese Störungen zu verschwinden. Hier stellen sich jetzt zwei Fragen:
Die Tonabnehmer einer Elektrogitarre sind konstruktionsbedingt besonders gegen die magnetische Komponenete solcher Störfelder anfällig. Ein Humbucker ist in der Lage, solche Störungen in ausreichender Weise zu kompensieren. Der klassische Single-Coil ist ihnen hingegen schutzlos ausgeliefert.
Die elektrische Komponente eines elektromagnetischen Störfeldes nimmt jedoch einen anderen Weg: Es benötigt eine Antenne zum Empfang! Unglücklicherweise kann so ziemlich jeder Gegenstand als mehr oder weniger gute Antenne dienen. Jedes Kabel in der Schaltung einer Elektrogitarre stellt immer auch eine Antenne dar. Aber auch die Schalter, Potentiometerknöpfe, ja sogar die Magnete der Tonabnehmer oder die metallische Grundplatte eines Humbuckers oder Schalters können als Antenne wirken! Aus diesem Grunde sind signalführende Kabel häufig abgeschirmt ausgeführt und die metallischen Bestandteile von Tonabnehmern, Schaltern und Potentiometern werden "geerdet", indem sie mit der Schaltungsmasse verbunden werden.
In der Regel verbleiben jedoch immer genügend "Antennen" übrig, die den Störungen als Angriffspunkt dienen können. Das ist umso wahrscheinlicher, je hochohmiger die gesamte Schaltung ist und je schlechter sie aufgebaut ist (schlechte Kontakte, Lötverbindungen,...). Ein Humbucker ist gegenüber einem solchen elektrischen Angriff genauso wirkungslos, wie der schlechteste Single-Coil!
Auch der menschliche Körper wirkt als Antenne. Im Falle der Elektrogitarre sogar in zweifacher Hinsicht:
Um den Störpegel zu verringern, gibt es eine ganz einfache Möglichkeit: Man bietet der Störung einfach einen "leichteren", sprich niederohmigeren Weg in Richtung Erde an! Zu diesem Zweck ist es vollkommen ausreichend, wenn wir den menschlichen Körper erden. Da die wenigsten Gitarristen sich jedoch zum Zwecke des Musizierens mit einem Erdungskabel verbinden wollen, sind die Hersteller von Elektrogitarren den einfachen Weg gegangen: Man erdet einfach die Saiten, die der Musiker ja schließlich berühren muß. Damit ist das Problem dann gelöst.
Das diese segensreiche Erfindung auch ihre Tücken hat, soll an dieser Stelle jedoch nicht verschwiegen werden, denn sollte, aus welchem Grund auch immer, die Schaltungsmasse durch einen Defekt im Verstärker mit einer Spannungsquelle verbunden sein, dann steht der "störungsfreie" Musiker plötzlich und unerwartet unter Spannung! Das ist besonders fatal, wenn die Masse im Fehlerfall Netzpotential führt. Jetzt noch ein beherzter Griff zur Heizung oder einem anderen ordnungsgemäß geerdeten Gegenstand und der Stromkreis ist geschlossen!
Bekannterweise ist mit unserer Netzspannung nicht zu spaßen! Sie ist ausreichend groß, um durch unseren Körper einen unter Umständen tödlichen Strom fließen zu lassen. Selbst wenn man durch den elektrischen Schlag nicht sofort "erlegt" wurde, sollte man sehr vorsichtig sein, denn durch die Frequenz unserer Netzspannung kann das menschliche Herz auch noch Stunden nach dem Stromunfall durch das sogenannte Herzkammerflimmern "aus dem Tritt" kommen! Im Zweifelsfall sollte nach einem Stromunfall mit Netzspannung daher unbedingt ein Arzt konsultiert werden! Es nicht zu tun mag, dem einen oder anderen "heldenhaft" erscheinen, aber wem ist schon mit einem toten Helden gedient?
2. Über sieben Brücken...
Wie schafft man nun eine leitende Verbindung der Saiten mit der Schaltungsmasse? Auf diese Frage gibt es leider keine einfache und vor allen Dingen keine eindeutige Antwort. Je nach Bauform der Gitarre kommen unterschiedliche Lösungen zur Anwendung, denen allerdings eines gemein ist: Sie kontaktieren die Saiten am Steg. Da es unterschiedliche Konstruktionen für den Steg einer Elektrogitarre gibt, existieren natürlich auch speziell dafür angepaßte Lösungen. Sehen wir uns zunächst einmal die wichtigsten Steg-Konstruktionen an.
2.1 "Fixed Bridge"
Eine der wichtigsten und mit Sicherheit auch die älteste Brückenkonstruktion ist die sogenannte "Fixed Bridge", deren Wurzeln in den Stegkonstruktionen der "Jazz-Gitarren" oder "Archtops" zu finden sind.
Bild 1: Der Steg und Saitenhalter einer Jazz-Gitarre vom Typ der ES-175
Wenn man sich diesen Steg einmal von der Seite ansieht, könnte man eine Vermutung anstellen, woher der Begriff "Brücke" im Zusammenhang mit dem Steg einer Gitarre eigentlich kommt. Diese Vermutung ist allerdings falsch, denn der Steg einer Gitarre (auch der von Streich- und anderen Saiteninstrumenten) dient dazu, das schwingende System Saite mit dem schwingfähigen System Korpus zu koppeln. Er stellt also eine "Brücke" dar, welche es der Schwingungsenergie ermöglicht, von einem System in das andere zu wechseln
Bild 2: Der Steg eine Jazz-Gitarre vom Typ der ES-175
Aufgrund der unterschiedlichen Funktionsweise von Elektro- und Akustikgitarre unterscheiden sich auch deren Stegkonstruktionen signifikant. Bei der Akustikgitarre soll möglichst viel Energie von den Saiten auf den Korpus übertragen werden, der diese dann in Form von Schallwellen abstrahlt. Hier wird also eine sehr feste Kopplung benötigt, welche den Schwingungen einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt. Für die Elektrogitarre wird eine "lose" Kopplung bevorzugt, damit die Schwingungen möglichst lange auf den Saiten erhalten bleiben und von dort mit Hilfe der Tonabnehmer in elektrische Energie umgewandelt werden können.
Eine Weiterentwicklung der "Fixed Bridge" stellt die sogenannte "Tune-O-Matic-Bridge" von "Gibson" dar. Sie kann nicht nur in der Höhe justiert werden, sondern es ist darüber hinaus auch möglich, die Oktavreinheit für jede Saite getrennt einzustellen. Diese Brücke wird von "Gibson" in Kombination mit dem "Trapez-" oder "Stop-Tailpiece" auf fast jedem Instrument verwendet.
Bild 3: Die "Tune-O-Matic-Bridge" von "Gibson"
Die Konstruktion erwies sich als so gelungen, daß sie auch von anderen Herstellern verwendet wurde. Allerdings ist nichts so gut, als das es nicht doch noch verbessert werden kann. "Ibanez" verwendete seit den späten 70er Jahren die sogenannte "Gibraltar-Bridge" zusammen mit dem "Quick-Change Tailpiece". Gleichwohl diese Brücke eine etwas andere Form hatte und einige Verbesserungen vorgenommen wurden, ist die Ähnlichkeit unverkennbar.
Bild 4: "Gibraltar-Bridge" und "Quick-Change Tailpiece" auf einer Musician
Eine weitere Verbesserung stellen die sogenannten "Roller Bridges" dar. Hier werden die einzelnen Stegelemente durch kleine Rollen ersetzt, welche die Reibung verringern sollen. Diese Art der Brücke wird häufig in Kombination mit einem "Tremolo" eingesetzt.
Bild 5: "Tune-O-Matic-Bridge" mit Rollen
Die meisten Instrumente von "Fender" sind "Brettgitarren" im besten Sinne des Wortes. Da hier in der Regel keine Halsneigung existiert, kann die Brücke flach auf dem Korpus montiert werden. Aus diesem Grunde verwendet "Fender" eine vollkommen andere Konstruktion, die allerdings auch eine Einstellung der Oktavreinheit ermöglicht.
Bild 6: Feste Brückenkonstruktion für "Telecaster" und "Stratocaster"
Diese Konstruktion stellte also eine kompakte Kombination von Steg und Saitenhalter dar. Speziell im Zusammenhang mit der "Stratocaster" wird sie auch als "None-Tremolo Bridge" bezeichnet.
2.2 "Tremolo Bridge"
Für das Tremolo der "Stratocaster" ging Leo Fender einen neuen Weg: Er erweiterte die "Fixed Bridge" durch einen darunterliegenden Metallblock, der durch mehrere Federn mit dem Korpus verbunden wurde. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Brückenkonstruktion zu kippen und die Saiten so zu entspannen. Das folgende Bild zeigt das Prinzip:
Bild 7: Prinzipieller Aufbau eines "Tremolos" nach Fender
Das "Tremolo" der "Stratocaster" ist der Urvater einer ganzen Reihe von Weiterentwicklungen, bei denen hauptsächlich Detailverbesserungen bezüglich der Stimmstabilität und des Klanges vorgenommen wurden. Es hat mittlerweile die größte Verbreitung gefunden. Die verschiedenen Varianten sind kaum noch zu überschauen.
Bild 8: Das Vintage Tremolo einer "Fender Stratocaster"
2.3 Sonderform Bigsby
Neben der "Tremolo"-Konstruktion von "Fender" gibt es noch das vom Paul Bigsby in der 40er Jahren entwickelte "Tremolo". Es ersetzt den normalen Saitenhalter durch eine, mit dem Tremoloarm verbundene Welle, in welcher die Saiten dann befestigt werden. Konstruktionsbedingt muß es immer zusammen mit einer externen Brücke kombiniert werden.
Bild 9: Prinzipieller Aufbau eines "Bigsby Tremolos"
"Bigsbys" findet man häufig auf Jazzgitarren und halbakustischen Instrumenten, wie der "Gibson ES-335" oder verschiedenen Instrumenten von "Gretsch". Sein großer Vorteil besteht darin, daß es auf vielen Instrumenten auch nachträglich ohne großen Aufwand installiert werden kann.
In diesem Zusammenhang muß erwähnt werden, daß der Begriff "Tremolo" eigentlich falsch ist, denn das, was durch die Betätigung des Hebels erreicht wird, ist eine Tonhöhenveränderung. Ein periodisches Bewegen des Hebels erzeugt also ein Vibrato, was aus technischer Sicht einer Frequenzmodulation entspricht. Dementgegen ist das Tremolo eine Amplitudenmodulation, erzeugt also eine Veränderung der Lautstärke.
3. Die praktische Ausführung der Saitenerdung
Da die meisten Brückenkonstruktionen aus Metall bestehen, ist es für die zu erstellende Erdung der Saiten am einfachsten, wenn man eine leitende Verbindung von der Schaltungsmasse zur Brücke herstellt. Abhängig von der Konstruktion der Brücke gibt es da verschiedene Lösungsmöglichkeiten, die wir uns nun ansehen wollen:
3.1 "Fixed Bridge" am Beispiel der "Telecaster"
Bei der "Telecaster" wurde die Erdung denkbar einfach realisiert, wie das folgende Bild zeigt:
Bild 10: Saitenerdung bei der "Telecaster"
Nimmt man die Brücke der "Telecaster" ab, so kann man in der Regel einen kleinen blanken Draht (Pfeil) erkennen, der durch einen Kanal in die Fräsung des Steg-Tonabnehmers und von dort in das Elektronikfach führt. Ist die Brücke montiert, so wird der Draht zwischen Brücke und Korpus eingeklemmt und die Verbindung ist perfekt. Einfacher geht es kaum.
Dieses einfache Verfahren kann man bei vielen Instrumenten mit der "None-Tremolo Bridge" finden. Sollte der Draht einmal abreissen, so läßt er sich sehr einfach ersetzen. Man muß lediglich die Saiten entspannen und die Brücke abmontieren und kann dann einen neuen Draht einbringen. Das kann quasi jedes Kind. Besondere handwerkliche Fähgigkeiten sind da nicht erforderlich.
3.2 "Tremolo Bridge" am Beispiel der "Stratocaster"
Bei Instrumenten mit einem "Tremolo" sind die Verhältnisse, zumindest aus elektrischer Sicht, etwas schwieriger. Bei der "Stratocaster" existiert ein Kanal vom E-Fach zum Tremolofach auf der Rückseite des Korpus, durch den ein Kabel geschoben wurde. Dieses wird dann mit dem Federhalter verlötet.
Bild 11: Das Tremolofach einer "Stratocaster"
Hier ergibt sich das Problem, daß die leitende Verbindung vom Federhalter über mehrere, teilweise bewegliche, Kontaktflächen bis zu den Saiten verläuft. Je nach Qualität und Zustand dieser Flächen können sich Kontaktwiderstände ergeben, welche die Erdleitung hochohmig machen und so die abschirmende Wirkung verschlechtern. Ein Ersatz oder Austausch des Kabel ist jedoch genauso einfach, wie bei der "Telecaster". Leo Fender hatte eben ein Faible für einfache Dinge.
3.3 "Stop-Tailpiece" am Beispiel der "Les Paul"
Wenn man in das E-Fach einer Gitarre mit einem Stop-Tailpiece schaut, so findet man auch hier in der Regel einen Erdungsdraht, der durch eine Bohrung im Inneren des Korpus verschwindet. Selbst wenn man die Tonabnehmer ausbaut, findet man das andere Ende jedoch nicht. Es scheint so, als ob hier eines der vielen ungelösten Rätsel der Gitarrenelektronik vorliegt. Also, wo ist das fehlende Ende?
Führt man sich die Konstruktion einmal genauer vor Augen, dann kommt man leicht auf die Lösung: Sowohl die Brücke, als auch das Tailpiece sind über metallische Gewindehülsen im Korpus verankert. Diese Hülsen wurden in die entsprechenden Bohrungen in den Korpus eingeschlagen.
Bild 12: Die Brücke einer Aria Pro II PE-60BG mit den Gewindehülsen des "Stop-Tailpiece"
Die leitende Verbindung wird nun denkbar einfach erstellt: Das fehlende Ende des Erdungsdrahtes wird durch einen Kanal vom E-Fach in die Bohrung einer Gewindehülse geführt und nach unten umgeknickt. Schlägt man dann die Hülse ein, wird der Draht zwischen Hülse und Korpus festgeklemmt. Das nächste Bild zeigt dieses "unsichtbare"Prinzip.
Bild 13: Saitenerdung an der Gewindehülse des "Stop-Tailpiece"
Es ist gar nicht mal so ungewöhnlich, daß bei dieser Art der Verbindung einmal das Kabel bricht und der ratlose Musiker dann vor dem losen Kabelende seiner rauschenden Gitarre sitzt. Der Grund dafür ist häufig in der Verwendung von falschem Material zu suchen. Die Schwachstelle dieser Verbindung ist nämlich der erzwungene scharfe Knick, dem der Draht unterworfen wird. Ein einfacher Kupferdraht ist viel zu weich und wird vermutlich schon nach dem Einschlagen der Hülse gebrochen sein. Die Verwendung einer Kupferlize schafft da keinesfalls eine Verbesserung; erst recht nicht, wenn man das Ende verzinnt. Meistens bricht die Lize kurz hinter der Verzinnung.
Am besten verwendet man für diese Erdungsleitung einen massiven Stahldraht, der auch einem Knick klaglos standhält. Einen solchen Draht hat tatsächlich jeder Gitarrist im Hause: Ein Stück der hohen e-Saite ist da genau das richtige, wie mir ein befreundeter Gitarrenbauer erklärte.
Das Auswechseln der Saitenerdung ist allerdings nicht ganz leicht, denn man muß die entsprechende Gewindehülse (meist die dem E-Fach zugewandte) ziehen. Eigentlich ist das ganz einfach. Man benötigt ein Stückchen Holz als Unterlage und einen geeigneten Hebel, wie zum Beispiel eine Telefonzange. Dann dreht man den Bolzen in die Hülse ein, faßt mit der Zange zu und hebelt so das ganze nach oben.
Bild 14: Das "Ziehen" einer Gewindehülse
Hier ist jedoch Vorsicht absolut angebracht, denn die Hülse muß gerade nach oben gezogen werden. Ist das nicht der Fall, wird die Bohrung oder der Lack gegebenenfalls beschädigt. Am besten macht man das also in kleinen Schritten. Eventuell sind auch zwei gegenüberliegende Hebel eine gute Lösung. Für das anschließende Einschlagen der Hülse benötigt man einen Hammer mit einer geeigneten Gummiauflage, um den Kopf des Bolzens nicht zu beschädigen.
Wer sich diese Prozedur nicht zutraut, der sollte unbedingt zu einem Gitarrenbauer seines Vertrauens gehen. Wenn die Saiten runter sind, ist das eine Sache von wenigen Minuten und wird nicht die Welt kosten. Es ist in jedem Fall billiger, als eine Ausbesserung der Lackierung oder die Erstellung einer neuen Bohrung als Ersatz für ein verpfuschtes Hülsenlager.
3.4 "Trapez-Tailpiece" am Beispiel einer "Jazz-Box"
Natürlich gilt der in Kapitel 1 beschriebene Störeffekt auch für eine Jazzgitarre. Auch hier sind die Saiten folglich geerdet. Allerdings kann die Erdung nicht über die Brücke erfolgen, denn die besteht in aller Regel aus nichtleitendem Holz.
Nimmt man jedoch ein Widerstandsmessgerät zur Hand, so kann man auch hier eine leitende Verbindung von den Saiten zur Masse festellen. Es stellt sich also wieder die Frage: Wie hat der Hersteller das gemacht?
Die einzige sinnvolle Lösung stellt die Verwendung des metallischen "Trapez-Tailpiece" dar. Wenn man durch die F-Löcher in das Innere des Korpus blickt, so kann man mit Glück das Erdungskabel sehen, welches an das untere Ende des Korpus führt. Irgendwie wird dort also die Verbindung hergestellt.
Bild 15: Befestigung des "Trapez-Tailpiece" am Korpus
Für die Verbindung zum "Trapez-Tailpiece" stehen die zwei schon bekannten Möglichkeiten zur Verfügung:
Jede Elektrogitarre, von wenigen Ausnahmen einmal abgesehen, verfügt über eine Erdung der Saiten zum Zwecke der Abschirmung. Die dazu notwendige leitende Verbindung wird verdeckt angelegt, sodas der optische Eindruck des Instrumentes nicht durch häßliche Kabel gestört wird.
Mit den in Kapitel 3 gezeigten Realisierungen sind quasi alle sinnvollen Möglichkeiten genannt worden, die in leichten Variationen wohl in jeder E-Gitarre eingesetzt werden. Wenn man nicht genau weiß, wie die Erdung in der eigenen Gitarre erfolgt, hat man jetzt zumindest eine Vorstellung davon, wie es wohl sein könnte und weiß dann auch gleich, wo man nachsehen muß.
In den meisten Fällen läßt sich eine defekte Erdungsleitung mit wenig Aufwand und ohne großes handwerkliches Geschick wieder instand setzen. Lediglich Instrumente mit der "Hülsen-Lösung" erfordern etwas mehr Sorgfalt. Mit Ruhe und dem geeigneten Werkzeug wird man jedoch auch hier zum Ziel kommen.
Ulf
(Der vollständige Artikel ist ebenfalls in der Knowledgebase der Guitar-Letters zu finden.)
Fast in jeder Elektrogitarre ist sie zu finden: Eine leitende Verbindung von der Schaltungsmasse (meist das Gehäuse eines Potentiometers) zu den Saiten. Über Sinn oder Unsinn dieser Verbindung kann man mit Sicherheit streiten, aber Fakt ist, daß, wer sie nicht hat, in der Regel mit Störungen im Signal seiner Elektrogitarre zu kämpfen hat.
Für Tonabnehmer finden sich an jeder Ecke mehr selbsternannte Spezialisten und Fachleute, als der Himmel Sterne zu bieten hat. Beim Thema Abschirmung wird die Luft schon merklich dünner. Gehen wir dem "String Grounding" also einmal ein wenig auf den Grund...
1. Warum die Saiten geerdet sind
Wer seine Elektrogitarre an einen Verstärker anschließt, der wird meistens ein mehr oder weniger starkes Rauschen oder auch andere Störsignale wahrnehmen. Dieses wird noch stärker, sobald man sich das Instrument umhängt oder man es auf den Schoß nimmt. Erst, wenn man die Saiten berührt, scheinen diese Störungen zu verschwinden. Hier stellen sich jetzt zwei Fragen:
- Wie gelangen diese Störungen in die Gitarre (Ich habe doch Humbucker)?
- Warum sind die Störungen weg, wenn ich die Saiten anfasse?
Die Tonabnehmer einer Elektrogitarre sind konstruktionsbedingt besonders gegen die magnetische Komponenete solcher Störfelder anfällig. Ein Humbucker ist in der Lage, solche Störungen in ausreichender Weise zu kompensieren. Der klassische Single-Coil ist ihnen hingegen schutzlos ausgeliefert.
Die elektrische Komponente eines elektromagnetischen Störfeldes nimmt jedoch einen anderen Weg: Es benötigt eine Antenne zum Empfang! Unglücklicherweise kann so ziemlich jeder Gegenstand als mehr oder weniger gute Antenne dienen. Jedes Kabel in der Schaltung einer Elektrogitarre stellt immer auch eine Antenne dar. Aber auch die Schalter, Potentiometerknöpfe, ja sogar die Magnete der Tonabnehmer oder die metallische Grundplatte eines Humbuckers oder Schalters können als Antenne wirken! Aus diesem Grunde sind signalführende Kabel häufig abgeschirmt ausgeführt und die metallischen Bestandteile von Tonabnehmern, Schaltern und Potentiometern werden "geerdet", indem sie mit der Schaltungsmasse verbunden werden.
In der Regel verbleiben jedoch immer genügend "Antennen" übrig, die den Störungen als Angriffspunkt dienen können. Das ist umso wahrscheinlicher, je hochohmiger die gesamte Schaltung ist und je schlechter sie aufgebaut ist (schlechte Kontakte, Lötverbindungen,...). Ein Humbucker ist gegenüber einem solchen elektrischen Angriff genauso wirkungslos, wie der schlechteste Single-Coil!
Auch der menschliche Körper wirkt als Antenne. Im Falle der Elektrogitarre sogar in zweifacher Hinsicht:
- Zum einen empfängt er die Störungen (Empfangsantenne) und
- zum zweiten strahlt er diese Störungen gebündelt wieder ab (gerichtete Sendeantenne).
Um den Störpegel zu verringern, gibt es eine ganz einfache Möglichkeit: Man bietet der Störung einfach einen "leichteren", sprich niederohmigeren Weg in Richtung Erde an! Zu diesem Zweck ist es vollkommen ausreichend, wenn wir den menschlichen Körper erden. Da die wenigsten Gitarristen sich jedoch zum Zwecke des Musizierens mit einem Erdungskabel verbinden wollen, sind die Hersteller von Elektrogitarren den einfachen Weg gegangen: Man erdet einfach die Saiten, die der Musiker ja schließlich berühren muß. Damit ist das Problem dann gelöst.
Das diese segensreiche Erfindung auch ihre Tücken hat, soll an dieser Stelle jedoch nicht verschwiegen werden, denn sollte, aus welchem Grund auch immer, die Schaltungsmasse durch einen Defekt im Verstärker mit einer Spannungsquelle verbunden sein, dann steht der "störungsfreie" Musiker plötzlich und unerwartet unter Spannung! Das ist besonders fatal, wenn die Masse im Fehlerfall Netzpotential führt. Jetzt noch ein beherzter Griff zur Heizung oder einem anderen ordnungsgemäß geerdeten Gegenstand und der Stromkreis ist geschlossen!
Bekannterweise ist mit unserer Netzspannung nicht zu spaßen! Sie ist ausreichend groß, um durch unseren Körper einen unter Umständen tödlichen Strom fließen zu lassen. Selbst wenn man durch den elektrischen Schlag nicht sofort "erlegt" wurde, sollte man sehr vorsichtig sein, denn durch die Frequenz unserer Netzspannung kann das menschliche Herz auch noch Stunden nach dem Stromunfall durch das sogenannte Herzkammerflimmern "aus dem Tritt" kommen! Im Zweifelsfall sollte nach einem Stromunfall mit Netzspannung daher unbedingt ein Arzt konsultiert werden! Es nicht zu tun mag, dem einen oder anderen "heldenhaft" erscheinen, aber wem ist schon mit einem toten Helden gedient?
2. Über sieben Brücken...
Wie schafft man nun eine leitende Verbindung der Saiten mit der Schaltungsmasse? Auf diese Frage gibt es leider keine einfache und vor allen Dingen keine eindeutige Antwort. Je nach Bauform der Gitarre kommen unterschiedliche Lösungen zur Anwendung, denen allerdings eines gemein ist: Sie kontaktieren die Saiten am Steg. Da es unterschiedliche Konstruktionen für den Steg einer Elektrogitarre gibt, existieren natürlich auch speziell dafür angepaßte Lösungen. Sehen wir uns zunächst einmal die wichtigsten Steg-Konstruktionen an.
2.1 "Fixed Bridge"
Eine der wichtigsten und mit Sicherheit auch die älteste Brückenkonstruktion ist die sogenannte "Fixed Bridge", deren Wurzeln in den Stegkonstruktionen der "Jazz-Gitarren" oder "Archtops" zu finden sind.
Bild 1: Der Steg und Saitenhalter einer Jazz-Gitarre vom Typ der ES-175
Wenn man sich diesen Steg einmal von der Seite ansieht, könnte man eine Vermutung anstellen, woher der Begriff "Brücke" im Zusammenhang mit dem Steg einer Gitarre eigentlich kommt. Diese Vermutung ist allerdings falsch, denn der Steg einer Gitarre (auch der von Streich- und anderen Saiteninstrumenten) dient dazu, das schwingende System Saite mit dem schwingfähigen System Korpus zu koppeln. Er stellt also eine "Brücke" dar, welche es der Schwingungsenergie ermöglicht, von einem System in das andere zu wechseln
Bild 2: Der Steg eine Jazz-Gitarre vom Typ der ES-175
Aufgrund der unterschiedlichen Funktionsweise von Elektro- und Akustikgitarre unterscheiden sich auch deren Stegkonstruktionen signifikant. Bei der Akustikgitarre soll möglichst viel Energie von den Saiten auf den Korpus übertragen werden, der diese dann in Form von Schallwellen abstrahlt. Hier wird also eine sehr feste Kopplung benötigt, welche den Schwingungen einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt. Für die Elektrogitarre wird eine "lose" Kopplung bevorzugt, damit die Schwingungen möglichst lange auf den Saiten erhalten bleiben und von dort mit Hilfe der Tonabnehmer in elektrische Energie umgewandelt werden können.
Eine Weiterentwicklung der "Fixed Bridge" stellt die sogenannte "Tune-O-Matic-Bridge" von "Gibson" dar. Sie kann nicht nur in der Höhe justiert werden, sondern es ist darüber hinaus auch möglich, die Oktavreinheit für jede Saite getrennt einzustellen. Diese Brücke wird von "Gibson" in Kombination mit dem "Trapez-" oder "Stop-Tailpiece" auf fast jedem Instrument verwendet.
Bild 3: Die "Tune-O-Matic-Bridge" von "Gibson"
Die Konstruktion erwies sich als so gelungen, daß sie auch von anderen Herstellern verwendet wurde. Allerdings ist nichts so gut, als das es nicht doch noch verbessert werden kann. "Ibanez" verwendete seit den späten 70er Jahren die sogenannte "Gibraltar-Bridge" zusammen mit dem "Quick-Change Tailpiece". Gleichwohl diese Brücke eine etwas andere Form hatte und einige Verbesserungen vorgenommen wurden, ist die Ähnlichkeit unverkennbar.
Bild 4: "Gibraltar-Bridge" und "Quick-Change Tailpiece" auf einer Musician
Eine weitere Verbesserung stellen die sogenannten "Roller Bridges" dar. Hier werden die einzelnen Stegelemente durch kleine Rollen ersetzt, welche die Reibung verringern sollen. Diese Art der Brücke wird häufig in Kombination mit einem "Tremolo" eingesetzt.
Bild 5: "Tune-O-Matic-Bridge" mit Rollen
Die meisten Instrumente von "Fender" sind "Brettgitarren" im besten Sinne des Wortes. Da hier in der Regel keine Halsneigung existiert, kann die Brücke flach auf dem Korpus montiert werden. Aus diesem Grunde verwendet "Fender" eine vollkommen andere Konstruktion, die allerdings auch eine Einstellung der Oktavreinheit ermöglicht.
Bild 6: Feste Brückenkonstruktion für "Telecaster" und "Stratocaster"
Diese Konstruktion stellte also eine kompakte Kombination von Steg und Saitenhalter dar. Speziell im Zusammenhang mit der "Stratocaster" wird sie auch als "None-Tremolo Bridge" bezeichnet.
2.2 "Tremolo Bridge"
Für das Tremolo der "Stratocaster" ging Leo Fender einen neuen Weg: Er erweiterte die "Fixed Bridge" durch einen darunterliegenden Metallblock, der durch mehrere Federn mit dem Korpus verbunden wurde. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Brückenkonstruktion zu kippen und die Saiten so zu entspannen. Das folgende Bild zeigt das Prinzip:
Bild 7: Prinzipieller Aufbau eines "Tremolos" nach Fender
Das "Tremolo" der "Stratocaster" ist der Urvater einer ganzen Reihe von Weiterentwicklungen, bei denen hauptsächlich Detailverbesserungen bezüglich der Stimmstabilität und des Klanges vorgenommen wurden. Es hat mittlerweile die größte Verbreitung gefunden. Die verschiedenen Varianten sind kaum noch zu überschauen.
Bild 8: Das Vintage Tremolo einer "Fender Stratocaster"
2.3 Sonderform Bigsby
Neben der "Tremolo"-Konstruktion von "Fender" gibt es noch das vom Paul Bigsby in der 40er Jahren entwickelte "Tremolo". Es ersetzt den normalen Saitenhalter durch eine, mit dem Tremoloarm verbundene Welle, in welcher die Saiten dann befestigt werden. Konstruktionsbedingt muß es immer zusammen mit einer externen Brücke kombiniert werden.
Bild 9: Prinzipieller Aufbau eines "Bigsby Tremolos"
"Bigsbys" findet man häufig auf Jazzgitarren und halbakustischen Instrumenten, wie der "Gibson ES-335" oder verschiedenen Instrumenten von "Gretsch". Sein großer Vorteil besteht darin, daß es auf vielen Instrumenten auch nachträglich ohne großen Aufwand installiert werden kann.
In diesem Zusammenhang muß erwähnt werden, daß der Begriff "Tremolo" eigentlich falsch ist, denn das, was durch die Betätigung des Hebels erreicht wird, ist eine Tonhöhenveränderung. Ein periodisches Bewegen des Hebels erzeugt also ein Vibrato, was aus technischer Sicht einer Frequenzmodulation entspricht. Dementgegen ist das Tremolo eine Amplitudenmodulation, erzeugt also eine Veränderung der Lautstärke.
3. Die praktische Ausführung der Saitenerdung
Da die meisten Brückenkonstruktionen aus Metall bestehen, ist es für die zu erstellende Erdung der Saiten am einfachsten, wenn man eine leitende Verbindung von der Schaltungsmasse zur Brücke herstellt. Abhängig von der Konstruktion der Brücke gibt es da verschiedene Lösungsmöglichkeiten, die wir uns nun ansehen wollen:
3.1 "Fixed Bridge" am Beispiel der "Telecaster"
Bei der "Telecaster" wurde die Erdung denkbar einfach realisiert, wie das folgende Bild zeigt:
Bild 10: Saitenerdung bei der "Telecaster"
Nimmt man die Brücke der "Telecaster" ab, so kann man in der Regel einen kleinen blanken Draht (Pfeil) erkennen, der durch einen Kanal in die Fräsung des Steg-Tonabnehmers und von dort in das Elektronikfach führt. Ist die Brücke montiert, so wird der Draht zwischen Brücke und Korpus eingeklemmt und die Verbindung ist perfekt. Einfacher geht es kaum.
Dieses einfache Verfahren kann man bei vielen Instrumenten mit der "None-Tremolo Bridge" finden. Sollte der Draht einmal abreissen, so läßt er sich sehr einfach ersetzen. Man muß lediglich die Saiten entspannen und die Brücke abmontieren und kann dann einen neuen Draht einbringen. Das kann quasi jedes Kind. Besondere handwerkliche Fähgigkeiten sind da nicht erforderlich.
3.2 "Tremolo Bridge" am Beispiel der "Stratocaster"
Bei Instrumenten mit einem "Tremolo" sind die Verhältnisse, zumindest aus elektrischer Sicht, etwas schwieriger. Bei der "Stratocaster" existiert ein Kanal vom E-Fach zum Tremolofach auf der Rückseite des Korpus, durch den ein Kabel geschoben wurde. Dieses wird dann mit dem Federhalter verlötet.
Bild 11: Das Tremolofach einer "Stratocaster"
Hier ergibt sich das Problem, daß die leitende Verbindung vom Federhalter über mehrere, teilweise bewegliche, Kontaktflächen bis zu den Saiten verläuft. Je nach Qualität und Zustand dieser Flächen können sich Kontaktwiderstände ergeben, welche die Erdleitung hochohmig machen und so die abschirmende Wirkung verschlechtern. Ein Ersatz oder Austausch des Kabel ist jedoch genauso einfach, wie bei der "Telecaster". Leo Fender hatte eben ein Faible für einfache Dinge.
3.3 "Stop-Tailpiece" am Beispiel der "Les Paul"
Wenn man in das E-Fach einer Gitarre mit einem Stop-Tailpiece schaut, so findet man auch hier in der Regel einen Erdungsdraht, der durch eine Bohrung im Inneren des Korpus verschwindet. Selbst wenn man die Tonabnehmer ausbaut, findet man das andere Ende jedoch nicht. Es scheint so, als ob hier eines der vielen ungelösten Rätsel der Gitarrenelektronik vorliegt. Also, wo ist das fehlende Ende?
Führt man sich die Konstruktion einmal genauer vor Augen, dann kommt man leicht auf die Lösung: Sowohl die Brücke, als auch das Tailpiece sind über metallische Gewindehülsen im Korpus verankert. Diese Hülsen wurden in die entsprechenden Bohrungen in den Korpus eingeschlagen.
Bild 12: Die Brücke einer Aria Pro II PE-60BG mit den Gewindehülsen des "Stop-Tailpiece"
Die leitende Verbindung wird nun denkbar einfach erstellt: Das fehlende Ende des Erdungsdrahtes wird durch einen Kanal vom E-Fach in die Bohrung einer Gewindehülse geführt und nach unten umgeknickt. Schlägt man dann die Hülse ein, wird der Draht zwischen Hülse und Korpus festgeklemmt. Das nächste Bild zeigt dieses "unsichtbare"Prinzip.
Bild 13: Saitenerdung an der Gewindehülse des "Stop-Tailpiece"
Es ist gar nicht mal so ungewöhnlich, daß bei dieser Art der Verbindung einmal das Kabel bricht und der ratlose Musiker dann vor dem losen Kabelende seiner rauschenden Gitarre sitzt. Der Grund dafür ist häufig in der Verwendung von falschem Material zu suchen. Die Schwachstelle dieser Verbindung ist nämlich der erzwungene scharfe Knick, dem der Draht unterworfen wird. Ein einfacher Kupferdraht ist viel zu weich und wird vermutlich schon nach dem Einschlagen der Hülse gebrochen sein. Die Verwendung einer Kupferlize schafft da keinesfalls eine Verbesserung; erst recht nicht, wenn man das Ende verzinnt. Meistens bricht die Lize kurz hinter der Verzinnung.
Am besten verwendet man für diese Erdungsleitung einen massiven Stahldraht, der auch einem Knick klaglos standhält. Einen solchen Draht hat tatsächlich jeder Gitarrist im Hause: Ein Stück der hohen e-Saite ist da genau das richtige, wie mir ein befreundeter Gitarrenbauer erklärte.
Das Auswechseln der Saitenerdung ist allerdings nicht ganz leicht, denn man muß die entsprechende Gewindehülse (meist die dem E-Fach zugewandte) ziehen. Eigentlich ist das ganz einfach. Man benötigt ein Stückchen Holz als Unterlage und einen geeigneten Hebel, wie zum Beispiel eine Telefonzange. Dann dreht man den Bolzen in die Hülse ein, faßt mit der Zange zu und hebelt so das ganze nach oben.
Bild 14: Das "Ziehen" einer Gewindehülse
Hier ist jedoch Vorsicht absolut angebracht, denn die Hülse muß gerade nach oben gezogen werden. Ist das nicht der Fall, wird die Bohrung oder der Lack gegebenenfalls beschädigt. Am besten macht man das also in kleinen Schritten. Eventuell sind auch zwei gegenüberliegende Hebel eine gute Lösung. Für das anschließende Einschlagen der Hülse benötigt man einen Hammer mit einer geeigneten Gummiauflage, um den Kopf des Bolzens nicht zu beschädigen.
Wer sich diese Prozedur nicht zutraut, der sollte unbedingt zu einem Gitarrenbauer seines Vertrauens gehen. Wenn die Saiten runter sind, ist das eine Sache von wenigen Minuten und wird nicht die Welt kosten. Es ist in jedem Fall billiger, als eine Ausbesserung der Lackierung oder die Erstellung einer neuen Bohrung als Ersatz für ein verpfuschtes Hülsenlager.
3.4 "Trapez-Tailpiece" am Beispiel einer "Jazz-Box"
Natürlich gilt der in Kapitel 1 beschriebene Störeffekt auch für eine Jazzgitarre. Auch hier sind die Saiten folglich geerdet. Allerdings kann die Erdung nicht über die Brücke erfolgen, denn die besteht in aller Regel aus nichtleitendem Holz.
Nimmt man jedoch ein Widerstandsmessgerät zur Hand, so kann man auch hier eine leitende Verbindung von den Saiten zur Masse festellen. Es stellt sich also wieder die Frage: Wie hat der Hersteller das gemacht?
Die einzige sinnvolle Lösung stellt die Verwendung des metallischen "Trapez-Tailpiece" dar. Wenn man durch die F-Löcher in das Innere des Korpus blickt, so kann man mit Glück das Erdungskabel sehen, welches an das untere Ende des Korpus führt. Irgendwie wird dort also die Verbindung hergestellt.
Bild 15: Befestigung des "Trapez-Tailpiece" am Korpus
Für die Verbindung zum "Trapez-Tailpiece" stehen die zwei schon bekannten Möglichkeiten zur Verfügung:
- Man bohrt ein Loch durch den Korpus, durch welches das Erdungskabel auf die Oberfläche der Zarge geführt wird. Das Kabel selber wird dann, wie bei der "Telecaster", zwischen der Befestigung des "Trapez-Tailpiece" und der Zarge festgeklemmt.
- Das Erdungskabel wird durch einen Kanal zu einem der Schraublöcher geführt. Die Verbindung erfolgt dann nach dem in Bild 13 gezeigten Prinzip.
Jede Elektrogitarre, von wenigen Ausnahmen einmal abgesehen, verfügt über eine Erdung der Saiten zum Zwecke der Abschirmung. Die dazu notwendige leitende Verbindung wird verdeckt angelegt, sodas der optische Eindruck des Instrumentes nicht durch häßliche Kabel gestört wird.
Mit den in Kapitel 3 gezeigten Realisierungen sind quasi alle sinnvollen Möglichkeiten genannt worden, die in leichten Variationen wohl in jeder E-Gitarre eingesetzt werden. Wenn man nicht genau weiß, wie die Erdung in der eigenen Gitarre erfolgt, hat man jetzt zumindest eine Vorstellung davon, wie es wohl sein könnte und weiß dann auch gleich, wo man nachsehen muß.
In den meisten Fällen läßt sich eine defekte Erdungsleitung mit wenig Aufwand und ohne großes handwerkliches Geschick wieder instand setzen. Lediglich Instrumente mit der "Hülsen-Lösung" erfordern etwas mehr Sorgfalt. Mit Ruhe und dem geeigneten Werkzeug wird man jedoch auch hier zum Ziel kommen.
Ulf
(Der vollständige Artikel ist ebenfalls in der Knowledgebase der Guitar-Letters zu finden.)
- Eigenschaft
as scheint mir doch ein bisschen unlogisch, denn eine Verringerung der Steifigkeit zwischen den Saitenauflagepunkten dämpft doch die Saitenschwingung?
