DE4236577A1 - Vorverstärker für elektrische Gitarren - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Vorverstärker für elektrische Gitarren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorverstärker für elektrische Gitarren dienen nicht nur der Anhebung des von der elektrischen Gitarre abgegebenen recht kleinen Signalpegels auf das für einen nachgeschalteten Leistungsverstärker erforderliche Niveau, sondern verändern auch auf charakteristische Weise das Klangbild des Gitarrensignals durch lineare Frequenzfilterung und nicht lineare Obertonerzeugung zusätzlich zum ursprünglichen Gitarrensignal. Gitarrenvorverstärker bilden daher zusammen mit der Gitarre selbst den eigentlichen klangerzeugenden Gegenstand. Diese besondere Aufgabe von Gitarrenvorverstärkern ist aus der Tatsache entstanden, daß zu Beginn der Verwendung von elektrischen Gitarren als Instrumente zur Verstärkung des Gitarrensignals nur Röhrenvorverstärker zur Verfügung standen, mit welchen keine rein lineare Signalverstärkung möglich ist. Vielmehr werden zu dem verstärkten Signal Obertöne hinzugefügt, also das ursprüngliche Signal verzerrt. Diese spezielle Charakteristik von Röhrenverstärkern wurde zur Grundlage vielfältiger neuer Klangvariationen, bei denen die Signalverzerrung als Gestaltungselement bewußt eingesetzt wird.

Man unterscheidet bei Gitarrenverstärkern zwischen drei verschiedenen Grundklangcharakteristiken. Beim sogenannten Clean-Sound werden kaum Obertöne erzeugt, der Vorverstärker ist nicht übersteuert. Es ergibt sich ein klares Klangbild mit natürlichen, d. h. bereits im Ursprungssignal vorhandenen, und durch Frequenzfilter erzeugten Obertönen. Beim sogenannten Crunch- oder Blues-Sound ist das Obertonspektrum abhängig von der Saitenanschlagstärke. Bei schwach angeschlagenen Saiten übersteuert der Vorverstärker nicht und es sind nur lineare natürliche Obertöne im Ausgangssignal enthalten. Bei stark angeschlagenen Saiten übersteuert der Vorverstärker und das Ausgangssignal ist verzerrt. Der Musiker hat so die Möglichkeit, durch seine Spieltechnik das Klangbild zu variieren und zwischen klarem Klang und verzerrtem Klang zu wählen. Für den sogenannten Hi-Gain-Sound weist der Vorverstärker eine extrem hohe Verstärkung auf und übersteuert daher schon bei geringem Eingangssignalpegel. Trotz dieser bereits mit geringem Signalpegel einsetzenden Übersteuerung erwartet der Musiker von einem guten Gitarrenvorverstärker, daß sich das Obertonspektrum auch bei diesem Sound durch die Spieltechnik beeinflussen läßt. Man spricht von einer Spieldynamik.

Zur Realisierung dieser drei Klangarten in hoher Qualität sind auch heute noch Röhrenvorverstärker am besten geeignet, da Röhren natürliche Kompressionseigenschaften bei Verzerrung ein als angenehm empfundenes Obertonspektrum erzeugen. Für den Clean-Sound benötigt man 2 bis 4 Triodenstufen, für den Crunch-Blues-Sound 3 bis 5 Triodenstufen. Da für den Hi-Gain-Sound eine große Verstärkung erforderlich ist und das Obertonspektrum in Abhängigkeit des Eingangsignalpegels veränderbar sein muß, werden zur Realisierung dieser Klangart 5-7 Triodenstufen benötigt. Bei Erhöhung des Eingangsignalpegels geraten diese Stufen nacheinander, beginnend mit der dem Verstärkerausgang nächstliegenden Stufe, in den Übersteuerungsbereich. Da für Clean- und Crunch-Blues-Sound annähernd dieselbe Anzahl an Triodenstufen erforderlich ist, können diese mit ein und derselben Schaltungsgruppe realisiert werden. Die Einstellung der beiden unterschiedlichen Klangarten erfolgt hierbei durch Veränderung des Eingangsignalpegels über den der ersten Verstärkerstufe vorgeschalteten Gain-Regler, sowie durch Anpassung der zur Klangeinstellung verwendeten Frequenzfilter.

Der Hi-Gain-Sound kann dagegen nicht mit der für den Clean- und Crunch-Blues-Sound verwendeten Schaltungsgruppe realisiert werden, da hierfür weitere Triodenstufen erforderlich sind. Bekannte, in Röhrentechnologie aufgebaute Gitarrenvorverstärker weisen daher zwei oder drei unabhängige Kanäle mit den für die unterschiedlichen Klangarten jeweils erforderlichen Triodenstufen auf. Diese Anordnung führt zwar zu einwandfreien Ergebnissen, ist aber wegen der benötigten großen Anzahl von Röhren sehr kostenintensiv. Es sind daher auch Gitarrenvorverstärker bekannt geworden, bei welchen in den vier Triodenstufen aufweisenden Kanal für Clean- und Crunch-Blues-Sound zwei weitere Röhrenstufen einschaltbar sind. Neben der nach wie vor nicht unbeträchtlichen Anzahl erforderlicher Röhren ist auch die Realisierung der Umschaltung zwischen den mit vier Stufen zu realisierenden Sounds und dem mit sechs Stufen zu realisierenden Sound nachteilig, da aufwendig, beispielsweise sind zur Einschaltung der beiden zusätzlichen Triodenstufen Relais erforderlich.

Eine Umschaltung zwischen den drei erwähnten Klangarten ist in Halbleitertechnologie erheblich weniger aufwendig, jedoch ist mit diesen eine hohe Klangqualität nicht zu erreichen, insbesondere weisen derartige Gitarrenvorverstärker nur eine geringe Spieldynamik auf.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Vorverstärker für elektrische Gitarren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Realisierung des Hi-Gain-Sounds keine zu den für die Realisierung des Clean- und Crunch-Blues-Sounds erforderlichen Röhrenstufen zusätzlichen Röhrenstufen erforderlich sind. Darüberhinaus ist die Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Klangarten einfacher zu realisieren, insbesondere werden keine Relais oder vergleichbar aufwendige Schalter benötigt. Der erfindungsgemäße Vorverstärker ist daher nicht nur erheblich günstiger in der Herstellung, sondern auch störunanfälliger. Wegen der geringeren Anzahl von Röhrenstufen sind auch die Kosten für den Werterhalt geringer, da ein Austausch durchgebrannter oder gealteter Röhren weniger häufig erforderlich ist.

Durch die Verwendung von zusätzlichen nicht verstärkenden, Obertöne erzeugenden Verzerrerstufen werden einerseits Röhrenstufen eingespart und andererseits können diese Verzerrerstufen mit einfachen Mitteln in den Signalweg ein- und ausgeschaltet werden. Zur Erzielung eines Clean- oder Crunch-Blues-Sounds werden die zusätzlichen Verzerrerstufen aus dem Signalweg herausgeschaltet, so daß sie keinen Einfluß auf das Frequenzspektrum des Verstärkerausgangssignals haben. Zur Erzielung des Hi-Gain- Sounds werden die zusätzlichen Verzerrerstufen dagegen in den Signalweg eingeschaltet und fügen dem ursprünglichen Gitarrensignal ebenso wie die Verstärkerstufen zusätzliche Obertöne hinzu. Die Verzerrerstufen werden hierbei bevorzugt so ausgelegt, daß sie entsprechend ihrer Anordnung im Signalweg bei zunehmendem Eingangssignalpegel erst nach den dem Verstärkerausgang näherliegenden Stufen beginnen Obertöne zu erzeugen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist den Röhrenverstärkerstufen und den zusätzlichen Verzerrerstufen mindestens eine Halbleiterverstärkerstufe vorgeschaltet, deren Verstärkungsgrad wahlweise änderbar ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß eine weitere Röhrenstufe entbehrlich ist, wobei durch die Anordnung der Halbleiterverstärkerstufe im Signalweg die typische Röhrencharakteristik des Verstärkerausgangssignals erhalten bleibt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Halbleiterverstärkerstufe bei Übersteuerung das Eingangssignal scharfkantig verformt und dadurch zu den von den nachfolgenden Stufen erzeugten, unterschiedliche zusätzliche Obertöne erzeugbar sind. Bei dem für die Spieldynamik wichtigen aufeinanderfolgenden Übersteuern der Verstärkerstufen, bzw. Erzeugen von Obertöne durch die Verzerrerstufen ist es nämlich erforderlich, daß die später, also erst bei höherem Signalpegel erzeugten Obertöne sich von den früher erzeugten und daher im Verstärkerausgangs­ signal bereits vorhandenen Obertöne unterscheiden, da sonst der Einfluß der späteren Stufen auf das Verstärkerausgangs­ signal nicht vorhanden oder nicht ausreichend ist. Schließlich ist durch die Änderung des Verstärkungsfaktors in der Halbleiterverstärkerstufe eine einfache Umschaltmöglichkeit zwischen Übersteuerung und geringer oder keiner Übersteuerung der nachfolgenden Stufen gegeben. Die Halbleiterverstärkerstufe ist daher bevorzugt so ausgelegt, daß sie den Hauptanteil der Gesamtverstärkung liefert.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für die Änderung des Verstärkungsgrades und für die Zuschaltung der zusätzlichen Verzerrerstufen ein Mehrfachschalter vorgesehen, der über einen einzigen Bedienkopf betätigbar ist. Durch einen einzigen Bedienknopf können daher vorteilhafterweise alle für die Umschaltung zwischen den verschiedenen Klangarten erforderlichen Umschaltungen vorgenommen werden. Für den Hi-Gain-Sound weist in der einen Schalterstellung die Halbleiterverstärkerstufe einen hohen Verstärkungsfaktor auf und sind die zusätzlichen Verzerrerstufen in den Signalweg eingeschaltet. In einer anderen Schalterstellung für Clean- und Crunch-Blues-Sound sind dagegen die zusätzlichen Verzerrerstufen aus dem Signalweg ausgeschaltet und die Halbleiterverstärkerstufe auf einen geringeren Verstärkungsfaktor umgeschaltet. Zusätzlich können mit diesem Mehrfachschalter bevorzugt auch an die verschiedenen Klangarten angepaßte Filterschaltungen gleichzeitig aktiviert werden. Gleichzeitig kann eine weitere Schalterstellung vorgesehen sein, in welcher die zusätzlichen Verzerrerstufen ebenfalls aus dem Signalweg herausgeschaltet sind, bei welchen aber der Verstärkungsfaktor der Halbleiterverstärkerstufe etwas höher ist, beispielsweise um 18 dB, als für den Clean-Sound. Durch diese Einstellung kann der sogenannte Crunch-Blues-Sound realisiert werden, welcher nur bei stark angeschlagenen Gitarrensaiten einen verzerrten Klang liefert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine zuschaltbare Schaltungsanordnung zur Anhebung der bereits im Ursprungssignal vorhandenen Obertöne vorhanden. Diese Schaltungsanordnung liefert vorteilhafterweise in Verbindung mit der Einstellung für den Clean-Sound einen etwas abgewandelten Clean-Sound, welcher ebenfalls nur ein natürliches, jedoch intensiveres Obertonspektrum aufweist. Selbstverständlich kann auch die Umschaltung auf diese Klangart mittels des gemeinsamen Schalters zur Umschaltung zwischen den drei anderen Klangarten erfolgen. Es kann also bei einem derartigen erfindungsgemäßen Vorverstärker durch einen einzigen Schalter zwischen 4 unterschiedlichen Klangarten gewählt werden, wobei die Realisierung der Umschaltung erheblich einfacher ist als bei bekannten mit Röhrentechnologie arbeitenden Vorverstärkern, die Klangqualität eines Röhrenverstärkers jedoch erhalten bleibt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei wahlweise in den Signalweg einschaltbare Halbleiterverstärkerstufen vorhanden, von denen die eine einen hohen Verstärkungsfaktor zur Realisierung des Hi-Gain- Sounds und die andere einen niedrigeren Verstärkungsfaktor zur Erzeugung von Clean- und Crunch-Blues-Sounds aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auf einfache Weise zwischen zwei unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren gewählt werden kann. Darüberhinaus ist es durch diese Ausgestaltung möglich die an den jeweiligen Verstärkungsgrad angepaßte Filterung der entsprechenden Halbleiterverstärkerstufe zuzuordnen und dadurch automatisch beim Umschalten zu aktivieren. Dies ist besonders auch deshalb vorteilhaft, weil für den Hi-Gain-Sound eine besonders großer Verstärkungsfaktor erforderlich ist, während für Clean- und Crunch-Blues-Sound weit geringere Verstärkungsfaktoren verwendet werden müssen. Es können also wahlweise zwei unterschiedlich ausgelegte Halbleiterverstärker in den Signalweg eingeschaltet werden. Schließlich kann durch diese Ausgestaltung vorteilhafterweise jedem der wahlweise zuschaltbaren Halbleiterverstärkerstufen ein eigener Gain- Regler zugeordnet werden und so den besonderen Anforderungen des Hi-Gain-Sounds Rechnung getragen werden. Selbstverständlich kann dennoch die Gain-Regelung mittels eines gemeinsamen Drehknopfes oder dergleichen erfolgen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden als zusätzliche Verzerrerstufen Diodenstrecken verwendet, welche vom Signalweg zwischen Verstärkereingang und Verstärkerausgang abzweigen und anderenends auf Massepotential liegen. Die Diodenstrecken wirken jeweils auf eine Halbwelle des Signals und verformen dieses entsprechend ihrer Diodenkennlinie, indem das Signal oberhalb einer bestimmten Amplitude kurzgeschlossen wird. Durch die Form der Diodenkennlinie ergibt sich eine Abflachung der Sinusform des Signals ohne hartes Abschneiden, wodurch eine angenehm klingende Verzerrung ähnlich der von übersteuernden Röhren hervorgerufen wird. Die Dioden jeder Diodenstrecke werden entsprechend ihrer Kennlinie nach dem gewünschten Oberwellenspektrum ausgewählt. Die Anzahl der Dioden einer Diodenstrecke richtet sich nach dem Wert des Signalpegels, ab welchem eine Verzerrung durch die Diodenstrecke erfolgen soll. Verwendet werden bevorzugt Diodenstrecken mit einer oder mehreren Sperrdioden geeigneter Durchlaßkennlinie, wobei für jede Halbwelle des Signals eine eigene Diodenstrecke mit zur anderen Diodenstrecke gegensinnig angeordneten Dioden verwendet wird, und Diodenstrecken mit einer oder mehreren Zenerdioden geeigneter Durchbruchskennlinie, wobei ebenfalls für die beiden Halbwellen des Signals je eine Diodenstrecke mit zur anderen Diodenstrecke gegensinnig angeordneten Zenerdioden verwendet wird. Darüber hinaus weist bei der zweiten Art jede Diodenstrecke eine gegensinnig angeordnete Sperrdiode auf, um einen Kurzschluß der jeweils anderen Halbwelle zu vermeiden.

Als besonders geeignet hat sich eine Anordnung mit einer zweistufigen Triode als Röhrenverstärkerstufen erwiesen, welcher zwei wahlweise zuschaltbare Halbleiterverstärker­ stufen vorgeschaltet sind. Zwischen den Halbleiter­ verstärkerstufen und der ersten Triodenstufe kann bevorzugt eine Diodenstrecke für eine Halbwelle des Signals und zwischen erster und zweiter Triodenstufe eine Diodenstrecke für die andere Halbwelle des Signals angeordnet sein. Die Triodenstufen sind so ausgelegt, daß zunächst die dem Verstärkerausgang näher liegende Triodenstufe in den Übersteuerungsbereich gelangt und bei höherem Signalpegel die dem Verstärkereingang näher liegende Triodenstufe. Die Anzahl und Art der Dioden in den Diodenstrecken ist so gewählt, daß diese entsprechend ihrer Position erst bei erreichen eines bestimmten Signalpegels Verzerrungen hervorrufen. Da die beiden Diodenstrecken auf verschiedene Halbwellen wirken, sind auch die dadurch hervorgerufenen Verzerrungen unterschiedlich, so daß diese jeweils trotz der bereits im Ausgangssignal vorhandenen, durch die früheren Stufen hervorgerufenen Verzerrungen im Ausgangssignal merklich in Erscheinung treten. Auch die durch die Triodenstufen hervorgerufenen Obertöne sind untereinander unterschiedlich, da das Signal durch die Triodenstufen asymmetrisch verzerrt wird und sich das Vorzeichen des Signals durch die erste Triodenstufe umdreht. Zuletzt gerät auch die Halbleiterverstärkerstufe in den Übersteuerungsbereich. Durch diese werden dem Ausgangssignal ebenfalls unterschiedliche zusätzliche Obertöne hinzugefügt, da die Halbleiterverstärkerstufe das Signal scharfkantig begrenzt und daher ein anderes Obertonspektrum erzeugt als die Diodenstrecken und die Röhren.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Halbleiterverstärkerstufen und der ersten Triodenstufe zwei Diodenstrecken angeschlossen, welche jeweils zur anderen Diodenstrecke gegensinnig angeordnete Sperrdioden aufweisen. Auch hierbei sind die Dioden nach Art und Anzahl so ausgewählt, daß diese bei steigendem Signalpegel erst dann Verzerrungen hervorrufen, wenn die beiden Röhrenstufen bereits im Übersteuerungsbereich sind. Ebenso übersteuert auch bei dieser Anordnung die Halbleiterverstärkerstufe zuletzt, so daß auch hier ein dynamischer Aufbau des Obertonspektrums gegeben ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Merkmale ist zwischen erster und zweiter Triodenstufe ein zuschaltbares Dämpfungsglied vorhanden. Hierdurch wird vorteilhafterweise das Signal der dem Verstärkerausgang benachbarten Triodenstufe soweit dämpfbar, daß diese erst zusammen mit der dem Verstärkereingang näher liegenden Triodenstufe in den Übersteuerungsbereich gelangt. Diese Bedämpfung wird für die Realisierung von Clean- und Crunch-Blues-Sounds gewählt, während für den Hi-Gain-Sound die Bedämpfung abgeschaltet wird. Die Dämpfung wird bevorzugt durch einen Spannungsteiler realisiert, dessen einer Teilwiderstand gegen Masse gelegt ist. Der andere Teilwiderstand ist durch einen Kondensator überbrückt, an dessen Stelle zur Abschaltung der Dämpfung ein Widerstand geringer Impedanz eingeschaltet werden kann. Durch den Kondensator werden zusätzlich zur Dämpfung durch den Spannungsteiler die Höhen etwas abgesenkt, wodurch die Übersteuerung der letzten Röhrenstufe ebenfalls hinausgezögert wird. Durch Umschaltung auf den Widerstand, welcher hierzu einen entsprechend geringen Widerstandswert hat, wird einerseits die Dämpfung überbrückt und andererseits die Absenkung der hochfrequenten Anteile aufgehoben.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Hi-Gain-Schaltung auch unabhängig, also nicht in Verbindung mit einer Umschaltmöglichkeit zwischen verschiedenen Klangarten verwendet. Hierzu sind die zusätzlichen, nicht verstärkenden, Obertöne erzeugenden Verzerrerstufen nicht zuschaltbar, sondern fest in den Signalweg eingebunden. Eine solche Schaltungsanordnung ist auch unabhängig oder in anderen Vorverstärkern geeignet, ein dynamisches, durch die Spielweise beeinflußbares Obertonspektrum zu erzeugen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die ebenfalls für sich beansprucht wird, ist der Gain-Regler Teil einer Frequenzfilterschaltung, deren Wirkung abhängig von der Einstellung des Gain-Reglers ist. Die Filterschaltung weist hierfür mehrere RC-Glieder auf, die so ausgelegt sind, daß bei gering aufgedrehtem Potentiometer die natürlichen, also von der elektrischen Gitarre kommenden Obertöne angehoben und die Mitten bedämpft werden, während bei stark aufgedrehtem Potentiometer die Mitten stark betont und die Bässe relativ schmalbandig bedämpft werden. Bevorzugt ist hierzu dem Potentiometer ein erster Kondensator vorgeschaltet, welcher zusammen mit dem Potentiometer ein erstes RC-Glied bildet. Zwischen Schleifer des Potentiometers und der dem Potentiometer abgewandten Seite des Kondensators ist ein zweites RC-Glied vorhanden, sowie parallel hierzu zwei in Reihe geschaltete Widerstände zwischen denen ein dritter Kondensator angeschlossen ist, der anderenends auf Masse gelegt ist. Hierdurch wird ein drittes RC-Glied gebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Frequenzfilterung automatisch an den Übersteuerungsgrad des Verstärkers angepaßt ist. Bei bekannten Vorverstärkern muß diese Anpassung der Frequenzfilterung jeweils separat durch entsprechende Regler oder Schalter vorgenommen werden. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ergibt sich eine Phasenverschiebung zwischen erstem und drittem RC-Glied, die so ausgelegt werden kann, daß bei stark aufgedrehtem Potentiometer eine Auslöschung der unteren Frequenzen, beispielsweise im Bereich von 100 Hz erfolgt. Das zweite RC-Glied hebt bei relativ gering aufgedrehtem Potentiometer die natürlichen Obertöne an. Die Anhebung der mittleren Frequenzen bei stark aufgedrehtem Potentiometer schließlich wird durch das dritte RC-Glied bewirkt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die ebenfalls für sich beansprucht wird, ist ein zusätzlicher Verstärkerausgang vorgesehen, welchem ein Tiefpaß vorgeschaltet ist. Der Tiefpaß ist so ausgelegt, daß die hohen Frequenzen mit steigender Frequenz zunehmend abgesenkt werden, beginnend etwa im Bereich zwischen 1 und 2 kHz. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Vorverstärker als sogenannter Booster verwendet werden kann. Ein Booster ist ein Vorschaltgerät, welches einem Gitarrenvorverstärker vorgeschaltet wird, um diesen in den Übersteuerungsbereich zu bringen. Viele ältere Gitarrenvorverstärker weisen nämlich nicht genügend Verstärkerstufen auf, um einen Hi- Gain-Sound zu erzielen. Im Booster findet neben einer Verstärkung auch eine Übersteuerung statt. Bekannte Vorverstärker sind jedoch nicht als Booster verwendbar, da das Verstärkerausgangssignal einen zu großen Höhenanteil hat und daher zu unangenehm klingenden Verzerrungen durch den nachgeschalteten Gitarrenvorverstärker führen wurde. Durch Vorsehen eines zusätzlichen Verstärkerausgangs, welchem ein entsprechend gestalteter Tiefpaß vorgeschaltet ist, kann der erfindungsgemäße Gitarrenvorverstärker auch als Booster eingesetzt werden. Selbstverständlich kann statt eines separaten Verstärkerausgangs auch der bereits vorhandene Verstärkerausgang verwendet werden, wenn der Tiefpaß zuschaltbar ausgebildet ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die ebenfalls für sich beansprucht wird, weist der Eingangsverstärker des Gitarrenvorverstärkers eine Schaltung zur Anhebung der mittleren Frequenzen auf. Diese Schaltung ist bevorzugt zuschaltbar ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß durch Zuschaltung der Frequenzanhebung die Frequenzcharakteristik einer Gitarre mit zweispuligem Tonabnehmer simuliert werden kann. Gitarren mit zweispuligen Tonabnehmern haben in den mittleren Frequenzen eine höhere Amplitude als Gitarren mit einspuligen Tonabnehmern und dadurch einen anderen Klang. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltung besteht auch darin, daß bei Verwendung des Boosterausgangs das Frequenzspektrum noch geeigneter ist, um den erfindungsgemäßen Vorverstärker als Booster zu verwenden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die ebenfalls für sich beansprucht wird, ist eine kombinierte aktive und passive Klangregelung vorgesehen. Die mittleren und hohen Frequenzen werden hierbei passiv geregelt, während die tiefen Frequenzen aktiv geregelt werden. Durch diese Ausgestaltung wird eine besonders effektive Klangregelung erzielt.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Vorverstärkers;

Fig. 2 einen Schaltplan des erfindungsgemäßen Vorverstärkers und

Fig. 3 einen Schaltplan einer Variante des erfindungsgemäßen Vorverstärker und

Fig. 4 bis 10 verschiedene Frequenzschaubilder, die an einem erfindungsgemäßen Vorverstärker gemessen wurden.

Im Blockschaltbild der Fig. 1 ist der Signalweg des Gitarrensignals zwischen Verstärkereingang 1 und Verstärkerausgang 2 dargestellt. Vom Verstärkereingang 1 gelangt das Gitarrensignal in einen Eingangsverstärker 3, in welchem das Gitarrensignal linear angehoben wird. Der Eingangsverstärker 3 kann dabei mit einer Schaltung zur Anhebung der mittleren Frequenzen versehen sein. Vom Eingangsverstärker 3 gelangt das Signal zu einer Abzweigung 4, von welcher einerseits der Hi-Gain-Kanal und andererseits der Kanal für Clean- und Crunch-Blues-Sounds abzweigt. Im Hi- Gain-Kanal gelangt das Signal zu einem Gain-Regler 5, welcher Teil einer Frequenzfilterschaltung mit drei RC- Gliedern 6, 6a und 6b ist. Vom Schleifer des Gain-Reglers 5 gelangt das Signal zu einer ersten als Halbleiterverstärkerstufe ausgebildeten Verstärkerstufe 7 und von dieser zu einer zweiten als Röhrenstufe ausgebildeten Verstärkerstufe 8 und von dieser wiederum zur einer dritten ebenfalls als Röhrenverstärkerstufe ausgebildeten Verstärkerstufe 9. Zwischen erster und zweiter Verstärkerstufe 7 bzw. 8 zweigt vom Signalweg eine erste Diodenstrecke 10 ab, welche anderenends auf Masse gelegt ist. Zwischen zweiter und dritter Verstärkerstufe 8 bzw. 9 zweigt eine zweite Diodenstrecke 11 ab, welche ebenfalls anderenends auf Masse gelegt ist. Schließlich ist zwischen erster und zweiter Verstärkerstufe 7 bzw. 8 ein Widerstand 13 und ein RC-Glied 14, 15 angeordnet und zwischen zweiter und dritter Verstärkerstufe ein Widerstand 16. Von der dritten Verstärkerstufe 9 gelangt das Signal über eine passive und eine aktive Klangregelung 17 bzw. 18 und ein Potentiometer 19 auf den Verstärkerausgang 2. Parallel zum Verstärkerausgang 2 ist ein zweiter Verstärkerausgang 20 vorhanden, welchem eine Filterschaltung 21 vorgeschaltet ist, die einen angeschlossenen Lautsprecher simuliert. Ebenfalls parallel zum Verstärkerausgang 2 ist ein dritter Verstärkerausgang 22 vorhanden, welchem eine zweite Filterschaltung 23 vorgeschaltet ist, die die Höhen absenkt.

Bei Verwendung dieses Ausgangs ist der Vorverstärker als Booster einsetzbar.

Im zweiten Kanal des Verstärkers gelangt das Signal von der Abzweigung 4 zu einem Potentiometer 25 und von dessen Schleifer auf eine als Halbleiterverstärkerstufe ausgebildete Verstärkerstufe 26. Von dieser Verstärkerstufe 26 gelangt das Signal über zwei RC-Glieder 27, 28 und 29, 30 zur zweiten Verstärkerstufe 8. Zur Umschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Verstärkerkanal ist zwischen Diodenstrecke 20 und zweiter Verstärkerstufe 8 ein Schalter 31 vorgesehen, welcher alternativ die Verstärkerstufe 7 und die Verstärkerstufe 8 oder die Verstärkerstufe 26 und die Verstärkerstufe 8 verbindet. Ein weiterer Schalter 32 ist zwischen Diodenstrecke 11 und dem Signalweg angeordnet. Schließlich ist zwischen Filterschaltung 23 und Verstärkerausgang 22 ein Umschalter 33 vorhanden, welcher alternativ die Filterschaltung 23 mit dem Boosterausgang 22 oder den Verstärkereingang 1 direkt mit dem Ausgang 22 verbindet.

Zur Realisierung des Hi-Gain-Sounds befindet sich Schalter 31 in einer oberen Stellung, während sich Schalter 32 in seiner unteren Stellung befindet. In dieser Schalterstellung ist die Verstärkerstufe 7 aktiv und das Signal wird durch die beiden Diodenstrecken 10 und 11 beeinflußt.

Zur Realisierung von Clean- und Crunch-Blues-Sounds befindet sich Schalter 31 in seiner unteren, Schalter 32 dagegen in seiner oberen Stellung. In diesem Fall ist die Verstärkerstufe 26 aktiv und die beiden Diodenstrecken 10 und 11 sind aus dem Signalweg herausgeschaltet.

In Fig. 2 sind die einzelnen Schaltungsgruppen des Blockschaltbilds von Fig. 1 im einzelnen dargestellt. Beim Eingangsverstärker 3 ist ein Schalter 34 vorhanden, der den negativen Eingang des Eingangverstärkers 3 alternativ über ein erstes Reihen-RC-Glied 35, 36 oder ein zweites Reihen- RC-Glied 37, 38 auf Masse legt. In der zweiten Schalterstellung, die der Anhebung der mittleren Frequenzen des Signals dient wird zusätzlich ein Kondensator 39 dem Rückkoppelungskreis des Eingangsverstärkers 3 parallel geschaltet.

Das RC-Glied 6 von Fig. 1 weist einen Kondensator 40 und als Widerstand den entsprechenden Teil des Potentiometers 5 auf, das RC-Glied 6a von Fig. 1 weist einen Kondensator 41 und einen Widerstand 42 auf, welche an den Schleifer des Potentiometers 5 und die dem Potentiometer abgewandte Seite des Kondensators 40 angeschlossen sind. Das RC-Glied 6b von Fig. 1 schließlich wird von zwei Widerständen 43 und 44 gebildet, die parallel zum RC-Glied 6a angeordnet sind und zwischen denen ein Kondensator 45 angeschlossen ist, der andererseits auf Masse gelegt ist. Die Diodenstrecke 10 weist zwei gleichsinnig angeordnete Zenerdioden 46 und 47 auf, sowie eine hierzu gegensinnig angeordnete Sperrdiode 48. Die Diodenstrecke 11 weist drei gleichsinnig angeordnete Zenerdioden 49, 50 und 51 auf, sowie eine gegensinnig dazu angeordnete Sperrdiode 52, wobei die Zenerdioden 49-51 gegensinnig zu den Zenerdioden 46 und 47 der Diodenstrecke 12 angeordnet sind. Die beiden Röhrenverstärkerstufen 8 und 9 sind Teil einer zweistufigen Triode.

Der negative Eingang der Halbleiterverstärkerstufe 26 ist wahlweise über verschiedene RC-Glieder auf Masse gelegt. Die Auswahl der RC-Glieder erfolgt über Schalter 53, welcher zusammen mit den Schaltern 31 und 33 als Mehrfachschalter ausgelegt ist. Durch Auswahl der verschiedenen RC-Glieder am negativen Eingang der Verstärkerstufe 26 kann zwischen verschiedenen für Clean-Sounds bzw. Crunch-Blues-Sound geeigneten Filtercharakteristiken ausgewählt werden.

Bei der abgewandelten Schaltung in Fig. 3 ist anstelle der beiden Diodenstrecken 10 und 11 zwischen der ersten und der zweiten Verstärkerstufe 7 bzw. 8 eine Diodenbrücke mit insgesamt 6 Dioden angeschlossen, welche andererseits auf Masse gelegt ist. Vier Sperrdioden 54-57 sind in einem Kreis angeordnet, wobei jeweils 2 gegenüberliegende Dioden (54, 56, bzw. 55, 57) gleichsinnig angeordnet sind. Zwei gleichsinnig angeordnete Sperrdioden 58 und 59 überbrücken die Verbindungsstellen der Sperrdioden 54-57 , die nicht auf Masse oder Signalpotential liegen. Zwischen zweiter und dritter Verstärkerstufe 8 bzw. 9 ist ein Spannungsteiler mit erstem Teilwiderstand 60 und zweitem Teilwiderstand 61 angeordnet, wobei der erste Teilwiderstand 60 durch einen Kondensator 62 überbrückt ist. Über den Schalter 32 kann alternativ zum Kondensator 62 ein Widerstand 63 geringerer Impedanz über den ersten Teilwiderstand 60 gebrückt werden. Hierdurch wird sowohl die Dämpfung als auch die Absenkung der hohen Frequenzanteile aufgehoben.

Fig. 4 ist die Wirkung der Mittenanhebung nach Umlegen des Schalters 34 entnehmbar. Kurve I zeigt den Frequenzverlauf ohne, Kurve II den Frequenzverlauf mit Mittenanhebung. Der Frequenzverlauf von Kurve II entspricht weitgehend dem Frequenzverlauf bei Verwendung eines zweispuligen Tonabnehmers, der durch die Schaltung zur Mittenanhebung am Eingangsverstärker 3 simuliert wird.

Fig. 5 ist der Frequenzverlauf bei verschiedenen Einstellungen des Gain-Reglers entnehmbar. Der Gain-Regler 5 ist von Kurve III-Kurve VII zunehmend aufgedreht, das heißt, der wirksame Widerstand nimmt in dieser Richtung ab. Aus dem Frequenzbild ist erkennbar,daß bei gering aufgedrehtem Gain-Regler 5 die im Originalsignale bereits enthaltenen Oberwellen angehoben und die Mitten gedämpft werden, während bei stark aufgedrehtem Gain-Regler 5 eine starke Absenkung der Frequenzen im Bereich von ca. 100 Hz erfolgt und die mittleren Frequenzen betont werden.

Fig. 6 ist das Frequenzverhalten im zweiten Kanal des Vorverstärkers entnehmbar, also bei Einschaltung der Verstärkerstufe 26. Kurve VIII stellt einen ersten, Kurve IX einen zweiten Clean-Sound dar, während Kurve X einen Crunsch- Blues-Sound. Wie Kurve IX zeigt, werden beim zweiten Clean- Sound die natürlichen Oberwellen angehoben, während im übrigen die Verstärkung ebenso gering ist, wie beim ersten Clean-Sound der Kurve VIII. Beim Crunsch-Blues-Sound der Kurve X ist die Verstärkung durch die Verstärkerstufe 26 etwa um 18 Dezibel erhöht. Die nachfolgenden Röhrenverstärkerstufen erhalten dadurch ein höheres Eingangssignal und übersteuern bei stärkerem Anschlag der Gitarrensaiten.

Fig. 7 zeigt die Wirkung der passiven Mitten und Höhenregelung 17, während Fig. 8 die Wirkung der aktiven Baßregung darstellt. Die hohe Wirksamkeit dieser Frequenzregelung ist hieraus erkennbar.

Fig. 9 zeigt den Frequenzverlauf bei Verwendung des Ausgangs 22, welchem der Tiefpaß 23 vorgeschaltet ist. Die hohen Frequenzen ab etwa 1 bis 2 khz werden mit ansteigender Frequenz zunehmend abgesenkt. Dieser Ausgang kann daher als Boosterausgang verwendet werden.

Fig. 10 schließlich zeigt den Frequenzverlauf am Ausgang 20, welchem die Filterschaltung 21 vorgeschaltet ist. Der Frequenzverlauf entspricht weitgehend dem Verlauf bei Anschluß eines üblichen Lautsprechers, das heißt, die Frequenzen oberhalb von etwa 5 khz werden stark abgeschnitten.

Claims (21)

1. Vorverstärker für elektrische Gitarren mit einem Verstärkereingang (1) und einem Verstärkerausgang (2), mit mehreren Verstärkerstufen (7, 8, 9, 26), von denen mindestens ein Teil durch einen einen vorbestimmten Wert übersteigenden Eingangssignalpegel übersteuerbar ist und von denen mindestens eine Verstärkerstufe durch eine Verstärkerröhre realisiert ist, sowie mit wahlweise änderbarem Obertonspektrum zur Erzeugung von unterschiedlichen Klangcharakteristiken, nämlich einem sogenannten Hi-Gain-Sound mit dynamischem, durch die Spielweise beeinflußbaren, intensiven Obertonspektrum und mindestens einem weiteren Sound mit weniger intensivem Obertonspektrum wie sogenannter Clean-Sound oder Crunch-Blues-Sound, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den übersteuerbaren Verstärkerstufen mindestens eine nicht verstärkende, Obertöne erzeugende, wahlweise zuschaltbare Verzerrerstufe (10, 11) vorhanden ist.

2. Vorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Halbleiterverstärkerstufe (7, 26) mit wahlweise änderbarem Verstärkungsfaktor den Röhrenverstärkerstufen (8, 9) und den Verzerrerstufen (10, 11) vorgeschaltet sind.

3. Vorverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil der Verstärkung durch die Halbleiterverstärkerstufen (7, 26) bewirkt wird.

4. Vorverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Umschaltung zwischen den verschiedenen Verstärkungsfaktoren und die Zuschaltung der zusätzlichen Verzerrerstufen (10, 11) ein Mehrfachschalter (31, 32) vorhanden ist, der über einen einzigen Bedienknopf betätigbar ist.

5. Vorverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden eingestellten Verstärkungsfaktor an den zugehörigen Klang angepaßte Klangfilter vorhanden sind, die ebenfalls wahlweise zuschaltbar sind.

6. Vorverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine wahlweise zuschaltbare Schaltung zur Anhebung der natürlichen, d. h., im Verstärkereingangssignal bereits vorhandenen Obertöne vorhanden ist.

7. Vorverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei wahlweise in den Signalweg zwischen Verstärkereingang (1) und Verstärkerausgang (2) einschaltbare Halbleiterverstärkerstufen (7, 26) vorhanden sind, von denen die erste (7) einen großen Verstärkungsfaktor aufweist und eine starke Übersteuerung der nachfolgenden Röhrenverstärkerstufen (8, 9) bewirkt zur Erzielung des sogenannten Hi-Gain-Sounds, während die zweite Halbleiterverstärkerstufe (26) einen kleineren Verstärkungsfaktor aufweist und eine verhältnismäßig nur geringe Übersteuerung der nachfolgenden Röhrenstufen (8, 9) bewirkt zur Erzeugung der sogenannten Clean- und Crunch-Blues-Sounds.

8. Vorverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Diodenstrecke (10, 11) als zusätzliche Verzerrerstufe vorgesehen ist, welche vom Signalweg zwischen Verstärkereingang (1) und Verstärkerausgang (2) abzweigt und anderenends auf Massepotential liegt.

9. Vorverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Diodenstrecke (10, 11) eine oder mehrere gleichsinnig angeordnete Dioden vorhanden sind, welche die Amplitude einer Halbwelle des anstehenden Signals entsprechend ihrer Durchlaßkennlinie aufgrund des Masseschlusses begrenzen.

10. Vorverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Diodenstrecke (10, 11) eine Sperrdiode (48 bzw. 52) und eine oder mehrere gegensinnig zur Sperrdiode angeordnete Zenerdioden (46, 47 bzw. 49-51) vorhanden sind, welche die Amplitude einer Halbwelle des anstehenden Signals entsprechend ihrer Durchbruchkennlinie durch den Masseschluß begrenzen.

11. Vorverstärker nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweistufige Verstärker-Triode (8, 9) vorhanden ist, welcher zwei wahlweise in den Signalweg einschaltbare Halbleiterverstärkerstufen (7, 26) unterschiedlichen Verstärkungsfaktors vorgeschaltet sind.

12. Vorverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Halbleiterverstärkerstufe (7 bzw. 26) und erster Röhrenverstärkerstufe (8) und zwischen erster (8) und zweiter Röhrenverstärkerstufe (9) je eine zuschaltbare Diodenstrecke (10, 11) vorhanden ist mit jeweils mindestens einer Zenerdiode (46, 47 bzw. 49-51) und einer gegensinnig angeordneten Sperrdiode (48 bzw. 52), wobei die Anordnung der Zenerdioden und der Sperrdioden unter den beiden Diodenstrecken jeweils unterschiedlich ist.

13. Vorverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Halbleiterstufe (7 bzw. 26) und erster Röhrenstufe (8) zwei von einem gemeinsamen Punkt abzweigende Diodenstrecken (56, 58, 59, 54 bzw. 55, 58, 59, 57) mit einer oder mehreren innerhalb der Diodenstrecke gleichsinnig angeordneten Dioden vorhanden sind, wobei die Anordnung der Dioden unter den beiden Diodenstrecken jeweils unterschiedlich ist.

14. Vorverstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen erster (8) und zweiter (9) Röhrenverstärkerstufe ein zuschaltbares Dämpfungsglied vorhanden ist zur Erhöhung des zur Übersteuerung der zweiten Röhrenstufe (9) erforderlichen Signalpegels.

15. Vorverstärker nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsglied ein Spannungsteiler (60, 61) vorhanden ist, dessen einer Teilwiderstand (61) gegen Masse gelegt ist, während dessen zweiter Teilwiderstand (60) durch einen Kondensator (62) überbrückt ist, und daß zur Abschaltung des Dämpfungsgliedes wahlweise anstelle des Kondensators (62) ein Brückenwiderstand (63) zuschaltbar ist.

16. Vorverstärker für elektrische Gitarren mit einem Verstärkereingang (1) und einem Verstärkerausgang (2) sowie mit mehreren Verstärkerstufen (7, 8, 9, 26) von denen mindestens ein Teil durch einen einen vorbestimmten Wert übersteigenden Eingangssignalpegel übersteuerbar ist und von denen mindestens eine Stufe durch eine Verstärkerröhre (8, 9) realisiert ist, wobei die übersteuerbaren Verstärkerstufen mit zunehmenden Eingangssignalpegel, mit der dem Verstärkerausgang (2) nächstliegenden Verstärkerstufe (9) beginnend, nacheinander in den Übersteuerungsbereich gelangen zur Erzeugung eines dynamischen, durch die Spielweise beeinflußbaren Obertonspektrums, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den übersteuerbaren Verstärkerstufen mindestens eine nicht verstärkende Oberton erzeugende Verzerrerstufe (10, 11) vorhanden ist und daß den Röhrenstufen (8, 9) und den Verzerrerstufen (10, 11) mindestens eine Halbleiterverstärkerstufe (7, 26) vorgeschaltet ist.

17. Vorverstärker für elektrische Gitarren mit einem Verstärkereingang (1) und einem Verstärkerausgang (2), sowie mit mehreren Verstärkerstufen (7, 8, 9, 26), von denen mindestens ein Teil durch einen einen vorbestimmten Wert übersteigenden Eingangssignalpegel übersteuerbar ist, und mit einem einer Verstärkerstufe (7) vorgeschalteten Gain-Regler (5) zur Regelung des Eingangssignalpegels dieser Verstärkerstufe mit einem Potentiometer (5) als Gainregler, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer (5) Teil einer Filterschaltung ist, welche bei gering aufgedrehtem Potentiometer die natürlichen, also die im Eingangssignal bereits vorhandenen Obertöne anhebt und die mittleren Frequenzen absenkt, während bei stark aufgedrehtem Potentiometer die Mitten angehoben und die Bässe gedämpft werden.

18. Vorverstärker nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Potentiometer (5) ein erster Kondensator (40) vorgeschaltet ist, und daß zwischen dem Schleifer des Potentiometers (5) und der dem Potentiometer abgewandten Seite des Kondensators (40) ein erster Widerstand (42) und ein zweiter Kondensator (41) eingeschaltet sind, sowie parallel hierzu ein zweiter und ein dritter Widerstand (43, 44), zwischen denen ein auf Masse gelegter dritter Kondensator (45) angeschlossen ist.

19. Vorverstärker für elektrische Gitarren mit einem Verstärkereingang (1) und einem Verstärkerausgang (2), sowie mit mehreren Verstärkerstufen (7, 8, 9, 26), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Verstärkerausgang (2) ein weiterer Ausgang (22) vorhanden ist, welchem ein Tiefpaß (23) vorgeschaltet ist zur Absenkung des Anteils von Frequenzen oberhalb ca. 1-2 kHz im Ausgangssignal, wobei mit steigender Frequenz die Absenkung zunimmt.

20. Vorverstärker für elektrische Gitarren mit einem Verstärkereingang (1) und einem Verstärkerausgang (2), mit mehreren Verstärkerstufen (7, 8, 9, 26) sowie mit einem Eingangsverstärker (3) zur linearen Anhebung des Eingangssignalpegels, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsverstärker (3) eine zuschaltbare Schaltung (35-39) zur Anhebung des mittleren Frequenzbereichs aufweist.

21. Vorverstärker für elektrische Gitarren mit einem Verstärkereingang (1) und einem Verstärkerausgang (2), mit mehreren Verstärkerstufen (7, 8, 9, 26) sowie mit einer Klangregelung zur Regelung des Anteils an hohen, tiefen und mittleren Frequenzen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen- und Mittenregelung (17) passiv erfolgt, während die Baßregelung (18) aktiv erfolgt.