Gitarre: Verstärker

Verstärker

Gitarrenverstärker haben einen wesentlichen Anteil am Klangergebnis! Anders als HiFi-Verstärker oder Keyboardverstärker sorgen Gitarrenverstärker nicht nur dafür, dass man die E-Gitarre hört, sondern sie formen und prägen den Klang des Instruments zusätzlich. Das zeigt sich u.a. daran, dass Gitarristen und Gitarristinnen genauso leidenschaftlich über ihre(n) Verstärker diskutieren können wie über ihre Gitarre(n).

Wie man E-Gitarren verstärkt(e)

In den Kinderjahren der E-Gitarre wurden Verstärker gebaut, welche den E-Gitarrenklang erst einmal hörbar machten. Auf diesem Weg gab es einige Herausforderungen. Hier der Versuch, die Entwicklung der ersten E-Gitarren-Verstärker skizzenhaft nachzuzeichnen.

Zwar schwingen die Saiten der E-Gitarre anständig, die Tonabnehmer dagegen können den Tonumfang der E-Gitarre nur beschränkt einfangen und auch nur unvollkommen wiedergeben. Dies liegt am Aufbau der Tonabnehmer: Ein Magnet wird mit einem haarfeinen Draht umwickelt (man nennt das eine Spule) und bildet einen elektrischen Schwingkreis. Der Tonabnehmer gibt nun nicht alle Frequenzen so wieder, wie er sie "hört", sondern er verstärkt einen Frequenzbereich bevorzugt. Dieser Bereich befindet sich um die Resonanzfrequenz des Tonabnehmers. Je nachdem, wo sich die Resonanzfrequenz im Frequenzspektrum befindet, liefert der Tonabnehmer einen helleren oder einen dunkleren Klang. Das Ausgangssignal der Tonabnehmer ist sehr schwach. Die Tonabnehmer erzeugen Spannungen von bis zu einigen Hundert Millivolt, dabei fließt jedoch kaum Strom (ein solches Signal nennt man im Fachjargon hochohmig). Das Signal ist nicht nur sehr schwach, es ist auch sehr störanfällig. Deshalb verwendet man bei E-Gitarren auch Kabel, die abgeschirmt sind und eine Länge von höchstens 10 Metern aufweisen.

Verschiedene Gitarrenverstärker-Röhren

Im Verstärker angelangt, wird das Signal leicht gefiltert und mit Röhren auf einen anständigen Arbeitspegel angehoben. Dies geschieht in der Vorstufe, wo üblicherweise kleine Vorstufenröhren tätig sind. Die Endstufe schließlich verstärkt das Signal noch einmal beträchtlich. Damit das Signal jedoch einen Lautsprecher antreiben kann, muss es gewandelt werden. Der Ausgangsübertrager (ein spezieller Transformator) wandelt das Röhrensignal mit hoher Spannung und wenig Strom in ein Signal mit wenig Spannung (Volt), aber hohen Strömen (Ampere). Alle diese Bauteile, die mit dem Signal in Berührung kommen, beeinflussen es auch. Die Haupteinflüsse kommen von den Röhren und vom Ausgangsübertrager (manch Einer behauptet, sogar einzelne elektrische Widerstände oder Kondensatoren heraushören zu können).

Die Lautsprecher am Ende der Kette sind ihrerseits weit vom Idealfall entfernt. Auf Effizienz getrimmt (viel Schalldruck pro Watt im Vergleich zu HiFi-Lautsprechern) geben sie das Frequenzspektrum sehr ungenau wieder. Sie liefern ein eher mittiges Klangbild mit einem gleichmäßigen Mittenbereich (ca. 80 Hz bis 1 kHz) und einem Resonanzbereich in den oberen Mitten (2 kHz bis maximal 5 kHz). Darunter - in den Bässen - und darüber - in den Höhen - geben die relativ großflächigen Gitarrenlautsprecher kein anständiges Signal wieder. Das ist jedoch gerade richtig, denn mit ihrem Frequenzspektrum ergänzen die unvollkommenen Lautsprecher die unvollkommenen E-Gitarren ausgezeichnet!

Würde das E-Gitarren-Signal also korrekt so wiedergegeben, wie es die Tonabnehmer liefern, würde niemand hinhören. Durch die gelungene Verwendung von unvollkommenen Komponenten wird der Klang deutlich aufgewertet: Unschöne Klanganteile wie die Tiefbässe oder die Höhen werden gedämpft, vorteilhafte dagegen werden hervorgehoben. Das Klangergebnis schmeichelt den Ohren - auch wenn einige Klimmzüge notwendig waren.

Die ersten Vertreter solcher Gitarrenverstärker ähneln den heute noch erhältlichen Fender-Modellen, die mit moderner Bauweise eine Wiederauflage der legendären Modelle anstreben (so genannte Reissue-Amps).

Wie man E-Gitarren verzerrt(e)

Je größer der Raum, desto größer der Leistungsbedarf für die Verstärkung. So drehten die Gitarristen ihre Verstärker auf und - oh Wunder - betraten damit eine völlig neue Klangdimension! Bei enormer Lautstärke wurde der Ton intensiver und gleichzeitig runder. An der Grenze ihrer Belastbarkeit verändern Röhren nämlich ihre Charakteristik: Sie "verrunden" das Signal und fügen dem Signal Obertöne hinzu, was als Verzerrung bezeichnet wird. (Die tatsächlichen Vorgänge sind natürlich komplexer, diese vereinfachte Darstellung soll jedoch an dieser Stelle genügen.) So wurde also die klassische Röhrenverzerrung entdeckt.

In einem Gitarrenverstärker sind stets mehrere Röhren in Betrieb. Um einen (traditionellen) Röhrenverstärker zum Verzerren zu bringen, wird das Signal, das zu den großen Endstufenröhren (auch als Endröhren bezeichnet) gelangt, stark angehoben. Dabei werden die Endröhren in die Sättigung gefahren oder übersteuert, wie der Elektroniker sagt (engl. Saturation). Die Vorstufenröhren werden dabei (vorerst) nicht übersteuert. Der dadurch entstehende Klang, der durch die übersteuerten Endröhren maßgeblich beeinflusst wird, wird noch heute von vielen Gitarristen geschätzt.

Bei dieser Betriebsart steht der Volumenregler des Verstärkers in der Nähe des Maximums. Je nach Verstärkerleistung muss man eine ohrenbetäubende Lautstärke in Kauf nehmen. Dagegen gibt es jedoch inzwischen taugliche Geräte, die bei annähernd gleichem Klangergebnis die Lautstärke deutlich absenken können (so genannte Power Soaks oder Power Attenuators). Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Verstärker mit geringerer Leistung zu betreiben.

Ein weiterer Aspekt besteht im Wechsel zwischen verzerrtem und unverzerrtem Betrieb: Indem der Gitarrist den Volumenregler an seiner E-Gitarre leicht zurückdreht, nimmt die Verzerrung ab, die Lautstärke jedoch kaum. So kann der Klangcharakter beeinflusst werden, ohne dass man die Verstärkereinstellungen ändern muss.

Wie man E-Gitarren auch verzerren kann

Nicht viel später entdeckte man, dass auch die Vorstufenröhren verzerrt werden können. Es wurden so genannte Treble Boosters eingesetzt, die die Höhen des Gitarrensignal stark anhoben. In den 60er-Jahren erzeugten einige Gitarristen mit solchen Geräten ihre Verzerrung, die um einiges härter und aggressiver ist, als man bisher kannte.

Wenig später kamen die ersten Geräte auf den Markt, die die Röhrenverzerrung zu imitieren versuchten. Dazu gehörten der Ibanez Tubescreamer, der Boss SD-1 Superdrive und andere. Sie besaßen eine Verzerrungseinheit, welche in der Intensität geregelt werden konnte, und eine warm klingende Verzerrung erlaubten. Mit einer einfachen Tonblende konnte der Höhenanteil im Klang beeinflusst werden. Diese Overdrive-Effekte (so werden sie heute genannt), sind in kleinen, robusten Gehäusen untergebracht und stehen am Boden. Mit einem Tritt auf ihre Oberseite kann der Effekt aktiviert und auch wieder deaktiviert werden. Sie werden darum auch als Bodentreter oder (etwas makaber) als Tretminen bezeichnet. Ähnlich wie die Treble Boosters konnten sie zudem eingesetzt werden, um das Gitarrensignal stark anzuheben, womit die Vorstufenröhren übersteuert wurden.

Die Verstärkerhersteller entwickelten ihre Modelle auch weiter. Sie experimentierten damit, die Vorstufen auszubauen, um damit die Vorstufenverzerrung verstärkerintern zu ermöglichen. Diese Entwicklung wurde breit vorangetrieben. So wurde es mit der Zeit möglich, die Verzerrung von der Endstufe (siehe oben) auf die Vorstufe umzulagern. Die Endstufe sollte nicht mehr verzerren, sondern einfach möglichst hohe Ausgangsleistung bereitstellen. Als nächster Schritt wurden in der Vorstufe mehrere Kanäle realisiert. Die folgende Aufzählung enthält die drei Kanäle, die heute in vielen Röhrenverstärkern üblich sind:

• Ein schlichter Clean-Kanal, der klassisch unverzerrte Klänge bereitstellt.
• Ein angerauter Crunch-Kanal, der die angezerrten bis stark verzerrten Klänge erzeugt.
• Ein mächtiger Lead-Kanal, der die stark verzerrten Solo-Sounds ermöglicht.

Transistoren auf den Fersen der Röhren

Da Röhren sowohl teuer als auch aufwendig zu verarbeiten sind, wurde schon früh mit ihren Nachkommen, den Transistoren, experimentiert. Diese sind vergleichsweise billig und unkompliziert zu verarbeiten. Um ihre musikalischen Fähigkeiten ist es dagegen nicht zum Besten bestellt. Wird ein Transistor in einer typischen Verstärkerschaltung eingesetzt und übersteuert, verzerrt er äußerst unmusikalisch. Im Grenzbereich kennen Transistoren nur zwei Betriebsarten: entweder im grünen (unverzerrt) oder im roten Bereich (verzerrt)! Die ersten Transistorverstärker waren deshalb auch großartige Misserfolge.

Dabei blieb es jedoch nicht. Durch neuartige Schaltungen gelang es Transistoren einzusetzen, um eine röhrenähnliche, sanfte Verzerrung zu simulieren. Man spricht von Overdrive. Diese Overdrive-Effekte - sie wurden weiter oben bereits erwähnt - lassen den Grundklang der Gitarre verhältnismässig intakt. Neben den Transistoren werden dabei auch Germanium-Dioden eingesetzt, welche auch zu den Halbleitern gehören.

In einem weiteren Entwicklungsschritt wurden Siliziumdioden eingesetzt, welche den Charakter der Verzerrung wesentlich aggressiver machten. Durch zusätzliche Anpassung der Schaltungen entstanden verzerrte Klänge, welche als Distortion bezeichnet werden. Der Grundklang der E-Gitarre bleibt dabei im Wesentlichen auf der Strecke - er wird zerstört. Dennoch ermöglichten solche extremen Zerrsounds erst die Entwicklung des Heavy Metal und dessen Abkömmlingen. Der Klang ist brachial, hart und aggressiv. Durch die starke Übersteuerung wird das Signal stark komprimiert und ermöglicht damit neue Spieltechniken wie z. B. die Tapping-Technik.

Marshall baute als erste große Firma in ihre Verstärker gezielt Transistoren ein, um eine härtere Verzerrung zu erreichen. Vielleicht ist die JCM 900-Serie gerade deshalb von vielen Gitarristen verschmäht worden. Marshall ist später wieder davon weggekommen und baut wieder reine Röhrenverstärker. Es hat sich nämlich gezeigt, dass Distortion-Sounds auch von Röhrenverstärkern erzeugt werden können, nur benötigt man dazu mehrere Verstärkerstufen hintereinander. Kein Wunder, dass moderne Röhrenverstärker über fünf bis sechs Vorstufenröhren verfügen!

Wer heute für wenig Geld einen komplett ausgestatteten Gitarrenverstärker kaufen will, fährt mit Übungsverstärkern in Transistorbauweise am besten. Ohne einen Röhrenverstärker ersetzen zu können, stellen diese kleinen Wunderdinger einen guten Kompromiss dar: Sie liefern einen anständigen Clean- und einen per simulierter Röhrenschaltung erzeugten, vernünftigen Zerrsound.

Hybridverstärker - Röhren und Transistoren Hand in Hand

Um klanglich attraktive Verstärker erschwinglich zu machen, kamen in den 90er-Jahren die Hybridverstärker auf den Markt. Prominente Vertreter waren die Valvestate-Modelle von Marshall. In diesen Amps werkeln Röhren in der Vorstufe und Transistoren in der Endstufe. Die Hybridverstärker waren recht erfolgreich, auch wenn sie klanglich nie an die Röhrenvorbilder heranreichten. Auch heute gibt es noch Hybridverstärker zu kaufen: Hier sind wieder Marshall mit ihren AVT-Amps als bekannte Vertreter zu nennen. Es gab jedoch auch Verstärker, welche in der Vorstufe mit Transistoren und in der Endstufe mit Röhren arbeiteten. Die Vertreter dieser Gattung haben sich jedoch nicht durchgesetzt. Röhren-Endstufen sind bei gleicher Leistung deutlich aufwendiger und teurer als Transistorendstufen.

Digitalverstärker - künstliche Röhren

Viele klassische Verstärker haben einen legendären Sound. Viele klassische Verstärker haben EINEN legendären Sound! Je nach Umfeld genügt EIN guter Sound aber nicht. Die Lösung wäre, für jeden gewünschten Sound den entsprechenden Verstärker auf die Bühne zu stellen. Doch das können sich nur gut verdienende Bands leisten.

Gerade in diese Bresche sind die Digitalverstärker gesprungen - allen voran der Hersteller Line 6. Die Digitalverstärker haben einen potenten Prozessor eingebaut, der das Gitarrensignal auf digitalem Wege verarbeitet. Die Simulationsprogramme berücksichtigen die elektronische Schaltung der Vorbilder und simulieren das Verhalten der Röhren und sämtlicher übriger Bauteile. Die Klangergebnisse können sich durchaus hören lassen, insbesondere auch, da die Digitalverstärker mittlerweile in der dritten oder vierten Generation auf dem Markt sind. Die Digitalverstärker machen vor allem dann Sinn, wenn viele verschiedene Sounds benötigt werden.

Ein weiterer Vorteil der Digitalverstärker ist, dass neben der reinen Klangsimulation auch beliebte Gitarreneffekte simuliert werden können. Das Signal kann also in digitaler Form weiterverarbeitet werden, indem Effekte wie Hall, Chorus, Flanger, usw. hinzugemischt werden. Nach der Klangerzeugung in der digitalen Sektion wird das Signal in ein analoges Signal zurückgewandelt und von einem Transistorverstärker - häufig in Stereo - verstärkt.

Bauweise von Gitarrenverstärkern

Combo

Eine typische Gitarrenverstärker-Combo

Als Combo bezeichnet man Gitarrenverstärker, die bereits Lautsprecher integriert haben. Der größte Vorteil einer Combo ist der verhältnismäßig einfache Transport, da man nur ein Gerät schleppen muss. Combos mit hoher Leistung bringen dagegen auch ein stattliches Gewicht auf die Waage. Die meisten Combos verfügen über einen externen Lautsprecherausgang, sodass man auch zusätzliche Lautsprecher anschließen kann. Bei besseren Combos wird das Gehäuse aus Sperrholz gefertigt, bei kleineren Einsteiger- und Übungscombos kommen auch Holzfaserplatten (MDF: medium density fiberboard) zur Anwendung. Das Gehäuse von Combos ist hinten in der Regel geöffnet (offene Bauweise), d.h. man sieht die Rückseite des Lautsprechers. Seltener ist eine halboffene oder gar geschlossene Bauweise. Die Bauweise hat einen Einfluss auf die Arbeitsweise des Lautsprechers:

• In geschlossener Bauweise wirkt die eingeschlossene Luft wie eine Feder und verleiht dem Lautsprecher etwas mehr Druck. Die Resonanzeigenschaften sind im Vergleich zur offenen Bauweise stark verschieden. Ein identischer Lautsprecher klingt deshalb in einem offenen Combo ganz anders als in einer geschlossenen Box.
• Bei offener Bauweise unterstützt die Luft hinter dem Lautsprecher dessen Klang kaum. Der Klang von offenen Combos klingt deshalb auch eher offen, luftig und warm. Viele klassische Röhrencombos sind so aufgebaut (Fender, Vox)

Fullstack oder Halfstack

Wie bei HiFi-Anlagen sind in dieser Bauweise die Komponenten Verstärker (Signalaufbereitung) und Lautsprecher (Signalwiedergabe) in verschiedenen Gehäusen untergebracht. Die einzelnen Komponenten werden übereinander gestapelt (engl. Stack = Stapel):

• Einen Verstärker auf einer Box (mit üblicherweise vier Lautsprechern) nennt man einen Halfstack.
• Einen Verstärker auf zwei übereinander gestapelten Boxen (mit üblicherweise je vier Lautsprechern) nennt man einen Fullstack.

Das Topteil

Der Verstärker wird - entsprechend seines Standplatzes über der Box(en) - als Top oder Topteil bezeichnet.

Die Lautsprecherbox

Marshall, der Erfinder des Fullstacks, hat seine Lautsprecherboxen mit vier identischen Lautsprechern mit 12 Zoll (30 cm) Durchmesser bestückt. Darum werden sie gebräuchlich als 4x12er bezeichnet. Sie ertrugen je ca. 25 Watt und wurden von Celestion, einem ebenfalls englischen Hersteller, geliefert. Diese Boxen haben sich zum Standard gemausert, so dass heute viele Hersteller ihre eigenen Boxen anbieten. Die Boxen sind aus Sperrholz und in geschlossener Bauweise gefertigt. Weiter gibt es Versionen mit abgeschrägter und solche mit gerader Front - vor allem aus optischen Gründen. In neuerer Zeit können die 4x12er auch Stereo betrieben werden, d. h. je zwei Lautsprecher verstärken das linke bzw. das rechte Signal. Eine weitere Entwicklung geschah im Bereich der Lautsprecher-Leistung. Während Marshall mit 25 Watt-Lautsprechern angefangen hat, verwendet man heute teilweise hochgezüchtete Lautsprecher mit 100 Watt Belastbarkeit. Das ergibt satte 400 Watt Belastbarkeit pro Box!

Während bei einem Combo die Verstärkerleistung über einen oder zwei Lautsprecher abgestrahlt wird, verfügt ein Stack über die vier- bis acht-fache Lautsprecherfläche. So wird ein größeres Luftvolumen in Schwingung gebracht, was von vielen Gitarristen geschätzt wird. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom "Wall of Sound". Ein Stack erzeugt ein gehöriges Maß an Druck - wie geschaffen für Rock und seine härteren Kinder!

Auch wenn viele Hersteller solche 4x12"-Boxen im Programm haben, die sich äußerlich nur in kosmetischen Details unterscheiden, so sind die klanglichen Ergebnisse dennoch höchst unterschiedlich. Die verwendeten Lautsprecher werden nämlich nur für Gitarren- und nicht für HiFi-Boxen verwendet. Ihre Wiedergabe ist weit von der Ideallinie entfernt und optimiert auf hohen Schalldruck. Gerade diese Unvollkommenheiten machen jedoch den Eigenklang der verschiedenen Lautsprecher aus. Darum muss die Empfehlung lauten: Probiere möglichst verschiedene Boxen aus! Und kaufe, was deinen Ohren gefällt.

Durch die geschlossene Bauweise und die Anordnung der vier Lautsprecher ist die Abstrahlung einer 4x12-er Box stark gebündelt. Man kann durchaus einen Bandkollegen auf größere Distanz ärgern, indem man die Box exakt auf ihn ausrichtet! Diese Eigenschaft hat Vor- und Nachteile: Einerseits kann man sich präzise andröhnen lassen, indem die Box ausgerichtet oder sogar leicht gekippt wird (auf kleinen Bühnen!). Andererseits tönt die Box völlig anders, je nachdem, in welchem Winkel und Abstand zur Box man steht. Je nachdem ist eine 4x12er-Box auf der Bühne nicht sehr gut zu hören. Das hat akustische Gründe: Je nachdem, wo man steht, hört man das Signal der vier Lautsprecher zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Auch wenn es sich nur um Millisekunden handelt, überlagern sich die Signale im Ohr, was zu Frequenzauslöschungen führen kann. Zu deutsch: Man hört nicht mehr alles.

Was ist Verzerrung?

Verzerrer als Erzeuger von Obertönen

Grundton mit ungeraden Obertönen

Verzerren bedeutet, dem Signal Obertöne hinzuzufügen. Wenn wir ein Signal von 400 Hz annehmen, ist der erste Oberton bei der doppelten Frequenz, also bei 2 x 400 Hz = 800 Hz. Der zweite Oberton ist bei der dreifachen Frequenz, also 3 x 400 Hz = 1200 Hz. Wir können das mal tabellarisch aufstellen:

Ton	Frequenz (Hz)	Faktor
Grundton	400 Hz	1
1. Oberton	800 Hz	2
2. Oberton	1200 Hz	3
3. Oberton	1600 Hz	4
4. Oberton	2000 Hz	5

Wenn ein Röhrenverstärker übersteuert wird, beginnt er das Signal zu verändern. In der Grafik rechts ist der Grundton blau und ein angezerrter Ton in lila dargestellt. Das Signal wird also erstmal bauchiger - die Grundfrequenz ändert sich dagegen nicht. Theoretiker seien auf die Fourieranalyse verwiesen, nach der jede periodische Schwingung näherungsweise durch Addition von sinusförmigen Schwingungen ersetzt werden kann. Die übersteuerte Kurve (lila) lässt sich beispielweise aus der Überlagerung (Addition) der Grundschwingung (blau) mit der zweiten und vierten Oberschwingung erzeugen. Im Umkehrschluss erklärt dies den vollen Charakter der Übersteuerung, da jede Oberschwingung ebenfalls als Ton wahrgenommen wird.

Indem man nun mit dem Anteil einzelner Obertöne im Verhältnis zum Grundton variiert, können unterschiedlichste Wellenformen erzeugt werden, die einem verzerrten Gitarrenton erstaunlich ähnlich sehen. Dieses so genannte Obertonspektrum macht gerade den Charakter eines Verzerrers aus, gleichgültig ob es sich um einen preiswerten Transistor-Bodeneffekt oder um ein edles Röhrentopteil handelt.

Wie der Charakter der Verzerrung beeinflusst wird

Grundsätzlich: Ein verzerrter Gitarrenton wird beeinflusst durch die folgenden drei Glieder:

1. Pre-EQ
2. Verzerrer
3. Post-EQ

(EQ steht für Equalizer, also für Geräte, welche das Frequenzspektrum direkt beeinflussen können. Pre- steht für vor und Post- für nach.)

Pre-EQ

Das Signal, welches zum Verzerrer gelangt, verfügt über ein vorgeformtes Frequenzspektrum. Es wird beeinflusst durch folgende Faktoren:

• Saite: Dicke, Zusammensetzung (Gehalt magnetischer Stoffe), Umwicklung (mit/ohne), u.a. spielen eine gewisse, wenn auch eher kleine Rolle. Dickere Saiten sind zwar schwerer zu spielen, klingen jedoch voller. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Grundschwingung im Verhältnis zu den Obertönen stärker ausgeprägt ist. Eine dickere Saite ist weniger flexibel als eine dünnere Saite, weshalb Obertöne sich weniger gut ausbilden können.
• Anschlag der Saite: Je nach Anschlagtechnik (Finger, Plektrum) und -ort wird eine Saite auf verschiedene Art zum Schwingen angeregt. Vor allem fortgeschrittene Gitarristen machen von dieser Möglichkeit Gebrauch.
• Holz der Gitarre: Je nach Holz werden durch die Saitenschwingung unterschiedliche Frequenzen angeregt.
• Tonabnehmer: Bedingt durch ihre Bauweise verstärken magnetische Tonabnehmer einzelne Frequenzen stärker als andere. Singlecoils liefern einen breiteren, transparenteren Ton, während Humbucker einen mittigen, fetteren Ton liefern (sehr grobe, verallgemeinerte Angabe!).
• Abstand Tonabnehmer - Saiten: Dieser Parameter hat nicht nur einen Einfluss auf den Ausgangspegel des Tonabnehmers, sondern auch auf sein Frequenzspektrum. Je näher der Tonabnehmer den Saiten ist, desto heller wird der Klang und desto höher der Ausgangspegel. Allerdings besteht dann die Gefahr, dass das Magnetfeld des Tonabnehmers die freie Schwingung der Saite zunehmend beeinträchtigt.
• Position der Tonabnehmer: Je nachdem, wo ein Tonabnehmer eine Saite abnimmt, sieht das Signal bzw. dessen Frequenzspektrum unterschiedlich aus. Dieser Faktor ist relativ dominant, wenn man den extrem unterschiedlichen Klangcharakter des Steg- bzw. des Halstonabnehmers in Betracht zieht.
• Unter Umständen läuft das Signal vor dem Verzerrer noch durch klangbeeinflussende Geräte wie
  • Treblebooster: Verstärken vor allem die Höhenanteile des Signals
  • Midbooster: Verstärken die Mittenanteile des Signals
  • EQ-Pedal: Pedal, welches eine gezielt Beeinflussung des Frequenzspektrums zulässt.
  • Wah-wah: Ein enges Frequenzband, das mit Fußbewegungen variiert werden kann, wird gezielt verstärkt.
• Im Verstärker angekommen durchläuft das Signal je nach Modell noch eine EQ-Sektion. In der Regel werden auch die Bass-Anteile gedämpft. Das Frequenzspektrum wird also noch einmal gefiltert - teilweise ohne dass dieser Vorgang von außen beeinflusst werden kann.

Verzerrer

Der Verzerrer erzeugt aus einem beliebigen Input-Signal ein Ausgangssignal (Output). Gerade in Röhrenverstärkern sind die Vorgänge und Zusammenhänge zwischen den einzelnen Bauteilen sehr komplex. Es soll uns genügen zu verstehen, dass - wie oben beschrieben - Verzerrer dem Signal Obertöne hinzufügen, welche das Eingangssignal auf einzigartige Weise modulieren und prägen.

Einige allgemeingültige Aussagen können zum Charakter der Verzerrung jedoch gemacht werden:

• Enthält das Eingangssignal hohe Bassanteile, resultiert eine brummige, fetzende, wilde, rotzige und kaputte Verzerrung. Typisch für diese Art der Verzerrung sind Fuzz-Effektpedale, die Jimi Hendrix verwendete (und damit legendär machte). Diese Verzerrung eignet sich jedoch aufgrund ihres tendenziell undefinierten und verwaschenen Klangs nur bedingt für Rhythmusspiel.
• Ist das Eingangssignal dominant in den Mittenfrequenzen, so eignet es sich in der Regel gut zum Verzerren. Eine Gibson Les Paul empfiehlt sich z.B. durch das verwendete Holz (Mahagoni) und die mittenbetonten Humbucker für das verzerrte Spiel. Für eine deftige Verzerrung (Higain) werden die Mittenfrequenzen vor der Verzerrung angehoben und danach abgesenkt. Diese Konfiguration erzeugt die kreischenden, aggressiven Zerrsounds des Hard Rock und des Heavy Metal.

Post-EQ

Je nach Grad der Verzerrung werden dem Signal auch unangenehme Obertöne hinzugefügt, die nicht sehr musikalisch klingen. Bei Verzerrern (Verstärker, Effektpedale), die ein höheres Maß an Verzerrung zulassen, ist nach der Verzerrung mindestens eine Tonblende angeordnet, welche den Anteil an Höhen regelt. Häufig wird jedoch eine komplette EQ-Sektion mit Bass-, Mitten-, Höhen- und Presence-Regler angeboten, womit der Klang nach den persönlichen Wünschen angepasst werden kann. Dies ist aber nicht die einzige Möglichkeit, das verzerrte Signal zu beeinflussen:

• Gitarren-Lautsprecher verfügen über eine charakteristische Frequenzwiedergabe. Einige klingen aggressiver, andere weicher.
• Das Mikrofon, das zur Abnahme des Gitarrensignals eingesetzt wird, hat ebenfalls eine unvollkommene Frequenzwiedergabe. Zusätzlich bestimmt der Abstand des Mikrofons zur Lautsprechermembran, der seitliche Abstand des Mikrofons zur Mitte des Lautsprechers und auch der Winkel des Mikrofons zum Lautsprecher die Frequenzwiedergabe.

Zusammenfassung

Diese (unvollständige) Auflistung lässt erahnen, weshalb es so viele verschiedene Ausprägungen von guten verzerrten Gitarrensounds gibt. Der Spielraum zum Experimentieren ist immens groß! Andererseits ist es manchmal auch schwierig herauszufinden, welches das schwächste Glied in der Kette ist, wenn man mit dem Sound mal nicht zufrieden ist.

Verstärker-Klassen

Um die verschiedenen Verstärkerschaltungen kategorisieren zu können, wurden die Verstärker-Klassen eingeführt, die sich auf unterschiedliche Nutzsignalanteile am Verstärkungsvorgang beziehen und somit auf die Lage des Arbeitspunktes zwischen den Grenzen Sperren und Sättigung des verstärkenden Bauelements. Die Kategorisierung ermöglicht eine erste Einschätzung der Eigenschaften des Verstärkers, dabei spielen im Bereich der Gitarrenverstärker aber lediglich die Klassen Eintakt A und Gegentakt AB eine Rolle, alle anderen Verstärkerklassen sind hier nicht relevant.

Klasse A Verstärker

Bei den Klasse A Verstärkern handelt es sich um eine einfache Konfiguration. Diese Verstärker können im Extremfall aus nur einem Verstärkungs-Bauteil (Röhre oder Transistor) bestehen, sofern sie ohne Vorstufe aufgebaut sind. Die Schaltungsvariante hat den Vorteil, dass das Signal mit hoher Klangtreue (Fidelity) verstärkt wird, weswegen diese Version häufig für den Bereich Hi-Fi verwendet wird. Für Gitarrenverstärker ist das besondere Klirrverhalten des Verstärkers bei zunehmender Übersteuerung von entscheidender Bedeutung.

Die einfache Konstruktion hat aber auch diverse Nachteile. Um dies zu verdeutlichen, kann man sich ein Sinus-Signal vorstellen. Dieses zu verstärkende Signal besteht nicht nur aus einer positiven Halbwelle, sondern auch aus einer negativen Halbwelle. Ein Transistor oder eine Röhre kann aber (vereinfacht ausgedrückt) nur positive Spannungen verstärken. Wenn man nun trotzdem beide Halbwellen eines solchen Sinus-Signals mit nur einem Verstärkungs-Bauteil wiedergeben möchte, so muss man am Eingang bereits mindestens die halbe Spannung der Sinus-Amplitude anliegen haben, damit auch die negative Halbwelle in den linearen Bereich der Kennlinie kommt und somit verstärkt werden kann. Im Fachjargon nennt man dies vorspannen. Dies hat zur Folge, dass durch die Endstufenbauteile auch ohne anliegendes Nutzsignal ein erheblicher Ruhestrom fließt, was zu erhöhter thermischer Belastung der beteiligten Bauteile führt und diese ineffizient macht.

Die meisten Klasse A Verstärker sind unter den besonders alten Verstärkern zu finden. Heute gibt es allerdings wieder Neuauflagen solcher Classic-Amps, da ihr Klang einfach nicht durch andere Verstärkerschaltungen zu ersetzen ist. Durch den hohen Ruhestrom erreichen Klasse A Verstärker bei ähnlicher Röhrenbestückung nur etwa die halbe Leistung im Vergleich zu den Klasse AB Verstärkern.

Ein weiterer Negativeffekt der Klasse A Verstärker ist ihr hoher Röhrenverschleiß. Durch den hohen Ruhestrom werden die Röhren permanent belastet, auch wenn sie kein Signal verstärken müssen. Zusätzlich erzeugen die Röhren in dieser Bauform eine beträchtliche Abwärme, welche mit baulichen Maßnahmen abgeführt werden muss.

Klasse A Verstärker sind in einigen Bereichen prominent vertreten:

1. in kleinen, besonders preisgünstigen und einfach konstruierten Single-End Gitarrenverstärkern
2. in Hi-Fi-Eintakt Triodenverstärkern mit einer Endstufenröhre und geringer Ausgangsleistung
3. in großen Röhrenverstärkern bis ca. 50 W Ausgangsleistung.

Die kleinen Röhrenverstärker sind oft sehr schlicht aufgebaut und benutzen lediglich eine Röhre in der Endstufe. In dieser Bauweise ist kein Gegentakt AB-Betrieb möglich, dafür benötigte man mindestens zwei Röhren (siehe weiter unten). Ein früher Vertreter dieser Gattung war der Fender Champ, der heute zwar nicht mehr produziert wird, aber im Fender Champion 600 seit Ende 2006 einen durchaus authentischen "Enkel" hat. Solche Verstärker erleben in jüngster Zeit eine Wiederbelebung, da viele Gitarristen einen guten Gitarrenton auch bei erträglicher Lautstärke suchten. Da für manche Gitarristen guter Ton mit der Endstufenverzerrung zusammenhängt, waren Verstärker gefragt, welche bei geringerer Lautstärke verzerren als die Klassiker (100W-Marshall, 40W-Fender Bassman, u. a.). So sind einige kleine Verstärker auf den Markt gekommen, die bei relativ geringer Leistung einen amtlichen Sound erlauben. Zwei vom Konzept her ähnliche Modelle sind die Topteile THD Univalve und der Reussenzehn EL-34. Beide laden den Benutzer ein, mit verschiedenen Röhrentypen zu experimentieren - bei bester Fertigungsqualität und gleichzeitig puristischer Ausstattung. Daneben gibt es auch kleine Combos, die in diese Gruppe gehören: z. B. der Cornford Harlequin (6 W).

Bei mittelgroßen Klasse A Verstärkern wird die Verstärkerklasse gerne als Werbeargument verwendet, um auf eine besondere Klangqualität hinzuweisen.

• Matchless: Hersteller von verschiedenen, sehr edlen Klasse A Verstärkern, der auch ein dem AC-30 sehr ähnliches Modell anbietet. Die Preise der qualitativ hochstehenden Verstärker sind hoch.
• Bad Cat: Von ehemaligen Mitarbeitern des zwischenzeitlich Konkurs gegangenen Hersteller Matchless gegründete Firma, die u. a. auch High-Gain Klasse A Verstärker anbietet. Die Verstärker werden aufwendig gebaut und sind teuer.

Klasse AB Verstärker

Eine konsequente Weiterentwicklung der Klasse A Verstärker sind die Gegentaktverstärker der Klasse AB, bei denen eine Kompromisslösung zwischen der Verstärkerklasse A und der Verstärkerklasse B realisiert wird. Diese Bauart hat sich mittlerweile bei fast allen Niederfrequenzverstärkern durchgesetzt, sowohl im HiFi-Bereich als auch bei den Bühnenverstärkern. Der Vorteil dieser Schaltung ist ein vergleichsweise niedriger Ruhestrom in der Leistungsstufe zusammen mit hohem Wirkungsgrad und einer angemessenen Ausgangsleistung. Ein optimal konzipierter Klasse AB-Verstärker steht seinen einfacheren Konkurrenten kaum im Klang nach, was fast zur Verdrängung der ineffizienten Klasse A Verstärker geführt hat.

Das Hauptmerkmal der Gegentakt-AB Verstärker ist die paarweise Aufteilung der aktiven Verstärker-Bauteile in dessen Leistungsstufe. Dabei besteht ein einfacher Aufbau mindestens aus zwei Röhren oder Transistoren, die sich quasi partnerschaftlich die Verstärkungsarbeit teilen. Im reinen Gegentakt B-Betrieb ist dabei ein Verstärkerbauteil für die positive Halbwelle zuständig, das andere für die negative Halbwelle - die beiden aktiven Bauelemente arbeiten gegenphasig: während das eine Bauteil Strom leitet, ist der Stromfluss im anderen Bauteil unterbrochen und umgekehrt. Push-Pull heißt das Prinzip auf englisch (stoßen-ziehen), im deutschsprachigen Bereich hat sich hierfür der Begriff Gegentakt durchgesetzt. Da dieser Gegentakt B-Betrieb mit ungünstigen sogenannten Übernahmeverzerrungen verbunden ist, werden zur Linearisierung die Arbeitspunkte der beiden Endstufenbauteile in den geradlinigen Bereich zwischen Fußpunkt und Mitte der Kennlinie verschoben. Je nach Schaltungsdesign liegt der Arbeitspunkt eher in der Nähe des Fußpunkts (bei den Hi-Fidelity Verstärkern mit 'hoher Klangtreue'), oder eher in Richtung Kennlininenmitte (bei den Gitarrenverstärkern mit ihrem erwünschten Klirrverhalten). Bei kleinen Signalamplituden arbeitet die Endstufe im Klasse A-Betrieb, bei größeren Amplituden hingegen geht die Signalverarbeitung in die Richtung des effizienten B-Betriebs. Um dies präzise bewerkstelligen zu können, benötigt man zwei Verstärker-Bauteile mit exakt komplementären Eigenschaften - da beide Halbwellen identisch verstärkt werden sollen, müssen diese Bauteile (bis auf ihre Polarität) unbedingt identische Eigenschaften besitzen. Diese spiegelbildlich funktionierenden Bauteile gibt es nur im Halbleitersektor, nicht im Bereich der Elektronenröhren. Gegentakt-Röhrenendstufen benötigen aus diesem Grund entweder spezielle Transformatoren oder sogenannte Phasenumkehrstufen, welche die Phase des Eingangssignals genau um 180° umdrehen und diese beiden gegenphasigen Nutzsignale den beiden Endröhren zuführen. Ein Ausgangstransformator setzt das Signal wieder zusammen und sorgt zudem für die korrekte Anpassung an die Lautsprecher.

Der wohl berühmteste Gitarren-Röhrenverstärker mit einer Klasse-AB-Endstufe war der englische VOX AC-30, mit dem die legendären Beatles ihre Karriere begannen.

• Vox: Vox/Korg baut den AC-30 in einer modernisierten Wiederauflage (Reissue). Der AC-30 verwendet 12AX7(ECC83)-Röhren in den Vorstufen und vier EL84-Röhren in der Gegentakt-AB-Endstufe, wobei zur Verdoppelung der Ausgangsleistung jeweils 2 Röhren parallel geschaltet sind.

Lautsprecher

Lautsprecher spielen eine nicht zu unterschätzende Rolle beim Klangergebnis der E-Gitarre. Verwandt mit den Mikrophonen sind die Lautsprecher an der Schnittstelle zwischen elektrischem Signal und Schallwelle tätig. Während Mikrophone die kritischsten Glieder bei der Aufnahme sind, so sind auch Lautsprecher entscheidend bei der Wiedergabe von Signalen.

Ursprünglich war es die Aufgabe der Lautsprecher, ein elektrisches Signal möglichst unverfälscht in eine Schallwelle umzuwandeln. Im HiFi-Bereich werden darum Lautsprecher eingesetzt, die ein Signal möglichst linear wiedergeben. Will heißen: Jede Frequenz - ob hoch oder tief - wird genauso laut reproduziert, wie es das Signal vorgibt. Beim Bau der Gitarrenverstärker stellte sich heraus, dass eine lineare Wiedergabe des Gitarrensignals den Ohren nicht gerade schmeichelt. Zudem wollte man mit den damals eher schwachbrüstigen Röhrenverstärkern eine anständige Lautstärke erreichen. Die Lautsprechern sollten also pro Watt möglichst viel Schalldruck produzieren können.

Das Resultat sind zahllose Lautsprecher von Herstellern wie Celestion, Jensen, Eminence, EV, Fane, WeberVST und anderen, deren Frequenzwiedergabe einer Achterbahn entspricht (= der Frequenzgang ist hochgradig nichtlinear), dabei aber einen beachtlichen Schalldruck abgeben können. Beispiele der Frequenzgänge finden sich auf den Webseiten der oben genannten Hersteller.

Diese ursprünglichen Lautsprecher wiesen eine - in heutigem Licht - geringe Belastbarkeit von 15 bis 25 Watt auf. Die Belastbarkeit der Lautsprecher war damit ähnlich groß wie die Ausgangsleistung der Verstärker! Dazu zwei Beispiele:

• Der Vox AC-30 leistet 33 Watt, seine beiden Lautsprecher, zwei Celestion Blue Bulldog, verarbeiten maximal je 15 Watt. Wenn man den AC-30 auf volle Lautstärke aufdreht, werden seine Lautsprecher an der Grenze ihrer Belastbarkeit betrieben, was sich im Klang äußert. Brian May, der Gitarrist von Queen, ist einer der berühmtesten AC-30 Anwender. Seine Solosounds klingen manchmal tatsächlich so, als ob der Verstärker bald in die Knie gehen würde.
• Der klassische Marshall Halfstack besteht aus einem Topteil mit 100 W Ausgangsleistung und einer 4x12"-Box. Als Lautsprecher kamen damals Celestion G12M "Greenbacks" zum Einsatz, welche zu viert über 100 W Nennbelastbarkeit verfügen. Auch diese Lautsprecher klingen anders, wenn sie an ihrer Belastungsgrenze betrieben werden. Zu hören ist dieser Sound auf verschiedenen, klassischen Rockalben.

Diese Vollgas-Taktik führte zu vielen durchgebrannten oder sonstwie defekten Lautsprechern. Als Rockmusiker konnte man sich noch was darauf einbilden, das Material echt drangenommen zu haben! Oft war das Klangergebnis auch dementsprechend: intensiv, extrem, mit viel Druck. Doch die Zeit blieb nicht stehen...

Mit der Zeit wurde durch verschiedene Maßnahmen die Belastbarkeit der Lautsprecher gesteigert: Stärkere Magneten (Keramik, Neodym), stärkere Schwingspulen, robustere Aufhängung und stärkere/dickere/schwerere Membranen. Damit verarbeiten die Lautsprecher höhere Leistungen, ohne dass ein Versagen des Lautsprechers befürchtet werden muss. Gleichzeitig blieb die - klanglich gewünschte - Lautsprecherkompression bei hoher Leistung auf der Strecke. Glücklicherweise kann man heute die alten und relativ schwachen Lautsprecher aus den Kinderjahren der Gitarrenverstärker wieder kaufen - wenn man es denn nicht mit den potenten Vertretern der heutigen Lautsprechergeneration krachen lassen will.

Anschluss und Impedanz

Die meisten Lautsprecher werden per 6,3 mm Mono-Klinkenstecker mit dem Verstärker verbunden. Darüberhinaus haben alle Lautsprecher einen elektrischen Widerstand, den man Impedanz nennt. Da ein Verstärker genau an die Impedanz eines Lautsprechers angepasst sein muss, um seine volle Leistung entfalten zu können, gibt es auch Lautsprecher, bei denen man die Impedanz umschalten kann.

Impedanz

Es gibt vor allem folgende Widerstandswerte (Impedanzwerte):

• 2 Ohm - Vorwiegend Hochleistungs-Transistorverstärker für Bühnentechnik.
• 4 Ohm - HiFi-Transistorverstärker für den Heimgebrauch.
• 8 Ohm - Transistorverstärker für Gitarre und HiFi-Transistorverstärker für den Heimgebrauch.
• 16 Ohm - vorwiegend Röhrenverstärker.

Zunächst kann man folgende Faustformel aufstellen:

• NIEMALS Lautsprecher mit niedriger Impedanz an Transistorverstärker mit hoher Impedanz anschließen.
• NIEMALS Röhrenverstärker ohne angeschlossene Last (Lautsprecher) betreiben und möglichst mit passender Last, sonst kann entweder der Ausgangsübertager(zu hohe Impedanz) oder die Endstufenröhre(zu niedrige) durchbrennen.
• Lautsprecher mit hoher Impedanz können an Transistorverstärkern mit niedriger Impedanz angeschlossen werden, allerdings verliert der Verstärker dabei Leistung.

Der Grund, warum Transistorverstärker niedrigere Impedanzen bevorzugen als Röhrenverstärker liegt darin begründet, dass Röhrenverstärker die Lautsprecher mit einer wesentlich höheren Spannung ansteuern als Transistorverstärker. Je niedriger die Ausgangsspannung eines Verstärkers, desto niedriger muss auch der Widerstand des Lautsprechers sein, wenn er die gleiche Leistung erzeugen soll.

Schließt man einen Lautsprecher mit zu niedrigem Widerstand an einen Verstärker an, so läuft man schnell Gefahr, dass sich die Endstufe der Verstärkers thermisch überhitzt. Grundsätzlich ist es deshalb am besten, Lautsprecher und Verstärker auf die gleiche Impedanz abzustimmen! Die meisten Gitarrenlautsprecher bieten hierfür eine Umschaltmöglichkeit (meist zwischen 8 Ohm und 16 Ohm), welche unbedingt an den Verstärker angepasst werden sollte! Zudem bieten zahlreiche Gitarrenverstärker auch zwei Ausgänge an (8 Ohm und 16 Ohm), bei welchen man sich ebenfalls für den passenden entscheiden sollte.

Mehrere Lautsprecher an einem Verstärker

Wenn mehrere Lautsprecherboxen an einem Gitarrenverstärker angeschlossen werden sollen ist darauf zu achten, dass die Lautsprecher nun elektrisch parallel geschaltet sind. Das heißt im Klartext, wenn man zwei Boxen mit einer Impedanz von 16 Ohm zusammensteckt, haben sie nur noch eine Impedanz 8 Ohm! Dem kann man entgegentreten, indem man einen Verstärkerausgang mit 8 Ohm wählt.

Dämpfungsfaktor

Der Dämpfungsfaktor eines Verstärkers beschreibt die Fähigkeit, den vom Lautsprecher induzierten Strom aufzunehmen und die Lautsprechermembrane am Nachschwingen zu hindern. Transistorverstärker haben einen hohen Dämpfungsfaktor, während Röhrenverstärker durch ihre hochohmigen Eigenschaften und einen geringen Gegenkopplungsfaktor einen eher niedrigen Dämpfungsfaktor haben. Bei Gitarrenverstärkern ist häufig ein niedriger Dämpfungsfaktor erwünscht, da dies den "Eigenklang" von hochwertigen Lautsprechern besser herausstellt.

Siehe auch

 Commons: Gitarrenverstärker – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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