![МП21 – HiTec zu Zeiten des Sputnik Illustration – Ein Germaniumtransistor mit seinen drei Anschlüssen wie ein Sputnik mit seinen drei Antennen](../bilder/icon_treblebooster_icon.jpg)
![МП21 – HiTec zu Zeiten des Sputnik Illustration – Ein Germaniumtransistor mit seinen drei Anschlüssen wie ein Sputnik mit seinen drei Antennen](../bilder/icon_treblebooster_invers_icon.jpg)
Ideen, Überlegungen und Berechnungen zu einem Treblebooster für eine Gitarre mit Humbuckern: Rangemaster und Paula – am Anfang war das Problem. Denken nach Zahlen. Laboridee mit geschwenktem Rangemaster als Rangiermeister? Zu kompliziert. Ein simpelsymmetrischer Ansatz mit Germaniumsurrogat als Emitterdiode. Dazu Kennlinienkneten mit EXCEL. Учитъя, учитъя, учитъя! – dann klappt's auch mit der Mikroelektronik.
Ideen zu einem Treblebooster für Humbucker
Kapitelinhalt:[ Überspringen ]- Das Wesentliche im Vorspann •
- Wozu ein spezieller Treblebooster für Humbucker? •
- Der „Ostfriesen-Booster“ •
- Treblebooster mit Emitterdiode •
- Messungen von Kennlinien •
- Dynamisches Verhalten von Germaniumtransistoren •
- Dynamisches Verhalten mit Emitterdioden •
- MOSFET als Treblebooster
Das Wesentliche im Vorspann
Dieser Artikel beschreibt Überlegungen, Messungen und Untersuchungen, um zwei in der Literatur beschriebene Probleme des Zusammenspiels von Humbucker und Treblebooster anzugehen – der durch die geringe Eingangsimpedanz hervorgerufene Höhenverlust und der Verlust der Dynamik durch die für die pegelstarken Humbucker zu große Verstärkung.
Beide Probleme bedingen einander und lassen sich nicht einfach durch die Auswahl eines anderen Transistors mit einem kleineren oder größeren Stromverstärkungsfaktor lösen.
Letztendlich haben sich beim Autor drei Ansätze herauskristallisiert:
- Der „Ostfriesen“ / Meta-Booster:
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Die Idee zur Lösung des „Impedanzproblems“ besteht darin, dass der Treblebooster nur für eine der beiden Spulen des Humbuckers arbeitet – der Eingang des Trebleboosters ist mit dem Gitarrensignal verbunden, die Masse des Trebleboosters wird dem halben Gitarrensignal (oder einem Drittel oder zwei Dritteln) nachgeführt. Hinter dem Ausgang des eigentlichen Trebleboosters wird die Differenz zwischen Eingangs- und Massesignal des Trebleboosters gebildet.
Die Herausforderung für den „batteriebetriebenen Amateur“ besteht darin, eine solche mit Operationsverstärkern betriebene Schaltung bei einer relativ kleinen Betriebsspannung auch für große Signalpeaks absolut linear zu halten. Aus diesem Grund wurde das Konzept erst einmal beiseite gelegt, diente aber als geistige Grundlage für folgenden Ansatz:
- Der „verdoppelte Emitterkreis“:
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In einem „normalen“ Treblebooster mit Germaniumtransistor werden die Basis-Emitter-Strecke des Transistors, der Emitterkreis der Schaltung (Emitterwiderstand und parallelgeschalteter Emitterkondensator) sowie der Quellwiderstand des Spannungsteilers für die Basisvorspannung verdoppelt oder verdreifacht. (Der Eingangskoppelkondensator wird natürlich entsprechend verkleinert.)
Der Humbucker als quasi doppelter Singlecoil „sieht“ dann also vom Eingang hinein auch einen doppelten Treblebooster – es fließt ein geringerer Eingangs(signal)strom und die Eingangs(signal)spannung teilt sich zwischen der „echten“ Basis-Emitter-Strecke und deren Nachbildung auf. Soll heißen, der Eingangswiderstand steigt und die Verstärkung sinkt.
Für die Nachbildung der Basis-Emitter-Strecke des Germaniumtransistors eignen sich wegen deren hohen Sperrstroms z. B. eine Schottkydiode 1N5817 (Verdopplung des Eingangswiderstands) oder eine leicht vorgespannte Standard-Diode (Eingangswiderstand etwa zweieinhalb mal so groß), beide zzgl. des germaniumtypischen Bahnwiderstands. Der Rest (Emitterkreis, Basisspannungsteiler) ist Elektrotechnik.
Die folgende Abbildung 0.1 zeigt beide Ansätze in je einem Schaltungsentwurf, wobei Ansatz b) auch geeignet ist, einen geringeren Stromverstärkungsfaktor des Germaniumtransistors auszugleichen.
Abb. 0.1: Ungetestete Schaltungsentwürfe für zwei Treblebooster mit Emitterdioden für einen erhöhten Eingangswiderstand und verringerte Verstärkung.
- Der getunte Hard One:
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Ein einfacher MOSFET-Booster wie etwa der ZVEX Hard One wird in Richtung Treble Booster „frisiert“:
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Die Beschaltung von Emitter und Kollektor im Treblebooster wird an Source und Drain übernommen, (d. h. RD = 10 kΩ und ZS = 4,7 kΩ || 22 µ).
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Der Spannungsteiler vom Drain zum Gate wird so geändert, dass sich der für einen Treblebooster so charakteristische stark asymmetrische Arbeitspunkt einstellt, der bei Übersteuerung „wackelt“ und so für ein verzerrtes Signal mit ungeradem Tastverhältnis sorgt.
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Außerdem wird über den Widerstand RGD zwischen Gate und Drain und die negative Verstärkung der notwendig geringe Eingangswiderstand realisiert.
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Zusätzlich zu alldem kann noch die Serienschaltung eines Widerstands 100 Ω und einer Schottkydiode 1N5817 in den Sourcezweig eingeschleift werden – beide reduzieren die Verstärkung, wobei die Schottkydiode die Kennlinie „krümmt“ und insbesondere den Cut Off verbreitert und der Widerstand die Kennlinie insbesondere im Bereich der Sättig wieder linearisiert.
In der folgenden Abbildung 0.2 wird diese Idee in zwei Schaltungsentwürfen kurz skizziert. Als MOSFET eignet sich z. B. ein 2N7000.
Abb. 0.2: Ansatz für die Realisierung eines hochohmigeren Trebleboosters mit einem MOSFET – in Variante b) wird die zu hohe Verstärkung der Stufe durch eine gemischte Gegenkopplung verringert und die statische Kennlinie verformt.
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Die grundlegenden Überlegungen, die zu diesen Schaltungsentwürfen führten, sowie die Schaltungen selbst sind in diesem und den folgenden Kapiteln beschrieben – die Untersuchungen des Autors einschließlich der zugehörigen Messergebnissen sind in den Anhängen A, B, C und D dieses Artikels zusammengefasst.