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:

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“:

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. 

Der getunte Hard One:

Ein einfacher MOSFET-Booster wie etwa der ZVEX Hard One wird in Richtung Treble Booster „frisiert“: 

• Die Beschaltung von Emitter und Kollektor im Treblebooster wird an Source und Drain übernommen, (d. h. R_D = 10 kΩ und Z_S = 4,7 kΩ || 22 µ). 

• 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. 

• Außerdem wird über den Widerstand R_GD zwischen Gate und Drain und die negative Verstärkung der notwendig geringe Eingangswiderstand realisiert. 

• 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. 

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.