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Tonseminar, Samuel Kuch, AM7, 11806

Tonabnehmer (Pickups)

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bersicht

Entstehungsgeschichte der E-GitarreVor und Nachteile verschiedener BauweisenTonabnehmer FunktionsweisenPositionierungSchaltungGeige / Contrabass

1. Geschichte der E-Gitarre

Anfang 19.Jh: Klassische Konzertgitarre entwickelt von Antonio de Torres Jurado

Anfang 20. Jh: Akustische Gitarren werden fr Jazz zu leise. Suche nach neuen Mglichkeiten.

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1.1 Ursprung Hawaii-Gitarre

Bereits in den 30ern gab es Hawaii-Gitarren mit elektrischen Abnehmern.

bis zu 30 Seitenauf 3 Hlsenkeine Bndesteel / bottleneckpedal steel guitar

schreckliches Gedudl

1.2 Les Paul Gitarre / Gibson

1948: Les Paul entwickelt erste E-Gitarre mit Holzklotz (solid Body).Spter unter Gibson

1957: Humbucker

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1.3 Leo Fender / Stratocaster

kleiner Radiotechniker, Los Angeles1948 Telecaster, 1953 Stratocasterbis heute ungeschlagen

1.4 Jazzgitarre

um 1960: vollakustische Gitarre mit Tonabnehmer, (nach Geigenvorbild)

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1.5 Midi-Gitarre

1.6 Parallel: Entwicklung E-Bass

1951: Leo Fender Precision Bass

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2. Bauweisen Vergleich

Saiten

Korpus

Tonabnehmer Verstrker

Lautsprecher

Raumakustik

Was ist fr den Klang einer Gitarre mageblich?

Tonbertragungskette

2.1 Akustische Gitarre

fr Live-Einsatz oft zu leise unhandlich.Tne klingen schnell aus.

Akustik-Bass-Gitarre-> viel zu leise

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2.2 Mikrofonierung

Klassische Gitarre / Instrumente mit Mikrofon abnehmensehr ortsgebunden und unflexibel.

2.3 Akustikgitarren-Abnehmer

An den Resonanzkrper ansteck- oder aufklebbare Kontakttonabnehmer (Piezo-Element)starke bertragung von Klopf-und UmgebungsschallRckkopplungsanflligjedoch auch unplugged einsetzbarbertrgt den Akustikgitarrenklang frequenzmig unverflschter / echter.

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2.4 E-Gitarre / E-Bass

erhhte Schwingungsdauer durch-> solid body -> geleimte Hlse -> sustain block (Messing) Schallenergieabgabe verhindert.Rckkopplungs- und Klopfarmbeliebige Lautstrke mglichkleine, handliche Bauweisen

sustainA-GitarreE-Gitarre E-Bow distortion solo

2.5 Halbakustik Gitarremit Piezo- oder Spulen-Tonabnehmerreduzierter Resonanzkrper (Zargenhhe 3 6 cm)Guter Ersatz fr Akustische Gitarre auf der Bhne (charakteristischer Klang, dennoch handlich)Rckkopplungsanflligsemi-solid-body, verkappte massiv E-Gitarre mit Lchern

Jazzguitar-Typ Telecoustic/Stratacousticverzerrt + clean

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3. E-Gitarren Tonabnehmer

Wandelt die Schwingung der Seiten in elektrische Wechselspannungen um-> elektrische Verstrkung mglichBeruht auf Induktionsgesetz U = -n Maximal induzierte Spannung je nach Abnehmer zwischen 0,1 V 3 V

3.1 Single-Coil-Tonabnehmer

besitzt nur eine Spule (coil)Verwendung in allen ursprnglichen Gitarrentypen (z.B. Stratocaster)Brumm und Stranfllig bei Strquellen wie Netzteil oder Leuchtstoffrhren.

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Stabmagneteim Kern-> je Saite einerbewickelt mit lackiertem Kupferdraht R = 7500 Ohmn = 7600 Wdn. = 0,06 mm

3.1 Single-Coil-Prinzip

hier:Tonabnehmer derStratocaster

3.1 Single-Coil-Prinzip Magnetfeld um den Kern (Alnico, Ferrit, Keramik etc.)

-> magnetisiertdie Saite (Stahl, Nickel)

Saiten-schwingungbeeinflusst -> InduzierteSpannung

ferromagnetische Schraube

N

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3.1 Bass Tonabnehmer

-> haben 2 Magnetpole pro Saite, da grere Saiten-Auslenkung

4-Saiter Bass 5-Saiter Bass

3.1 Split-Bass-Tonabnehmer

single-coil TAin zwei Teile geteilt

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3.2 Humbucking Tonabnehmer

Weiterentwicklung des single-coil TAbesitzt zwei SpulenVerwendung ab 1957 in Gibson Gitarrenhum-bucking = Brumm-Unterdrckungdurch spezielle Schaltung zweier Spulen

3.2 Humbucker-Aufbau

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3.2 Humbucker-Prinzip

Zwei Spulen unterschiedliche Wicklungsrichtung in Reihe geschaltet: -> Die Spannungen werden quasi subtrahiert -> induzierte Strungen heben sich aufJedoch Polung der Magnetkerne der beiden Spulen jeweils unterschiedlich!!! -> induzierte Saitenspannung haben

unterschiedliche Vorzeichen-> Spannung verdoppelt sich

N S

3.2 Humbucker Effekt

Humbucker ist wesentlich unanflliger gegen Streinstreuung.liefert hhere Spannungjedoch auch hherer Widerstand und Induktivitt. -> niedrigere Resonanzfrequenz-> hohe Frequenzen werden reduziert.

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3.2 Abgewandelte Formen

modifizierte Humbucker single-coil Gre mglich (stacked Hum.)verbesserter Output

Bill Lawrence L 220Duncan DesignedHot Rails

4. Sound-Vergleich

Single-coil Humbucker

Humbucker (Hals)

Hot Rail (Hals)

Single-coil (Hals)

Rincon Rhythm (Hals)

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4.1 bersicht Klang (US)

weicher Magnet + wenige Windungen-> Ton s, glockenhnlich, klarstarker Magnet + wenige Windungen-> glasiger, heier Strat-Soundweicher Magnet + viele Windungen / Hum.-> weich, butterig, mittenbetontharter Magnet + viele Windungen / Humb.-> Grunge oder Texas Sound.

4.2 Klangcharakter technisch

Wie kommen die unterschiedlichen Klangcharakter von TA zustande?-> Durch Resonanz- und Schwingverhalten eines SchwingersTA ist ein elektromagn. Schwingkreis:

Ersatzschaltbild fr die Spule eines Tonabnehmers

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4.2 Klangcharakter

Reale Spule hat: Induktivittjedoch durch den Draht und dessen Windungen auch Ohmschen Widerstand R und Kapazitt C

-> Fr verschiedene Frequenzen unterschiedlich durchlssig

Die Spule entspricht einem Tiefpassfilter2. Ordnung

4.2 Klangcharakter

Jeder Schwingkreis hat eine Resonanzfrequenz bei der er optimal mitschwingt (aufnimmt).die anderen Frequenzen werden gedmpft.

Frequenzgngetypischer TA

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4.2 Klangcharakter

Je mehr Windungen, desto grer ist auch die Induktivitt I, dadurch erhht sich auch die Kapazitt C (auer bei selbst-gewickelten TA -> Wicklung unexakt).

Die Magnetstrke erhht I ebenfalls.-> je grer diese Werte sind, desto niedriger

wird die Resonanzfrequenz der Spule, sie reagiert praktisch trge und filtert somit hohe Frequenzen heraus.

4.2 Klangcharakter

Durch eine hhere Induktivitt erhht sich auch die Induzierte Spannung(wie z.B. beim Humbucker)

Trotzdem nicht zu starke Magnetenverwenden! Wird nmlich die Saite durch zu starke Magnete in ihrer Schwingung beeinflusst, kommt es zu nicht linearer Verzerrung (unerwnscht).

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4.3 Klangschalter

ein sog. C-Switch (C = Kondensator), legt verschiedene Cs zum TA parallel. -> die Resonanzfrequenz ndert sich.

bringt zustzliche neue Klang-mglichkeiten, ohne dass die alten verloren gehen.

tritt an die Stelle des tone-Reglers

5. Positionierung von TA

so positioniert man Tonabnehmer

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5.1 Positionierung warum?

Auf den Saiten bilden sich Stehende Wellen(auch der Oberfrequenzen)-> Bewegungsbuche und -knoten-> TA am Knoten ergibt kein SignalPosition des Tonabnehmers bewirkt-> bestimmte (Ober-)Frequenzen werden bevorzugt oder ausgeblendet.Direkt am Steg wird sogar die Grundschwingung ausgeblendet.

5.2 Klangverfrbung der Saiten

E-Saite

A-Saite

D-Saite

G-Saite

H-Seite

E-Seite

Beispiel frTonabnehmer-position bei Mensur-> bestimmte

Frequenzen entfallen komplett

-> charakerist.Klang

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5.2 Was kann man tun?

verschiedene Klangfarben als Effekt nutzen. (knackiger, weicher etc.)Klang mehrerer Tonabnehmer an verschiedenen Positionen mischen-> ausgeglichenerer Klangentsprechende Schaltung mehrerer TA -> Ein und die selbe Gitarre kann unterschiedlichste Klnge erzeugen.

5.3 Klangbeispiele

Hals Position

Mitte

Steg Position

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6. Schaltung von TA

6.1 Schaltungsmglichkeiten

ber Schalter, Widerstnde, PotisIn Reihe oder Paralleleinzeln, zu zweit oder dritthalbiert (coil tap bei Humbuckern)

komplexe Schaltung einer Les Paul Recording

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6.2 Beispiel mit 2 Humbuckern

Schaltkombinationen:Hals Tonabnehmerdie 2 inneren Spulenbeide Tonabnehmerdie 2 ueren Spulen Steg Tonabnehmer

-> alle Versionen hum-bucking

NS

NS

7. Qualittsbersichtsubjektiv optimaler Frequenzgang(Resonanzfrequenz, -berhhung)nicht mikrofonisch (kein Raumschall)-> kein Nickelgehuse-> feste Bauteile (mit Harz vergossen)Abschirmung (Metallgehuse) gegen Streinstrahlung, jedoch Gefahr die Saiten abzuschirmen und mikrofonisch zu werden.-> Abschirmung nach oben hin offen lassenMagnete nicht zu stark (Nhe zu den Saiten ergibt sonst nicht lineare Verzerrung!)

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8. Sonstige Tonabnehmer

niederohmige TonabnehmerPiezo TonabnehmerGeigen und Akustik-Bass TonabnehmerE-Geige

8.1 niederohmige Abnehmer

Frher fr Tonstudio(Impedanzproblem)Vielseitige Klangmglichkeiten durch vorschalten von KondensatorenWidergabe mit Gesangsanlage und drei Wegeboxen (da hohes Klangspektrum)

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8.2 Kontakt-Tonabnehmer

Natrliche Klangwiedergabe des KorpusPiezo-elektrisches Element reagiert auf Kontaktschall -> direkt auf Korpus geklebt, oder im StegKlopfschall anfllig1-2 TA pro Gitarreauf fr Konzertgitarrenoder Akustikinstrumentemit Nylonsaiten anwendbar(Geige, Akustikbass)

8.2 Mehrfach-Kontakt-TA

Verbesserungbei der Ovation:Jede Saite hateinen eigenen TA-> direkte bertragung-> Strunempfindlicher-> Ton klarerinterner Vorverstrkermit Equallizer

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8.2 Piezo-Film-Sensor

einfacheBefestigung(Klebeband)leicht austauschbarbeeintrchtigt nicht die Schwingung des Korpus

8.3 Geige und Akustik-Bass

Abnahme mit Piezo-Tonabnehmernnatrlichste Klangwiedergabe erwnschtflexibel und nicht hinderlich beim Spielen FISHMAN V-100-Pickup

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8.3 Akustik-Bass

Anbringung am Steg diverse Lsungen

8.3 Akustik-Bass

Bass Piezo-Abnehmer mitVorverstrker (links)

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8.3 Ansteck-Mikrofon

Kontrabass Kondensator-mikrofonzum Anstecken

8.3 E-Geige

Voll-elektrische-GeigeMassivholzpendelgelagerte Einzelsensoren im StegLautstrke-Regler fr jede SaiteKopfhrer-Ausgang

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Quellen

Elektro Gitarren Teil 1, Helmuth Lemme, 1977, Stuttgartwww.gitarrenelektronik.de/elektronik/elektronik.htmlwww.rockprojekt.de/E-Gitarre/e-gitarre.htmwww.elektronikinfo.de/audio/elektrogitarre.htmwww.gitarrenlinks.dewww.route101guitars.comwww.guitarnuts.comwww.thomann.de