Verzerrung ist das, was man gleichzeitig vermeiden und haben will.

Chris, unser diesjähriger Sommer-Stammgast im Podcast (gewissermaßen der eigentliche Star des Sommerlochs), teilt seine Erfahrungen über den Bau von Gitarren-Effektpedals. Effektpedale verändern das Gitarrensignal auf verschiedene Weisen (Verzerrung, Delay, Reverb, Chorus, u.A.). Während viele moderne Effekte Software-Modelling einsetzen, konzentrieren wir uns hier auf alles, was man selbst löten kann. Chris beginnt mit dem essentiellen ersten Schritt: Da die Schwingung der Gitarrensaite vom Positiven ins Negative hin- und herschwingt, muss das Signal komplett verschoben werden, sodass keine negative Spannung erzeugt wird. Dieser Prozess heißt Biasing. Dabei wird dem Gitarrensignal zu Beginn eine Gleichspannung (DC-Offset) hinzugefügt, um es in den positiven Spannungsbereich zu verschieben. Da die meisten Effektpedale mit 9V arbeiten, liegt der typische Wert für das DC-Biasing oft bei der halben Betriebsspannung des Effektgeräts, also 4,5V. Im zweiten Schritt spricht Chris ausführlich über Verzerrung und die Transistoren, die zur Signalverstärkung eingesetzt werden. Beide Themen hängen natürlich zusammen, denn Verzerrung ist oft das, was man gleichzeitig haben und vermeiden will. Es geht also um Transistoren, um Bausätze, um Klang und Geschichte und um Dioden, die in Verzerrungsschaltungen eingesetzt werden können. Also, ab an den Lötkolben mit einer Handvoll Widerstände (nein, der Witz ist nicht von der KI, das bin wirklich ich. sic!).

Shownotes

Mitwirkende

Micz Flor (Erzähler, too)
Chris Flor (Erzähler times two)

Während unserer Wanderung durch die Stadt haben wir viel über die Wirkungsweise von Transistoren gesprochen, in Bildern und Analogien (oder gar Metaphern?). Diesen Fluss an Assoziationen können wir nicht einfach so in einen Text gießen, deshalb hier noch mal etwas nüchterner die technischen Grundlagen etwa in der Tiefe, in der wir sie auch in der Episode dargestellt haben.

Wie funktionieren Transistoren?

Transistoren spielen eine zentrale Rolle in vielen Gitarren-Effektpedalen, da sie als Verstärker fungieren und das schwache Gitarrensignal auf ein Niveau bringen, das für die nachfolgende Signalverarbeitung geeignet ist. In einem typischen Fußpedal wird das Gitarrensignal durch den Transistor geleitet, der das Signal verstärkt und dabei den gewünschten Effekt erzeugt. So erklärt sich auch, warum der Verzerrer fast schon automatisch in jedem Pedal drinsteckt, denn dazu benötigt man einfach nur „zu viel“ Verstärkung. In einem Overdrive-Pedal wird der Transistor so konfiguriert, dass er das Signal verstärkt und dabei eine gewisse Distortion hinzufügt.

Die Auswahl des Transistors, seine Schaltungsparameter und die Art der Biasing (also das Einstellen der Gleichspannung) beeinflussen maßgeblich den Klang des Pedals. Beispielsweise kann die Wahl zwischen einem Silizium- oder Germanium-Transistor die Klangfarbe und die Art der Verzerrung beeinflussen. Diese Feinabstimmung ermöglicht es, spezifische Klangeigenschaften zu erreichen und das Pedal an die gewünschten musikalischen Anforderungen anzupassen.

Spannungsteiler und Transistoren ist gleich Verstärkung

Der Spannungsteiler zusammen mit dem Transistor erlaubt Verstärkung. Verkürzt gesagt: das Signal aus der Gitarre ist zwar schwach, aber stark genug, um dem Transistor den Hahn auf und zu zu drehen, der dann die volle Kraft der Betriebsspannung wie eine Vergrößerung des schwachen Signals durchlässt. So gesehen, kann man sich das auch wie eine Lupe vorstellen(?!).

Ein Transistor mit drei Beinen, auch als Bipolar Junction Transistor (BJT) bekannt (funktioniert als Verstärker oder Schalter) ist eine wesentliche Komponente in vielen elektronischen Schaltungen, einschließlich Gitarren-Effektpedalen. Die drei Beine eines BJTs sind die Basis (B), der Kollektor (C) und der Emitter (E).

Ein Spannungsteiler ist eine grundlegende Schaltungskonfiguration in der Elektronik, die zwei Widerstände in Serie verwendet, um eine bestimmte Spannung zu erzeugen, die ein Bruchteil der Eingangsspannung ist. Diese Spannungsteiler-Konfiguration wird häufig in Effektpedalen genutzt, um die nötige Vorspannung oder Bias-Spannung für Transistoren bereitzustellen. Die Spannungsteiler-Schaltung besteht aus zwei Widerständen, die zwischen der Betriebsspannung und dem Ground geschaltet sind.

Im Normalbetrieb wird der Transistor in der aktiven Region betrieben. Hierbei liegt eine Basis-Emitter-Spannung an, die hoch genug ist, um den Transistor leitend zu machen, aber nicht so hoch, dass er in die Sättigung übergeht. Die Basis-Emitter-Spannung muss typischerweise etwa 0,7 Volt für Silizium-Transistoren betragen. In diesem Zustand wird der Transistor als Verstärker verwendet, weil ein kleiner Basisstrom einen größeren Kollektorstrom ermöglicht.

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