Was ist ein Buffer
?
Unter einem Buffer versteht man im Allgemeinen ein Gerät mit einem Eingang, einem Ausgang und einer dazwischenliegenden, aktiven Elektronik, welches in eine Signalkette eingeschleift wird.
Dabei wird das in den Eingang eingespeiste Signal möglichst unverändert am Ausgang wieder bereit gestellt.
Aber wo ist der Sinn, wenn nichts verändert wird ?
Unverändert bleiben soll lediglich das Signal selbst (die Kurvenform...), verändert werden elektrische Eigenschaften der Leitung bzw. der das Signal erzeugenden Quelle.
Um welche elektrische Eigenschaften geht es ?
Jede Signalquelle, z.B. auch der Tonabnehmer einer Gitarre, hat einen gewissen Ausgangs- bzw. Innenwiderstand.
Jeder angeschlossene "Verbraucher", z.B. ein Gitarrenverstärker oder ein Effektgerät, hat einen bestimmten Eingangswiderstand.
Die ursprünglich von der Signalquelle erzeugte Spannung teilt sich nun auf diese beiden Widerstände auf, im Verhältnis der Größe der Widerstände.
Beispiel: Ein Tonabnehmer hat einen Innenwiderstand von 10 Kiloohm und liefert völlig unbelastet (kein "Verbraucher" angeschlossen) eine Spannung von 1 Volt. Schließe ich diese Gitarre nun an einen Verstärker mit ebenfalls 10 Kiloohm Eingangswiderstand an, dann teilen sich die 1 Volt auf in 0.5 Volt am Verstärker und 0.5 V im Tonabnehmer. Nur die 0.5 Volt am Verstärker können weiterverarbeitet (verstärkt) werden, die 0.5 Volt, die am Innenwiderstand des Tonabnehmers abfallen, gehen praktisch verloren.
Hat nun mein Verstärker einen sehr viel höheren Eingangswiderstand (z.B. 1 Megaohm = 100 x 10 Kiloohm), dann teilt sich die Spannung entsprechend günstiger auf: 0.99 Volt am Verstärker, nur 0.01 Volt gehen im Tonabnehmer verloren.
Nebenbetrachtung:
Das Kabel zwischen Gitarre und Verstärker stellt auch einen Verbraucher dar ! Es wirkt wie ein Kondensator, der parallel zum Eingang des Verstärkers liegt und dessen Eingangswiderstand dadurch praktisch verkleinert. Und ein Kondensator stellt einen Widerstand dar, dessen Größe von der Frequenz des Signals
abhängt !
Je höher die Frequenz, desto kleiner der Widerstand.
Die Kombination aus Eingangswiderstand des Verstärkers und parallelem Kondensator (Kabel) ist demnach bei tiefen Frequenzen vielleicht noch groß gegenüber dem Innenwiderstand
der Gitarre, sprich es bleibt viel Spannung für den Verstärker übrig, bei hohen Frequenzen aber eventuell schon sehr viel kleiner, sprich es steht weniger Spannung zur weiteren Verstärkung zur Verfügung. Der Frequenzgang des Gitarrensignals wird durch das Kabel verfälscht, hohe Frequenzen werden gegenüber tiefen Frequenzen gedämpft, die Gitarre klingt dumpf !
Anzustreben ist ein möglichst kleiner Innenwiderstand der Quelle. Je kleiner, desto besser ist das Verhältnis zu beliebigen Eingangswiderständen von angeschlossenen "Verbrauchern", und desto weniger Einfluß hat ein sich mit der Frequenz ändernder Widerstand eines Kabels. Im Idealfall ist der Innenwiderstand "0" Ohm, dann wäre es völlig egal was angeschlossen wird, es kann immer und für alle Frequenzen die optimale Ausgangsspannung genutzt werden.
Bei einem passiven Tonabnehmer ist der ohmsche Innenwiderstand zunächst vorgegeben durch die Dicke des Drahtes und die Anzhl der Windungen.
Dieser Widerstand liegt im Bereich mehrerer Kiloohm und würde alleine in
Verbindung mit einem angeschlossenen Kabel noch keine große Verfälschung
im Frequengang hervorrufen.
Dies gilt für den Fall, daß das Lautstärkepoti der Gitarre voll
aufgedreht ist.
Ganz anders sieht es nun allerdings aus, wenn das Poti abgeregelt wird.
Hat es z.B. einen insgesamten Wert von 250-500kOhm und wird auf
halbe Ausgangsspannung abgeregelt, ergibt sich plötzlich ein
Innenwiderstand der Gitarre von 125-250kOhm ! Und ein so hoher Widerstand
hat zusammen mit der Kabelkapazität auf jeden Fall einen Einfluß auf den
Frequenzgang.
Bei der Verbindung Gitarre und angeschlossenem Kabel spielt neben der Dämpfung höherer Frequenzen in Verbindung mit dem Innenwiderstand
noch ein anderer Effekt eine Rolle:
Der Tonabnehmer besteht aus sehr vielen Drahtwindungen und stellt elektrisch gesehen
auch eine Spule dar. Und diese Spule weist die Eigenschaften einer Induktivität auf, die in Verbindung mit einer Kapazität (Kabel !) einen Schwingkreis bildet. Ein solcher Schwingkreis hat bei einer ganz bestimmten Frequenz eine höhere Ausgangsspannung als bei allen anderen Frequenzen, und zwar bei der sogenannten Resonanzfrequenz. Bei gleichem Kabeltyp und gleicher Kabellänge hängt die Lage und Höhe der Resonanz bei verschiedenen Gitarren von der Art des Tonabnehmers ab und bildet oftmals den charakteristischen Sound dieser Gitarre. Bei einem Kabel mit durchschnittlicher Qualität (durchschnittlicher Kapazität) stellt sich z.B. bei einer Kabellänge zwischen 3 und 6 Metern der
"typische" Ton des jeweiligen Tonabnehmers ein. Dabei liegt die Resonanz eines Singlecoils in der Regel höher als die eines Humbuckers (der Humbucker stellt die größere Induktivität dar...). Erhöht man nun die Kapazität des Kabels entscheidend, entweder durch die Verwendung eines anderen Kabels oder durch eine wesentliche Verlängerung (die Kapazität steigt linear mit der Länge des Kabels), verschiebt sich zum einen die Resonanz zu tieferen Frequenzen hin und zum anderen werden höhere Frequenzen
stark bedämpft. Man spricht von einem "Tiefpaß mit
Resonanzstelle". Schnell verliert der Tonabnehmer seine Charakteristik. Eine Strat klingt nicht mehr wie eine Strat...
Jetzt kommt der Buffer ins Spiel:
Er übernimmt das Signal vom Tonabnehmer und leitet es möglichst unverändert weiter, allerdings nicht mehr mit einem Ausgangswiderstand von
vielen Kiloohm sondern mit einem Ausgangswiderstand von nur noch einigen Ohm, was z.B. einer Verkleinerung um den Faktor
10.000-100.000 bedeutet ! Durch diesen kleinen Ausgangs- bzw. Innenwiderstand hat jede nachfolgende Belastung (Kabel, Verstärker, Effekte) nur noch sehr wenig Einfluß auf das Signal.
Der ideale Buffer verfügt zudem über einen hohen Eingangswiderstand, um das Signal der angeschlossenen Gitarre möglichst wenig zu belasten.
Was ist ein Booster ?
Ein "klassischer" Buffer stellt die an seinem Eingang liegende Spannung möglichst mit gleichem Pegel an seinem Ausgang bereit, es findet also weder eine Verstärkung noch eine Abschwächung des Signals statt. Lediglich eine elektrische Eigenschaft der Signalquelle, der Innenwiderstand, wird verändert.
Unter einem Booster versteht man nun ein Gerät, welches das Signal verstärken kann, im besten Falle in Verbindung mit der erwünschten Buffer-Eigenschaft des niederohmigen Ausgangs.
Manchmal ist es von Vorteil, wenn neben der Verstärkung schwacher Eingangssignale (Singlecoil) auch eine Abschwächung sehr hoher Signalpegel (Humbucker) möglich ist. Ideal wäre also ein Gerät, das die Funktion eines Buffers zur Verfügung stellt (niederohmiger Ausgang), und zusätzlich das Eingangssignal wahlweise entweder abschwächt oder verstärkt, z.B einstellbar mittels eines Potentiometers.
Wann und warum brauche ich einen Buffer in meiner
Signalkette und wo gehört er hin ?
Wie zuvor erklärt, belastet ein "Verbraucher" das Ausgangssignal einer angeschlossenen Gitarre, es wird abgeschwächt. Allerdings verfügen fast alle als "Verbraucher" in Frage kommenden Geräte (Verstärker, Effekte) über einen gegenüber dem Innenwiderstand
der Gitarre großen Eingangswiderstand, so daß die Belastung in der Praxis sehr klein bleibt. Allerdings deutet das "fast" im vorherigen Satz auf eine entscheidende Einschränkung hin, und zwar betrifft es das Kabel zwischen Gitarre und angeschlossenem Verbraucher.
Dieses stellt mit seiner Kapazität (Kondensator !) einen frequenzabhängigen Widerstand dar. Während eine "normale" (Widerstands-) Belastung durch einen anderen Verbraucher, die lediglich den Pegel insgesamt absenkt, noch zu verschmerzen ist (man verstärkt einfach ein bißchen mehr...), ist eine frequenzabhängige (Kondensator-) Belastung äußerst störend, weil sich nicht etwa nur die Lautstärke sondern der Sound der Gitarre verändert. Hohe Töne werden stärker bedämpft als die Tiefen (der Kabel-Kondensator hat bei hohen Frequenzen einen kleineren Widerstand), die Gitarre klingt weniger lebhaft, matt oder sogar dumpf. Und die Veränderung ist nachträglich nicht unbedingt einfach wieder rückgängig zu machen, da sie von der Größe der Kapazität des Kabels abhängt. Je nach verwendetem Kabeltyp und Kabellänge stellen sich immer andere Verhältnisse ein.
Wie schon an anderer Stelle erwähnt, tritt dieser Effekt besonders in
Verbindung mit abgeregeltem Lautstärkeregel auf, da dies den
Innenwiderstand der Gitarre sehr stark erhöht. Verbessert werden kann die
Situation eventuell mit Hilfe eines "treble bleed"-Kondensators,
der in der Gitarre parallel zum Poti geschaltet wird. Perfekt funktioniert
dieser "Trick" aber nur bei einer ganz bestimmten Potistellung
und einer ganz bestimmten Kabelkapazität.
Der andere negative Einfluß der Kabelkapazität, nämlich die
Verschiebung der Tonabnehmer-Resonanz zu tieferen Frequenzen hin, läßt
sich allerdings praktisch gar nicht verhindern, bzw. rückgängig machen.
Hier geht insgesamt der ursprüngliche Charakter des Instruments
verloren.
Ok, nach soviel theoretischer Vorrede kommt hier die Praxis:
Wird die Gitarre über ein durchschnittliches Kabel von 3 bis 6 Meter Länge direkt mit einem Verstärker verbunden, dann ist der Einsatz eines Buffers
noch nicht unbedingt notwendig. Der charakteristische Ton des Tonabnehmers bzw. der Gitarre
bleibt erhalten bzw. wird gerade so erst geformt.
Verbinde ich aber die gleiche Gitarre mit dem gleichen Kabel zunächst mit einem Effektgerät und verbinde dieses z.B mit einem weiteren 6-Meter-Kabel mit dem Verstärker, dann kann der Einsatz eines Buffers angebracht sein.
Solange das Effektgerät eingeschaltet ist, wirkt es in der Regel selbst als Buffer, sprich es hat einen relativ niederohmigen Ausgang und das nachfolgende Kabel zum Verstärker stellt kein Problem dar.
Wird es aber ausgeschaltet und verfügt es über eine "True-Bypass"-Schaltung, dann sind jetzt sein Eingang und sein Ausgang direkt miteinander verbunden. Das Kabel zum Verstärker liegt direkt in Reihe mit meinem Kabel zum Effektgerät und die Gesamtkapazität ist stark angestiegen, ev. verdoppelt, und der Sound der Gitarre kann stark verändert werden.
Je mehr Effektgeräte hintereinander geschaltet sind und je mehr Kabel dazwischen liegen, umso größer wird die Gesamtkapazität. Je nach dem welche der Effekte über ein True-Bypass verfügen und wo sie in der Signalkette liegen, ergeben sich stets andere Verhältnisse.
Hier kann der Buffer eine entscheidende Hilfe leisten, wenn er als erstes Gerät in der Signalkette liegt. Die Gitarre wird mit dem Kabel, das den charakteristischen Sound des Tonabnehmers erzeugt, mit dem Eingang des Buffers verbunden. Dessen Ausgang treibt dann den gesamten Rest an Effekten und Verstärkern. Es spielt nun keine Rolle mehr, ob und welche Effekte über einen True-Bypass verfügen, ob sie ein- oder ausgeschaltet sind und wie lange das Kabel zum Verstärker dann letztendlich noch ist... der Buffer sorgt für definierte Verhältnisse, ohne Veränderung des Gitarrensounds durch den Buffer selbst.
i2e audio bietet hier mit der Geräteserie
AG2.x brauchbare Buffer an, die zudem eine Verstärkung (Booster) oder Abschwächung des Gitarrensignals möglich machen.
Vorrausgesetzt wird hier natürlich, daß ein eingeschaltetes Effektgerät auch über einen niederohmigen Ausgang verfügt, der ein ev. längeres Kabel zum Verstärker ohne Probleme treiben kann.
Wäre dies nicht der Fall, könnte ein Buffer auch an mehreren Stellen der Signalkette nötig werden (oder man wechselt das "schwache" Effektgerät gegen ein besseres eines anderen Herstellers aus...)
Bei dem beschriebenen Szenario wird vorrausgesetzt, daß zumindest das erste Kabel von der Gitarre zum Buffer den Ton der Gitarre noch nicht verfälscht, sondern eher dem Pickup mit optimaler Kapazität den charakteristischen Klang verleiht.
Ist dies nicht der Fall und das erste Kabel von der Gitarre zum Buffer, zur Effektkette oder direkt zum Verstärker ist schon sehr lang (z.B. 6 Meter) und besitzt daher eine große Kapazität, leidet hier schon der Ton meiner Gitarre. Die Resonanz verschiebt sich ev. massiv nach unten und die höheren Töne werden merklich abgeschwächt. Hier würde jetzt auch kein Buffer am Ende des Kabels mehr helfen, denn der Schaden ist bereits angerichtet und kann auch durch den Buffer nicht mehr repariert werden.
Ist ein Austausch des Kabel nicht möglich oder will man grundsätzlich den Ton der Gitarre nicht vom angeschlossenen Kabel abhängig machen, bleiben zwei Möglichkeiten:
Der Tonabnehmer der Gitarre muß durch eine aktive Elektronik entweder direkt in der Gitarre selbst (aktiver Pickup) oder in unmittelbarer Nähe der Gitarre unterstützt werden. Hier könnte der
AG1.0 / The PURR eine Lösung darstellen.
Verändert der AG2.x
den Sound meiner Gitarre ?
Ist der AG2x
ausgeschaltet, verbinden ein Mehrfach-Schalter (AG2.0)
oder ein Relais (AG2.1)
den Eingang auf direktem Weg mit dem
Ausgang. Alle übrigen Schaltungsteile des AG2.x
sind abgetrennt. Der Klang der Gitarre wird in diesem Falle überhaupt nicht
verändert, alles verhält sich so, als wäre kein AG2.x
in der Signalkette..
Ist der AG2.x zwar eingeschaltet, aber
der Gain-Regler steht in Mittelstelllung, ergibt sich folgender Zustand: Der Gitarren-Tonabnehmer wird
nur noch mit der Kapazität des Kabels zwischen Gitarre und AG2.x,
aber nicht mehr mit der
Kapazität von Kabeln zwischen nachfolgenden Effektgeräten oder dem Kabel zum Verstärker belastet.
Dadurch werden höhere Frequenzen weniger stark bedämpft und zudem verschiebt sich
die Resonanz des Tonabnehmers zu höheren Frequenzen.
Die Gitarre klingt "luftiger", der Tonabnehmer ist näher dran an
seinem "idealen", typischen Sound.
Wird der Gain-Regler aus der Mittelstellung heraus bewegt, erfährt das
Signal zusätzlich entweder eine Abschwächung oder eine Verstärkung, die
positiven Eigenschaften eines "Buffers" werden aber auf jeden
Fall beibehalten, der Grundsound der Gitarre wird nicht verändert.
Warum hat der AG2.x
keine Möglichkeit einer Batterieversorgung ?
Die bevorzugte Anwendung des AG2.x
ist es, als erstes Glied einer Effektkette eingesetzt zu werden. Hier werden in
der Regel sowieso weitere Stromversorgungen für die Effektgeräte
eingesetzt, entweder mehrere Einzel-Netzteile oder eine
Vielfach-Versorgung, so daß eine weitere Versorgung für den AG2.x
kein Problem darstellen sollte. Ein passendes Einzel-Netzteil wird zum AG2.x
mitgeliefert.
Was haltet ihr vom Mythos des
"neutralen" Buffers ?
Da gibt es tatsächlich Hersteller, die sich damit rühmen, einen
"neutralen" Buffer anbieten zu können. Der Gitarrensound würde
durch den Buffer nicht verändert...
Tatsache ist: Ob mit Transistor oder Operationsverstärker realisiert, es
ist heutzutage wirklich die einfachste Übung, einen Buffer aufzubauen,
der im Frequenzbereich einer Gitarre, also ca. zwischen 80Hz und 10kHz
einen linearen Frequenzgang aufweist und der nur unhörbare
Eigenverzerrung aufweist !
In einer Zeit, als es nur Germaniumtransistoren gab, sah das schon anders aus. Wer sich also heute damit rühmt, einen
"neutralen" Buffer anbieten zu können, kämpft wahrscheinlich
eher mit dem Nachbau von alten Schaltplänen, als daß er sich mit dem
Stand der Technik heutzutage auskennt.
Aber ist "Neutralität" wirklich so wichtig ? Natürlich will
ich keinen "Verzerrer", wenn ich bewußt einen
"Buffer" in meine Signalkette einschleife, aber oftmals ist eine
(leichte) Korrektur des Frequenzgangs erwünscht, meist in der Form, daß
höhere Frequenzen leicht verstärkt werden ("Trebleboost").
i2e audio bietet
verschiedene Buffer an. Zum Einsatz kommen dabei sowohl
Operationsverstärker, mit denen höchste "Neutralität" zu
erreichen ist, aber auch diskrete FET-Schaltungen, die weniger linear
verstärken und dadurch Obertöne hinzufügen. Meßtechnisch vielleicht
nachzuweisen, bleibt deren Einfluß auf den Klang aber "subtil",
das Signal bleibt immer "musikalisch".
Bringt der AG2.x
überhaupt etwas für Bässe ?
Auch wenn der Bass überwiegend tiefe Töne
erzeugen soll, spielen die Obertöne eine entscheidende Rolle für den Klang,
insbesondere bei ungeschliffenen Saiten und Plektrumspiel. Deshalb verändert der AG2.x
auch beim Bass hörbar das Höhenspektrum und das Resonanzverhalten der Tonabnehmer mit langen Kabeln. Außerdem kann bei zu geringem Ausgangspegel die Booster-Funktion
sehr nützlich sein.
Kann ich den AG2.x auch bei meiner aktiven
Gitarre / meinem aktiven Bass einsetzen ?
Die aktive Gitarre / Der aktive Bass benötigt die Funktion eines
nachfolgenden Buffers eigentlich nicht. Der Buffer ist praktisch schon in der
Gitarre / dem Bass eingebaut. Aber als Booster kann der AG2.x auch
eine aktive
Gitarre / einen aktiven Bass sinnvoll unterstützen.
Warum ist der AG2.x relativ teuer ? Mein xyz-Pedal kann mehr und kostet viel weniger ?
Der AG2.x
wurde in Deutschland entwickelt und wird in relativ kleiner Stückzahl auch
komplett in Deutschland gefertigt (incl. Gehäusebearbeitung und Platinen-Herstellung). Es werden nur hochwertige Bauteile eingesetzt. Tatsächlich beruht
der Preis auf einer noch moderaten Kalkulation und keiner der Beteiligten wird reich durch den AG2.x.
Weniger Preis geht nicht, da wir ansonsten unsere Mieten nicht mehr zahlen und dann auch keine neuen,
interessanten Geräte mehr entwickeln könnten. Siehe in diesem Zusammenhang auch
unseren Pickup-Resonator AG1.0,
/ The PURR, das 2-Kanal Gitarreninterface
ESTE
oder den Verstärker JESS,
deren neue
Konzepte so noch nicht auf dem Markt verfügbar waren.
Oder lieber ein billiges Gerät aus Fernost kommend kaufen ? Sind doch
auch ok ! Aber warum sind die
eigentlich so unglaublich billig ? Wegen der riesigen Stückzahlen ? Klar, das
spielt eine große Rolle, aber trotzdem könnte man sie hier in
Deutschland nicht für den gleichen Preis herstellen.
Spielen nicht auch problematische Produktionsbedingungen, mit Bezug auf Umwelt und Nachhaltigkeit
(nach uns die Sintflut...), und Dinge wie katastrophale Arbeitsbedingungen
und Hungerlöhne eine Rolle ? Und sollte man Staaten, in denen zumindest
fragwürdige politische Bedingungen herrschen, überhaupt wirtschaftlich
unterstützen ? Hauptsache der satte Mitteleuropäer
kann sich einen Haufen billige Effektgeräte kaufen ?
Und unser billiges Lotto wollen wir
auch wiederhaben !
Seid ihr Boutique ?
Was ist Boutique ? Wenn man sich zum hundertstenmal einen Marshall- /
Fender- Schaltplan vornimmt, einige Bauteilwerte leicht verändert, unter dem
Einsatz von rauschenden Kohlepresswiderständen und
Voodoo-Kondensatoren mit Handlötung einen "total anders klingenden"
Verstärker zu einem unverschämten Preis anbietet ? Oder wenn man einen TL071
Operationsverstärker mit Dioden in der Gegenkopplung als das non-plus-ultra vorstellt, muß
natürlich in schwarzem Gunk vergossen werden, könnte ja sonst
jeder erkennen was dahintersteckt, und außerdem spielt ja dieser tolle Gitarrist XYZ
dieses Teil exclusiv, und kostet natürlich ein vielfaches eines
gleichwertigen Marken-Pedals (das Grüne...) ?
Wenn das Boutique ist, dann sind wir es nicht ! Wir kopieren keine vorhandenen
Geräte und geben sie als Neuheit aus, sondern suchen stets nach neuen Wegen. Im Mittelpunkt steht immer das Instrument, unsere Geräte
sollen unterstützen, im Idealfall Teil des Instruments werden. Preise werden nach
Stückzahl und Aufwand fair kalkuliert und nicht mit Würfeln
ermittelt.
Kann ich den AG2.x
auch in Verbindung mit den passiven Piezo-Pickups für meine
Akustik-Gitarre einsetzen ?
Piezo-Pickups stellen prinzipbedingt selbst eine relativ große Kapazität
dar (z.B. > 20nF). Daher ist der Einfluß einer dagegen relativ kleinen
Kapazität selbst eines langen Kabels (z.B 1nF) eher gering. Allerdings profitiert ein Piezo-Pickup von dem möglichst hohen
Eingangswiderstand eines Verstärkers (...mal abgesehen von speziellen
Piezo-Verstärkern, Stichwort Ladungsverstärker...), da er nur damit auch
tiefe Töne ausreichend übertragen kann. Verfügt der verwendete
Verstärker nicht über einen ausreichend hohen Eingangswiderstand und
sind dadurch tiefere Töne eher schwach, dann kann eventuell der AG2.x
helfen. Er hat einen Eingangswiderstand von immerhin 1MOhm und eignet sich
daher noch ganz gut für den Anschluß eines Piezos. Eventuell kann auch
die Boost-Funktion des AG2.x
nützlich sein. Außerdem macht er das an seinem Ausgang zum Verstärker
angeschlossene und eventuell lange Kabel unempfindlicher gegen Störungen,
da er es niederohmig ansteuert.
Fazit: Der AG2.x
ist zwar nicht speziell auf die Anforderungen eines passiven Piezo-Pickups
ausgelegt, kann aber je nach verwendetem Verstärker (und der Qualität
des verwendeten Kabels zum Verstärker) eine Verbesserung des
Frequenzgangs (tiefe Frequenzen) und des Störabstandes bewirken.
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