Gitarrenverstärker

Ein Gitarrenverstärker ist ein elektronisches Gerät zur Verstärkung des Klanges einer Gitarre oder einer elektrischen Gitarre.

Combo der Marke VOX (Valvetronix AD60VT)

Das Signal des Gitarrentonabnehmers wird dabei über ein Kabel oder auch über eine Funkapparatur an den Verstärker übertragen. Der Gitarrenverstärker soll im Fall der elektrischen Gitarre nicht klangneutral verstärken, sondern auch wesentlich zur Klangbildung beitragen. Der Musiker betrachtet den Gitarrenverstärker häufig als Teil seines Musikinstruments und setzt ihn ein, um seinem Spiel Ausdruck zu verleihen.

Kategorien

Gitarrenverstärker lassen sich in folgende Kategorien einordnen:

• Nach der Bauart (Combo – offen oder geschlossen –, Topteil, Vor- und Endstufe getrennt, Racksystem),
• Nach dem Einsatzzweck (für E-Gitarre, E-Bass, akustische Gitarre, Übungs-, Studio- und Bühnenverstärker),
• Nach der Verwendung der verstärkenden Bauteile (Elektronenröhre, Halbleiter oder beides („Hybrid“)),
• Nach der vorwiegenden Klangcharakteristik („clean“, verzerrt, „britisch“ oder „amerikanisch“).

Bei den im Handel erhältlichen Gitarrenverstärkern können praktisch alle Kategorien miteinander kombiniert sein, mit Schwerpunkten bei der einen oder anderen. Dieses erklärt die große Vielfalt des Angebots.

Aufbau eines Gitarrenverstärkers

Blockschaltbild eines typischen Gitarrenverstärkers in Röhrentechnik. Verdeutlicht wird der Signalfluss und die Anordnung der verstärkenden Bauteile sowie die Anordnung der Stellelemente.

Die einzelnen Komponenten eines Gitarrenverstärkers sind der Eingang (Signaleingang), meistens realisiert durch eine Verbindung mit einem 6,35-mm-Mono-Klinkenstecker, Vorverstärkung mit Lautstärkesteller („Gain“), Klangsteller (Equalizer) zur Anhebung oder Absenkung einzelner Frequenzbereiche (Bass, Mitten, Höhen) (lineare Verzerrung), Endverstärkerstufe, Lautsprechersystem, Stromversorgung (Netzteil).

Das Lautsprechersystem besteht üblicherweise aus 8″ bis 15″ (Zoll) Lautsprechern, so ist zum Beispiel eine typische Marshallbox mit 4 Lautsprechern zu je 12″ ausgestattet und mit 100 bis über 400 Watt RMS-Leistung belastbar.

In vielen Geräten ist eine sogenannte Hallspirale (Federhall) zur Erzeugung künstlichen Nachhalls eingebaut. Vereinzelt werden weitere Effekte wie Chorus und Tremolo integriert.

Gitarrenverstärker gibt es in verschiedenen Leistungsstufen von etwa 2 Watt (Roland Microcube) bis über 350 Watt (Marshall Mode Four) Ausgangsleistung. Noch größere Ausgangsleistungen sind in der Regel nicht sinnvoll, da in größeren Bühneninstallationen die Instrumente über die Beschallungsanlage übertragen werden.

Nichtlineare Verzerrung

Eine nichtlineare Verzerrung des Signals ist in bestimmten Arten der Popmusik, insbesondere in der Rockmusik erwünscht und wird durch gezieltes Übersteuern des Gitarrenverstärkers oder einzelner Verstärkerstufen innerhalb des Gitarrenverstärkers erreicht. Die Übersteuerung der Vorstufe wird von den Herstellern als Distortion bezeichnet, die Übersteuerung der Endstufe wird als Overdrive bezeichnet. Dabei können diese in Kombination erfolgen und sich auch in der Signalkette beeinflussen. Die Verzerrung kann auch außerhalb des Gitarrenverstärkers in vorgeschalteten Effektgeräten erfolgen, in der Regel durch einen Verzerrer.

Die Verzerrung in der Vorstufe komprimiert das Signal stärker (wie z. B. beim Heavy Metal verwendet), während bei Endstufenverzerrung hier mehr Dynamik, ähnlich dem Clean-Sound, übrigbleibt (wie z. B. bei Blues/Rock).

Ausgangsspektrum eines Röhrenverstärkers, wenn gleichzeitig die Frequenzen 34 kHz und 653 kHz eingespeist werden. Entsprechende Summen- und Differenzfrequenzen treten auch bei anderen Eingangsfrequenzen auf.

Der verzerrte Betrieb aller Stufen des Gitarrenverstärkers führt ohne besondere Maßnahmen zu einem Betrieb bei sehr großer Lautstärke. Wenn dieses nicht erwünscht ist, aber dennoch der gesamte Verstärker verzerren soll, kann dem Lautsprecher ein Widerstandsnetzwerk vorgeschaltet werden, das den größten Teil des Ausgangssignals in Wärme umwandelt und dem Lautsprecher nur einen Bruchteil der Ausgangsleistung zuführt (Power-Soak). Alternativ führt eine Leistungsreduktion in der Endstufe (z. B. durch eine Reduzierung der Betriebsspannung der Röhren) zum gewünschten Ergebnis. In allen Fällen muss jedoch bedacht werden, dass bei einer Verringerung der Gesamtlautstärke die nichtlinearen Verzerrungen des Lautsprechers, die ebenso zum Klang beitragen wie die Verzerrungen der Endstufe, zwangsläufig abnehmen.

Gitarrenverstärker verfügen meist über mehrere Signalwege („Kanäle“) mit unterschiedlichen Klangeigenschaften. Ein häufig so genannter clean Kanal besitzt nur einen Volumeneinsteller, manchmal noch mit einer Klangfarbeneinstellung kombiniert. Ein Kanal mit mehr Verzerrung besitzt meist einen sogenannten Gain Einsteller, der die Stärke des Verzerrungsgrades beeinflusst, gekoppelt mit einem Volumeneinsteller für die Ausgangslautstärke. Die Kanäle können per Knopfdruck am Verstärker oder mit einem Fußschalter angewählt werden.

Bauarten

Combo-Verstärker

→ Hauptartikel: Combo-Verstärker

Combo-Verstärker

Miniverstärker Rockman aus den 1980er-Jahren

Beim Combo-Verstärker (kurz: Combo) sind die Elektronik und ein oder mehrere Lautsprecher in einem gemeinsamen Gehäuse montiert. Die ersten frühen Gitarrenverstärker waren zumeist von dieser Bauart. Das Gehäuse kann hinten geöffnet oder geschlossen sein, was sich auf die Klangcharakteristik des Lautsprechers auswirkt. Kleinere Combos sind leichter handhabbar als andere Bauarten. Größere Geräte, wie zum Beispiel der Fender Twin Reverb sind schwerer zu transportieren, da alle Komponenten am Stück bewegt werden müssen. Die Ausgangsleistung bewegt sich in der Regel im Bereich von 5 bis 100 Watt. Combos mit noch kleineren Ausgangsleistungen können zum Teil auch aus einer Batterie versorgt werden. Sie eignen sich gut zum Üben und für Spielorte ohne Netzstromversorgung. Einige Combos können auch mit einem Kopfhörer betrieben werden, wie zum Beispiel der Rockman, der von Tom Scholz, Gründer der Rockgruppe Boston, in den 1980er-Jahren entwickelt wurde.

• Beispiele für Combo-Verstärker
  • Fender Twin Reverb
  • Marshall Bluesbreaker
  • Vox AC30
  • Roland Jazz Chorus JC-120
  • Orange Rockerverb 50C

Topteil & Lautsprecher

Sind Verstärker und Box getrennt, so spricht man von Topteil (englisch Head) und Box (englisch Cabinet). Sind die genannten Teile aufeinandergestapelt, so spricht man von einem Turm (englisch Stack). Hier unterteilt man wiederum in einen Half-Stack (Verstärker mit einer Box) und einen Full-Stack (Verstärker steht auf 2 Boxen). Bei den Boxen der sogenannten Stacks handelt es sich üblicherweise um Einheiten mit jeweils 4 mal 12″-Gitarrenlautsprecher. Es gibt allerdings auch 1×12″-, 2×12″- oder 4×10″-Boxen.

• Beispiele (Topteil)
  • Marshall Plexi
  • Mesa/Boogie Mark IV
  • Engl Savage 120
  • Orange Thunderverb 200H

Rack (Vor- & Endstufe)

In traditionellen Verstärkern bilden Vor- und Endstufe eine Einheit. Es gibt aber auch zahlreiche Varianten, in denen Vor- und Endstufe eigene Einheiten bilden. Diese werden zumeist in 19″ (Zoll) Racksystemen eingebaut.

• Beispiele (Vorstufe)
  • Marshall JMP 1
  • Mesa/Boogie Triaxis

• Beispiele (Endstufe)
  • Mesa/Boogie Strategy 500
  • Peavey Classic 50/50

Röhre

Betriebswarme Endstufe eines selbstgebauten Gitarrenverstärkers mit zwei Röhren vom Typ EL34

Bei Röhrenverstärkern werden zur Verstärkung des Signals Elektronenröhren eingesetzt. Obwohl in der Elektronik üblicherweise heutzutage nur noch selten Röhren eingesetzt werden (aufgrund von Größe, Gewicht, Wärmeentwicklung, Langzeitstabilität und aufwendiger Spannungsversorgung), ist das bei Gitarrenverstärkern aufgrund der speziellen Übertragungseigenschaften nicht immer der Fall.

Über die Dynamik hinausgehend hat bei Röhren das Verhalten bei Übersteuerung (englisch „Overdrive“) des Verstärkers besondere Bedeutung: Dieses ist ein Zustand, in dem so starke Signale erzeugt werden, dass der Verstärker nicht mehr in der Lage ist, sie originalgetreu wiederzugeben. Die Folge ist eine Verzerrung des Signals.

RFT ECC83 als Vorstufenröhre in einem Gitarrenverstärker

Dabei lassen sich – bedingt durch den quasi modularen Aufbau moderner Röhrenverstärker (eine oder zwei hintereinandergeschaltete „Vorstufen“ sowie eine „Endstufe“) – unterschiedliche Verzerrungen erzeugen. Die Vorstufen werden üblicherweise mit Triodensystemen (Doppeltrioden ECC81, ECC82, ECC83) realisiert, die Endstufen mit Leistungspentoden (6L6, 6V6, EL84, EL34 u. a.). Übersteuert man die Vorstufe, erhält man schon ein verzerrtes Signal am Eingang der Endstufe und kann so, indem man die Endstufe herunterregelt, dieses verzerrte Signal mit relativ geringer Spannung an die Lautsprecher leiten. Von Vorteil ist dabei die geringe Gesamtlautstärke, allerdings ist der Klang verglichen mit dem einer verzerrenden Endstufe auch nicht derselbe.

Bei den ersten Röhrenverstärkern aus den 1950er Jahren konnte man die Vorstufen kaum übersteuern, sondern die Verzerrung wurde dadurch erreicht, dass man den Verstärker so laut wie möglich einstellte. Das bedeutet, die Endstufenröhren wurden übersteuert und der Übertrager (eine Form von Transformator zwischen Röhren und Lautsprecher zur Impedanzanpassung) ging in die Sättigung, was den berühmten Klang von Gitarristen wie etwa Jimi Hendrix oder Alvin Lee (Ten Years After) ausmachte.

Das Oszilloskop zeigt einen durch Clipping geschröpften Sinus

Solch ein Signal als Kurve auf einem Oszilloskop ist nebenstehend abgebildet. Man sieht, dass die Signalspitzen abgeflacht werden. Mit steigender Leistung wird dieser Effekt stärker.

Nachrichtentechnisch gesprochen werden dem Signal bei Eintakt-Röhrenverstärkern zunehmend geradzahlige Harmonische (Obertöne) hinzugefügt und das Signal wird zunehmend weich begrenzt (soft clipping). Transistorverstärker arbeiten dagegen bis zur Maximalleistung linear; werden sie übersteuert, setzt die Begrenzung („Clipping“) schlagartig ein. Durch die näherungsweise Rechteckform des Signals treten sehr hohe Frequenzanteile (Fourieranalyse) und aufgrund der verwendeten Gegentaktschaltungen ungeradzahlige Harmonische auf.

Der Höreindruck des verzerrenden Röhrenverstärkers wird als „dichter“, „lauter“, „rauer“, „fetziger“ beschrieben als bei nicht übersteuerter Einstellung. Dieser Klang ist in allen Sparten der Rockmusik äußerst wichtig und als typischer „E-Gitarren-Sound“ Bestandteil z. B. der Musik-Stilrichtungen Hard Rock und Heavy Metal.

Vermutlich aufgrund des gutwilligen Übersteuerungsverhaltens und der aufgrund des höheren Innenwiderstandes der Röhrenverstärker ausgeprägteren Eigenresonanzen der Lautsprecher ist folgende Faustregel verbreitet: Gleiche Ausgangsleistung → Röhre klingt doppelt so laut wie entsprechende Transistorleistung. Allerdings ist dabei zu beachten, dass der Lautstärke-Eindruck (Lautheit) nur subjektiv zu beschreiben ist, mit steigender Ausgangsleistung nur etwa logarithmisch ansteigt und überdies von der Frequenz abhängt.

Ein 100-Watt-Verstärker wird nicht doppelt so laut empfunden wie ein 50-Watt-Verstärker.

• Vergleich zu 50 Watt:
  • 40 Watt ist 94 % so laut wie 50 Watt
  • 25 Watt ist 81 % so laut wie 50 Watt
  • 15 Watt ist 70 % so laut wie 50 Watt
  • 5 Watt ist 50 % so laut wie 50 Watt
  • 1 Watt ist 31 % so laut wie 50 Watt

Die endgültig mit einem Verstärker zu erzielende Lautstärke ist noch von weiteren Faktoren abhängig. Ein entscheidender Faktor ist der Wirkungsgrad des angeschlossenen Lautsprechers und die Bauweise der Box. Eine Steigerung des Wirkungsgrades um 6 dB erzielt einen höheren Schalldruckpegel als die Verdoppelung der Verstärkerleistung und kann darüber hinaus durch die Veränderung des Frequenzverlaufes die Dynamik und den Klangcharakter erheblich beeinflussen. Ein Lautsprecher mit 10 dB höherem Wirkungsgrad verdoppelt in etwa die wahrgenommene Lautstärke.

Gitarrenlautsprecherboxen weisen üblicherweise ausgeprägte Eigenresonanzen auf, die Lautsprecher sind hart aufgehängt und werden durch den hohen Quellwiderstand der Röhrenendstufen weniger bedämpft. Dagegen sollen HIFI-Boxen dem Musiksignal möglichst keinen eigenen Klang vermitteln. Das Resonanzverhalten des oft hinten offenen Holzgehäuses ist ein weiterer Grund für die geringere Dämpfung und den „warmen“ Klang mit ausgeprägter Mittenanhebung.

Eine besondere Bauweise von kleinen Gitarrenverstärkern sind sogenannte single ended-Verstärker (Klasse A-Verstärker). Bei diesen ist nur eine Endstufen-Röhre vorhanden, durch die in Ruhe der halbe Maximalstrom fließt. (Positive Halbwelle - mehr Strom, negative Halbwelle - weniger Strom). Die Leistungsaufnahme ist stets nahezu gleich, daher entwickeln diese Verstärker ohne Nutzsignal ihre maximale Verlustleistung, die im ausgesteuerten Zustand um den Betrag der abgegebenen Nutzleistung geringer wird.

Dadurch sind sie in der Leistung zwar begrenzt, zeichnen sich aber durch eine große klangliche Flexibilität aus: Gitarristen schwören auf den Class-A-Klang, auch aufgrund fehlender Übernahmeverzerrungen, die bei Class-B-Verstärkern auftreten, da jeweils eine Röhre die positive und die negative Halbwelle des Musiksignals übernimmt.

Durch Tausch der Endstufenröhre ändert sich nicht nur die Leistung des Verstärkers, sondern auch sein Klangverhalten erheblich. Oft werden die Endstufenröhren dabei nicht neu eingemessen. Es kann auch ein Klangunterschied auftreten, wenn Röhren unterschiedlicher Hersteller benutzt werden. Deren Nenn-Daten sind zwar gleich, sie erzeugen aber dennoch oft einen anderen Klang. Ursache dafür sind Fertigungstoleranzen.

• Beispiele für Röhrenverstärker:
  • Marshall JCM 800, Topteil 100 Watt (Box 4×12″)
  • Mesa/Boogie Dual Rectifier 100 Watt (Box 4×12″)
  • Fender Twin Reverb Combo 75 Watt
  • Vox AC30 Combo Class AB
  • Orange Retro 50 Custom
  • Groove Tubes Soul-o Single Class A (Single Ended), je nach Endstufenröhre 8–30 Watt
  • Peavey Classic

Transistor

Rocktron Transistorverstärker R120 DSP

Bei Transistorverstärkern kommen maßgeblich Transistoren (z. B. MOSFET-Schaltungen) zur Verstärkung zum Einsatz.

• Beispiel:
  • Marshall Lead 100 Mosfet (100 Watt, Hall, Name aufgrund Mosfet-Leistungstransistoren, Box 4×10″)
  • Roland Jazz-Chorus JC120
  • Orange Crush 30R

Hybrid

Eine weitere Variante ist der Hybridverstärker. Seit den achtziger Jahren ist die Variante verbreitet, bei der in der Vorstufe Röhren eingesetzt werden, während die Leistungsstufe mit Transistoren betrieben wird.

• Beispiele:
  • Hughes & Kettner ATS 100
  • Marshall Valvestate 8100 (100 Watt, 3 Kanäle, eingebauter Hall)

Hybridverstärker können aber umgekehrt auch Transistorvorstufe und Röhrenendstufe vereinigen – wenn mehr Wert auf Endstufenklang gelegt wird. Diese Konstruktionsweise war vor allem in den siebziger Jahren populär.

• Beispiele:
  • Die meisten Verstärker der Firma Music Man (vor der Übernahme durch Ernie Ball)
  • Manche Peavey-Verstärker, z. B. der „Transtube“-Serie

Simulator

Die Firma Roland simulierte erstmals erfolgreich durch integrierte Rechnermodelle vollständige, durch Mikrofone akustisch abgenommene Gitarrenverstärker der verschiedensten Bauarten und Firmen. Die Firma Line 6 machte dieses Verfahren populär. Bei dieser Technik werden DSPs (Digitale Signalprozessoren) verwendet um über mathematische Modelle das Verhalten von Röhrenverstärkern nachzubilden. Sie werden auch als Modeling-Amps bezeichnet.

Heutzutage gibt es zahlreiche Gitarrenverstärker, die diese Methode der Klangerzeugung anwenden. Aufgrund der größeren Flexibilität und Klangvielfalt verdrängen diese Verstärker mehr und mehr die klassischen Gitarrenverstärker. Bisher konnten Modeling-Amps auf der Bühne die klassischen Röhrenverstärker jedoch noch nicht umfassend ablösen. Ein alternatives Ergebnis bietet die Firma Tech21, welche die Amp-Rechenmodelle wiederum per Computer in eine reelle Schaltung aus Elektronikbauteilen umrechneten um damit ebenfalls sehr reelle Sounds zu generieren.

• Beispiele:
  • Roland VGA-7
  • Hughes & Kettner Zentera
  • Line 6 Vetta
  • Behringer V-Ampire LX1200H, Behringer V-Tone GM108
  • Fender G-DEC Familie, die zusätzlich auch eine digitale Bandbegleitung bietet
  • VOX AD-120 VTH
  • Fractal Audio AxeFx

Im Oktober 2007 stellte Line 6 in Zusammenarbeit mit Reinhold Bogner mit dem sogenannten Spider Valve 112/212 erstmals einen Modeling-Combo auf Vollröhren-Basis vor, der den Klang klassischer und hochwertiger Röhrenamps nahezu identisch nachempfinden soll.

Seit 2006 bietet das US-amerikanische Start-Up "FractalAudio" unter der Leitung von Cliff Chase mit dem "AxeFx" eine, nach eigenen Worten, neue Generation von Gitarrenamp-Simulatoren an. Zum Einsatz kommen hochqualitative Analog-Digital-Wandler sowie Prozessoren hoher Rechenleistung. Die Dynamik klassischer Gitarrenamps wird mit Hilfe von fraktalen Algorithmen nachgebildet.

Hersteller

Bekannte Hersteller von Gitarrenverstärkern bzw. Lautsprechern sind unter anderem (in alphabetischer Reihenfolge):

Acoustic | Ampeg | BadCat | Bogner Amplification | B.C. Rich | Behringer | Blackheart | Blackstar | Celestion Speaker | Crate | Diezel | Dumble | Dynacord | EBS | Echolette | Eminence Speaker | Engl | Fender | Framus | Gallien-Krueger | Gibson | Groove Tubes | Glockenklang | Hartke | Hiwatt | Hughes & Kettner | Ibanez | Jim Kelley | Kitty Hawk | Klemt | Krank Amps | Laney | Line 6 | Marshall | Mesa/Boogie | Matchless | Music Man | Orange | Peavey | Randall Amplifiers | Rivera | Roland | Selmer | Soldano | Sound City | Tech 21 | Trace Elliot | VHT Amplification | VOX | Warwick | Yamaha

Literatur

• W. Teder: Gitarrenverstärker in Transistortechnik. Aachen 1987, Elektor Verlag GmbH, ISBN 3-921608-52-X
• Helmuth Lemme: Gitarrenverstärker-Sound. Pflaum-Verlag München 1994, ISBN 3-7905-0717-2
• Rainer zur Linde: Röhrenverstärker für Gitarren und HiFi. Aachen 1986, Elektor Verlag GmbH, ISBN 3-921608-41-4
• Manfred Zollner: Physik der Elektrogitarre http://homepages.hs-regensburg.de/~elektrogitarre/ (Forschungsdokumentation u.a. über Gitarrenverstärker, PDF-Download möglich).
• Aspen Pittman: The Tube Amp Book (en.), Backbeat Books 2003, ISBN 0-87930-767-6 (Information und Schaltpläne historischer Gitarren-Röhrenverstärker).

Siehe auch

 Wikibooks: Gitarre – Lern- und Lehrmaterialien

 Commons: Gitarrenverstärker – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Weblinks

• Gitarrenverstärker FAQ