Привет, Хабр! В большинстве выпускаемых сегодня электрогитар катушки звукоснимателей подключены к регуляторам громкости и тембра напрямую. Однако пара дополнительных конденсаторов даёт возможность значительно расширить палитру звучаний.

Лишние тумблеры не понадобятся, и эстетика инструмента не пострадает. Сегодня я расскажу, как модифицировать гитару с простейшим трёхпозиционным переключателем путём установки потенциометров с функцией «пуш-пул».

Потянув ручку громкости или тона вверх, можно включить добавочный режим. Причём речь пойдёт не о банальной «отсечке» катушек хамбакеров, позволяющей получить звучание сингла, а о гораздо более интересных вещах.

▍ С чего всё началось

Отправной точкой для сегодняшнего проекта стало изучение схемы белорусской электрогитары Форманта 241-БЛ, процессу восстановления и уникальным возможностям которой посвящены предыдущие статьи.

Возраст этого почтенного инструмента составляет порядка 40 лет. Паспорт изделия не сохранился, серийного номера не предусматривалось, зато известен временной интервал производства данной модели. А ещё, на радиодеталях имеется маркировка месяца и года изготовления. Причём радиодеталей в конструкции инструмента немало.



Продвинутый регулятор тембра с палладиевыми конденсаторами не просто срезает высокие частоты при уменьшении омического сопротивления RC-цепочки, которая шунтирует звукосниматели, как сделано в подавляющем большинстве электрогитар.

Вместо этого, поворот ручки тембра Форманты «наклоняет» график амплитудно-частотной характеристики, «фокусируя» спектр аудиосигнала в желаемой области — больше басовых, средних или высоких частот.



Более того, разработчики Форманты предусмотрели даже встроенный фузз, причём он обладает вполне приемлемым винтажным звучанием.

Все три звукоснимателя этого шедевра советского гитаростроения совершенно одинаковые, с одним направлением одинарных обмоток и идентичной магнитной полярностью — южным полюсом в сторону струн. Диапазон омических сопротивлений составляет 4.63-4.75 кОм.

▍ Пассивные фильтры

Однако подключены они по-разному: нековый «басовый» — через резистор на 5.6 килоом, средний «среднечастотный» — через 43-килоомный резистор и конденсатор на 100 нанофарад, а бриджевый «высокочастотный» — через конденсатор неожиданно малой ёмкости 680 пикофарад.

Все мы знаем, что конденсатор задерживает постоянный ток и пропускает переменный, причём оказывает последнему реактивное сопротивление Xc, обратно пропорциональное ёмкости C и частоте f: Xc = 1/2πfC.

Это значит, что последовательный конденсатор в сигнальной цепи будет «заваливать» нижние частоты, а параллельный — верхние. Данный эффект широко используется в гитарном усилении.



Например, темброблок семиструна с расширенной палитрой звучаний, как и многих других электрогитар с хамбакерами, состоит из переменного резистора на 500 килоом и плёночного или бумажного конденсатора на 22 нанофарада. Получается пассивный фильтр нижних частот (ФНЧ).



А в требл-бустере Electro-Harmonix с говорящим названием «Кричащая птица» (Screaming Bird) оба конденсатора по 2.2 нанофарада задействованы в фильтрах верхних частот (ФВЧ).


Граничная частота пассивного RC-фильтра первого порядка, при которой наступает аттенюация сигнала на 3 децибела, — это та частота, на которой модули активного и пассивного сопротивления равны: fo = 1/2πRC.

Однако конденсаторы — не единственные реактивные компоненты электрогитар. Сами катушки электромагнитных звукоснимателей имеют весьма значительную индуктивность (единицы генри) и небольшую межвитковую ёмкость (от 60 до 150 пикофарад).

Получается колебательный контур, и это уже резонансный пассивный фильтр, подчёркивающий определённую полосу частот, а не просто обрезающий верх или низ. Причём частота резонанса такого полосового фильтра находится внутри диапазона слышимых звуков, и даже небольшая привнесённая ёмкость сдвигает эту частоту.

▍ Неочевидные тонкости

Влияет ли ёмкость соединительных проводов на резонанс звукоснимателя настолько, чтобы это было слышно? — Очевидно, да, в силу значений индуктивности и ёмкости катушек. Особенно если речь идёт о синглах. Выходит, что любовь гитаристов к проводам в толстой тканевой изоляции обусловлена не только визуальной эстетикой.



А что насчёт экранирования пикгардов и полостей в деке гитары? Лично я всегда экранирую инструмент, чтобы уберечь его как от помех со стороны электросети и электронных приборов, так и от статических разрядов, образующихся при трении об одежду.



Для деревянных поверхностей я использую самодельную токопроводящую краску, получаемую путём размешивания большого количества литейного графита ГЛ-1 или графитовой пыли для смазки замко́в в бесцветном акриловом лаке на водной основе до консистенции густой грязи, как та, что встречается после обильного дождя.

Акриловый лак — это поистине универсальная субстанция, могущая служить и клеем для декупажа, и водостойким финишным покрытием, особенно если выбирать устойчивый к истиранию вариант лака для наружных работ.



При его нанесении на значительную площадь поверхности ощущается запах антисептика, входящего в состав лака. Тем не менее, работы можно без проблем производить в жилых помещениях, так как растворителем является вода.

Схватившийся лак полностью теряет запах, но продолжает оставаться немного липким до окончательной полимеризации, для которой может потребоваться несколько суток, если число слоёв превышает 2-3.

Мне нравятся красноярские матовые лаки AQUASTRONG. Они очень прочны и не делают декупажный рисунок мутным даже при нанесении в пять слоёв, в отличие от других лаков с матирующими добавками.

Что касается медной фольги для нижних поверхностей пикгардов, то я предпочитаю узкую ленту с липким слоем, которую можно пропустить в отверстие между полостями для получения надёжного электрического соединения. Однако не следует забывать, что эта фольга тонкая. Она очень легко рвётся в углах.



Влияние привносимой паразитной ёмкости при соприкосновении проводов с фольгой окажется выше, чем в случае графитовой краски, так как последняя имеет гораздо более высокое сопротивление.

Если фольга вокруг звукоснимателя образует короткозамкнутый виток, то это снизит добротность колебательного контура, и резонансный пик окажется более пологим. Однако это влияние не настолько разительно, как глухие экранирующие корпуса и массивные металлические детали в конструкции традиционных гитарных датчиков.



Итак, частотный спектр сигнала электрогитары формируется системой индуктивностей, ёмкостей и сопротивлений, параметры которой зависят не только от типов звукоснимателей и положений переключателей и регуляторов, но и от особенностей конструктивного исполнения темброблока.

Особенно это заметно в случае стратокастера, от которого требуется «стекло» — яркое звучание с выраженным перкуссивным характером, подчёркивающее ритмичность игры и динамику звукоизвлечения.



Однако мне (как и многим другим до меня) удалось получить это самое «стекло» от… телекастера с его гнусавыми «твэнговыми» датчиками путём реализации усовершенствованной нэшвилловской схемы.



Для этого потребовалось установить третий звукосниматель, но он воспроизводит культовое звучание не сам по себе, а в сочетании с одним из двух соседних. Собственно говоря, точно таким же образом «стекло» получается и на стратокастере.

▍ Магия фазового сдвига

Колебания гитарной струны представляют собой стоячие механические волны, причём они являются не чистой синусоидой, а суперпозицией гармоник. Узлы колебаний основного тона находятся в начале и в конце звучащего участка струны — открытой или прижатой на определённом ладу.


Узлы второй гармоники расположены на концах и посередине колеблющегося участка, третьей — на концах и на расстоянии трети длины от последних, и так далее. Пучности гармоник находятся ровно посередине между узлами.

Колебания ферромагнитной струны модулируют поле постоянных магнитов звукоснимателя. Под действием изменяющегося магнитного поля в катушках наводится переменная электродвижущая сила, с которой начинается гитарный аудиосигнал.

Если катушка датчика находится ближе к пучности определённой гармоники, то амплитуда колебаний последней в сигнале катушки окажется выше. Если ближе к узлу — то, соответственно, ниже. Прямо под узлом гармонику не слышно вообще.

Получается, что при игре на большей части длины грифа нековый звукосниматель воспроизводит больше основного тона колеблющегося участка струны, а бриджевый — больше гармоник.



Исключением является случай игры на последних ладах, особенно на инструментах, оснащённых двадцатью четырьмя и более ладами. Тогда нековый датчик находится ближе к концу струны, чем бриджевый.

Однако и это ещё далеко не всё. Позиция катушки звукоснимателя относительно пучностей и узлов некоторой гармоники определяет не только её амплитуду, но и фазу в итоговом электрическом сигнале.

Если катушка всего одна, то эта фаза ни на что не влияет. Но в случаях хамбакера и положений переключателя, активирующих более одного звукоснимателя, мы получаем сложение сигналов нескольких катушек, находящихся под разными местами струны.

Синфазные электрические колебания складываются и усиливаются, противофазные взаимно вычитаются и сходят на нет, а в промежутке между этими двумя крайностями усиление или ослабление выражено в разной степени.

Сложение сигналов катушек, расположенных под различными участками струны, создаёт специфический частотный спектр с подъёмами и провалами в определённых местах, формирующий узнаваемое звучание той или иной электрогитары.

Именно таким образом получаются специфический тембр хамбакера, «стекло» во второй и четвёртых позициях стратокастера и культовое звучание кантри, образуемое параллельным соединением двух телекастеровских синглов.

▍ А теперь внимание!

Итак, перемещение катушки электромагнитного звукоснимателя вдоль струны сдвигает фазу аудиосигнала, причём для разных гармоник и на разных ладах по-разному. Но ведь это не единственный способ сдвинуть фазу!

Пассивные электронные фильтры с участием конденсаторов, резисторов и катушек индуктивности тоже изменяют не только амплитуду, но и фазу электрического сигнала на разных частотах!

В простейшем случае, мы можем взять электрогитару с двумя одинарными датчиками и попробовать подключать их не напрямую, а через конденсаторы.

▍ Переходим к практике

Такая гитара у меня как раз есть. Это самодельный джазмастер c двумя звукоснимателями P-90.



Кто-то может спросить: разве P-90 — это не те самые датчики, которыми комплектовались электрогитары Fender Jazzmaster? На самом деле — нет. Несмотря на внешнее сходство и похожую конструкцию, у этих двух типов звукоснимателей имеется коренное отличие, которому посвящена отдельная статья.

Я люблю пятипозиционные переключатели ножевого типа. Они бывают с разным числом контактных групп, по-разному соединённых между собой, так что можно найти подходящий вариант для набора любых хитроумных комбинаций катушек и дополнительных компонентов.



Пяти звучаний обычно бывает вполне достаточно, поэтому пятипозиционный переключатель — это моё любимое решение. Однако у джазмастера из конструктора Harley-Benton переключатель трёхпозиционный, тумблерного типа, как у Gibson Les Paul.

Конечно же, можно изготовить новый пикгард или сделать накладку на тот, что имеется, и установить пятипозиционный ножевой «мегасвитч». Но я люблю сохранять эстетику инструмента. И этот пластиковый пикгард с рисунком черепашьего панциря мне очень нравится.

Итак, в этот раз я воспользуюсь двумя переменными резисторами с функцией «пуш-пул», что означает «тяни-толкай». Вал такого потенциометра может подниматься и опускаться, приводя в действие двухпозиционный переключатель на две контактных группы.



Подъём ручки громкости будет включать конденсатор на 3.3 нанофарада последовательно с нековым звукоснимателем, а ручки тембра — второй такой же конденсатор, соответственно, с бриджевым.



Это даст восемь вариантов звучания электрогитары:

1. бридж напрямую,
2. бридж и нек напрямую,
3. нек напрямую,
4. бридж через конденсатор,
5. бридж через конденсатор и нек напрямую,
6. бридж и нек оба через конденсаторы,
7. бридж напрямую и нек через конденсатор,
8. нек через конденсатор.

Первые три комбинации остаются стандартными, как будто гитару и не модифицировали. Это три положения штатного переключателя при опущенных ручках громкости и тона.

Если поднять обе ручки, то эти три положения дадут четвёртую, шестую и восьмую комбинации, реализующие так называемый «драй свитч» (dry switch). Это «осушитель» или «обезжириватель», ослабляющий нижние частоты и делающие структуру перегруза более «подтянутой».

И наконец, пятая и седьмая комбинации в среднем положении переключателя, когда одна из ручек опущена, а вторая поднята, влияют на разность фаз между гармониками в сигналах звукоснимателей. Появляется «битое стекло», неидентичное тому, что у Fender Stratocaster и подобных ему гитар, но вполне убедительное и музыкально применимое.

▍ Слушаем и смотрим

Так выглядит внутренняя сторона пикгарда после осуществления этой нехитрой модификации.



А вот и примеры звучаний моего осеннего джазмастера со струнами Alice AE536 08-38, прекрасно работающими на мензуре 25.5 дюйма (648 мм).

Видео на Rutube
Результат налицо. Добавление всего-навсего пары конденсаторов и пары переключателей сделало инструмент с двумя одинарными звукоснимателями не менее универсальным, чем нэшвилловский телекастер, оснащённый тремя датчиками.

Лично мне получившиеся звучания нравятся, хотя P-90 в металлическом корпусе нравятся ещё больше.



Когда почта, наконец, доставит «тяни-толкаи» с длинной резьбой, приспособленные для монтажа на деревянной деке без пикгарда, апгрейд с фазовращающими конденсаторами получит ещё одна электрогитара.

© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?