Hvordan fungerer egentlig en gitarforsterker?

Har du noen gang lurt på hvordan den spinkle lyden som kommer direkte fra gitaren kan bli til den lyden som gir deg varige skader i form av å ødelegge ørene dine?

 

Jeg regner med at de fleste der ute vet at man må ha en kabel som går fra gitaren til forsterkerens inngang, og til nød en kabel inn på baksiden av kassa som går rett til veggen. Men hva er dette egentlig godt for?

Jo nå skal du høre her!

Alle ting som beveger seg her i universet gjør så fordi det har blitt tilført en kraft. Kinetisk Energi. Når du bruker hånden og plekteret ditt til å flytte på gitarstrengen vil denne flytte seg frem og tilbake, og dette rimelig fort, noe som fører til at strengen gir fra seg kinetisk energi. Eksempelvis har E strengen (den mørkeste og tykkeste strengen på gitaren) en frekvens på 82,41 Hz. Frekvens sier du? Dette betyr at den flytter seg frem og tilbake 82,41 ganger for hvert klokkesekund som går. Mange kan på logisk vis tro at frekvensen blir lavere etter som tiden går. Men det gjør den ikke. Den går frem og tilbake 82,41 ganger per sekund helt til den står stille, eller at du bestemmer deg for å knuse gitaren ned i scenen så strengene ikke lengre har noe feste å forholde seg til. En annen måte å endre frekvensen til strengen er for eksempel å trykke ned på bånd 5 på gitaren. Dette vil føre til at frekvensen går opp til 110 Hz og du får tonen A. Holder du fingeren på bånd nummer 24 på den lyseste strengen vil frekvensen som kommer ut være 1319 Hz. Og strengen vil bevege seg 16 ganger så kjapt frem og tilbake.  Det eneste som endres over tid, uten endringer fra din side, er hvor langt strengen flytter seg fra side til side. Altså hvor mye energi den gir fra seg. Dette er det som bestemmer hvor mye lyd den lager. 

 


Når du har slått på en streng blir lyden fanget opp av noe vi kaller mikrofoner. Jobben til mikrofonene er å få med seg hvilken frekvens strengene synger i(hvor mange ganger de går fra side til side per sekund), og hvor mye kraft de gir fra seg (hvor langt de går fra side til side totalt). En mikrofon fungerer litt på samme måte som en magnet, og når strengen beveger seg, vil det elektriske signalet fra mikrofonen generere tilsvarende med energi i form av bl.a. volt, eller "potensiell elektrisk spenning". Man kan tenke seg at gitarstrengen trekker på mikrofonen ettersom hvor langt de er fra hverandre, som fører til at noe, altså strøm, blir flyttet på. Hvor mye spenning som skapes kommer an på hva slags mikrofon du bruker og hvor hardt du slår på strengen. Et typisk utsignal fra en gitar vil være på rundt 0,5 volt når du slår pent, og opp til 3 volt hvis du slår hardt på alle strengene samtidig.

Men... 3 volt er knapt så mye spenning du får ut av de kjedelige batteriene som sitter i fjernkontrollen. Og er langt i fra nok til å drive høytalerne du har koblet til bilen din. Er du heldig kan du høre skimmer av lyd hvis du kobler et sett små hodetelefoner rett inn i gitaren. Men det er ikke nok til å få det til å kile i magen.

For å løse dette kobler du gitaren inn i forsterkeren. Men får å få denne til å fungere som vi ønsker trenger vi et komponent kalt en "Operasjonsforsterker". Eller OpAmp som det heter på fagspråket. En operasjonsforsterker er et elektronisk element som du får i mange størrelser. Felles for operasjonsforsterkerene er at de forsterker et signal så så mange ganger. For eksempel kan den ha en forsterkning på 100 ganger. Dette vil føre til at et innsignal på 3 volt bli til 300 volt, og nærmere noe som klarer å generere lyden vi ønsker når vi kjører på motorvegen.
Men nå lurer du SELVFØLGELIG på hvordan 3 volt kan bli til 300 volt bare ved hjelp av et lite elektrisk komponent. En operasjonsforsterker kan utføre denne oppgaven nettopp fordi du har vært flink å koblet gitarforsterkeren inn i strømkontakten. Den bruker den spenningen som kommer fra veggen til å forsterke det allerede eksisterende signalet.

En Operasjonsforsterker ser slik ut ( OBS: på papiret, IKKE i virkeligheten):

 

Egentlig fungerer dette på en mer komplisert måte jeg ikke har planer om å gå i dybden på. Men vi kan for enkelhetensskyld si at inngangene A og B er stedet signalet kommer inn. Altså fra gitaren du sitter med i hendene.
D og E er stedet vi har koblet til stikkontakten. Og utgangen, C er det stedet hvor det endelige resultatet blir videresendt i kretsen. Helt fennomenalt!

 

Tidligere snakket jeg om at en gitarstreng hopper frem og tilbake i en gitt hastighet, eller frekvens. Dette kan til syvende og sist puttes inn i et koordinatsystem som vist under:

 

Når gitarstrengen er bøyd helt til den ene siden vil signalet i dette tilfellet gi oss en volt på 3,2. Den vil så gå til motsatt side og gi en volt på minus 3,2. Og når den så er tilbake på possitive 3,2 vil det ha gått en såkalt periode og strengen må bare gjøre dette 81,41 ganger til før det har gått et sekund (og i det tilfellet vi spiller en åpen E streng på gitaren).
Operasjonsforsterkeren vil naturligvis følge den samme kurven og spenningen vil gå opp og ned like fort som strengen går frem og tilbake. Hvis vi fremdeles har en forsterker på 100 ganger og en inngangsvolt på 3,2 vil den altså gi fra seg et signal som går fra minus 320 volt til possitive 320. Et sprang på 640 volt som utgjør en god del når det er snakk om å flytte på et høytalerelement. Og det gjør den selvfølgelig 82,41 ganger per sekund, eller mer. Og vi klager over jobbene vi har?

 

Det er også Operasjonsforsterkeren som gir oss de gode og kjente Distortion (forvrengt) lydene, som gi kjenner godt fra Rock og Metall sjangerene. Dette som en følge av mer komplekse virkemåter, men i bunn og grunn endrer de signalet som går ut til forsterkeren så de pene kurvene vi ser ovenfor ikke blir fullt så pene lengre. Et typisk eksempel vil se slik ut:


Der den rene lyden fra gitaren er det øverste lydsignalet, og det grumsette og nederste signalet er hvordan det ser ut etter at vi har lekt med det.

 

Som avbildet lengre opp er dette min "ToHundreKroners" forsterker. Åpner vi denne boksen som jeg tror leverer et sted mellom 0 og 1 watt så finner vi et slikt elektrisk brett:

Rundt om på kortet finner vi flere nødvendige komponenter for å lage lyden, men hovedkomponentet som jeg har snakket om hittil er den svarte, avlange og vannrette kompissen litt til venstre for midten.
Som vi ser har denne 8 ben, eller innganger/utganger. I figuren du studerte for noen sekunder siden finner vi bare 5 inn/ut-ganger. Men Operasjonsforsterker er dessverre litt mer komplisert enn hva jeg har tenkt å finne ut av selv, noe som fører til at vi ikke tenker på de resterende 3 koblingene.

Det går også an å bruke rør-forsterkere. Disse vil gjøre mye av den samme jobben som en operasjonsforsterker, men lyden som kommer ut av høytalerne vil, etter populær mening, være bedre. I dette tilfellet vil lydsignalet fra gitaren går gjennom et oppvarmet rør, som avbildet, og varmen som blir generert der, sammen med elektrisk påvirkning, vil sørge for at lyden vrenger seg slik du ønsker. Ulempen med denne formen er at rørene etterhvert blir slitt og dårlige som fører til at du må bruke enda mer penger på nye.

 

 

 

Det var alt for i dag! Håper det var lærerikt og livsgivende, og at du ikke setter deg ned å skrur fra hverandre gitarforsterkeren til mange tusen kroner som du tidligere hadde planer om.

Om det er noe annet du brenner for å finne ut av hvordan fungerer er det bare å gi meg forslag!

Og mens jeg har deg her; jeg har nettopp gått til innbestilling av et Arduino kort eller to (http://www.arduino.cc/) og kommer i fremtiden til å skrive hvordan jeg lager en LED Cube, og hvordan man fjernstyrer et radiostyrt fly ved hjelp av et akselerometer (f.eks. smartmobilen din)

LED-prosjektet så langt

Stay tuned!

 

 

 

 

Ingen kommentarer

Skriv en ny kommentar

Elektrosjokk

Elektrosjokk

21, Oslo

Navnet er Magnus Kvist, jeg studerer for å bli elektroingeniør ved Høgskolen i Oslo og Akerhus, og på fritiden leker jeg med elektrisitet.

Kategorier

Arkiv

hits