Hot Rod Mod: Spannungsverdopplung – 18 Volt

(Bild: Richter)

In unserer kleinen Reihe zum Thema Stromversorgung von Effektpedalen wird es heute „spannend“ – und das, obwohl man sich in Sachen Spannung eigentlich ziemlich einig ist. Denn der Standard für die Versorgung von Bodeneffektgeräten ist klar gesetzt: Fast alle Pedale arbeiten mit 9 Volt. Dieser Standard wurde vor vielen Jahren mit den ersten 9-Volt-Block-Pedalen etabliert.

Die Batterieform wurde in den 50er-Jahren entwickelt und ist bis heute eine der weit verbreiteten Standardgrößen für Batterien oder Akkumulatoren. Sie war (und ist) wohl wegen ihrer kompakten Bauform der ideale Stromspeicher für Geräte, deren Mikroelektronik zwar eine höhere Spannung, jedoch nur eine geringe elektrische Leistung benötigt. Dazu zählen auch die meisten Gitarreneffektgeräte. Die quaderförmige Batterie in den Dimensionen 48 x 26 x 17 mm (IEC-Norm) besteht meist aus sechs übereinander gestapelten 1,5 Volt-Zellen.

Beide Anschlüsse sind an der Kopfseite und mit unterschiedlichen Klemmen klar markiert, sodass eine Verpolung ausgeschlossen ist. Je nach Konstruktion liefern sie zwischen 8,4 Volt (Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren), 9 Volt (Zink-Kohle und Alkali Mangan-Zellen) oder auch mal 10,2 Volt (Lithium-Mangan-Dioxid-Zellen). Natürlich nur bei frischen Batterien.

Wenn Batterien schon länger in Gebrauch sind, geht die Spannung zum Teil deutlich in die Knie. Eine ausgelutschte Zink-Kohle-Batterie kann dann auch mal nur noch 6 Volt liefern. Hieran erkennt man schon, dass hinsichtlich der Versorgungsspannung deutliche Toleranzen akzeptiert werden können. Viele Effektgeräte arbeiten mit Transistoren und ICs, die in der Regel auf Spannungen bis 12 Volt ausgelegt sind. Mit 9 Volt kommen die Bauteile auch prima klar und gerade Transistoren akzeptieren auch noch geringere und zum Teil auch höhere Spannungen, bevor sie ihren Dienst quittieren. Dies geht dann allerdings mit klanglichen Änderungen einher. Dazu aber später mehr.

darf es ein bisschen mehr sein?

Die Hersteller von Bodeneffektgeräten haben ihre Pedale also auf eine 9-Volt-Spannungsversorgung optimiert, weil der Batteriestandard dies vorgab. Hätte es kompakte 12-Volt-Batterien gegeben, wäre vielleicht das der Standard geworden. So aber wurde für Schaltungen, die mehr als 9 Volt erforderten, entweder gleich ein Netzteil integriert oder man verwendete zwei in Reihe geschaltete Batterien, um 18 Volt zu erzielen, die dann je nach Bedarf intern noch mal heruntergeregelt wurden.

Vor allem Ende der 70er, als die ersten stromhungrigeren analogen Modulations- und Delay-Effekte auf den Markt kamen, verlangten einige Geräte mehr als 9 Volt. So z. B. die Ibanez-Pedale der „0“er-Serie. Das AD-80 Delay, der CS-505 Chorus oder der FL-301 Flanger wollten mit zwei Batterien oder einem 18- Volt-Netzteil versorgt werden. Erst das FL 301 DX arbeitete dann mit einem weniger hungrigen IC und begnügte sich mit 9 Volt. Die Ibanez-Pedale der 9er-Serie sowie den nachfolgenden Serien waren dann mit 9 Volt zufrieden.

Aber auch wenn heute fast alle Pedale klaglos mit 9 Volt arbeiten, macht es durchaus Sinn, sich mit dem Thema Spannung zu beschäftigen. Insbesondere Verzerrer reagieren nämlich auch klanglich sehr interessant auf unterschiedliche Spannungen. Von Fuzz-Pedalen kennt man das Phänomen vielleicht schon. Nicht wenige meinen ja, dass ein Fuzz erst mit einer halb leeren Batterie richtig gut klingt – also dann, wenn das Pedal mit weniger als 9 Volt versorgt wird. MXR z. B. hat auf dieses Thema mit dem Variac-Fuzz reagiert und seinem Verzerrer eine von 5 – 15 Volt regelbare Spannungsversorgung spendiert, die deutliche Klangänderungen erlaubt.

Mein persönliches Aha-Erlebnis zu diesem Thema hatte ich vor einigen Jahren, als ich mich wunderte, warum das Fulltone OCD meines Kollegen ganz anders klang als mein OCD. Er verwendete es als fantastisch klingendes Low-Gain-Overdrive, während ich der Meinung war, dass es nur als Hi-Gain-Monster zu gebrauchen sei. Das Rätsel konnte dann mit einem Blick auf die von uns jeweils verwendete Eingangsspannung gelöst werden. Mit 9 Volt klang das Pedal dicht und fett, während es mit 18 Volt deutlich mehr Headroom hatte und auch transparent und luftig klingen konnte.

Von dieser Erfahrung ermutigt, verwende ich mittlerweile einige Pedale nur noch mit 18 Volt. Mein Wampler Plexidrive oder der Baldringer Dual-Drive z. B. leben mit der höheren Spannung richtig auf. Aber Vorsicht! Nicht alle Pedale vertragen 18 Volt und viele Pedale reagieren auch nicht auf eine höhere Spannung. Daher sollte man sich beim Hersteller versichern, dass die 18 Volt das Pedal nicht beschädigen.

doppelte power

Die einfachste Möglichkeit, 18 Volt zu erreichen, ist natürlich ein entsprechendes Netzteil zu bemühen. Viele hochwertige Multinetzteile bieten auch einen 18 Volt Ausgang an. Mit dem entsprechenden Kabel kann man aber auch aus allen Netzteilen mit galvanisch getrennten Ausgängen 18 Volt entlocken. Dafür müssen zwei Ausgänge in Reihe geschaltet werden.

Wie das funktioniert erkennt man am besten an zwei Batterien. Zwei 9-Volt-Blöcke schaltet man in Serie, indem man ein rotes und ein schwarzes Kabel von zwei Batterieclips zusammenlötet. Bei einem DC-Kabel funktioniert das genauso: Der Plusanschluss des einen Steckers wird mit dem Minus-Anschluss des anderen Steckers verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse liefern dann die doppelte Spannung. Aber wie oben bereits gesagt, funktioniert das nur, wenn das Netzteil auch isolierte Ausgänge hat!

charge pump ic

Eine besonders elegante Möglichkeit, aus einer Spannungsquelle das Doppelte herauszuholen bietet eine „Charge Pump“ (Ladungspumpe) an. Darunter versteht man elektrische Schaltungen – z. B. spezielle ICs – die elektrische Spannungen vergrößern oder Gleichspannungen in der Polarität umkehren können. Dazu werden elektrische Ladungen mit Hilfe von Kondensatoren und durch periodisches Umschalten in der Spannung vergrößert.

Das kann man sich z. B. so vorstellen, dass Wasser mit Eimern auf einen Berg hinauf befördert wird und dort mit einer höheren potentiellen Energie gesammelt wird. Wenn keine großen Ausgangsströme benötigt werden, funktionieren Ladungspumpen ganz prima. Sie werden daher in Effektgeräten gerne eingesetzt. Pedale, die damit werben, dass sie intern mit höherer Spannung arbeiten, verwenden in der Regel eine Ladungspumpe.

Der Bau einer Ladungspumpe ist recht einfach. Es genügen fünf Bauteile. Ein IC – in unserem Beispiel ein U7660 (alternativ z. B.: ICL7660; LTC1044; Max1044), zwei Dioden und zwei 10 uF-Elkos. Als Dioden kommen vorzugsweise Schottky-Dioden vom Typ 1N5817 zum Einsatz, um möglichst wenig Verlust zu haben und so weit wie möglich an die angestrebten 18 Volt heranzukommen. Ich hatte in meiner Schublade nur noch ein paar BAT41 – geht auch. Die Miniplatine findet mit den entsprechenden Buchsen in einem kompakten GEH 60-Gehäuse Platz.

Wem das Bauen zu mühsam ist, bekommt von Xotic oder Cioks für ca. € 35 auch fertige Spannungsverdoppler. Aber kaufen kann ja jeder …

(erschienen in Gitarre & Bass 02/2019)