Der 1O-teile Booster

Ein Booster ist ein ungemein praktisches Ding und kann vielfach Verwendung finden: z. B. als Buffer, um das Signal bei langen Signalwegen oder Effektketten zu stabilisieren, als Solo-Boost hinter der Verzerrungsstufe oder als Gain-Boost vor der Verzerrungsstufe und so weiter … Dabei ist die Schaltung von Boostern meist recht simpel, handelt es sich doch dabei lediglich um eine einfache Verstärkerschaltung, meist auch noch ohne Klangregelung. Daher kann man selbst mit wenigen und günstigen Bauteilen schon überraschend gute Sound-Verbesserungen erzielen. Ein Beweis ist der hier vorgestellte Transistor-basierte Booster, der mit lediglich 10 Teilen auskommt und dennoch universell einsetzbar ist.

Sogar im Effektweg von Verstärkern verrichtet er klaglos seinen Dienst und wird von zerrenden Vorstufen nicht überfahren. Und – das Taschengeld wird von den Materialkosten in keinster Weise belastet.

Technik

Der 10-Teile-Booster ist nicht nur sehr klang neutral, sondern verfügt auch über große Lautstärkereserven. Herzstück des Boosters ist der FET-Transistor BS170. Dieser günstige Transistor ist als Schalttransistor weit verbreitet, doch für seine guten Audio-Eigenschaften war er, bevor die Z.Vex Box of Rock den Markt eroberte, eigentlich nicht bekannt. Die vorliegende Schaltung des 10-Teile-Boosters basiert in den Grundzü- gen auf der Boost-Schaltung der Box of Rock, die sich wiederum auf die SHO- (Super Hard On)-Schaltung bezieht.

Das Poti ist in der Schaltung so platziert, dass Strom hier durchläuft. Da – her raschelt und knistert es auch beim Verstellen. Das bezeichnete Z.Vex gerne als „Crackle ok“, um darauf hinzuweisen, dass das Knistern kein Defekt, sondern ein Teil des Konzeptes ist. Je nach Verwendungszweck und Szenario – also ob der Booster vor dem Verstärker oder im Einschleifweg, oder ob er allein oder im Verbund mit anderen Effekten benutzt wird – kann ein mehr oder weniger lautes Ploppen entstehen, wenn man den Fuß- schalter betätigt, um den Effekt zu aktivieren. Auch wenn dieses Problem grundsätzlich alle True-Bypass-Schaltungen betrifft, ist ein deutlich hörbares, elektrisches Einschaltgeräusch natürlich für einen Solo-Booster im Effektweg ein Killer-Kriterium. Daher bekommt der 10-Teile Booster zwei Pulldown-Widerstände, mit denen man das Problem meist in den Griff bekommt: ein 1M-Widerstand am Effekteingang (R3) und ein 100k-Widerstand am Ausgang.

Wenn der Booster trotz der Widerstände noch ploppen sollte, sind weitere Bemü- hungen meist vergeblich. Aber selbst dann kann man ihn immer noch als stets aktiven Buffer verwenden, wo er natürlich genauso sinnvoll aufgehoben ist.

Bau

Für die einfache Schaltung lohnt es sich kaum, extra eine Platine zu ätzen oder ätzen zu lassen – der Aufbau kann problemlos auf Lochraster- oder Streifenrasterplatinen erfolgen (Bild 1). Beide Pla – tinentypen gibt es natürlich bei den üblichen Verdächtigen, (musikding, ukelectronik, Conrad, Reichelt, Völkner) für kleines Geld. Ich habe mich für eine Streifenrasterplatine entschieden, die einfacher als eine Lochrasterplatine zu verarbeiten ist. Die Bestückung der Platine mit den Bauteilen ist der Abbildung (Bild 2) zu entnehmen.

Das Herausfordernde bei Nutzung der Platinen ist das Zurechtschneiden auf die benötigte Größe. Nicht jeder besitzt eine Tischkreissäge für den Modellbau; aber mit Laub- oder Stichsäge und etwas Geduld kommt man hier auch ans Ziel. Ist die Kupferseite der Platine verschmutzt, sollte diese z. B. mit Aceton vor dem ersten Löten gereinigt werden. Da die Löcher der Platine recht groß sind, ist es empfehlenswert, die Bauteile einzeln von oben (Plastikseite) zu bestücken und dann die Platine umzudrehen und das Bauteil direkt auf der Kupferseite zu verlöten. Begonnen wird bei der Bestückung mit den niedrigsten Bauteilen, den liegenden Widerständen und Dioden (D1, R1, R3, R4 und R5).

Das Abknicken der Beinchen (insbesondere bei R5) kann durch eine Biegevorrichtung (Bild 3), die es bei oben genannten Händlern gibt, deutlich erleichtert werden. Aber mit Spitzzange und gutem Augenmaß geht es natürlich auch ohne Hilfsmittel. Danach folgen die anderen Bauteile ihrer Höhe nach. Zum Schluss kommen der stehende Widerstand (R2) und der Elko (C2). Der nächste Schritt ist das Zurechtschneiden und Abisolieren der Litzen. Im Layout ist die rote Litze mit der 9-Volt-Stromver sorgung zu verbinden, die schwarze Litze ist die Masse, blau ist der Effekteingang und grün der Effektausgang. Die Verdrahtung mit den jeweiligen Buchsen zeigt Bild 4.

 

Mods

Statt des BS170-Transistors kann man auch einen 2N7000-Transistor nehmen. Der muss allerdings um 180° gedreht eingebaut werden. Der 2N700 gilt als etwas robuster und rauschärmer als der BS170. Ich kann das weder bestätigen noch dementieren, da mir noch kein BS170 in der Boosterschaltung kaputt gegangen ist und m. E. Rauschen auch kein grundsätzliches Problem der Schaltung ist. Was allerdings für den 2N7000 spricht, ist, dass er mit ca. 6 Cent noch günstiger ist als der 12 Cent „teure“ BS170. Wen das schaltungsbedingte Knistern beim Drehen des Potis stört, kann anstelle des Potis auch einen festen Widerstand einlöten.

Platz wäre auf der Platine z. B. in Reihe 9 vorhanden. Ein stehender Widerstand kann statt des Potis von 9a nach 9c gelötet werden. Ein geeigneter Wert ist z. B. 330 Ohm. An den Ausgang der Schaltung sollte dann ein 100k-A-Poti gelötet werden, um die Lautstärke, die vorher erzeugt wurde, wieder herunterzuregeln. Dazu wird die mittlere Lötöse des Potis mit dem Ausgang der Platine und die linke Lötöse (die Potiachse zeigt nach unten) mit Masse verbunden, die rechte Lötöse ist dann der neue Ausgang.

 

Einige Leser wünschten sich zusätzlich zu dem Layout (das zugegebenermaßen etwas klein geraten war) auch einen Schaltplan, um die Schaltung besser nachvollziehen zu können.

Den Wunsch nach einem Schaltplan hatte ich unterschätzt. Ich dachte, ein Layout, das nach dem „Malen-nach-Zahlen-Prinzip“ nachgebaut werden kann, würde einerseits zum Nachvollziehen der einfachen Schaltung genügen und andererseits einen niederschwelligen Zugang zur Welt der Elektronik eröffnen, ohne durch die technischen Symbole eines Schaltplanes abzuschrecken. Aber natürlich liefere ich den Schaltplan gerne nach. Bei der Gelegenheit kann dann auch gleich aus der Not eine Tugend werden, indem die Schaltplansymbolik am Beispiel des 10-Teile-Boosters erklärt wird.

Schaltplan

Ein Schaltplan ist eine abstrahierte Darstellung einer elektronischen Schaltung in Form definierter Symbole für die einzelnen Bauelemente. Der Schaltplan (Abb. 1) des 10-Teile-Boosters zeigt die kürzest möglichen Verbindungen der Bauteile miteinander an. Die Anordnung der Bauelemente entspricht dabei nicht der realen Anordnung auf der Platine. Dies erfolgt erst im sogenannten Layout. Komplexe Schaltpläne nehmen nämlich keine Rücksicht darauf, dass Masseverbindungen oder die Stromzufuhr nicht von beliebig vielen Stellen erfolgen können. Daher muss ein Schaltplan auch in ein Layout übersetzt werden. Üblicherweise ist bei Schaltplänen links der Eingang des Signals (hier markiert mit „In“) und rechts der Ausgang des Signals („Out“).

Der Strom kommt von oben („9V“) und die Masseverbindung ist unten im Bild („GND“). Im Mittelpunkt der Schaltung steht der BS170-Transistor, der mit dem Symbol eines N-Channel-MOSFET-Transistors eingezeichnet ist (Abb. 2). Die drei Anschlüsse, die im Schaltplan lediglich mit 1, 2 und 3 bezeichnet sind, entsprechen gemäß der Funktionsweise eines MOSFET-Transistors den Anschlüssen 1 = „Gate“/“G“ (engl. Tor), 2 = „Drain“/“D“ (engl. Abfluss), der an die Stromzufuhr kommt, 3 = „Source“/“S“ (engl. Quelle), der über das 5k-C-Poti an Masse angeschlossen wird. Drain und Gate sind über den 1M-Widerstand (ein Mega-Ohm) miteinander verbunden. Widerstände werden mit den Rechtecken dargestellt (Abb. 3).

Leider sind die Symbole nicht einheitlich genormt. In amerikanischen Schaltplänen findet man z. B. meist eine Zick-Zack-Linie als Symbol für Widerstände. Die Bauteilbezeichnung (z. B. „R1“) und der Bauteilwert (z. B. „5K1“ – also 5,1 KiloOhm) sind neben den Symbolen aufgeführt. Bauteilwerte finden sich nicht unbedingt in allen Schaltplänen, häufig werden die Werte auch in separaten Listen aufgeführt. Potis sind regelbare Widerstände. Sie erhalten noch einen diagonalen Pfeil durch ihr rechteckiges Widerstandssymbol (Abb. 4). Kondensatoren werden mit zwei gegen- überliegenden Strichen dargestellt. Zu unterscheiden sind beim 10-Teile-Booster der 100nF-Folienkondensator, der keine Einbaurichtung hat und zwei schwarze Striche als Symbol bekommt (Abb. 5), und der 1uF-Elektrolytkondensator (Elko), bei dem Plus- und Minuspol zu unterscheiden sind.

Im Schaltplan wird der Pluspol mit einem kleinen Plus und der Minuspol mit einem weißen Strich markiert (Abb. 6). Das Bauteil selbst markiert den Minuspol auf dem Bauteilkörper und den Pluspol mit einem längeren Beinchen. Auch die Diode hat wie der Elko eine Einbaurichtung. Am Bauteil markiert ein schwarzer Strich die Kathodenseite (Minuspol). Dies ist auch im Symbol am Schaltplan erkennbar, wo der Strich an der Spitze des Dreiecks die Kathodenseite ausweist (Abb. 7). LEDs sind ja nichts anderes als leuchtende Dioden. Daher werden sie durch das Diodensymbol mit zwei zusätzlichen Pfeilen dargestellt, die das Leuchten symbolisieren (Abb. 8).

Layout

Das Layout zeigt die Anordnung der Bauelemente einer elektronischen Schaltung, wie sie real auf der Platine angeordnet werden. Bei der Erstellung eines Layouts ist z. B. zu berücksichtigen, dass man die Bauteile möglichst platzsparend anordnet und auch eine möglichst umlaufende Masseverbindung erreicht. Besonders wichtig ist es, ohne oder zumindest mit nur wenigen Kreuzungen von Leiterbahnen auszukommen. Sind Kreuzungen notwendig, versucht man sie mit Bauteilen, z. B. liegenden Widerständen zu gestalten. Nur zur Not möchte man reine Drahtbrücken, sogenannte „Jumper“, einplanen.

Die geschickte Anordnung der Bauelemente auf einer Platine ist denn auch eine Kunst für sich. Selbst wer professionelle Layout-Programme nutzt, die mit einer automatischen Layout-Funktion aus Schaltplänen ein Platinen-Layout konstruieren, kann mit manueller Nacharbeit noch einiges an Optimierung erreichen. Die Übersetzung des Schaltplans in ein Layout ist im Fall des 10-Teile-Boosters recht einfach, da nur an einer Stelle im Schaltplan eine Stromzufuhr erfolgen muss und die Teile mit Masseverbindungen im Schaltplan bereits alle miteinander verbunden sind. Im Streifenraster-Layout (Abb. 9) wurde der obere Streifen für die Masseverbindungen der Bauteile genutzt. Der zweitoberste Streifen dient dem 9- Volt-Anschluss und wird nur von dem 5k1- Widerstand benötigt, der dem Transistor seine Arbeitsspannung zuliefert.

Der Effekteingang ist der zweitunterste Streifen, der dem 100-nF-Kondensator vorbehalten bleibt und der unterste Streifen dient als Effektausgang. Im nächsten Monat werden dann Schaltplan und Layout für die Mod des 10-TeileBoosters nachgeliefert, die dem Poti das Knistern abgewöhnt, sowie Schaltplan und Layout für den Strat-Booster.

 

Schaltpläne und der Layouts für die Modifikationen gibt’s hier!