Effektiv! Master-Volume & Reactive Load

Als Gitarrist der seligen Zeit hatte man oft auch so sein Leid mit den Röhren-Amps, vor allem mit den 100-Watt-Modellen. Hatte man damit endlich seinen Overdrive Sound gefunden, war dieser dann häufig zu laut. So erging es auch z. B. Blues-Rocker Paul Kossoff (Free) oder Ron Wood (Faces). Sie hatten zu dieser Zeit wenig Möglichkeiten, die Lautstärke ihrer 100 Watter unter Beibehaltung des tollen Sounds zu drosseln.

Die gebräuchlichste Methode war, zwei der vier Endröhren abzuziehen – Kossoff benutzte diese Variante gern bei seinen Marshalls. In Woods 69er-Hiwatt waren damals schon 2 Röhren abschaltbar (!). Dadurch waren die Amps unserer Protagonisten wenigstens etwas leiser, nominal entstand so ein etwa 65- Watt-Modell. Für einen üblichen Club immer noch etwas laut. Erst Mitte der 70er-Jahre wurde dies Problem großflächig und allgemeingültig gelöst …

the preamp master

Zunächst einmal wurde schnell erkannt, dass die Vorstufe einfach besser klang und crunchte, wenn diese heftig angefahren wurde. Dadurch wurde die Eingangs-Triode der Vorstufe übersteuert. Und das „Heftige“ wurde dann z. B. mit dem Colorsound Overdriver realisiert, einem Silizium Transistor Booster mit gewaltigem Gain, der als Zusatz noch ein Klangnetzwerk (Baxandell-Typ) beinhaltete. Der Treter hatte mehr Gain als eine Triodenstufe.

Als Quintessenz wurde klar, dass das seit langem eingeführte Konzept der üblichen, „beiläufigen“ Röhren-Vorstufe um eine weitere Triodenstufe erweitert werden musste, um diesen begehrten, crunchigen Rock-Ton zu bekommen. Man begriff auch, dass solch ein neuzeitlicher Gitarrenverstärker eine Endstufe und (!) eine richtig „eigenständige“ Vorstufe besitzen musste, welche eben kein beiläufiges Anhängsel der Endstufe mehr war.

Man bräuchte also den Volume-Einsteller nur vor die Endstufe zu verlegen und alles, was dann dort vor diesem Volume passierte, konnte in der Lautstärke eingestellt werden, also auch die Vorstufen-Zerre. Damit die Zerre aber flexibel einstellbar blieb, verblieb das original Volume an seinem gewohnten Platz. Lediglich der eben eingeführte Volume direkt vor der Endstufe wurde sinntreffend Master-Volume (MV) genannt.

Hiwatt führte solch einen MV bereits 1969 ein, allerdings platziert eine Stufe vor der eigentlichen Endstufe. Bei Marshall wurde dieses MV-Design 1975 eingeführt, mit dem neuen, 100 Watt starken Modell 2203. Gleichzeitig bekam dieses Modell auch noch eine modernere, kaskadierte Vorstufe – bei Marshall war die Neuzeit angebrochen.

In den USA ging das Kaskadieren und einpflegen dieses MV-Designs sogar noch etwas früher von statten. Der kalifornische Hersteller Mesa/Boogie, der kleine, aber kraftstrotzende Combos mit viel Gain auf der Basis von Fender Amps fertigte, versah früher als Marshall seine edlen Teile mit diesem neuen Feature. Fender führte das MV-Design 1972 bei dem Twin Reverb Modell ein. Ich entsinne mich sogar, dass ein alter Echolette B40N von Mitte der 60er-Jahre solch ein Master-Volume eingebaut hatte. Doch diese Schaltung sollte nicht das einzige MV-Design bleiben … denn zwar gefiel jedem, dass jetzt ein Overdrive-Sound bei jeder Lautstärke verfügbar war, aber der Sound als solcher blieb Geschmackssache.

Werden die üblichen kaskadierten Vorstufen in die Übersteuerung getrieben, entsteht eine asymmetrische Übertragungskennlinie (ÜKL), insbesondere bei dem Schaltungsdesign von Marshall mit dem direkt gekoppelten Kathodenfolger vor dem Tonestack (siehe Effektiv-Workshop in den Ausgaben 07 und 08/2015). Übersteuert hingegen die Gegentakt-Endstufe, entsteht eine symmetrische ÜKL. Und genau Letzteres generierte eben das Overdrive-Signal der „Supergroup“-Gitarristen der frühen 70er-Jahre mit ihren voll aufgedrehten röhrenden Amps.

ppi-mv

Wer nun als erstes diese zündende Idee hatte, das die Endröhren ansteuernde Gegentakt-Signal, kommend vom Treiber, mit einem Stereo-Poti zu mastern, ist nicht mehr zu klären. Irgendwann Ende der 70er-Jahre war es da … Einer der ersten großen Amp-Hersteller, der dieses Feature in Serie übernahm, war Orange 1977/78 mit ihrem gut klingenden Overdrive 120. Dieser Amp hatte in der Endstufe ein direkt gekoppeltes Kathodyn-Phase-Split-System. Die beiden Ausgänge des Splitters wurden dann einfach mit einem hochohmigen Stereo-Poti gemastert. Im Fachjargon hat das dann auch einen entsprechenden Namen: Post Phase Inverter Master Volume oder kurz: PPI-MV.

Diese Art des Masterns ist für viele Rock-Gitarristen von den beiden bisher diskutierten MV Designs die akustisch schönere Variante. Marshall hat diese Art des MV z. B. in dem relativ aktuellen Modell 2466 „Vintage Modern“ eingebaut. In vielen Shops sind dann in den späten 70er- und 80er-Jahren viele Marshalls, aber auch andere Amps, auf ein PPI-MV umgebaut worden.

Ich selbst verbaute den PPI-MV erstmals im Jahr 1978 und benutze diesen MV-Typ auch heute noch in vielen meiner Amps, in meinem Minor Amp benutze ich eine Mod des PPIMV „Frondelli“ Designs.

Ich verweise hier auf die äußert informativen „Trainwreck Pages“, welche eine sehr gute Dokumentation über das PPI-MV (und anderes) beinhaltet. Das PPI-MV wird hier auch mit verschiedenen Mods gezeigt, sehr empfehlenswert ist die „Lar-Mar“ Version, welche eine sehr hohe Betriebssicherheit garantiert.

www.robrobinette.com/The_Trainwreck_Pages.htm

load box

Historisch betrachtet wurde also zunächst ein niederohmiges Hochlast-Poti zwischen dem Amp und der Box eingebracht. Damit lässt sich dann tatsächlich die Lautstärke des verzerrenden Amps einstellen. Doch was Dynamik und Klang anbelangte, ließen sich deutliche Unterschiede feststellen. Was war passiert? Sieht der Amp als Last zunächst noch irgendwie den Lautsprecher bei voll aufgedrehtem Hochlast-Poti, wird beim Zurückdrehen der Lautsprecher mehr oder weniger stark abgekoppelt.

Der Amp sieht also in diesem Betriebsfall fast einzig das Hochlast-Poti, also eine reelle ohmsche Last. Diese Erkenntnis lässt auch den Rückschluss zu, dass der Amp an einer ohmschen Last anders klingt als an einem Lautsprecher. Und allgemein betrachtet, klingt der Amp an der ohmschen Last flacher, einfach nicht so lebendig. Als Notlösung ist das noch OK, aber wie geht‘s besser?

der lautsprecher

Wenn die Endstufe also den Lautsprecher für guten Klang sehen will, bitte sehr, soll sie ihn auch formal bekommen – will sagen, wir müssen das Hochlast-Poti in seinem Wirken so abändern, dass dieses sich elektrisch wie ein Lautsprecher verhält. Das Herzstück eines Lautsprechers ist seine Schwingspule, welche die Konus-Membran antreibt. Und in ihrem Namen steckt viel Wahrheit – das Teil ist eine Spule mit ohmschem Verlust-Widerstand.

Es ist offensichtlich, dass der Amp mindestens das mal sieht, wenn er in den Lautsprecher „elektrisch“ reinschaut. Dies RL Verhalten beschreibt dann auch gut das elektrische Geschehen in den Höhen des Lautsprechers. Doch der Amp sieht im Bass aber auch Dinge, welche nicht sofort erkennbar sind. Es sind die akustisch/mechanischen Kenndaten der Box, die sich durch eine mechanisch => elektrische Transformation in die Impedanzkurve des gesamten Cab einbringen. Dabei ist die geschlossene Box inkl. der Lautsprecher als Einheit zu verstehen.

Und eingebracht wird jetzt das Resonanzverhalten des Cabs. Jenes Resonanzverhalten, im Bass angesiedelt, wird als LRC Parallelschwingkreis ausreichend dargestellt. Das alles zusammen ergibt die typische Impedanzkurve des Cab – siehe Grafik.

reactive load

Die beiden Blindkomponenten dieses Parallelschwingkreises L & C sind als zueinander duale Energiespeicher zu verstehen, die durch den fließenden Wechselstrom abwechselnd geladen und entladen werden. Das C speichert seine Energie in Form einer elektrischen Ladung, das L speichert die Energie, welche beim Feldaufbau in diese reingesteckt wird und später beim Feldabbau wieder dem System zur Verfügung steht. Dieses LC Arrangement kann also Energie aufnehmen und auch wieder abgeben (!).

Elektrisch bedeutet das ein Hin- & Herpendeln der Blindleistung zwischen Quelle und Last. Insbesondere das Wiederabgeben der Energie – also das Rückspeisen in die Quelle, die Endstufe – unterscheidet dieses System grundsätzlich von einer einfachen ohmschen Last, welche nur Energie aufnehmen kann. Daher wird solch ein rückspeisendes komplexes System als „reaktiv“ betitelt. Das komplett beschriebene Arrangement wird, insbesondere wenn für hohe Belastung ausgelegt, als „reactive load“ bezeichnet.

Und genau diese Impedanzkurve (siehe Abb.1), welche elektrisch das Cab recht genau beschreibt, sieht die Endstufe. Nur mit reaktiver Last, welche das Cab elektrisch simuliert, generiert die Endstufe ihren Originalsound.

die endstufe

Wird eine Endröhre mit einer rein ohmschen Last beaufschlagt, so wie allgemein gerne dargestellt (Abb.2), ergibt sich im Ausgangs-Kennlinienfeld der Röhre eine Arbeitsgerade. Bei einer komplexen Lastimpedanz (=Realbedingung) hingegen mutiert diese Gerade dann formal zu einer Ellipse – Abb.3; diese Ellipse wird umso runder, je größer der Blindanteil der Last wird. Die Lage dieser Ellipse ist zudem aussteuerungsabhängig.

Es erscheint schon alleine bei Sichtung von Abb.3 logisch, dass dies einen leicht anderen Klang liefern wird als bei Aussteuerung über einer Arbeitsgeraden, also reeller (=ohmscher) Last (Abb.2).

Abb.4 zeigt jetzt das reale Szenario bei Aussteuerung der 6L6GC Endröhren bei einem Fender Super-Reverb an einem Lautsprecher sowie der Ansteuerung mittels Strat und Gitarrentönen. Ein solcher realistisches „Ellipsenwirrwarr“ liefert dann auch eine gut designte Reactive Load Box.

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(erschienen in Gitarre & Bass 04/2018)