Warum klingen Kondensatoren und Widerstände mit unterschiedlichen Werten in derselben Verstärkerschaltung unterschiedlich?

Die Impedanz (stellen Sie sich das als Widerstand vor) eines Kondensators ändert sich mit der Frequenz des durchlaufenden Signals. Je niedriger die Frequenz (Bässe), desto höher die Impedanz.

Die Impedanz des Kondensators hängt auch von seinem Wert ab. Ein Kondensator mit einem höheren Wert hat eine niedrigere Impedanz als ein Kondensator mit einem niedrigeren Wert. Bei gleicher Frequenz stellt ein Kondensator mit kleinem Wert einen höheren Widerstand dar als ein Kondensator mit großem Wert.

Um mehr Bass zu bekommen, müssen Sie einen größeren Kondensator in Reihe mit dem Lautsprecher verwenden.

C1 in Ihrer Schaltung dient dazu, Gleichstrom vom Verstärker zu blockieren. Bei Gleichstrom befindet sich ein Kondensator sehr nahe an einem offenen Stromkreis - Gleichstrom kann nicht passieren.

Die Umstellung erfolgt jedoch schrittweise. Der Kondensator blockiert nicht nur Gleichstrom. Es behindert auch den Fluss anderer Frequenzen. Je niedriger die Frequenz, desto mehr wird blockiert.

Irgendwann ist es nicht mehr spürbar. Für die Arbeit mit Filtern (die Kondensator/Lautsprecher-Kombination ist ein Hochpassfilter) wird dieser Punkt als der Punkt definiert, an dem die Amplitude um die Hälfte reduziert wird (das sind -3 dB.)

Ich werde nicht auf die Berechnung des Cutoffs eines Filters eingehen - es gibt viele Erklärungen im Internet, die viel detaillierter sind, als ich möchte.

Für die andere Seite (Widerstand ändert den Klang) müssen wir uns die Induktivitäten ansehen.

Die Tonabnehmer Ihrer Gitarre sind Induktoren – im Grunde nur Drahtspulen.

Induktivitäten sind das Gegenteil von Kondensatoren. Induktivitäten lassen Gleichstrom gut durch, aber ihre Impedanz steigt, je höher die Frequenz ist. Sie steigt auch an, wenn der Wert der Induktivität zunimmt.

Sie ändern nicht die Impedanz des Induktors (Tonabnehmer).

Wenn Sie den Widerstand am Verstärker ändern, ändern Sie die Belastung der Induktivität.

Ein Widerstand, der über die Induktivität geschaltet ist, bildet einen Spannungsteiler. Wie die Spannung zwischen dem Tonabnehmer und dem Widerstand aufgeteilt wird, hängt von der Frequenz des Signals ab - die Impedanz der Induktivität ändert sich mit der Frequenz, was die Aufteilung der Spannung zwischen der Induktivität und dem Widerstand ändert.

Die Kombination aus Spule und Widerstand bildet ein Tiefpassfilter. Es entfernt hohe Frequenzen.

Der Punkt (Frequenz), an dem sich dies bemerkbar macht, hängt von dem Widerstand ab, der die Spule belastet. Ein höherwertiger Widerstand lässt mehr hohe Frequenzen passieren. Wenn Sie den Wert des Widerstands verringern, verringert sich die Frequenz, bei der Sie einen Unterschied hören können.

Eine andere Sache, die passieren wird, ist, dass der Widerstand auch die Amplitude des Signals ändert, das dem Verstärker zugeführt wird. Ein höherer Widerstand bedeutet, dass weniger Signal zum Verstärker gelangt, was zu einem leiseren Ausgang führt.

Ein niedrigerer Widerstand bedeutet mehr Signal an den Verstärker, was eine lautere Ausgabe ergibt.

Für einen Gitarristen gibt es auch die interessante Möglichkeit der Verzerrung. Sie liefern so viel Eingangssignal, dass die Erzeugung des verstärkten Signals mehr Spannung erfordern würde als die Stromversorgung des Verstärkers.

In diesem Fall bleibt die Ausgangsspannung an der Versorgungsspannung "hängen", bis das Eingangssignal kleiner wird.

Dies wird als Clipping bezeichnet und ist in einem allgemeinen Verstärker eine schlechte Sache, kann aber für einen Gitarristen eine nützliche Sache sein.

Die Induktivität eines E-Gitarren-Tonabnehmers schwingt mit der Kapazität des Kabels mit, das den Verstärker speist. Wenn die Impedanz des Verstärkers sehr hoch ist (eine Vakuumröhre oder ein FET), erzeugt die Resonanz eine Hochfrequenzspitze im Frequenzgang. Wenn die Impedanz des Verstärkereingangs niedrig ist, wird die Resonanzspitze gedämpft, sodass hohe Frequenzen verloren gehen. Ein Gitarrenlautsprecher hat keinen Hochtöner, um hohe Frequenzen zu erzeugen, daher wird stattdessen die Resonanzspitze verwendet.

Hier ist ein Diagramm der Höhe des Peaks bei verschiedenen Eingangsimpedanzen des Verstärkers:

Gitarren sind eine etwas komische Quelle, da der Wandler eine hohe (und im Allgemeinen stark induktive) Ausgangsimpedanz hat.

Dies bedeutet, dass es sehr empfindlich auf kapazitive Belastungen reagiert und es nicht viel braucht, um eine Resonanz im Audioband zu erzeugen.

Das Hinzufügen eines Serienwiderstands ändert das Q solcher Resonanzen und ändert somit den Ton.

Sie würden wahrscheinlich feststellen, dass der zusätzliche Serienwiderstand am Gitarrenende des Kabels einen größeren Unterschied macht als am Verstärkerende (wo die Kabelkapazität nicht isoliert werden kann) und dass er wiederum einen größeren Unterschied bei einer Gitarre macht, die über einen Lautstärkeregler am Körper verfügt gekröpft (weniger Shunt-Widerstand, damit Q wieder höher ist).

Man kann sich einen Gitarren-Tonabnehmer nicht als klassische Spannungsquelle vorstellen, sie sind viel zu weit davon entfernt, als dass die Spannungsquelle in Reihe mit einem Widerstandsmodell einer Audioquelle angewendet werden könnte.

Nun zu den Elkos in einem Verstärker, es hängt sehr davon ab, welche wir besprechen, der DC-Block in einem Rückkopplungsnetzwerk (oder zum Beispiel die Verstärkungsregelung eines Mikrofonverstärkers im Instrumentenstil) wird merkliche Änderungen vornehmen, hauptsächlich an die niederfrequente Eckposition, während eine Kopplungskappe (vorausgesetzt, sie ist groß genug, um zu vermeiden, dass sich eine Signalspannung darüber entwickelt) normalerweise ziemlich unkritisch ist.

Ich warne davor, dass das Ohr bei der Arbeit an Audio ein reines Mistwerkzeug für Vergleiche ist, im Ernst, wie Sie die Dinge von Tag zu Tag hören (besonders wenn Sie einige Stunden an Dingen gearbeitet haben), ist einfach so unterschiedlich. Sie müssen natürlich zuhören, aber das Verstehen, was Sie hören, kommt von der Messung, zum Glück ist dies einfacher und billiger als je zuvor, besorgen Sie sich eine anständige PC-Soundkarte und etwas Messsoftware, Arbeit erledigt.

Was Ihre Lautsprecherkopplungskappe betrifft, so haben Lautsprecher eine ziemlich variable Impedanz, und diese interagiert mit der Kappe, um den Frequenzgang zu ändern. Lautsprecher sind in Wirklichkeit im Allgemeinen keine reinen Widerstände, daher besteht der übliche Ansatz darin, die Kappe einfach riesig zu machen, damit keine Wechselwirkungen auftreten unterhalb des Audiobands liegen, sind 1000 uF für die meisten Dinge mit vollem Bereich gut.

Weil Sie die Frequenzen in Ihrer Schaltung ändern. Ein Bandpassfilter könnte in einen Hochpass (oder einen Filter mit zu hoher Grenzfrequenz) umgewandelt werden, indem einfach ein Kondensator oder ein Widerstand geändert wird (Grenzwert = 1/2*pi R C). Tatsächlich funktioniert ein Lautsprecher so, die Höhen sind ein Hochpassfilter, die Bässe sind ein Tiefpassfilter und die Mitte ist ein Passbandfilter. Diese unterschiedlichen Frequenzen erzeugen unterschiedliche Klänge. Wie einfach ist es, den Ton zu hören? Es hängt von Ihrer Schaltung, den Verstärkern (ich spreche vom Signal, sagen wir Spannung) ab, wie einfach es die Vibrationen übertragen (oder verstärken) kann (in Bezug auf das mechanische Design) usw

Walt Jung und Bob Pease haben gezeigt, dass es bei Kondensatoren Klang- oder Wellenformunterschiede gibt. Einige Forschungsarbeiten kommen zu dem Schluss, dass der Unterschied in der Fähigkeit besteht, das Dielektrikum bei Spannungsänderungen zusammenzudrücken, wobei dieses Zusammendrücken einen verringerten Abstand zwischen den Platten und eine damit verbundene Erhöhung der Kapazität verursacht.

Daher tragen Glas und Luft und einige Plastikkondensatoren zu minimalen Klangänderungen bei.

JRE hat eine ziemlich gute Antwort. Widerstände reagieren über Frequenzen hinweg linear. Kondensatoren und Induktivitäten ändern ihre Impedanz, wenn sich die Frequenz ändert. Kondensatoren lassen niedrigere Frequenzen durch und Leiter lassen niedrigere Frequenzen durch. Die Kombination erzeugt einen Filter verschiedener Frequenzen. Ein Netzwerk aus verschiedenen Komponenten bestimmt nicht nur die Resonanzfrequenz, sondern auch ihre Harmonischen, also das Verhalten in Intervallen wie der halben oder doppelten Frequenz. Eine saubere Sinuswelle in einer einfachen Kondensator- oder Induktorschaltung lässt sich leicht visualisieren. Was berücksichtigt werden muss, ist die Quellenimpedanz, die Lastimpedanz und das Netzwerk, das Sie hinzufügen. Denken Sie daran, dass keine Ihrer Komponenten perfekt ist. Verstärker, sowohl Pre als auch Power, haben keinen linearen Frequenzgang. Dinge wie Hitze und Qualität der Materialien neigen auch dazu, die Dinge weniger linear zu machen. Ich bin kein Gitarrentyp, aber ich verstehe die Elektronik. Wenn Sie daran interessiert sind, Ihr eigenes klingendes Instrument zu bauen, versuchen Sie, ein Bridge-Netzwerk aufzubauen. Sie können sehr empfindlich sein. Wenn Sie kreativ werden wollten, könnten Sie sogar einige aktive Komponenten in eine Brücke einbauen.