Sehen wir uns ein Beispiel an, wie das funktioniert. Stell dir vor, du spielst ein paar Töne auf deiner Gitarre, aber dieses Mal schließt du sie an einen Verstärker an. Deine Gitarre erzeugt ein schwaches Signal, und der Verstärker nimmt es auf und verstärkt es.
In der Abbildung unten kannst du dein Gitarrensignal (blau) und das verstärkte Ausgangssignal (rot) sehen.
Wie du sehen kannst, macht der Verstärker die niedrigen Punkte niedriger, die hohen Punkte höher und macht so das Signal insgesamt stärker.
Aber warum brauchen wir diese Verstärkung überhaupt?
Nun, du kannst dir vorstellen, dass ein großer Konzertlautsprecher ein sehr starkes Signal braucht, um die 100+ Dezibel zu erzeugen, die nötig sind, um Menschenmassen zum Tanzen, Springen oder Headbangen zu bringen. Schließlich ist Klang nur bewegte Luft, und um Luft zu bewegen, braucht man Lautsprecher, die sich bewegen.
Der Verstärker ist das Gerät, das das schwache Signal eines Plattenspielers, einer E-Gitarre oder eines Mikrofons in ein starkes Signal umwandelt, das in der Lage ist, den Klang durch die Lautsprecher und über das riesige Festivalgelände zu tragen.
Ein Audioverstärker kann ein separates Gerät sein, das bei Audiophilen beliebt ist, die jeden einzelnen Aspekt ihrer Musik genau kontrollieren möchten. Die meisten modernen Musikanlagen – ebenso wie Telefone, mp3-Player, Fernseher, Laptops usw. – haben jedoch einen eingebauten Verstärker. Die Lautsprecher, die Musiker für ihre Instrumente verwenden (manchmal einfach als „Verstärker“ oder „Amps“ bezeichnet), vereinen in der Regel einen Verstärker mit einem Lautsprecher in einem einzigen Gehäuse.
So… Das ist alles? Verstärker machen den Ton lauter?
Nun, ja. Aber das ist nicht so einfach, wie du vielleicht denkst. Heutzutage ist es eine Selbstverständlichkeit, dass jedes Gerät den Ton auf Wunsch lauter machen kann (am besten mit dem Smartphone). Dass dies möglich ist, verdanken wir den eingebauten Verstärkern in den Geräten, mit denen wir täglich zu tun haben.
Das bedeutet aber nicht, dass die Verstärkung so einfach ist. Viele Faktoren wie Verstärkung (die Leistung des Ausgangs), Rauschen (unerwünschte Nebengeräusche) und Verzerrung (ein unscharfer Effekt, der entsteht, wenn man den Verstärker über seine Grenzen hinaus belastet) bestimmen den Charakter und die Qualität eines Verstärkers.
Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Frequenzgang. Das ist das Maß dafür, wie stark ein Verstärker auf hohe und tiefe Frequenzen reagiert. Wenn zum Beispiel ein bestimmter Verstärker tiefe Töne viel lauter macht als hohe Töne, dann ist der Frequenzgang dieses Verstärkers verzerrt. Mit anderen Worten: Er stellt das Eingangssignal falsch dar.
Es gibt Leute, die einen Verstärker mit einem möglichst linearen Frequenzgang wünschen, so dass jede Frequenz gleichmäßig am Ausgang vertreten ist. Wenn Sie jedoch das Gefühl eines tiefen Basses mögen, der Ihr Trommelfell kitzelt, sollten Sie sich für einen Verstärker entscheiden, der die tiefen Frequenzen betont. Wie der Verstärker in einem Paar Monster Beats Tour Kopfhörer:
Okay, also wie funktioniert ein Verstärker?
Lassen Sie uns einen Blick auf die grundlegenden Schritte werfen, die jeder Verstärker durchführt:
- Zuerst nimmt er zwei Eingänge auf: 1) einen starken elektrischen Strom aus der Steckdose und 2) ein schwaches Signal von der Gitarre, dem Mikrofon oder einem elektronischen Dreieck.
- Dann wird das Signal verwendet, um den starken Strom zu regulieren. Stell dir vor, der Eingang wirkt wie ein Tor, das den Strom genau nach dem Eingangssignal durchlässt. Dieser Schritt ist entscheidend, weil er den Strom in eine stärkere Version des Eingangssignals umwandelt.
- Das neue Signal wird an einen Lautsprecher gesendet.
Abgesehen von diesem Kernprozess führt ein durchschnittlicher Verstärker eine Menge Umwandlungen, Filterungen und Überprüfungen durch, um sicherzustellen, dass der Ausgangssound akkurat und schön ist.
Was ist mit den Lampen?
Zeit, historisch zu werden! Verstärker sind seit ihrer Erfindung im Jahr 1912 nicht mehr dieselben geblieben. Jahrzehntelang wurde die Verstärkung durch Vakuumröhren vorgenommen. Das sind physische Glasröhren mit drei Komponenten:
- einem Heizelement unten, Kathode genannt;
- einer Platte oben, Anode genannt;
- einem Gitter in der Mitte, das Teilchen blockieren oder durchlassen kann.
Schauen wir uns nun an, wie ein Röhrenverstärker die drei Schritte von oben ausführt.
Zuerst erhitzt sich die Kathode, sie beginnt rot zu glühen und feuert Elektronen ab – winzige elektrische Teilchen. Diese Elektronen wollen nach oben fließen, denn wir laden auch die Anode positiv auf. Da Elektronen negativ geladen sind, werden sie von allem Positiven angezogen. So entsteht ein kontinuierlicher Strom von Elektronen von der Kathode zur Anode; der elektrische Strom aus Schritt 1.
Hier kommt das Gitter in der Mitte ins Spiel. Es ist negativ geladen, stößt also die Elektronen ab und verhindert, dass sie die Anode erreichen. Dieses Gitter ist jedoch mit dem Eingangssignal der Gitarre verbunden. Und obwohl es wie ein Tor wirkt, um den Elektronenstrom zu blockieren, lässt es einige Teilchen durch, wenn es ein Signal von der Gitarre erhält. Stell dir vor, du spielst einen Ton auf deiner Gitarre. Sie sendet ein Signal an den Verstärker und an das Tor in der Röhre, das dem Tor sagt, es soll einige Elektronen durchlassen. Mehr noch: Der Elektronenstrom ist so heftig, dass für jedes Elektron im Eingangssignal das Gate mehrere Elektronen durchlässt. So wird der Elektronenstrom zum Eingangssignal, nur stärker. Dies ist die Verstärkung von Schritt 2.
Dieses neue Signal wird dann von der Anode aufgenommen, die es an die nächste Komponente im System weiterleitet. Die meisten Verstärker haben mehrere Röhren für mehrere Verstärkungsstufen, so dass das Signal entweder an das Gitter der nächsten Röhre oder aus dem Verstärker heraus an den Lautsprecher geleitet wird. Dies ist Schritt 3.
Wie sich herausstellte, machten diese alten Röhrenverstärker einen ziemlich guten Job! Der Klang einiger dieser Verstärker war phänomenal, wie die Elektronikzeitschrift Wireless World 1947 über den Williamson-Verstärker schrieb:
Es ist keine Verzerrung festzustellen, selbst wenn der Verstärker Orgelmusik einschließlich Pedaltönen der Größenordnung 20c/s wiedergibt, die die Schwelle der maximalen Leistung erreichen. Tests mit einer direkten Mikrofonschaltung mit Geräuschen wie z.B. klimpernden Tasten zeigen einen außergewöhnlichen Realismus. Der Verstärker kann als nahezu perfekt für die Wiedergabe von Kanälen mit höchster Klangtreue bezeichnet werden.
In den 1970er Jahren haben die meisten Verstärker ihre sperrigen Vakuumröhren aufgegeben und sind zu Transistoren übergegangen. Dabei handelt es sich um – in der Regel winzige – elektronische Bauteile, die die gleiche Art von Verstärkung wie Vakuumröhren ermöglichten. Und es ist leicht zu verstehen, warum man umgestiegen ist: Transistoren sind kleiner, leichter und energieeffizienter.
Es gibt allerdings Leute, die sagen, dass diese Effizienz ihren Preis hat. Sie sagen, dass der Klang eines Röhrenverstärkers wärmer und voller ist als der eines Transistorverstärkers. Ähnlich wie die Debatte über Vinyl und mp3 ist diese Diskussion unter Audiophilen noch lange nicht entschieden.
Einige Musiker bevorzugen Röhrenverstärker, weil sie damit auf natürliche Weise eine Übersteuerung erzeugen können: Wenn man einen Röhrenverstärker zu weit aufdreht, schneidet er die Spitzen und Täler der Schallwellen ab und erzeugt so einen düsteren Effekt. Künstler wie Chuck Berry nutzten diesen Effekt zu ihrem Vorteil, faszinierten die Jugend und erschreckten die Eltern mit ihrem kantigen Sound. Später ahmten Musiker diesen Overdrive-Effekt mit Pedalen nach und erzeugten härtere Versionen wie Distortion und Fuzz.
Natürlich können diese Effekte heute auch leicht mit Pedalen nachgebildet werden. Aber auch wenn die Vintage-Effekte von modernerer Technik überholt wurden, sind Verstärker immer noch ein unersetzlicher Bestandteil unseres Alltags.“