Cos'è l'impedenza di uscita e perché dovrebbe interessarmi?
L'impedenza di uscita o impedenza della sorgente Ri di una sorgente di segnale perfetta è 0Ω. Quando si parla di sorgenti di tensione CC viene anche chiamata resistenza interna (ecco perché la chiamo Ri anche se il pickup di una chitarra è una sorgente di segnale CA). Un pickup (passivo) per chitarra non è affatto una sorgente di segnale perfetta (Ri > 0Ω). Ciò significa che la tensione di uscita diminuirà quando la chitarra è collegata a un carico (pedali effetto, amplificatore). Questo effetto sarà tanto più marcato quanto più alta è l'impedenza di uscita del pickup della chitarra e quanto più bassa è l'impedenza di ingresso dell'amplificatore/pedale effetto (partitore di tensione tra Ri e RL).
Di recente ho simulato il circuito di un Fuzz Face con LTspiceIV e mi sono reso conto che l'impedenza di uscita della chitarra influisce sulla forma d'onda finale in uscita dal pedale d'effetto.
Esempio:
Schema del Fuzz Face:
Forma d'onda d'uscita di un Fuzz Face con sorgente di segnale perfetta(Ri=0Ω) All'ingresso:
Forma d'onda d'uscita di un Fuzz Face con sorgente di segnale reale (Ri=10kΩ)All'ingresso:
Devi scoprire da solo se il suono di queste interazioni ti piace oppure no. Se non ti piace, dovresti riconsiderare l'ordine in cui sono disposti gli effetti per chitarra nella tua catena del segnale. I pedali buffer e booster/preamp hanno un'elevata impedenza di ingresso e una bassa impedenza di uscita. Possono essere utilizzati per preservare la forma d'onda originale proveniente dai pickup della chitarra quando usati come primo pedale della catena. I pickup attivi per chitarra sono persino migliori dei pedali buffer, poiché anche il cavo della chitarra costituisce un carico (capacitivo).
Come misurare l'impedenza di uscita del pickup della chitarra?
Per misurare l'impedenza di uscita della tua chitarra avrai bisogno di un oscilloscopio. Se non ne hai uno puoi usare i miei risultati, dato che non varieranno di molto. A proposito, il modello esatto del pickup della mia chitarra è un Seymour Duncan SH-4 JB in posizione al ponte.
- Misura della tensione picco-picco a uscita aperta:
Alza il volume della chitarra al massimo per assicurarti che i potenziometri non influenzino la misurazione. Quindi suona una nota (io ho plettrato la corda del Mi più spessa).
- Misura della tensione picco-picco con carico (RL=1kΩ):
Strimpella la stessa nota con la stessa intensità di prima per ottenere i migliori risultati.
- Calcola l'impedenza di uscita del pickup della tua chitarra:
Infine possiamo prendere le formule del partitore di tensione viste sopra e sostituire le variabili con i nostri valori misurati.
Risultato: L'impedenza di uscita della mia chitarra è di circa 10kΩ.
Nota: L'impedenza varia in base alla frequenza. Questo risultato è valido solo per la stringa del Mi basso, tuttavia possiamo presumere che non cambierà drasticamente. Per ottenere un risultato più dettagliato è possibile ripetere questa procedura a diverse frequenze (note diverse).
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Und wie misst du den Rest, also den Imaginärteil der Impedanz? Brauch man den nicht auch?
Hallo Erik,
danke für deine sehr interessante Frage. Du hast natürlich recht: Die Impedanz ist eine komplexe Größe und besitzt als solche einen Realteil und einen Imaginärteil. Ich messe nur den Betrag der Impedanz, auch Scheinwiderstand genannt, zur komplexen Größe fehlt also noch der Phasenwinkel.
Benötigt man die Information über den Phasenwinkel?
Das kommt drauf an. Wenn du Schaltungsentwickler bist und die Eingangsstufe deines Verstärkers oder eines Effektpedals dimensionierst, dann reicht der Betrag der Impedanz aus.
Falls du verschiedene Tonabnehmer vergleichen möchtest oder eine Abschätzung über die Qualität eines Tonabnehmers machen möchtest, kann der Phasenverlauf (Phasenwinkel über die Frequenz) interessant werden. Idealerweise beträgt der Phasenwinkel von der tiefsten bis zur höchsten Note am Griffbrett 0°, beim Spielen von mehreren Noten gleichzeitig kommt es sonst zu Verzerrungen.
Wie misst man den Phasenverlauf?
Eine Abschätzung über den Phasenverlauf kannst du aus dem Impedanzverlauf schließen: Ist der Betrag der Impedanz bei steigender Frequenz gleichbleibend, so beträgt der Phasenwinkel 0°. Dort wo der Betrag der Impedanz über die Frequenz steigt, ist der Phasenwinkel positiv, dort wo er fällt ist er negativ. Je steiler der Scheinwiderstand bei steigender Frequenz steigt oder fällt, desto positiver bzw. negativer ist der Phasenwinkel an diesen Stellen (+20dB/Dekade entsprechen einem Phasenwinkel von 90°, -20dB/Dekade einem Phasenwinkel von -90°). Mehr dazu findest du bei einer Suche nach Bode-Diagramm.
Rock On!
Dieter
Vielen Dank für die Antwort. Bei meinem Problem geht es tatsächlich um die Eingangstufe eines Verstärkers. Ich dachte man bräuchte dort eine Schaltung zur komplexen Impedanzanpassung (auch wenn man nicht im HF-Bereich ist)
Vorsicht! Bei einer Eingangsstufe ist das Ziel nicht die maximale Leistung zu übertragen, sonder die maximale Spannung. Anstatt der Impedanzanpassung verwendet man Spannungsanpassung -> Der Eingangswiderstand soll so hoch wie möglich sein, damit die Signalquelle nicht belastet wird.
A more accurate way can be done with a signal generator, a voltmeter, and a resistor. Connect in series as follows:
SignalGen –> R –> Z –> gnd
Where:
R is a resistor of known value
Z is the pickup
Measure the voltage across R (call it V1)
Measure the voltage across Z (call it V2)
The current (I) through the circuit is equal to V1/R. The impedance of the pickup is equal to V2/I. Since I = V1/R we can do a little algebra to get:
Z = (V2/V1)*R
Repeat for multiple frequencies.
Great idea, thanks for sharing!
Hallo songbirdfx,
Mich beschäftigt seit 20 Jahren eine Frage, die mir niemand beantworten konnte!
Hier mein Problem:
Manche Gitarren Effekte “arbeiten” nicht richtig bei Line Signalen (Synthesizer)… liegt ja daran, dass diese eine zu niedrige Impedanz haben und der Eingang vieler Effekte, auf hoch ohmige Signale ausgelegt ist. Gibt es eine Möglichkeit ein Line Signal “hoch ohmiger” zu bekommen? Also genau “andersrum” als ein buffer/booster in eurem Beispiel!
Vielen Dank schon mal und Grüße aus Heilbronn…
Servus Stefan,
danke für deine Nachricht! Um das Signal hochohmiger zu bekommen kannst du einen Widerstand in Serie zu deinem Line Signal schalten oder auch ein Potentiometer. Die Größenordnung sollte, wie oben berechnet, bei ca. 10kΩ liegen. Mich würde interessieren, bei welchen Gitarreneffekten genau du diese Probleme hast?
Liebe Grüße
Dieter
Wäre da nicht eine Reamping Box geeignet?
Möglicherweise. Falls das Synth Signal unbalanced ist, ist eine Reamping Box mMn nicht nötig. Bei einem balanced Signal kommt man wahrscheinlich nicht daran vorbei.
Hallo, entspricht die Ausgangsimpedanz eines Bodentreters wiederum der Ausgangsimpedanz einer Gitarre? Bzw. stecke ich den Ausgang eines Bodentreters besser in einen Line-In oder HI-Z Eingang eines Mischpultes?
Grüß Dich Mello!
Da Gitarrenverstärker auch Hi-Z Eingänge haben, sind Bodentreter eher dafür ausgelegt. Viele Bodentreter haben dennoch eine recht niederimpedante Ausgangsstufe, deshalb könnten sie auch am Line-In gut klingen. Probieren geht hier über studieren.
Liebe Grüße
Dieter
Danke für die schnell Rückmeldung, sehr interessant. Wie misst man denn die Spannung bei offenen Ausgang und unter Last? Ich nehme an, einmal wird das Oszilloskop an das andere Ende des Gitarrenkabels geklemmt. Aber wie findet die zweite Messung statt?
Gerne! Ich hab das Gitarrenkabel in eine Klinkenbuchse gesteckt, an der ich einen 1 Kiloohm Widerstand angelötet habe. Dort hab ich das Oszilloskop angeschlossen. Den offenen Ausgang hab ich gemessen, bevor ich den Widerstand angelötet habe.
Danke für die ausführliche Info. Vielleicht kann mir soetwas auch mal bauen oder kaufen. Ich würde gerne aus Neugierde meine Synhthis/Sampler messen. Ich habe mir erstmal ein günstiges Oszi und ein Buch über Elektronik bestellt 😉
Freut mich wirklich das zu hören! Die Messungen werden bestimmt erfolgreich!