出力インピーダンスとは何か、なぜ重要なのか？
理想的な信号源の出力インピーダンス（ソースインピーダンス）Ri は 0 Ωです。直流電圧源について語る場合、これは内部抵抗とも呼ばれます（ギターのピックアップは交流信号源ですが、私がRi と呼ぶのはそのためです）。（パッシブな）ギターピックアップは、決して理想的な信号源ではありません（Ri > 0Ω）。つまり、負荷（エフェクターやアンプ）に接続されると、出力電圧が低下することを意味します。この影響は、ギターピックアップの出力インピーダンスが高く、アンプ／エフェクターの入力インピーダンスが低いほど大きくなります（Ri とRL).
最近、LTspiceIVでFuzz Faceの回路をシミュレーションした際、ギターの出力インピーダンスがエフェクターの最終的な出力波形に影響を与えることに気づきました。
例：
Fuzz Faceの回路図：
理想的な信号源におけるFuzz Faceの出力波形（(Ri=0 Ω）入力側：
現実的な信号源におけるFuzz Faceの出力波形（Ri=10k Ω）入力側：
これらの相互作用によるサウンドが好みかどうかは、ご自身で確かめる必要があります。もし気に入らない場合は、シグナルチェーン内でのギターエフェクターの並び順を見直すべきです。バッファーやブースター／プリアンプペダルは、入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低くなっています。シグナルチェーンの最初のペダルとして使用することで、ギターピックアップからの元の波形を維持できます。また、ギターシールド自体も（容量性）負荷となるため、アクティブピックアップはバッファーペダル以上に効果的です。
ギターピックアップの出力インピーダンスを測定する方法
ギターのソースインピーダンスを測定するにはオシロスコープが必要です。持っていない場合は、それほど大きく違わないため、私の測定結果を参考にしてください。ちなみに、私のギターピックアップの正確なモデル名は、リア（ブリッジ）ポジションのSeymour Duncan SH-4 JBです。
- 開放出力でのPeak-to-Peak電圧（ピーク間電圧）を測定する：
ポット（ボリュームノブ）が測定に影響を与えないよう、ギターのボリュームを全開にします。次にノートを弾きます（私は太い低音E弦を弾きました）。
- 負荷接続時（RL=1kΩ):
最良の結果を得るために、先ほどと同じ強度で同じノートを弾きます。
- ギターピックアップの出力インピーダンスを計算する：
最後に、上記の分圧公式を使用し、変数を測定値に置き換えます。
結果： 私のギターの出力インピーダンスは約10k Ωです。
注記： インピーダンスは周波数によって変化します。この結果は低いE弦のみに当てはまるものですが、劇的には変わらないと推測できます。より詳細な結果を得るには、異なる周波数（異なるノート）でこの手順を繰り返してください。
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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!