Bass Collection FAQ


Amps und Speaker

Waren das noch Zeiten damals, als die Band ein altes Röhrenradio als Gesangsanlage und einen Fender Bassman als Gitarrenanlage missbrauchte. Scheinen doch noch nicht ganz vorüber zu sein, diese Zeiten.

Also, es gibt Gitarren-Amps, Bass-Amp, Gitarren-Speaker, Bass-Speaker, Transistor-Amps und Röhren-Amps. Letzteres zu unterscheiden ist hinsichtlich der Lautsprecher-Beschaltung wesentlich. Ein Amp mit einer einzelnen Röhre in der Vorstufe ist und bleibt ein Transistor-Amp, eine Schwalbe macht noch keinen Sommer, eine Röhre noch keinen Röhren-Amp. Gehen wir die Kombinationen mal durch.

Worüber Gitarre spielen?

Gitarren-Amp und Gitarren-Speaker wäre das Optimale, aber dann würde die Frage ja nicht kommen. Also: ein Gitarren-Amp und ein Bass-Amp unterscheiden sich technisch wenig. Jedoch ist ein Bass-Amp darauf ausgelegt, sehr viel Leistung im tiefen Frequenz-Bereich zu liefern. Und da man dorten wegen der physikalischen Bedingungen wenig Wirkungsgrad hat, sind Bass-Amps so fett und leistungsfähig ausgelegt. Ein Bass-Amp ist einem konventionellen HiFi-Verstärker wesentlich ähnlicher als ein Gitarren-Verstärker, nämlich hinsichtlich des Frequenzganges. Kurz und gut: ein Bass-Amp kann viel mehr ab als ein Gitarren- oder HiFi-Verstärker und ist mit einer Gitarre nicht kaputt zu kriegen. Er klingt aber auch ähnlich einem HiFi-Amp nicht besonders gut für Gitarre. Geht aber nicht kaputt, eher Eure Öhrchen.

Aaaaaaaber: kommen wir zu den Speakern! Da liegt die Sache etwas anders. Man kann in moderaten Lautstärken über Bass-Lautsprecher auch Gitarre spielen. Mit einer clean-gespielten oder e-akustischen Gitarre sogar bis in deutliche Proberaum-Lautstärken. Sobald aber ein Overdrive oder Verzerrer in's Spiel kommt, oder der Amp so hart angefahren wird, dass er anfängt zu verzerren, wird es für die Bass-Speaker gefährlich! Was? Steht doch 250Watt drauf, warum ist er schon bei 100Watt kaputt gegangen? Bisschen Physik und Mathe ...

Nehmen wir einen Tongenerator, besser: einen Sinus-Generator und stellen eine Frequenz von 55Hz ein. Dies würde auf dem Bass der leer gespielten A-Saite entsprechen, korrekte Stimmung vorausgesetzt. Damit ab in den Verstärker und Null Problemo, weder für Amp noch Speaker. Damit könnten wir Amp und Speaker jeweils bis an ihre Leistungsgrenzen ausfahren, solange der Speaker die maximale Leistung des Verstärkers ab könnte. Besser, er kann noch ein bisschen mehr ab, so als Sicherheitsbereich.

Das wäre der Fall Bass über Bass-Amp in Bass-Speaker. Alle Frequenzen, die der Bass liefert, haben diese Sinusform, jedoch durch die Oberwellen (Obertöne) wäre es keine solche reine Sinus-Welle, sondern eine Achterbahn, aber eben alles weich und sinus-ähnlich, ohne Ecken und Kanten. Bleiben wir bei unserem Tongenerator, tun aber nun etwas Böses. Wir drehen den Pegel, der in den Amp geht, richtig hoch auf, so hoch, dass der Verstärker anfängt zu 'verzerren'. Was passiert dann da?

Der Verstärker kommt in den sogenannten Sättigungsbereich. Er ist einfach am Blech und kann die angedrohten hohen Pegel nicht liefern. Und wie bei einem Auto und Maximalgeschwindigkeit: ist dann einfach Schluss, der Amp kappt daher die Spitzen der Sinuswelle ab. Dadurch entsteht dieses Dach. Es ist nun keine Sinuswelle mehr, sondern der Amp liefert an die Speaker so etwas wie eine Trapez-Welle ab. Transistor-Amps tun das brutaler als Röhrenamps. Diesen Effekt nennt man Clipping, das Gleiche passiert, allerdings absichtlich und nicht so hart beschnitten, in Overdrive- und Distortion-Pedalen, oder beim Übersteuern von Röhrenverstärkern mit der Ketarre. Und weil Transen-Amps dies so hart tun, klingt ein übersteuerter Halbleiter-Verstärker so sägend und kreischend, wegen des hart geschnittenen Daches.

Betrachten wir diesen Vorgang nun mathematiklich. Die Sinuswelle oben ist eine einzelne, eben mit 55Hz schwingende. Das verzerrte Signal: welche Frequenz ist das aber? Das mathematische Verfahren der Fourier-Analyse dient dazu, eine beliebige Wellenform als Summe von einzelnen Sinus-Funktionen zu beschreiben. Der Link gerade zeigt das sehr schön. Je härter nun die Kanten in einer solchen verzerrten Wellenform sind, desto höher sind die hochfrequenten Anteile. Einfacher ausgedrückt: ein solches verzerrtes Amp-Signal hat einen großen Anteil sehr hoher Frequenzen mit einem sehr hohen Pegel. Aber was macht das dem Bass-Speaker aus, der kann das doch eh nicht wiedergeben, er ist doch für Bässe ausgelegt? So ein 15-Zöller hat doch bei 3 bis 4kHz eh kaum noch hörbaren Output. Eben ... irgendwo muss die Energie bleiben, wenn nicht als Schall, dann als Wärme. Übrigens kann man sich die Auswirkung solcher 'geclippten' Singale auch einfach als Zufuhr von Gleichspannung vorstellen: wir führen dem Lautsprecher eine Gleichspannung zu, es wird kein Schall produziert, aber die Spule des Lautsprechers wird erhitzt. Diese Betrachtung ist aber physikalisch nicht korrekt. Macht nix.

Bass-Speaker sind konstruktiv dafür ausgelegt, niedrige Frequenzen zu reproduzieren, daher eventuell große Membranen, dickes Magnetfeld, harte Konus-Aufhängungen, fette Antriebsspulen. Auch sind sehr selten in den Boxen Frequenzweichen zu finden, die das Signal nach tiefen und hohen Frequenzen für Bass-Lautsprecher und Hochtöner aufteilen, wie in HiFi-Boxen. Der Bass-Speaker kriegt also das volle Signal! Und was macht er mit den hohen Frequenzen, wenn er sie nicht in Schallenergie umsetzen kann? Er verbrät sie als Wärme in der Schwingspule, die im Magneten sitzt. Und je weniger Schallenergie, desto mehr Wärmeenergie, irgendwo muss die elektrische Leistung ja bleiben. Klar, was passiert? Der Lautsprecher wird überhitzt, die Schwingspule verbrennt und geht sogar ganz kaputt. Durch zu viel Leistung über hohe, nicht abstrahlbare und in Schall umsetzbare Frequenzen.

Darum: Vorsicht mit dem Übersteuern von Bass-Amps oder Gitarren-Amps über Bass-Speaker, Vorsicht mit verzerrten Signalen auf Bass-Lautsprecher! Und je härter verzerrt, desto gefährlicher für den Speaker.

Zurück zum Thema: Gitarre über Bass-Boxen ja, aber nicht zu hohe Pegel, wenn verzerrt schon gar nicht. Und klingen tut es in der Regel auch nicht besonders gut. Ausnahmen bestätigen allerdings die Regel: der alte Fender Bassman mit 4x10"-Speaker war und ist eine beliebte Gitarren-Anlage, aber auch nicht für HiGain und Metal, sondern in Blues und Pop. Und: der Bassman ist ein reiner Röhrenamp, daher werden die Spitzen nicht so hart abgeschnitten wie beim Transistor-Amp, sondern mehr 'abgebuckelt', was wiederum heisst: nicht so viele hohen Frequenzen und auch keine große Gefahr für die Bass-Speaker. Noch ein Zusatz sei erlaubt: ein 10"-Lautsprecher geht im Frequenzgang leicht bis 6 oder 8kHz, ein 15"-Zöller aber nur bis ca 4kHz. Das heisst, dass bezügliche hoher Frequenzen 10-er wesentlich weniger gefährdet sind als z.B. 15-er. Und so ein 18"-Sub in einer PA muss sogar tunlichst vor zu hohen Freuqnzen abgeschottet werden, denn bei dem ist schon bei 1 .. 2kHz Schluss mit lustig.

Worüber Bass spielen?

Andere Version: Bass über Gitarrenanlage. Für Sachen in Zimmerlautstärke geht das. Lediglich so Kleinst-Combos mit 8"-Lautsprecher können einen frühen Tod finden, ein 60Watt-Gitarrencombo mit 12"-Speaker ist da ungefährdeter. Ein Bass mit magnetischen Pickups liefert nämlich nicht nur eben tiefe Frequenzen, bei Anschlag mit den Fingern kommen da auch ganz schön kräftige Impulse zustande, gerade beim Anschlagen einer Saite. Das kann einen Gitarren-Lautsprecher schon mal weit in's Anschlagen im Magnetspalt bringen, was ihm nicht gut tut. Also der Gitarren-Speaker ist das Opfer in diesen Missbrauchsfällen, daher Vorsicht.

Der Gitarren-Amp ist bei dieser Aktion weniger in Gefahr überlastet zu werden. Schaut man sich nämlich mal den Frequenzgang eines typischen Gitarren-Combos an, stellt man fest, dass gerade bei den Frequenzen, die für den Bass wesentlich sind, der Amp schon kaum noch verstärkt. Sonst würde so ein Gitarren-Verstärker auch viel zu mulmig und bassig klingen (Siebensaiter-Gitarristen ausgenommen, Strat- und Les Paul-Spieler sind wohl doch noch die Mehrheit). So richtig in den grünen Lautheits-Bereich kommt das Ganze erst bei der Oktave der leeren A-Saite. Und das sind auch schon wieder Gitarren-Frequenzen.

Erklärt aber auch, warum ein Bass über einen Ketarren-Amp so drucklos klingt. Das ist ja kein Frequenzgang, sondern erinnert eher an die Voralpen. Ein Bass-Amp hat in etwa den Frequenzgang einer HiFi-Endstufe, mit etwas angehobenen Bässen und Höhen, aber doch eher flach und gradlinig.

Fazit: Bass über Gitarren-Anlage ja, aber seeeeehhhhhhhhr vorsichtig. Wenn der Speaker mit der Membran im Magneten an den Anschlag geht, ist es meistens schon zu spät und die Schwingspule verbogen und schabt im Spalt am Magneten. Und die beschränkte Bass-Wiedergabe eines Ketarren-Stacks kann zusätzlich bewirken, dass man ein wenig zu hart reinhaut. Gefährdet ist aber immer, wie zuvor, der Speaker, nicht der Amp.

So, dann hatten wir noch Röhren und Halbleiter und Lautsprecher.

Die Transe röhrt

Jemand meinte mal, er wisse jetzt auch, warum die J-Station so warm würde: wegen der vielen Röhren da drin.

Generell kann man sagen, dass ein Röhrenverstärker innen drin mit hohen Spannungen (200 ... 800V), und geringen Strömen arbeitet, daher in seiner Arbeitsweise als hochohmig bezeichnet wird. Leistung entsteht als Produkt aus Spannung und Strom aber trotzdem. Um den niederohmigen Lautsprecher an die hochohmige Röhrenschaltung anzupassen, braucht es den Ausgangstransformater, der aus hohem Widerstand, hoher Spannung und niedrigem Strom niedrigen Widerstand, geringe Spannung und hohen Strom macht. Genauer muss man in diesem Zusammenhang von Impedanz sprechen, aber wir wollen es nicht zu kompliziert machen.

Transistor-Verstärker sind genau anders herum: niederohmig, geringe Spannungen (20 ... 100V), viel Strom. Wie auch unsere Lautsprecher, daher auch kein Ausgangtrafo notwendig. Allerdings arbeiten alle Verstärker dann optimal, wenn sie mit den Lautsprecher-Impedanzen abgeschlossen werden, für die die Schaltungen ausgelegt sind. Aber was passiert, wenn das eben nicht so ist?

Schauen wir uns mal die Prinzip-Schaltungen von Röhrenverstärkern und Transistorverstärkern an. Beides sind in der überwiegenden Zahl der Fälle Gegentakt-Endstufen, das heisst, die positive und negative Halbwelle des Signals wird von jeweils einem Verstärker-Element bearbeitet.

Der Trafo macht es möglich, die Impedanzen von Speakern und Amp optimal anzupassen, nämlich durch Anzapfungen im Ausgangstrafo, die für die unterschiedlichen Lautsprecher-Impedanzen ausgelegt sind. Und nur, wenn diese beiden Werte zusammen passen, liefert der Amp seine optimale Leistung ab. Der Trafo macht aber auch noch etwas anderes: er 'entkoppelt' den Lautsprecher von der eigentlichen Röhrenschaltung. Wer möchte schon 800V auf seinen Lautsprechern haben?

Diese Trafos machen übrigens Röhrenamps auch so teuer, 'ne Menge Kupfer und Herstellungs-Aufwand.

Bei einem Transistor-Amp wird kein Ausgangstrafo gebraucht. Dafür ist das mit den verschiedenenen Lautsprecher-Impedanzen nicht so kritisch, denn Transistorschaltungen sind ja eh niederohmig. Ist der Lautsprecher 8Ohm, und die Schaltung ist für 4Ohm ausgelegt, kommt halt nicht die volle Leistung aus dem Amp. Dafür hängt der Lautsprecher aber auch direkt in der Schaltung drin, und sein elektrischer Einfluss auf die Endstufe ist erheblich stärker als wenn ein Trafo dazwischen wäre!

Und mit geringen elektrischen Vorkenntnissen wird an diesen Prinzip-Schaltungen schon der Unterschied zwischen Transistor- und Röhren-Amp deutlich. Jedenfalls, was Kurzschluss, Fehlanpassung und offene Lautsprecher-Anschlüsse angeht, denn bei Kurzschluss des Lautsprecher-Ausgangs hängen die Endstufen-Transistoren direkt an der vollen Versorgungs-Spannung.

Betrachten wir mit diesem Hintergrund die drei mal zwei Fälle.

 
Röhren-Verstärker
Transistor-Verstärker
Leerlauf
(kein LS angeschlossen)
Durch den Ausgangstrafo fliesst weiterhin Stom, aber es ist kein Lautsprecher da, der die Leistung abnimmt und in Schallenergie verwandelt. Die Leistung wird zum großen Teil in den Endröhren und im Ausgangstrafo verbraten, die Schaltung ist nicht mehr bedämpft: Endröhren und Ausgangstrafo können den Hitzetod sterben! Kein Lautspecher, kein Strom durch ihn, kaum Strom durch die Endstufen-Transistoren. Keine Gefahr.
Fehlanpassung
(16Ohm-LS statt 8Ohm-LS)
Lautsprecher und Endstufe sind nicht optimal aneinander angepasst, der Amp liefert nicht die volle Leistung, der Amp klingt eventuell auch nicht optimal. Geht das Ungleichgewicht sehr stark einher (32Ohm statt 4Ohm-Speaker) kommt es fast dem Leerlauf-Fall nahe, mit entsprecheden Folgen. Also: die Differenz sollte nicht zu groß sein. Keine volle Leistung, aber auch keine Gefahr. Eventuell Soundverluste, aber immer ungefährlich.
Kurzschluss
(oder auch 2Ohm-LS statt 8Ohm-LS)
Der Ausgangstrafo zieht nun mehr Leistung aus den Endröhren als er sollte. Fährt man den Amp nun länger in dieser Weise und mit hoher Leistung, können die Endröhren leiden. Daher: keine sofortige Gefahr, aber nicht übertreiben. Blick in die Schaltung: in diesem Fall fliesst durch die Endstufen-Transistoren mehr Strom als vorgesehen, bei echtem Kurzschluss dann viel zu viel. Folge: Tod der Endstufen-Transistoren, eventuell sogar in Sekunden-Bruchteilen!

Ein Trost: die meisten Transistor-Amps neuerer Bauart und guter Qualität haben Schutzschaltungen in der Endstufe, oder auch Sicherungen, die bei Überlastung die Endstufe abschalten, und das sehr fix, bevor etwas passieren kann. Aber ist man da sicher, ob die Endstufe so geschützt ist?

Also lieber vorsichtig.

Zu guter letzt noch ein kleines Stichwortverzeichnis.

Impedanz Angegeben in Ohm, übliche Werte sind 4, 8 oder 16 Ohm, alte Boxen/Amps haben auch 32Ohm. Dieser Wert gibt bei Lautsprechern/Boxen den Wechselstrom-Widerstand an und hat eine reale (gleichstrommäßige) und induktive (wechselstrommäßige) Komponente. Misst man mit einem Vielfachmessgerät einen 4Ohm-Lautsprecher, werden nur um die 3Ohm angezeigt, weil das Gerät nur den realen, gleichstrom-mäßigen Anteil misst. Für Verstärker ist die als Gesamtimpedanz angegebene Impedanz, an die der Amp seine maximale Leistung abgibt. Zum Überschreiten und Unterschreiten siehe oben. Optimal ist immer, wenn der Speaker die Impedanz hat mit der der Amp-Ausgang angegeben ist.
Parallelschaltung/Serienschaltung

Parallelschaltung: Zusammenschalten von Lautsprechern, indem alle Lautsprecher jeweils mit ihren Plus- und Minus-Anschlüssen an die gleiche Quelle angeschlossen werden. Die resultierende Impedanz ist:

1/R0 = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...

Für nur zwei Lautsprecher kann man die Formel vereinfachen:

R0 = (R1 * R2) / (R1 + R2)

Werden zwei gleiche Lautsprecher parallel geschaltet, ergibt sich die halbe Impedanz, vier gleiche ergeben ein Viertel der Einzelimpedanz.

Bei der Serienschaltung werden die Lautsprecher in Reihe geschaltet, also jeweils Plus der vorhergehenden an den Minus-Anschluss des folgenden. Die Gesamtimpedanz ist die Summe der Einzelimpedanzen.
Leistung Meistens in Watt RMS (Root-Mean-Square) angegeben, entspricht in etwa der sogenannten Effektiv-Leistung, die die entsprechende Wärme-Leistung angibt. Sinus-Leistung für Lautsprecher gibt an, welche Leistung er dauerhaft als z.B. 1kHz-Signal verarbeiten kann. Bei Verstärkern wiederum in etwa RMS vergleichbar.
Klirrfaktor Der Schallpegel, der beim Fallenlassen einer leeren 0.5l-Bierflasche aus 1m Höhe auf einem Fliesenboden mittlerer Härte entsteht.
 
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