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Amplificatori per chitarra elettrica (solid body)

Introduzione all'amplificazione della chitarra elettrica

Uno degli ambiti in cui le valvole vanno per la maggiore è l'amplificazione degli strumenti quale basso elettrico e chitarra elettrica (solid body e semi acustica).

Schama a blocchi catena del suono riferita ad una chitarra elettrica

Nella figura sopra la classica catena del suono riferita ad una chitarra solid body. In questa catena mancano tutti gli effetti e tutti i controlli che tratteremo successivamente.

Lo strumento chitarra elettrica solid body

Si tratta di una chitarra priva di cassa armonica allo scopo di annullare l'effetto Larsen.
Questo tipo di cassa non è microfonata ma fornita di un certo numero di pick-up magnetici che traducono in segnale elettrico il movimento delle corde metalliche all'interno di un campo magnetico generato dagli stessi pick-up. In genere per verificare la qualità dello strumento è bene suonare lo stesso senza amplificazione per verificare il suono prodotto. Infatti gli stadi successivi lavorano sulla base del suono prodotto dalla chitarra, quindi se la chitarra funziona bene potremo sempre cambiare i pickup o l'amplificatore, ma se il suono è pessimo in partenza non potremo fare quasi nulla per migliorarlo.

Chitarra elettrica solid body Chitarra elettrica solid body Chitarra elettrica solid body

Tre immagini di una chitarra elettrica solid body derivata dalla Fender Telecaster in cui si possono vedere due pick-up single coil e i relativi comandi di volume e selezione.
Si nota che il pick-up nero è ad altezza differenziata rispetto alle corde in quanto le corde più grosse che producono suoni di frequenza più bassa hanno una massa molto maggiore di quelle che emettono suoni più acuti (più piccole come diametro).
Quindi le corde più piccole come diametro influenzano di meno il campo magnetico prodotto dal pick-up e, quindi vanno poste più vicine allo stesso per produrre un segnale elettrico di ampiezza uguale.

Chitarra elettrica solid body pick-up single coil per Chitarra elettrica solid body pick-up single coil per Chitarra elettrica solid body

Vista di una chitarra elettrica solid body

Pick--up single coil di una chitarra elettrica con riferimento dimensionale

Pic-up single coil di una chitarra elettrica con riferimento dimensionale

I pick-up

In linea di massima ne esistono di due tipologie all'interno delle quali esistono una infinità di varianti.

Il principio di funzionamento è lo stesso, si differenziano dalla costruzione meccanica.
Il pick-up single coil, come dice il nome, è costituito da una unica bobina che avvolge tutti i circuiti magnetici che fanno capo ad ogni singola corda.
Nel pick-up humbucker vengono integrati due pick-up single coil e quindi due bobine, opportunamente collegate in modo da sommare il segnale utile prodotto dal movimento della corda nel campo magnetico ed elidere i ronzii e le perturbazioni dovute a campi magnetici esterni.
I pick-up single coil hanno tipicamente un segnale più ricco di acuti, più brillante, i pick-up humbucker hanno un suono più cupo ma, essendo due pick-up single coil in serie producono un segnale di ampiezza doppia.

Pick-up neck (neck=manico) telecaster single coil Pick-up neck (neck=manico) telecaster single coil Pick-up neck (neck=manico) telecaster single coil

Tre inquadrature dello stesso pick-up, si tratta di un single coil che viene montato alla base del manico nelle chitarre tipo Fender Telecaster.
Si notano i punti in cui i fili per il collegamento si saldano su due piazzole in cui termina il filo smaltato utilizzato per avvolgere la bobina.

Grafico dell'impedenza in funzione della frequenza di un pick-up single coil che viene montato alla base del manico nelle chitarre tipo Fender Telecaster

Nel grafico di lato è riportata l'impedenza (in verde) e l'angolo di fase (in grigio) misurati sul pick-up rappresentato nelle tre foto sopra.
Nel punto in cui l'impedenza è massima l'induttanza della bobina entra in risonanza con le sue stesse capacità parassite, forma a tutti gli effetti un circuito risonante parallelo.
Questo giustifica il maggior rendimento di questo tipo di pick-up alle alte frequenze.
Tuttavia si noti il piccolo picco in corrispondenza alla frequenza di 50Hz prodotto da un campo magnetico generato dalla rete elettrica.
Questo pick-up è molto sensibile ai disturbi.
Questo grafico è stato generato dal programma per misure di impedenza LIMP preso dal sito http://www.artalabs.hr (program for the loudspeaker impedance measurement and loudspeaker parameters estimation) abbinato ad un adatto circuito di bufferaggio per renderlo adatto a lavorare su alte impedenze.

Dal grafico sopra si può dedurre che il compromesso è usare una bobina che produce un segnale della massima ampiezza possibile senza esagerare nel numero di spire (condizione antitetica alla precedente) per non aumentare troppo l'induttanza che avrebbe come risultato l'abbassamento della frequenza di risonanza "incupendo" il suono prodotto.

Spettro di frequenze prodotto da una chitarra elettrica Sold Body

Per la corretta progettazione di un amplificatore occorre sapere esattamente le caratteristiche del suono prodotto da questo strumento, in modo da avere una banda passante esattamente uguale o leggermente eccedente la banda di frequenze emesse dallo strumento stesso.

Le frequenze emesse da questo strumento si dividino in frequenze fondamentali, armoniche superiori delle stesse e frequenze ottenute per battimento. La frequenza fondamentale più bassa emessa da una chitarra eletrica a 6 corde si attesta su 82Hz mentre quella fondamentale più alta è 1320Hz. Le frequenze armoniche arrivano a 10KHze più il suono è distorto (uso di effetti / distorsori) più la componente spettrale dello stesso si sposta sulle armoniche a discapito della fondamentale. Viceversa, più il segnale è pulito e meno armoniche ci sono. Nella chitarra a 7 corde la frequenza più bassa scende fino a 61Hz mentre quella più alta rimane invariata. Le frequenze che invece si ottengono per battimento sono la somma/differenza fra note emesse da corde diverse nello stesso lasso temporale. Se le due note sono simili come frequenze è facile produrre note per battimento che hanno una frequenza (data dalla differenza fra le frequenze delle due note) molto bassa. Utilizzando un octaver si possono produrre sub armoniche che hanno frequenza dimezzata rispetto al suono originario. Quindi la frequenza più bassa generabile è al limite dell'udibile (20Hz).

Quindi la catena audio che segue lo strumento deve essere in grado di riprodurre queste frequenze senza sensibili attenuazioni. Più realisticamente la banda passate di un amplificatore per chitarra elettrica dovrebbe avere una banda passante che va da 20Hz a 10KHz.

Amplificatore per chitarra elettrica Sold Body (Testata)

Questi amplificatori si differenziano da un comune amplificatore Hi-Fi in quanto nell'amplificazione di uno strumento non è necessaria una banda passante così estesa come nell'Hi-Fi, ne una distorsione così contenuta.
In alcuni contesti la distorsione è volutamente ricercata.
L'amplificatore a valvole contribuisce ad arricchire la timbrica con tutta una serie di armoniche che si vanno a sommare al suono dello strumento e che caratterizzano il suono finale ottenuto.
Quindi, in definitiva l'amplificatore manipola il suono caratterizzandolo, quindi si può dire che fa parte dello strumento.
Questo fa si che l'amplificatore debba essere realizzato per modificare il suono in un certo modo e rendere lo strumento come sonorità compatibile con i gusti del musicista che lo utilizzerà.
In altre parole, sia la chitarra elettrica che l'amplificatore sono suscettibili di migliorie che li renderebbero tecnologicamente superiori a quelli esistenti, ma il nostro gusto su questo tipo di suoni si è formato ascoltando strumenti concepiti negli anni ''50 e qualsiasi miglioria rendendo il suono diverso da quello a cui siamo abituati non ha fortuna commerciale.
Per quello che riguarda la potenza, occorre stabilire il contesto in cui sarà usato l'amplificatore, se si suona in casa per diletto bastano potenze molto basse, dell'ordine dei 5-10Watt, se si vuole fare una esibizione in un locale occorre arrivare al volume delle percussioni e degli altri strumenti, quindi potenze comprese fra i 50 e i 100 Watt.
Occorre tenere in considerazione che per innescare alcuni comportamenti di un amplificatore, come la distorsione dello stadio finale occorre utilizzarlo al massimo del volume, quindi è dannoso oltre che inutile avere un amplificatore molto potente da utilizzare in casa.

Cassa per chitarra

In realtà la potenza dell'amplificatore deve essere messa in rapporto al rendimento dell'altoparlante che collegheremo, non dimentichiamo che un altoparlante (vedi Nota1) con una efficienza di 89dB e un altro con un'efficienza di 99dB producono una sensazione sonora uno il doppio dell'altro in quanto la scala in dB è logaritmica e non lineare.

*Nota1= La sensibilità si misura in dB SPL (Sound pressure level) posizionando un microfono alla distanza di 1m e alimentando l'altoparlante con la potenza di 1W.

Combo per chitarra

Per combo si intende un amplificatore e una cassa uniti in un unico blocco.

Nota: Le foto sono state realizzate nel laboratorio di Rolando Mariani liutaio specializzato nella realizzazione di questo tipo di chitarre elettriche.

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