Stratocaster Power Bridge Wiring
Eine Stratocaster hat, im Vergleich zur Les Paul, in meinen Augen einen grundlegenden Nachteil: die singenden Lead-Sounds über einen kräftig in die Sättigung gefahrenen Röhrenamp bekommt man nur durch den Einsatz eines Humbuckers am Steg. Ganz offenkundig bin ich nicht der Einzige, der das so sieht. In der „Superstrat” (die es seit Beginn der 80er Jahre bis heute in immer neuen Varianten von immer mehr Herstellern gibt) ist der Singlecoil am Steg durch einen Humbucker ersetzt, und der Markt für Replacement-Pickups ist gut bestückt mit „Hot Rails” und Humbuckern im Gewand von Singlecoils.
Man kann aber auch eine Strat mit Standard-Pickups „aufblasen”, indem man Hals- und (vor allem) Steg-Pickup mit dem Mittelpickup in Serie schaltet. Es gibt im Netz genug Beispiele, wie man das macht. Normalerweise wird dabei von einem Schalter bestimmt, ob in den Zwischenpositionen (2+4) die Pickups paralell oder seriell geschaltet sind. Ich habe das ausprobiert, finde es aber im „Live”-Einsatz extrem unpraktisch und frickelig. Man muß immer ein Auge auf die Stellung dieses Schalters haben, und gleichzeitig sicher sein, für die „heißen” Sounds die Zwischenstellung auf dem Pickup-Schalter zu finden. Ich möchte in der Lage sein, für ein Solo den Pickup-Schalter aus einer beliebigen Position auf den Steg „werfen”, und dort findet sich dann der „Humbucker”.
Genau darum geht es bei der Schaltung, die ich in meine Lieblings-Strat eingebaut habe, und die ich im Folgenden genauer erklären will.
Funktionsweise
Die Schaltung hat das gewohnte Mastervolume. Das erste Tonpoti ist Mastertone (im Schaltplan nicht eingezeichnet), das zweite wird durch einen Drehschalter mit vier Positionen ersetzt. Der Fünfweg-Schalter für die Pickupwahl arbeitet in den Position 2 bis 5 unverändert (5: Hals, 4: Hals+Mitte, 3: Mitte, 2: Mitte+Steg/Singlecoil).
In Position 1 des Fünfweg entscheidet die Stellung des Drehschalters:
In Position 4 des Drehreglers hat die Stegposition enorm viel Output, deutlich mehr als ein klassischer Humbucker, in Augenhöhe mit den hochgezüchteten Ceramic-Humbuckern für das Hardrock- und Metal-Genre. Für viele Situationen ist das einfach zu viel, deshalb die Abstufungen in Position 2 und 3.
Wenn man einen Humbucker an ein Volumepoti mit 250kΩ anschließt, klingt er deutlich zu dumpf und „muffelig” – er braucht 500kΩ. Umgekehrt sind 500kΩ für Singlecoils zu viel – ihr Sound wird unangenehm „schneidend”. Die Schaltung sorgt dafür, daß in allen Stellungen der Schalter der richtige Widerstand für das Volumepoti vorliegt: 250kΩ für alle Singlecoils, 500kΩ für den Steg in den Positionen 2-4 des Drehreglers.
Das hört sich erst mal kompliziert an, läßt sich in der Praxis aber intuitiv bedienen: der Drehschalter bestimmt, wie sich das Steg-Pickup verhält (das ist gewissermaßen ein „Mode”-Regler), der Rest bleibt unverändert. Dabei wird man in den Drehschalter während des Spielens kaum anfassen – man entscheidet vor dem Stück, welchen Sound man für den Steg (also das Solo…) haben will, und verändert im Song höchstens die Pickup-Konfiguration mit dem Fünfweg.
Wie klingt das? Mittel- und Stegpickup seriell geschaltet klingen schon deutlich anders als ein Humbucker in Stegposition. Das Magnetfeld ist ja sehr breit, und das macht sich auch im Ton bemerkbar. Der Sound ist ein Zwitter aus Steg-Humbucker und der Zwischenstellung Mitte/Steg, mit enorm viel Output, aber immer noch „typisch Strat” – sehr brauchbar, mit einem durchaus eigenen Charakter. In den Positionen 2 und 3 am Drehschalter bekommt man Übergänge zwischen den beiden Extremen - einen „aufgemotzten Singelcoil” in Position 2, und einen „eingedampfen Humbucker” in Position 3. Das sind meine Lieblingssounds, und in dieser Form nirgends sonst zu finden.
Die Schaltung ist recht komplex und die Realisierung ist sicherlich nichts für einen ersten Versuch in der Modifikation an der Elektrik. Auch für jemand mit viel Erfahrung mit dem Lötkolben ist das nicht ganz einfach – man wird mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Fehler bei der Verdrahtung machen, und ohne Verständnis für das Wieso und Warum ist man bei der Fehlersuche aufgeschmissen.
Ich versuche deshalb, die Schaltung Schritt für Schritt zu erklären. Wem einzelne Erklärungen schon bekannt sind, kann sie natürlich überspringen. Wem sie nicht ausreichen, kann weitere Hilfen im hervorragenden Rockinger-Manual finden (eine Linksammlung findet sich ganz unten).
Schalter
Die Funktionsweise von Schaltern ist denkbar einfach. Dummerweise sind in der Welt der E-Gitarren zwei Typen von Schaltern weit verbreitet, die Ausnahmen von der generellen Logik darstellen, was regelmäßig für Verwirrung sorgt. Die Rede ist vom 3-Weg Pickup-Selektor auf der Les Paul, und insbesondere vom 5-Weg-Schalter auf der Strat. Deren Funktionsweise wird im Rockinger-Manual gut beschrieben; hier brauchen wir sie nicht, und vergessen sie am besten komplett.
Die meisten Schalter haben mehr als eine Ebene, deren Kontakte gleichzeitig geschaltet werden.
Mit diesen Erklärungen kann man wohl auch ein echtes Monster verstehen, den 5-Way-Superswitch:
Statt zwei Schalterstellungen gibt es hier fünf, und das gleich auf vier voneinander unabhängigen Ebenen. Das Prinzip ist aber dasselbe, wie oben erklärt.
Wie sieht das in der Praxis aus? Hier ist ein erster Versuch, die normale Strat-Schaltung mit dem Superswitch nachzubauen (Volume- und Tone-Poti sowie die überflüssigen Ebenen habe ich zur Vereinfachung weggelassen):
So funktioniert das noch nicht: ohne die gestrichelten Kontakte habe ich in Position 2 nur das Steg-, in Position 4 nur das Neck-Pickup. Mit den gestrichelten Linien liegen aber alle Pickups in allen 5 Schalterstellungen an „Common”, sind also aktiv.
An dieser Stelle kommt die Sache mit den unabhängigen Ebenen ins Spiel:
Das Mittelpickup wird in Position 2 und 4 auf einer zweiten Ebene mit dem Ausgang verbunden. Dafür sind die beiden „Common”-Kontakte fest miteinander verdrahtet. Dabei sorgt die Aufteilung über die Ebenen dafür, daß die Kontakte sich dort nicht in den Weg kommen, wo sie getrennt werden müssen. (Um wirklich sicher im Lesen solcher Schaltbildern zu werden hilft es übrigens sehr, sich solch ein Diagramm mal auszudrucken und die Kontaktwege mit Bleistift einzutragen.)
Die Lösung im Diagramm oben funktioniert tadellos, wirkt aber unlogisch und läßt sich schlecht nachvollziehen. Unten sieht das schon besser aus:
Eine wichtige Lehre ist, daß es für die meisten Schaltungen mehr als eine Lösung gibt – der erste Einfall ist dabei nicht unbedingt der beste. Ich habe hier übrigens zwei nebeneinander liegende Ebenen nur deshalb verwendet, weil es das Verlöten der Pickups und das Verlegen der Kabel im Elektrikfach vereinfacht; man kann stattdessen aber auch beliebige andere Ebenen verwenden.
Humbucker - parallel vs. seriell
In den Zwischenpositionen einer Strat (2+4) sind normalerweise je zwei Pickups parallel geschaltet. Die beiden Spulen eines Humbuckers (z.B. in einer Les Paul) sind hingegen gewöhnlich seriell verschaltet. Nun ist es egal, ob man zwei Spulen in einem Humbucker-Gehäuse oder in zwei getrennten Singelcoil-Gehäusen vor sich hat: zwei Singlecoils lassen sich als ein – sehr breiter – Humbucker, und die beiden Spulen eines Humbuckers getrennt bzw. parallel verschaltet betreiben.
Es gibt allerdings einen feinen, aber sehr wichtigen Unterschied: die beiden Spulen eines Humbuckers sind gegenläufig mit Draht umwickelt, und die Magneten der Spulen gegenläufig gepolt. Das sorgt dafür, daß sich eingestreutes Brummen „aufhebt” - Humbucker sind deutlich unanfälliger für Störeinstreuungen als Singlecoils. Glücklicherweise hat es sich mittlerweile eingebürgert, die Mittelposition eines Pickupsets für Strats in „reverse wound / reverse polarity” (abgekürzt als „RWRP”) anzubieten. Wenn das Mittelpickup dieselbe Polarität aufweist wie die beiden anderen Pickups, kann man es man zwar immer noch mit Hals- oder Steg-PU seriell verschalten; das Brummen nimmt dann aber nicht ab, sondern zu.
Hier ist ein Diagramm für die unterschiedlichen Verdrahtungsmodi eines Humbuckers:
„Parallel” ist das, was wir auf der Strat schon haben, „Series”, wo wir hin wollen. Hier ist eine von vielen Möglichkeiten, auf Position 1 nicht Steg-Singlecoil zu erhalten, sondern Steg in Serie mit Mitte:
Das sieht wilder aus als es ist: Level „A” bleibt, wie es war. Das Signal vom Mittelpickup geht zusätzlich auf Position „1” auf eine neuen Ebene (D) - das Signal liegt also in Position 1 auf dem „Common”-Kontakt von Ebene D. Dort ist das Massekabel des Stegpickups angeschlossen (es wird nicht mehr direkt an Masse gelegt!). In Position „1” wird es demnach mit dem heißen Kontakt des Mitte-PU verbunden - was eine Verschaltung in Serie bedeutet, s.o. In Position „2” geht die Masse direkt raus (D-Common ist mit D-2 verbunden) - damit funktioniert der Steg wieder als Singlecoil, und zwar parallel zum Mittel-PU, welches jetzt ja eben nicht mehr mit D-Common verbunden ist (das sind so die Mysterien der multiplen Ebenen - man liebt es, oder man bekommt einen leisen Nebel im Kopf). In den übrigen Positionen spielt der Steg eh keine Rolle, da muß gar nichts angeschlossen sein (es stört aber auch nicht, wenn man auf Ebene D alle Kontakte von „2” bis „5” mit Masse verbindet - das ist sogar technisch etwas „sauberer”).
Zu guter Letzt will man noch schalten können, ob Position „1” als „Humbucker” läuft, oder - wie gehabt - als Singlecoil. Dazu braucht man einen weiteren Schalter (Mini-Switch), der die Masse des Steg-PU entweder an „D-Common” legt (zur weiteren Verwendung als Bestandteil des „Humbuckers” - Mini-Switch Position „2”), oder direkt mit Masse verbindet (Singlecoil - Mini-Switch Position „1”). Was für einen Schalter man für den Mini-Switch verwendet, ist reine Geschmackssache. Am einfachsten (und ohne Bohrungen am Pickguard ausführbar) nimmt man ein Push/Pull-Poti.
Widerstände #1 - Tonpoti
Wenn man die oben vorgestellte Schaltung ausprobiert, wird man feststellen, daß der „Humbucker-Mode” zwar eine Menge Output bringt (näheres dazu weiter unten), daß er aber vergleichsweise dumpf und basslastig klingt. Es schießt einem wahrscheinlich sofort durch den Kopf: eine Les Paul kann das aber weitaus besser. Dabei ist es nur ein Detail, das hier entscheidet: der Widerstandwert des Tonpotis.
Wenn man ein fertig verdrahtetes Pickguard mit dem Meßgerät inspiziert, bevor(!) man die Pickups anschließt, wird man feststellen, daß am Ausgang zwischen Signal und Masse ein Widerstand besteht, und zwar auch dann, wenn das Tonpoti voll aufgedreht ist. Das bedeutet, es gibt hier ein ständiges Wechselspiel, einen „Schwingkreis”, der gewaltigen Einfluß auf den Sound hat. Ich bin kein gelernter Elektriker und habe keine technisch genaue Erklärung - ich stelle mir ganz naiv vor, daß die hohen Frequenzanteile um so stärker flöten gehen, je mehr vom Signal an die Masse abfließen kann. Das ist jedenfalls der hörbare Effekt: je weniger Widerstand das Tonpoti hat, desto mehr Höhen gehen verloren.
Singlecoils klingen von Haus aus sehr höhenlastig. Deshalb hat es sich eingebürgert, in Strats Tonpotis mit 250kΩ einzubauen - die dämpfende Wirkung des geringen Widerstands kommt hier gerade recht. Humbucker klingen damit schon zu muffig, weshalb man in den meisten Gitarren mit Humbuckern Tonpotis mit 500kΩ verwendet (Ausnahmen und der persönliche Geschmack bestätigen die Regel). Was macht man, wenn man eine Gitarre mit beiden Pickup-Typen hat? meistens unbefriedigende Kompromisse - weshalb die meisten Power-Strats (mich) nicht wirklich überzeugen.
Es gibt schon eine Lösung, und ich wundere mich, warum sie nicht wesentlich häufiger zur Anwendung kommt. Ein höher-ohmiges Poti kann man nämlich ohne großen Aufwand in ein niedrig-ohmiges verwandeln (umgekehrt ist das nicht möglich): man muß lediglich einen Widerstand parallel zum Widerstand des Tonpotis schalten. Das sieht etwa so aus wie im Diagramm rechts.
Der resultierende Widerstand aus zwei parallel geschalteten 500kΩ-Widerständen ist 250kΩ - voila!
Das muß man jetzt nur noch geschaltet bekommen, und zwar so, daß der 500kΩ-Widerstand in allen Situation parallel sitzt, in denen man Singlecoils in der Schaltung hat. In allen Humbucker-Modi soll hingegen der volle Widerstand des Tonpotis anliegen.
Für die Stellungen 2-5 ist das nicht weiter schwierig: man nimmt eine weitere Ebene (leider schon die letzte verfügbare…), schickt eine Verbindung über einen 500kΩ-Widerstand zum heißen Signal an „Common”, und verbindet alle Positionen außer der „1” mit Masse. Der Widerstand sitzt dann parallel zum Tonpoti, und sofern man dort ein 500kΩ-Poti einbaut, hat man die erwünschten 250kΩ.
Es bleibt noch das Problem mit Position „1”. Wenn der Steg-PU als Humbucker betrieben wird, ist jetzt alles OK (500kΩ am Tonpoti), in der Singlecoil-Position hat es aber den falschen Wert. Mit ein wenig Nachdenken bekommt man aber auch das gelöst, und zwar mit dem Einsatz einer zweiten Ebene für den Mode-Switch (womit man auch alle Möglichkeiten eines gängigen 2-Wege-Schalters mit seinen sechs Polen ausreizt):
In der Schaltung oben wird eine Leitung von Position „1” zum Miniswitch gelegt, der sie dann mit Masse verbindet, und zwar nur dann, wenn im Mode-Schalter „Singlecoil” gewählt wurde. Im Humbucker-Mode bleibt der Widerstand außen vor, das Tonpoti hat 500kΩ.
Lohnt der Aufwand? Von meiner Seite gibt es ein klares Ja. Der Unterschied zwischen Potis mit dem „korrekten” und dem „falschen” Wert ist keine esoterische Spinnerei für Leute, die Unterschiede in der Audioqualität von digitalen Kabelverbindungen zu hören glauben, sondern überraschend deutlich. Das gilt besonders in Verbindung mit dem Einsatz der Gitarre bei kräftiger Zerre, und das war ja das Szenario, für den der ganze Aufwand betrieben werden soll.
Die Schaltung ist fast fertig, es fehlt noch ein letzter Punkt.
Widerstände #2 - Humbucker-Spliting
Viele Humbucker-Gitarren haben das Feature, die Tonabnehmer zu „splitten”, was nichts anderes heißt, als eine der beiden Spulen abzuschalten (siehe das Diagramm weiter oben). Das Ergebnis ist in den allermeisten Fällen wenig befriedigend: eine Spule allein hat erheblich weniger Output und fällt in der Lautstärke drastisch ab; außerdem klingen gesplittete Humbucker meist zu spitz und dünn. Den Grund für letzters habe ich schon angesprochen: einen falschen bzw. unangepaßten Wert für das Volumepoti. Ersteres hat mit dem erheblich veränderten Widerstand zu tun. Dagegen kann aber etwas machen (warum das auch für die Strat wichtig ist, wird weiter unten klar).
Schaltet man Widerstände in Reihe, addieren sich die Werte. Das ist bei Pickups natürlich nicht anders. Wenn jede Spule des Humbuckers 4kΩ hat, kommt der gesamte Humbucker auf 8kΩ – das ist für einen „klassischen” Humbucker schon eine Menge, die meisten liegen eher unter diesem Wert. Ein Pickup mit 4kΩ ist aber schon außerordentlich schwach, selbst die alten Strat-Singlecoils liegen eher bei 6kΩ. Es ist also kein Wunder, wenn das dünn klingt.
Man kann gegensteuern, indem man die beiden Kabel, die die beiden Spulen verbinden, nicht direkt gegen Masse schaltet (wie das in 99% der Fälle gemacht wird), sondern erst über einen richtig dimensionierten Widerstand schickt. Dadurch wandert nicht das komplette Signal der zweiten Spule an Masse (und wird damit komplett abgeschaltet), sondern gewissermaßen nur ein Teil - der andere Teil bleibt seriell mit der ersten Spule verbunden. Der gesplittete Tonabnehmer wird dadurch lauter und dunkler, was man über entsprechend ausgewählte Werte für den Widerstand sehr genau steuern kann. (Den Trick habe ich übrigens erstmalig bei einer richtig teuren PRS gesehen, die dann auch einen durchaus überzeugenden Sound im Split-Mode vorzuweisen hatte.)
Was hat das mit einer Strat zu tun? Nun: wenn man einen Humbucker-Split verstärken kann, kann man das auch umgedreht denken: einen Humbucker kann man (in Lautstärke und Klangfarbe) abschwächen. Man kann also die serielle Schaltung zwischen Steg- und Mittelpickup durch den Einsatz entsprechender Widerstände wieder etwas näher in Richtung Steg-Singlecoil bringen. Tatsächlich macht das im Kontext der hier besprochenen Schaltung eine Menge Sinn: der Steg-„Humbucker” ist brutal laut und hat extrem viele Bässe (wobei letzteres durch den Volumepoti-Widerstand-Trick größtenteils kompensiert wird). Wenn man den Lautstärkensprung verhindern oder besänftigen will, kann dies mit einer „Split”-Schaltung nach oben besprochenem Muster gut hinbekommen.
Hier ist nochmal das Diagramm der kompletten Schaltung:
Der 4-Wege-Drehregler hat dieselbe(n) Funktion(en) wie der bisher benutzte 2-Weg-Schalter, er sorgt aber jetzt dafür, daß zwei unterschiedliche partielle Splits möglich werden (Position „4” des 4-Weg entspricht Position „2” des 2-Weg, Position „1” ist jeweils dieselbe, die Positionen „2” und „3” bringen die Widerstände für die partiellen Splits ins Spiel).
Widerstände #3 - customizing
Die letzte offene Frage lautet: mit welchen Widerständen erreicht man welchen Output? Zunächst muß man sich darüber klar werden, wie die Widerstände überhaupt zusammenwirken. Wenn man die Pickups als Widerstände aufmalt, ergibt sich das Bild rechts: die zweite Spule (die in unserem Fall das Mittel-Pickup ist) liegt parallel zum Widerstand und in Reihe zur ersten Spule. D.h. der Parallelwiderstand aus Spule zwei und Widerstand wird zum Widerstand der ersten Spule addiert.
Die Werte im Diagramm stammen von meiner Strat (Kloppmann ST-65). Wenn das Mittel-PU (5.78kΩ) mit 22kΩ parallel geschaltet ist, ergibt das ~4.58kΩ. Addiert zu den 6.88kΩ des Steg-PU sind das ~11.5kΩ, immer noch ein satter Wert, aber weniger als der „Humbucker pur” (ein wahres Monster mit 12.66kΩ). Dieselben Pickups mit 4.7kΩ kommen dann auf knapp 9.5kΩ, und klingen wie eine logische „Verdickung” des Singlecoils.
Wenn man das auf eigene Werte (und den eigenen Geschmack) anpassen will, kann man richtig viel Zeit damit verbringen, verschiedene Werte für die Widerstände auszuprobieren (Saiten lösen, 8 oder 11 Schrauben vom Pickguard entfernen, 2x Masse und 1x Signal ablöten – oder das Pickguard vorsichtig auf dem Korpus ablegen –, endlich: neue Verbindungen löten, 2x Masse und 1x Signal wieder neu verlöten – oder das Pickguard vorsichtig vom Korpus abheben –, sich in jedem Fall über neue Kratzer auf dem Korpus ärgern, 8 oder 11 Schrauben wieder anbringen, Saiten entwirren und neu aufziehen – oder bei Klemmmechaniken sehr beliebt: shit, die Umspinnung der D-Saite ist komplett hinüber, wo war denn noch mein letzter Satz frischer Saiten? – stimmen, und: das brummt ja wie Hölle, wo, verdammt, habe ich mir jetzt eine Masseverbindung eingefangen).
Varianten
Basierend auf den Beispielen oben gibt es alle möglichen Varianten - welche Schalter, welche Widerständen etc. pp. Außerdem kann man das Spiel noch ein wenig weiter treiben, und nicht nur das Steg-, sondern auch das Halspickup seriell schalten. Für die Lösung unten habe ich einen Dreifachschalter verwendet, mit dem man bestimmt, welches Pickup seriell geschaltet wird (und über den Drehregler mit den Widerständen für partiellen Humbucker-Split läuft): Stellung 1: Hals; Stellung 2 (Mitte): alles Singlecoil; Stellung 3: Steg. Außerdem ist der Schalter dafür zuständig, den richtigen Widerstand für das Tonpoti zu liefern (250k für alle Singlecoils, 500k für Humbucker / Seriell). Um das hinzubekommen, braucht man einen 4PDT-On-On-On Switch – ich habe in das Diagram die drei Schalterstellungen aufgenommen, um die einigermaßen verwirrende Funktion dieses Schaltertyps zu verdeutlichen.
Eine andere Variante (die ich mittlerweile bevorzuge) verwendet einen 2-Weg-Schalter (4PDT-On-On), um zwischen Singlecoil- und Humbucker-Modus zu wechseln. In Stellung „2” gehen alle Signale über den 5-Weg (man braucht hier nicht einmal einen Superswitch, ein konventioneller Schalter reicht aus); in Stellung „1” hört man Steg- plus Mittelpickup in serieller Schaltung (der Drehregler hat nur hier eine Funktion), und zwar unabhängig von der Stellung des 5-Weg.
Ein gewisser Nachteil beider Schaltungen ist, daß man wohl nicht darum herum kommt, ein zusätzliches Loch zu bohren. Ich habe länger gesucht, aber keine Push-Potis gefunden, die einen 4PDT-Schalter integrieren.
Soundbeispiele
Ich habe mal alle neun Pickup-Varianten aufgenommen, damit man sich ein Bild von meiner Strat (Smitty Custom Classic mit Kloppmann ST-65 Pickups) machen und ggf. gedanklich auf das eigene Instrument „übertragen” kann. Alle Soundbeispiele kommen über einen Brunetti Singleman mit immer exakt denselben Einstellungen; das Volume steht etwas über der Mitte, der Grad der Verzerrung wird ausschließlich von der Pickup-Wahl bestimmt. Ich habe mich bemüht, das Lick möglichst immer gleich zu spielen, aber das geht natürlich nur in gewissen Grenzen.
Weblinks
Using Resistors In Guitars – 101 (Fralin Pickups)