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Der Hallverstärker

Allgemeines
Obwohl man heute vielfach den Hall in der Musik in digitaler Technik erzeugt, ist die Hallspirale im Gitarrenverstärker immer noch sehr populär. Vielfach wird in Vollröhren-Amps für die Klangerzeugung die Röhre immer noch bevorzugt, Trotzdem bietet die Operationsverstärkertechnik als Treiber für Hallspiralen gute und preiswerte Anwendungsmöglichkeiten.

Funktion der Hallspirale
Bei einer Hallspirale wird das elektrische Signal über eine Magnetspule auf die Spiralen der Hall-Einheit in mechanische Schwingungen übertragen. Die Stärke des magnetischen Feldes wird bestimmt durch den Strom, der durch die Spule fließt. Da der Widerstand der Spule mit wachsender Frequenz immer größer wird, wird auch die Intensität des Magnetfeldes geringer. Aber gerade die hohen Frequenzen erzeugen den guten Hall-Sound. Also muß sowohl im treibenden als auch im aufholenden Verstärkerteil eine entsprechende Korrektur vorgenommen werden.

Hallverstärker in Röhrentechnik

Allgemein
Die Impedanz der Eingangsspule einer Hallspirale beträgt ca. 8 - 2k Ohm. Mit diesem Wert kann die Halleinheit nicht direkt als Anoden-Widerstand eingesetzt werden. Es muss eine Hall-Übertrager (Hall-Trafo) eingesetzt werden. Im Prinzip handelt es sich um einen kleinen Endverstäker.

Hallverstärker von Fender
Fender koppelt den Hall-Effekt über ein Widerstands/Kondensator-Kombination (3,3MOhm/10pF) ein. Diese Kombination hat zwei Aufgaben: Reduktion des Signals und Anhebung der Frequenzen oberhalb von 1 KHz.

Das Eingangssignal wird vor dem Koppelwiderstand von 3,3 MOhm über einen Kondensator von 500pF an den Eingang der Hallstufe geführt. Dieser Kondensator sorgt dafür, dass Frequenzen unter 200 Hz (Rumpel-Geräusche) nicht durchgelassen werden. Der Treiber-Verstärker für die Hallspirale wird realisiert durch zwei parallel geschaltete ECC81-Systeme.
Der Aufholverstärker besteht aus einem ECC83-System, das eine relativ hohe Verstärkung erzeugt. Manche Hall-Verstärker haben am Gitter-Widerstand einen Parallel-Kondensator von 2,2nF. Mit diesem werden Höhen aus der Hallspirale unterdrückt. Der Schalter S1 schaltet das Hall-Signal EIN oder AUS.
Über den Koppel-Kondensator 3,3nF (unterdrückt die tiefen Frequenzen) wird das verstärkte Signal auf das Volume-Poti geleitet.
Über den Spannungsteiler 470k/220k wird das Signal nochmals halbiert und dem normalen Signalweg wieder zugeführt und mit diesem überlagert.

Wichtig ist der Koppelwiderstand von 3,3 MOhm und der Paralell-Kondensator von 10 pF. Dieser hebt die Höhen an, damit der Sound mehr Presence erhält.

Die Anschlüsse B+ und D+ sind Betriebsspannungen.

Hallverstärker von Marshall
Die Schaltung von Marshall gleicht im Prinzip der von Fender. Das Hall-Signal wird hier ebenso über einen Längs-Widerstand (mit Parallel-Kondensator) mit dem normalen Signal gemischt.
Der Treiber-Verstärker wird hier mittels einer ECC83-Röhrenstufe realisiert. Tiefe Frequenzen werden am Eingang mittels eines 10nF-Kondensators unterdrückt.
Der Aufholverstärker wird über einer ECC83-Stufe durchgeführt. Über ein 100k-Poti wird das Hall-Signal dem normalen Signal zugemixt.

Über den Transistor Tr1 (BC107) kann das Hall-Signal knackfrei abgeschaltet werden.

Die Anschlüsse B+ und D+ sind Betriebsspannungen.

Hallverstärker in Operationsverstärkertechnik (OP-Technik)

In OP-Technik kann man einfach und preisgünstig einen Hallverstärker aufbauen. Dazu sollte die Treiber-Spule der Halleinheit nicht geerdet sein.

Die Treiber-Stufe

Bevor das Signal auf die Eingangsspule der Hall-Einheit gegeben wird, sollten die tiefen Frequenzen ausgeblendet werden. Diese tragen nämlich nicht zum guten Hallsound bei. Die Frequenzen bis in den Bereich  200 / 300Hz sollten unterdrückt werden. Dies wird durch die Kondenator-/Widerstands-Kombination C1/R1 (10uF/68Ohm) durchgeführt, denn diese unterdrückt die Frequenzen unterhalb von 230 Hz.
Das Ausgangsnetzwerk aus C2/R5 und Spulen-Induktivität bildet im Prinzip einen Schwingkreis, dessen Resonanz-Frequenz zwischen 5 kHz und 10 kHz eingestellt werden sollte.
Die Werte von 10nF und ca. 44mh für eine reale Hall-Einheit bilden eine Resonazfrequenz von ca. 7,6 kHz.

Die Güte Q des Schwingkreises sollte bei 1 liegen. Mit einem Widerstand von ca. 2k2 Ohm wird dies ungefähr erreicht (ist abhängig von den Daten der Hallspirale).

Um einen möglichst großen Signal/Rauschabstand des Signals zu haben, sollte ein OP-Amp mit gutem Signal-/Rauschabstand eingesetzt werden.

Die Aufhol-Stufe

Die Verstärkung der Aufholstufe wird durch das Verhältnis der Widerstände R2/R4. Dies beträgt hier 100. Die ist ein vernünftiger Wert, um das stark gedämpfte Signal wieder auf einen guten Pegel zu bringen.
Der Kondensator C4 (10 uF) sorgt dafür, dass alle Frequenzen unterhalb von ca. 230 Hz bedämpft werden. Damit werden mechanische Erschütterungen, die auf die Hallspiral einwriken, unterdrückt.

Der Kondensator C3 (1,5 nF) bildet zusammen mit R2 einen frequenzabhängigen Gesamtwiderstand (Tiefpass). Dieser Widerstand wird mir wachsender Frequenz immer kleiner und sorgt dafür, dass die Verstärkung bei ca 15,6 kHz ihren 3 db-Punkt hat.
Der Ausgangsübertrager der Hallspirale bildet im Prinzip einen Schwingkreis, der aus Spulen-Induktivität und Spulen-Kapazität besteht. Der Widerstand R3 ist der Dämpfungswiderstand des Schwingkreises. Ist nur eine kurze Leitung von der Hallspirale zum Verstärker benutzt, so ist der Widerstand R3 nicht notwendig, da in diesem Fall eine Resonanz-Frequenz oberhalb von 20 kHz entsteht (hängt auch von den Werten der Hallspirale ab). Am besten, man ermittelt den Widerstand experimentell.

Daten von Hallspiralen der Marke Accutronics

1.Buchstabe: Typ
4, 8 oder 9

2.Buchstabe: Eingangsimpedanz bei 1 kHz

3.Buchstabe: Ausgangs-Impedanz bei 1 kHz

4.Buchstabe: Verzögerungszeit
1 = kurz (1,2 bis 2 sek)
2 = mittel (1,75 bis 3,0 sek)
3 = long (2,75 bis 4 sek)

5.Buchstabe: Anschluß-Ausführung
A = Eingang geerdet, Ausgang geerdet
B = Eingang geerdet, Ausgang nicht geerdet
C = Eingang nicht geerdet, Ausgang geerdet
D = Eingang nicht geerdet, Ausgang nicht geerdet

6.Buchstabe: Locking Device
1 = no lock

7.Buchstbe: Montage Vorschrift
A = horizontal, offene Seite oben
B = horizontal, offene Seite unten
C = vertikal, lange Achse horizontal, Anschlüsse oben
D = vertikal, lange Achse horizontal, Anschlüsse unten
E = vertikal, lange Achse vertikal, Eingang oben
F = vertikal, lange Achse vertikal, Ausgang oben

Folgend die Daten einiger oft eingesetzter Hall-Einheiten von Accutronics

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Zuletzt geändert am: 25. Februar 2016