Катушку звукоснимателя можно описать как идеальную катушку с индуктивностью L в последовательном подключении к сопротивлению R и в параллельном подключении к конденсатору C. Самым важным качеством является индуктивность L, которая зависит от количества витков катушки, от материала магнита, конструкции магнита и сердечника звукоснимателя (более подробно о констукции звукоснимателя рассмотрено ниже). В основном индуктивность и определяют характер звучания звукоснимателя. Сопротивление и емкость оказывают меньшее влияние. Когда струны колеблются, в катушке возникает напряжение переменного тока. Поэтому датчик действует как источник переменного тока с электрическими компонентами (рис.2).
рис.2.


Внешняя нагрузка состоит из сопротивления (потенциометры громкости и тембра и любое сопротивление заземления на входе усилителя) и конденсатора (из-за ёмкости между проводником и экранирующей оплеткой в гитарном кабеле). Емкость кабеля играет немалую роль, и ею нельзя пренебрегать. Эти пассивные компоненты образуют так называемый фильтр низких частот второго порядка (рис.3).
рис.3.

Таким образом, этот фильтр обладает частотой среза fg (см. рис. 4); на этой частоте амплитуда сигнала падает на 3дБ (то есть, в v2 раз). При частоте выше fg происходит спад на 12 дБ (на октаву), а ниже частоты среза fg сигнал не меняется. Спада на низких частотах не наблюдается, однако, немного ниже fg существует электрический резонанс между индуктивностью катушки и ёмкостью нагрузки. На этой частоте fo, наблюдается пик амплитуды. Типичный контур частотной характеристики звукоснимателя на рис.4.
рис.4.

Как видно из рис.4 обертоны в области резонансной частоты fo усиливаются, за этой частотой уменьшаются, а основная вибрация и обертоны до резонансной частоты воспроизводятся без изменений. Таким образом характер звучания звукоснимателя в основном определяется резонансной частотой fo. Резонансная частота большинства существующих звукоснимателей при нормальном гитарном кабеле находится в пределах от 2000 до 5000 Гц. В этой области человеческое ухо имеет наибольшую чувствительность. Вкратце субъективное соотношение частоты и звука таково, что при резонансной частоте 2000 Гц звук тёплый и мягкий, при 3000 Гц - звонкий, на 4000 Гц - пронзительный, на 5000 Гц и выше - хрупкий и тонкий. Звук, конечно же, зависит и от высоты пика. Высокий пик даёт мощный, характерный звук; низкий пик даёт более слабый звук, особенно на цельнокорпусных гитарах, которые не имеют выраженного акустического резонанса. Высота пика на большинстве существующих датчиков находится примерно в пределах от 0 до 12 дБ, в зависимости от магнитного материала звукоснимателя, от сопротивления внешней нагрузки и от наличия металлической крышки (без крышки пик выше, что многим гитаристам нравится больше), а также от внутреннего сопротивления звукоснимателя.


Типы звукоснимателей. Их конструкции.


Существуют два основных вида звукоснимателей: магнитные и пьезоэлектрические. Поскольку пьезоэлектрические датчики используются в оновном на акустических, полуакустических и очень редко на электрогитарах сразу перейдем к более актуальной для электрогитары теме - кострукции магнитных звукоснимателей. Магнитный звукосниматель - это электро-магнитное устройство. Поэтому такие звукосниматели работают только со струнами из ферромагнитных материалов (т.е. со стальными струнами с оплеткой из никеля или стали и т.п.) и состоят из двух основных частей: магнитов и катушки.

Магниты звукоснимателя в свою очередь состоят из магнита и сердечника. Эти компоненты датчика являются элементом не изменяемым, именно от них в основном зависят динамические свойства датчика: уровень и копмпрессия выходного сигнала, уровень нелинейных искажений, воспроизводимые частоты датчика. Магниты, как правило, делают из определенных материалов, различающихся по химическому составу. Разделяют 4 типа магнитов: АЛНИКО-2, АЛНИКО-3, АЛНИКО-5 (это сплавы АЛюминия, НИкеля и КОбальта в разных соотношениях) и металлокерамика. Сердечники делают обычно из мягкого железа.
В зависимости от типа магнита характеристика датчика определяется след. образом: датчики с магнитом АЛНИКО-2 будут иметь более мягкую атаку, насыщенные средние частоты, большую компрессию сигнала, а с АЛНИКО-5 или металлокерамикой - наиболее яркий, динамичный звук с сильной атакой. По форме магниты бывают либо в виде бруска, к которому приклеены сердечники из мягкого железа, проходящие сквозь катушку и подводящие магнитный поток к струнам, либо сами магниты в виде цилиндрических сердечников под каждую струну (типичный пример - стандартный стратовский сингл). По уровню создания неравномерности магнитного поля системы магнит+сердечники можно выстроить в следующую последовательность от меньшего к большему: полосовой магнит (нет сердечников), полосовой магнит + рельсовые сердечники, полосовой магнит + цилиндрические сердечники, собственно цилиндрические сердечники-магниты. Соответственно, чем более неравномерное поле создается магнитом, тем больше уровень нелинейных и динамических искажений, тем более индивидуальный звук будет давать датчик, отличный от истинного звучания струны.


Катушки звукоснимателя мотаются проводом из различных материалов (в основном медным проводом). Параметр катушки - ее индуктивность, которая определяется количеством и толщиной витков провода. Индуктивность катушки как раз и влияет на характер звучания датчика (как было сказано выше, в теории).


Теперь рассмотрим основные типы магнитных звукоснимателей. Магнитные звукосниматели подразделяются на одно-катушечные - синглы (single coil или просто single – один) и двух-катушечные - хамбакеры (humbucker – подавитель фона).

Однокатушечные звукосниматели или синглы. Магниты таких датчиков обычно распологаются под каждой струной (исключение - рельсовые синглы). Выходной уровень сигнала с сингла, по сравнению с хамбакером, небольшой. Искажения и уровень компрессии - невысоки. Сингл можно охарактеризовать хорошой "читаемостью" звука. Такие звукосниматели в основном используются для игры на чистом звуке или с небольшим перегрузом (овердрайвом или дисторшн). Единственный недостаток синглов - они чувствительны к внешним наводкам, создаваемых сетевыми кабелями, трансформаторами, лампами дневного света и другими источниками помех. Это приводит к добавлению посторонних шумов в полезный выходной сигнал с датчика. Наглядный пример сингла - стандартный стратовский сингл (рис.5).
рис.5.

рис.6.

Двухкатушечные звукосниматели или хамбакеры. Типы конструкций хамбакеров в отличае от синглов очень разнообразны: Standart humbucker, side-by-side Humbucker, hum canceller и др. Но мы рассмотрим конструкцию только стандартного хамбакера (Standart humbucker). Конструкция хамбакера представляет собой два сингла, стоящих параллельно друг другу на одном уровне (рис.6). Катушки этих синглов включены электрически противофазно и (как правило) последовательно. Таким образом, магнитный поток в катушках при колебаниях струн меняется противофазно, однако, учитывая то, что катушки включены противофазно электрически, получаем, что сигналы, наведенные струнами в катушках, синфазны друг другу и в силу последовательного соединения катушек полностью складываются. При этом внешние наводки и шумы, на которые никак не влияет магнитное поле магнита датчика, взаимоуничтожаются. В результате в выходном сигнале с датчика не присутствуют шумы от внешних наводок, что является основным приемуществом хамбакера перед синглом, так же уровень сигнала намного выше, чем у синглов. Поэтому хамбакеры более подходят для использования эффектов с жестком ограничением сигнала (например дисторшн). К недостанком хамбакера можно отнести - размытость и низкая читаемость при чистом звуке без эффектов искажения. Это обусловлено удалением катушек хамбакера друг от друга. Катушками хамбакера происходит снятие колебаний струны с двух точек. Между этими точками существует разность фаз гармоник колебания струны. В результате получается, что в выходном напряжении хамбакера складываются не все гармоники колебания струны, а только их часть. Другая часть гармоник при этом взаимовычитается. В результате АЧХ хамбакера будет иметь периодические плавные провалы и подъемы в отличии от сингла (АЧХ сингла более равномерная).
Фирмы-производители также обычно подразделяют хамбакеры на два типа: нековые (neck - гриф) и бриджевые. Нековые хамбакеры (которые предназначены для установки возле грифа) отличаются от бриджевых (устанавливаемые возле бриджа) только уровнем выходного сигнала: нековые имеют выходной уровень ниже, чем бриджевые, соответственно эл. сопративление некового датчика меньше, чем бриджевого. Эта конструктивная особенность обусловлена тем, что амплитуда колебаний струн начиная от грифа до бриджа постепенно понижается. Поэтому возникает необходимость усиления выходного сигнала снимаемого со струн возле бриджа, чтобы уровень сигнала с некового и бриджевого датчиков примерно были одинаковы.