Kalemovi Pikapa u Paraleli: Zašto Ne?

Jedna tema koja me je intrigirala kao mladog gitaristu je definitivno bila modifikovanje elektronike moje gitare. Sećam se kad sam kupio harnes za "Jimmy Page" ožičenje. To je bilo apsolutno ludo — četiri push-pull pota koja rade NEŠTO. Bio sam toliko srećan što imam toliko kombinacija zvuka da sam zaboravio da vežbam. Vrlo brzo sam izvadio dva neispravna push-pulla i postepeno se vratio na old-school stil bez modova na Les Paul-u, samo fokusiran na sviranje. Ali bilo je toliko kul istraživati to.

Dva od tih push-pulova su bila ožičena za coil split. Prešao sam sa Telecastera na Les Paul i neko mi je usadio ideju da mi trebaju singl-kalemovi za nastupe, pa sam im dao pravu šansu. Nisu mi se dopali. I dalje uglavnom ne — ima humbuckera koji se lepo splituju, ali vintage-stil PAF-ovi koje ja obično sviram nisu među njima.

Tako sam, posle previše sati na forumima, došao do čitanja o kalemovima u paraleli. Očigledno je postojao još jedan način da se dobije taj svetliji, tanji glas i — očigledno — nije brujao.

Ta kombinacija zvuči previše dobro da bi bila istinita, i zanimljivo je da skoro i nije. Ožičenje radi sve što forumi kažu da radi. Ipak se nikad nije prihvatilo, i razlog nije stvar ukusa.

Kratka Verzija

• Dva kalema humbuckera su normalno ožičena u seriju. Ožičenje u paralelu prepolovljuje induktivnost i otpornost i duplira kapacitivnost, što gura rezonantni vrh naviše za više od oktave.
• Ostaje potpuno otporan na brum, za razliku od coil split-a. Taj deo folklora je tačan.
• Ali ne zadržava izlaz humbuckera. Dva kalema u paraleli proizvode napon jednog kalema, ne dva — isti nivo kao coil split, otprilike 6 dB niže od serije. Ovo je najčešće ponavljana greška o paralelnom ožičenju i razlog zašto su ljudi razočarani.
• Drugi razlog zašto se nikad nije proizvodio fabrički: vintage-stil pikap sa dvožilnim upletenim kablom fizički ne može ovo da izvede. Spoj između kalemova je zakopan unutar pikapa.
• Najbolje radi na vrelim, visoko-induktivnim pikapima, gde te prepolovljivanje svega odvede negde korisno umesto negde piskavo.

Šta Svi Pogrešno Shvataju

Pre ožičenja, ono na čemu se zasniva.

Većina nas zna osnovnu sliku: dva kalema žice, ponekad jedan pored drugog kao kod PAF-a, ponekad naslagani kao kod humbuckera veličine singl-kalema, povezana zajedno. Kod nešto poput 99% pikapa koje koristimo, ta veza je serijska — kraj jednog kalema se spaja sa početkom drugog, i dve spoljašnje žice idu ka ostatku gitare.

Da bi to zaista otklonilo brum, dve stvari moraju biti obrnute istovremeno: kalemovi moraju biti magnetno suprotni (šipke ili magneti su suprotnog polariteta) i električno suprotni. U principu bi se električna obrnutost mogla postići namotavanjem jednog kalema u smeru kazaljke a drugog suprotno. U praksi to niko ne radi — namotavači imaju smer za koji su podešeni i ostaju pri njemu. Obrtanje se postiže jednostavnim prebacivanjem žica na jednom kalemu: poveži kraj-na-kraj i uzmi svoja dva priključka sa dva početka.

Dobiješ jedno od ta dva obrtanja a ne i drugo, i pikap ne radi kao humbucker. Postane tanak, nazalan i fazi.

Mit koji vredi ispraviti dok smo ovde: ovo nije Peter Green zvuk. Ta gitara je imala okrenut magnet na jednom pikapu, što obrće ceo taj humbucker u odnosu na drugi pikap. Svaki humbucker i dalje savršeno otklanja sopstveni brum; slavni nazalni kvak se pojavljuje samo u srednjoj poziciji, gde se dva pikapa bore jedan protiv drugog. To je efekat faze između pikapa, ne unutar jednog pikapa.

Sad: moderni humbuckeri se dosta razlikuju, i dva kalema obično nisu namotana identično — screw kalem obično dobija par navoja više od slug kalema. Za sve ispod ću pretpostaviti dva identična kalema, isključivo zato što to čini aritmetiku čitljivom. Vratiću se na to šta stvarna asimetrija radi na kraju, jer je bitna.

Ako reči induktivnost, kapacitivnost i otpornost rade nepoznat posao ovde, prvo pročitaj Jednačina Pikapa. Ovaj tekst to pretpostavlja.

Sprovođenje Brojki

Uzmi lep vintage-stil PAF napravljen od dva identična kalema, svaki meri:

$$L = 3\ \text{H} \qquad R = 4\ \text{k}\Omega \qquad C = 200\ \text{pF}$$

Serija — ono što sad imaš

Induktori u seriji se sabiraju. Otpornici u seriji se sabiraju. Kondenzatori u seriji se kombinuju recipročno:

$$\frac{1}{C_{\text{total}}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}$$

Pa standardni humbucker ispada na:

$$L = 6\ \text{H} \qquad R = 8\ \text{k}\Omega \qquad C = 100\ \text{pF}$$

Ogradu koju namerno ističem umesto da je sakrijem: tretiranje serijske induktivnosti kao prostog $L_1 + L_2$ pretpostavlja da dva kalema nisu magnetno spregnuta jedan sa drugim. Strogo gledano, serijski-podržavajući kalemovi daju $L_1 + L_2 + 2M$, gde je $M$ međusobna induktivnost. Kod humbuckera jedan-pored-drugog kalemovi su razdvojeni i suprotno polarizovani, pa je sprega istinski mala — ali nije nula, i prava induktivnost ide malo iznad aritmetike. To ne menja nijedan zaključak ovde; znači da ove brojke ne treba tretirati kao merenja.

Paralela — obrni formule

Sad obrnuto. Induktori i otpornici u paraleli koriste recipročnu formulu; kondenzatori u paraleli se prosto sabiraju:

$$L = 1.5\ \text{H} \qquad R = 2\ \text{k}\Omega \qquad C = 400\ \text{pF}$$

Svaka brojka se pomerila, a dve od njih u suprotnim pravcima. To je cela priča.

Gde sleže rezonantni vrh

Pikap plus elektronika gitare formiraju rezonantno kolo, i gde ta rezonanca sedi je najveći deo onoga što čuješ kao "svetlo" ili "tamno." Frekvencija vrha je:

$$f_{\text{res}} = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$$

Kapacitivnost u toj formuli nije samo pikapova sopstvena. Uključuje kabl, koji dominira — 5 m gitarski kabl doprinosi nešto poput 400–600 pF, nekoliko puta više od pikapove unutrašnje vrednosti. Pretpostavljajući 500 pF kabla i uobičajenih 500 kΩ potova:

• Serijski humbucker: $L = 6$ H, $C = 100 + 500 = 600$ pF → oko 2.65 kHz
• Split kalem: $L = 3$ H, $C = 200 + 500 = 700$ pF → oko 3.47 kHz
• Paralelni humbucker: $L = 1.5$ H, $C = 400 + 500 = 900$ pF → oko 4.33 kHz

Taj redosled je tačno ono što Slika 2 prikazuje. Zeleno je serijski humbucker sa najnižim vrhom i najviše zavaljenim visokim krajem. Plavo je split kalem. Crveno je paralelni humbucker, i sedi najviše od sva tri — svetlije i otvorenije od split-a, što je tačno ono što forumi obećavaju.

I dalje otklanja brum, jer oba kalema i dalje rade i i dalje su suprotstavljena.

Do sad ovo liči na besplatan ručak.

Deo koji nije besplatan

Evo gde folklor puca, i želim da budem direktan jer sam ovo pogrešio u prvoj verziji ovog teksta.

Ožičenje kalemova u paraleli ne zadržava izlazni nivo humbuckera.

Razmisli šta je svaki kalem zapravo: naponski izvor. Obrni jedan električno tako da se pomažu umesto da se poništavaju, i stavi ih u seriju, i njihovi naponi se sabiraju — dobiješ $2e$. Stavi ta ista dva izvora u paralelu, i ne sabiraš ništa. Dva jednaka naponska izvora u paraleli proizvode napon vrednosti jednog izvora, sa pola izvorne impedanse. Dobiješ $e$.

$$V_{\text{series}} = 2e \qquad V_{\text{parallel}} = e \qquad V_{\text{split}} = e$$

Pa paralelni humbucker daje otprilike 6 dB manje nego isti pikap u seriji — isti nivo kao coil split. "Oba kalema rade" je tačno i to je tačno intuicija koja zavarava: oba kalema koja rade u paraleli daju otklanjanje šuma i nižu impedansu, ne više signala.

Ono što ti paralelno ožičenje istinski daje u odnosu na split je stoga:

• Otklanjanje brumа, koje split u potpunosti odbacuje.
• Svetliji, otvoreniji odziv, jer je induktivnost četvrtina serijske vrednosti dok se kapacitivnost samo duplira.
• Mnogo niža izvorna impedansa — 2 kΩ naspram 8 kΩ — pa je pikap mnogo manje pod uticajem kapacitivnosti kabla i opterećenja potova nego split kalem.

Poslednje je potcenjeno. To je prava tehnička prednost, i niko o njoj ne priča.

Šta Ovo Znači Na Radnom Stolu

Pa zašto ga industrija nije usvojila?

Dva razloga, i onaj dosadan je odlučujući.

Treba ti četvorožilni kabl. Vintage-stil humbucker izlazi iz fabrike sa jednim upletenim (shielded) kablom: jedan provodnik i pletenica. Spoj gde se dva kalema susreću je zalemljen unutar pikapa i nikad izveden napolje. Ne možeš ožičiti te kalemove u paralelu bez otvaranja pikapa i ponovnog ožičenja. Četvorožilni kabl je postao standard tek na podskupu pikapova decenijama posle nastanka humbuckera, i mnogi najtraženiji i dalje izlaze dvožilni jer su to imali originali.

A kad su ljudi probali, bilo je tiho i često piskavo. Šest decibela niže, sa rezonantnim vrhom guranim preko 4 kHz, na gitari za koju je svirač očekivao da zvuči kao Les Paul. Coil split je bar imao poznatu referentnu tačku — "zvuči malo kao Strat." Paralela ne zvuči kao ništa što je iko tražio.

Zašto ipak radi, na pravom pikapu

Ipak — volim humbuckere u paraleli. Neki pikapi na kojima sam ovo uradio zvuče istinski sjajno. I postoji obrazac ko su ti.

Radi na vrelim, visoko-induktivnim pikapima. Uzmi nešto znatno mesnatije od našeg PAF-a i prepolovi sve: i dalje ti ostaje značajna induktivnost i otpornost, pa rezonanca sleže negde muzikalno umesto gore u region za bušenje leda. Uradi to na već-svetlom vintage pikapu i završiš negde gde niko ne želi biti.

Postoji i Q problem skriven u brojkama. Paralelno ožičenje spušta otpornost kalema sa 8 kΩ na 2 kΩ, a ta otpornost je jedna od stvari koje prigušuju rezonantni vrh. Manja serijska otpornost znači oštriji vrh, ne samo viši. Pa paralelno podešavanje nije samo svetlije — peakastije je, što je specifičan kvalitet koji ljudi opisuju kao oštar.

Popravka je jednostavna i uvek ista: priguši ga potovima. Prelazak na 250 kΩ volume i tone umesto 500 kΩ opterećuje rezonancu naniže i skida ivicu. Na gitari ožičenoj za paralelu kao ozbiljnu opciju, a ne noviteta radi, podrazumevano bih išao na 250 k. Samo da kažem.

Problem asimetričnog kalema

Setite se, pretpostavio sam dva identična kalema. Pravi humbuckeri obično nisu — screw kalem tipično ima više navoja od slug kalema.

Pusti paralelne formule na dva nejednaka kalema i naći ćeš da je rezultat uvek povučen ispod onoga što bi dao slučaj jednakih kalemova. Dve nejednake otpornosti u paraleli sleže bliže manjoj; isto važi za induktivnosti. Pa asimetrični humbucker u paraleli ima čak i nižu induktivnost i otpornost nego što gornja aritmetika sugeriše, i sleže čak i više i oštrije.

Što je još jedan tih razlog zašto ožičenje ne isporučuje na tačno onim pikapima koje najviše ljudi poseduje.

Probaj Sam/Sama

Ne postoji Slightly Technical alat za pikapove još — na listi je, i ovaj tekst je veliki deo razloga zašto. U međuvremenu najbliža stvar je Tone Stack Lab. To je drugačije kolo, ali je ista lekcija učinjena vidljivom: pasivna mreža L-ova, R-ova i C-ova, gde pomeranje jedne vrednosti komponente pomera rezonancu negde gde možeš videti. Gledanje kako se vrh pomera dok menjaš kondenzator je intuicija koju ceo ovaj tekst pokušava da ti prenese.

Na sopstvenom radnom stolu, pošten eksperiment ne košta ništa ako tvoj pikap već ima četvorožilni kabl. Ožiči jedan humbucker na push-pull za seriju/paralelu umesto serija/split, i uporedi ih A/B pri izjednačenoj jačini — taj poslednji deo je bitan, jer je paralela 6 dB tiša i tiše uvek zvuči lošije ako to ne kompenzuješ. Pa probaj ponovo sa 250 kΩ potovima.

A za ono šta sve te vrednosti komponenti zapravo rade, Jednačina Pikapa je pratnja ovom tekstu.

Izvori

• Vrednosti komponenti korišćene ovde (3 H, 4 kΩ, 200 pF po kalemu) su reprezentativne za vintage-izlazni PAF-stil kalem, izabrane da učine aritmetiku čistom. Izmeri svoj sopstveni pikap; ne računaj po mojim vrednostima.
• Kapacitivnost kabla od 400–600 pF za 5 m kabl je uobičajeni proizvođački opseg za standardan instrumentalni kabl. Varira za skoro dvostruko između brendova, što je veća tonska varijabla nego što većina svirača shvata.
• Ograda o međusobnoj induktivnosti kod serijskog slučaja je namerno izrečena a ne kvantifikovana: pravilno merenje $M$ zahteva LCR metar i par serijski-podržavajućih/serijski-suprotstavljenih očitavanja, a to nisam uradio na ovim konkretnim kalemovima.

Srećno sviranje.