martedì 8 maggio 2007

IL RUMORE NELLE CHITARRE ELETTRICHE ED I "PROBLEMI DI MASSA"

Chiunque abbia eletto la chitarra elettrica elettrica a proprio strumento musicale prediletto, si trova prima o poi a confrontarsi con un problema comune, e con l'inevitabile, conseguente, luogo comune.
Il problema comune consiste nella presenza di un fastidioso rumore, continuo, di relativamente bassa frequenza, che si riduce toccando le corde o altre parti metalliche della chitarra.
Il conseguente luogo comune è: la chitarra ha un difetto di cablaggio per cui non risulta messa a massa in maniera corretta/efficiente/quellochevoletevoi; il difetto di messa a massa viene compensato dalla "messa a massa" che lo stesso corpo del chitarrista effettuerebbe toccando le corde.
Io non faccio eccezione; per di più, altre due condizioni hanno contribuito nel mio caso a rendere più evidente il problema:
1) sono stato recentemente colto da un attacco acuto di GAS (Guitar Acquisition Syndrome) che mi ha condotto all'acquisto di otto chitarre nel giro di pochi mesi, con grande felicità dei venditori ed infelicità dei miei familiari.
2) poichè non sono un musicista che in qualche modo si esibisce, ma suono solo per compiacere me stesso e dispiacere ai miei vicini di casa, non ho acquistato chitarre costose di grande marca, ma chitarre decenti e belline che si spera possano acquistare valore notevole quando verranno ereditate dai miei pronipoti.
Il problema comune era presente su quasi tutte le chitarre. Il fatto che fossero economiche ha rinsaldato la validità del luogo comune: in una chitarra economica è più probabile che vi siano difetti di cablaggio.
Ho così pensato di rimediare ricablando le chitarre, e cioè effettuando un corretto collegamento a massa, migliorando le schermature, ripristinando eventuali saldature fredde, eliminando "ground loops" e così via...
Il lavoro è stato in gran parte inutile; ho ottenuto qualche miglioramento, ma il problema di fondo è rimasto. Alla fine, un episodio "illuminante" mi ha consentito di comprendere in che cosa esattamente consista il problema, e soprattutto di realizzare come il luogo comune riguardo alla messa a massa sia nulla di più che un luogo comune privo di fondamento.
Il problema risiede nell'impianto elettrico dell'appartamento, e non nelle chitarre. Ho cercato di spiegare questo a diverse persone, su diversi forum, ed in diverse parti del mondo, ma non ho avuto riscontri positivi.
Qualche giorno addietro, un tale (che doveva essere residente negli Stati Uniti, perchè parlava di frequenza del rumore a 60 Hz - in Europa sarebbe stato 50 Hz), mi rispose, più o meno: "quindi mi staresti dicendo che mi basterebbe cambiare casa per risolvere il problema"?
Non so se cogliete la sottile ironia che ho colto io, nelle sue parole; tuttavia gli ho risposto che no, non doveva cambiare casa, ma solo impianto. E che comunque, ciò che gli era stato detto al Centro Assistenza, e cioè che il problema dipendeva da un'errata messa a massa, era comunque una presa in giro. Forse intervenendo sui cablaggi avrebbero migliorato un pò il problema, o forse no; in ogni caso, era evidente che non conoscevano l'argomento di cui avrebbero dovuto trattare.
Non ho avuto risposta dal tizio, che evidentemente preferisce farsi prendere in giro da chi non sa quello che dice ma è titolare di un Centro Assistenza ufficiale, piuttosto che ragionare con la propria testa, anche se è la testa di uno che non ha avuto alcuna investitura ufficiale da parte di Fender o Gibson o PRS, o Gretsch...
Per coloro che invece pensano di sfruttare il cervello di cui sono in possesso per utilizzi diversi dall'ascoltare le stupidaggini di altri, ecco qui un percorso logico-pratico da seguire per rendersi conto di persona di come stanno le cose.
1) collegate un cavo all'ingresso di un amplicatore, ma non collegate alcuna chitarra all'estremita libera del cavo. Tenendo il cavo dal rivestimento esterno isolante, senza toccare alcuna parte metallica, accendete l'amplificatore a volume bassissimo. Ora, con un dito dell'altra mano toccate l'estremita arrotondata del jack (il "positivo"). Sentirete un forte rumore continuo provenire dall'amplificatore. Togliete pure il dito: il rumore cesserà.
2) sempre tenendo il cavo per il rivestimento isolante, toccate il pavimento con l'estremità del jack. Non dovreste udire alcun rumore aggiuntivo
3) ora afferrate il jack dall'estremità; udirete nuovamente il forte rumore. Con la mano che prima teneva il cavo dal rivestimento esterno afferrate il jack vicino alla base (massa, o negativo): il forte rumore cesserà.
4) prendete una chitarrina sulla quale non avete paura di intervenire, e che presenta il problema solito (rumore che si riduce toccando le corde). Scollegate il filo che collega il ponte della chitarra alla massa generale. Collegate la chitarrina all'amplificatore e toccate le corde; il rumore aumenterà anzichè diminuire. Ricollegate il filo di massa
5) ora collegate la chitarrina rimessa a posto all'amplificatore tramite un DIBox o altro apparecchio dotato di interruttore "ground lift". Azionate il commutatore e toccate le corde. Anche in questo caso il rumore aumenterà. Ed in questo caso aumenterà toccando qualunque parte metallica della chitarra. Riportate il commutatore nella posizione di base, e verrà ripristinato il comportamento originale (il rumore si riduce toccando le corde).
6) con la chitarrina collegata normalmente, alzate un pò il volume. Ora, anzichè toccare le corde della chitarra, toccate una parte metallica dell'amplificatore: il rumore si ridurrà, anche se in misura minore, nell'identico modo in cui si riduce quando toccate le corde.
Fine degli esperimenti ed inizio dei ragionamenti.
Se il chitarrista toccando le corde riuscisse effettivamente a stabilire una connessione tra il suolo e la massa della chitarra, ciò implicherebbe che collegare direttamente a massa il positivo del jack procuri un grosso incremento del rumore (punto 1), in quanto se stabilisce una connessione tra l'estremità positiva del jack ed il suolo, il rumore aumenta. Ma a maggior ragione, toccando il pavimento con l'estremità positiva del jack il rumore dovrebbe aumentare ulteriormente, mentre questo non accade (punto 2). L'unica spiegazione possibile dell'osservazione è invece che il chitarrista introduce un disturbo toccando il positivo del jack, cioè genera un potenziale che, riferito al potenziale zero della massa, è una differenza di potenziale, che l'amplicatore vede evidentemente come segnale.
Questo è confermato da quanto accade al punto 3): se vengono toccati contemporaneamente il positivo e la massa, ambedue si troveranno allo stesso potenziale: quindi, niente differenza di potenziale, niente segnale.
Andiamo avanti al punto 4). Una volta scollegato il filo di massa che collega il ponte al resto della chitarra, l'insieme ponte-corde-meccaniche di accordatura ha le parti metalliche accoppiate tra loro, ma collegate solo al legno della chitarra. Cioè, le corde, il ponte e le meccaniche sono sospese al legno (isolante) e fisicamente disaccoppiate dall'elettronica della chitarra. Per quale motivo il rumore dovrebbe aumentare toccando le corde?
Azionando il commutatore ground lift (punto 5), tutta la massa della chitarra viene fisicamente disaccoppiata dalla massa che si trova a valle del commutatore; perchè anche in questo caso il rumore dovrebbe aumentare? Se il chitarrista potesse effettivamente fungere da messa a terra, esso supplirebbe all'assenza di collegamento di massa introdotto dal ground lift.
E veniamo adesso al punto 6). Se la riduzione del rumore toccando le corde significasse effettivamente mettere a terra la chitarra, la riduzione del rumore toccando l'amplificatore significherebbere mettere a terra l'amplificatore. Quindi il vostro amplificatore sarebbe senza collegamento a terra. L'implicazione di ciò sarebbe che se voi invertiste la fase ed il neutro dell'alimentazione della presa a muro (non è necessario smontare la presa, basta inserire la spina avendola ruotata di 180 gradi scambiando i due pin), potreste trovarvi le corde della chitarra sotto tensione. Tanti anni fa, quando le prese di terra negli appartamenti e nei garage erano un'optional, a me è successo più di una volta.
Tutto questo puà avere un solo significato: il chitarrista non è a potenziale zero, e non può rappresentare il potenziale zero di riferimento, la massa di riferimento. Ancora convinti che il chitarrista toccando le corde possa mettere a massa la chitarra?
Vediamo adesso qual è l'unica spiegazione plausibile, ed i possibili rimedi; prima però occorre puntualizzare un paio di cose.
La prima è che esistono diversi tipi di "massa":
- massa fisica o di struttura (di solito, l'insieme delle parti metalliche connesse ad un circuito)
- massa di alimentazione o di ritorno (il negativo dell'alimentazione in DC o il neutro in AC)
- massa di riferimento (il potenziale che funge da zero di riferimento riguardo alle differenze di potenziale)
- massa di sicurezza (il "filo di terra" negli impianti elettrici e nell'alimentazione)
La seconda è che i circuiti della chitarra sono totalmente passivi (con l'ovvia esclusione dei pickup attivi o dell'equalizzazione attiva - ma proprio questo tipo di circuiti non da problemi di rumori o interferenze, e già questo avrebbe dovuto dire tanto)
Nelle apparecchiature di un tempo si tendeva ad unificare i vari tipi di massa; il risultato era, tra l'altro, proprio la possibilità di avere una certa tensione, rispetto al "vero" potenziale zero (il suolo) sulle parti metalliche della chitarra. Se il telaio dell'amplificatore si trovava ad un potenziale diverso dal potenziale zero del suolo, questo veniva portato tramite il negativo del cavo alle parti metalliche della chitarra e una corrente (di variabile entità) poteva percorrere il corpo del chitarrista scaricandosi a terra. Adesso (per fortuna) non è più così; la massa di sicurezza è comunque presente sull'amplificatore, non sulla chitarra.
Riguardo all'unificazione degli altri tipi di massa, vi sono, in generale dei pro e dei contro, dipendentemente da quali vengano connesse insieme e quali lasciate invece separate.
Poichè la chitarra ha una circuitazione passiva, la massa di alimentazione non è presente. La massa di struttura e quella di riferimento sono invece unificate.
Dal punto di vista strettamente teorico, le debolissime correnti che scorrono nei circuiti (e che vengono condotte all'amplificatore rappresentando il segnale d'ingresso) sono generate dalla trasduzione elettromeccanica generata dal pickup alla vibrazione delle corde. In pratica, la vibrazione delle corde perturba il campo magnetico dei magneti del pickup e tale variazione genera delle correnti indotte nell'avvolgimento del pickup stesso.
Se le corde non vengono mosse, sempre in teoria, nessuna corrente può scorrere nel circuito passivo, con l'eccezione di eventuali correnti di scarica dei condensatori (che comunque sono transitorie), o di correnti generate da una differenza di elettronegatività dei materiali interconnessi (una possibilità più che altro teorica). In simili condizioni la chitarra dovrebbe essere assolutamente silenziosa.
Se la chitarra fa rumore, è evidente che delle correnti comunque stanno circolando nel circuito. Poichè il circuito è passivo, ed il campo magnetico dei pickup non è perturbato, l'unica possibilità è che altri componenti, esterni al sistema, inducano la circolazione di queste correnti. In pratica, il rumore della chitarra è un disturbo elettromagnetico, non un difetto nel collegamento a massa.
I problemi a questo punto divengono:
- chi genera i disturbi?
- come arrivano alla chitarra?
- come si può ovviare al problema?
In linea del tutto generale, l'emissione dei disturbi può raggiungere il sistema o per irradiazione (disturbi radiati) o per conduzione (disturbi condotti); spesso, un'emissione condotta genera, conseguentemente, anche un'emissione radiata. Per quale via il disturbo raggiunge la chitarra? Ed il chitarrista?
Perchè, l'origine del fenomeno del rumore che cessa toccando le corde se il ponte è correttamente messo a massa, e si incrementa se invece il ponte è disconnesso dalla massa è esattamente questa: il disturbo investe in modo paragonabile chitarra e chitarrista. Ed anche l'amplificatore.
Se la chitarra collegata all'amplificatore fa rumore, una corrente sta scorrendo nel circuito, e quindi vi deve essere una differenza di potenziale tra il positivo e la massa del circuito della chitarra; ma quando il chitarrista tocca le corde trasferisce un disturbo analogo per intensità e fase anche alla massa. Quindi la differenza di potenziale si annulla, la corrente non circola più ed il disturbo cessa.
Se il cavo di massa è staccato, il chitarrista non tramette un bel nulla alla massa; d'altra parte, egli trasmette il disturbo di cui è portatore alle corde che agiscono da radiatore con ulteriore captazione del disturbo da parte della chitarra. Questo quindi si somma al disturbo già captato dalla chitarra ed il rumore aumenta. La stessa cosa si verifica azionando il commutatore "ground lift" del DIBox. E' vero che toccando le corde riduce la differenza di potenziale nel circuito, ma trasferisce comunque più disturbo alla chitarra; d'altra parte, l'ingresso dell'amplificatore non "vede" la riduzione del potenziale perchè il negativo risulta fisicamente disconnnesso dal "ground lift": il risultato è comunque un incremento del disturbo, anche se in misura minore rispetto a quello che si ha disconnettendo il filo di massa del ponte.
Poichè il chitarrista non è connesso ad alcun dispositivo elettrico, il disturbo non può che essere radiato; ma, per quel che riguarda amplificatore e chitarra?
Qui giungiamo all'episodio "illuminante" che avevo menzionato inizialmente.
Nel mio appartamento vi sono due prese di corrente poste a meno di tre metri l'una dall'altra, ai due lati di un mobile; con un cavo di alimentazione sufficientemente lungo, posso connettere un amplificatore all'una o all'altra presa senza spostare l'amplificatore stesso. Con chitarrista ed amplificatore nell'identica posizione, se l'amplificatore viene connesso ad una delle due prese la chitarra fa rumore, se è connesso all'altra la stessa chitarra è assolutamente silenziosa. Tutto ciò, almeno nel caso specifico, può avere una sola spiegazione: il disturbo elettromagnetico raggiunge l'amplificatore per conduzione, ed il chitarrista per irradiazione dall'amplificatore; probabilmente, anche alla chitarra il disturbo giunge per irradiazione.
A questo punto, dovrebbe esssere chiaro come le chitarre c'entrino poco con il problema, e soprattutto come il "grounding" della chitarra non abbia nulla a che vedere con esso: è una leggenda metropolitana. Così come una leggenda metropolitana sono gli anelli di massa o "ground loops", che sicuramente possono rivestire un ruolo di primo piano nel generare disturbi in circuiti elettronici attivi collegati tra loro, ma che all'interno di una chitarra elettrica, con circuiti passivi, non possono svolgere alcun ruolo.
Vi sono semplicemente alcune chitarre più sensibili alle interferenze elettromagnetiche, ed altre meno; ma non vi è alcun criterio certo che consenta di rendere immune una chitarra ai disturbi elettromagnetici.
Quando vi rivolgete all'assistenza, ad un laboratorio di liuteria o a chiunque ripari o modifichi circuiterie di chitarre elettriche, spesso ricevete assicurazioni riguardo al fatto che il problema verrà risolto. Come fa il vostro interlocutore, allora, ad affermare ciò? E' semplice: mente. Egli confida nel fatto che ricablando con cavi di buona qualità, più corti possibili, e schermando i vani della chitarra, il problema migliorerà. Inoltre, con ogni probabilità, all'interno del suo laboratorio i disturbi sono di entità inferiore e la chitarra ricablata non li capterà; se tornando a casa avvertirete lo stesso problema, solo allora vi dirà: "il problema risiede nell'impianto elettrico di casa vostra".
Una soluzione sicuramente funzionante è stata identificata da alcuni nel collegare stabilmente chitarrista e chitarra con un cavetto di rame che presenta una pinza a coccodrillo (come quella dei tester) ad un'estremità, ed un anellino all'altra. La pinza va posta sul ponte e l'anellino al mignolo della mano destra. In questo modo il chitarrista può annullare perennemente il disturbo, qualunque sia la posizione. La critica che alcuni hanno posto a questo sistema riguarda il potenziale pericolo in caso di disconnessione o assenza della massa di sicurezza. Se le parti metalliche della chitarra infatti dovessero venire a trovarsi ad un potenziale positivo rispetto al suolo, in condizioni normali il chitarrista ha ancora una chance di non venire folgorato mollando la chitarra, mentre in caso di collegamento stabile...
Con tutto ciò, non ho inteso dire che i cablaggi della chitarra possono venire realizzati alla bell'e meglio, tanto è uguale; solo che questo non dà alcuna garanzia di risoluzione del problema relativo al disturbo.
Ho visto sul Web siti di persone che, in Italia, eseguono ricablaggi e schermature con una tecnica ottima, e con un risultato, in termini di ordine e pulizia dei circuiti, impareggiabile. Guardare una chitarra cablata in questo modo è certamente un piacere. Considerato i bassi livelli dei segnali in gioco, è possibile che la qualità del suono ne guadagni; e visti l'ordine e la pulizia, è certo che qualunque reintervento sulla chitarra diviene notevolmente più semplice.
E' anche possibile che il disturbo migliori notevolmente, ma ripeto, non esistono criteri che consentono di affermare: "ecco: questa è l'origine del problema. Effettuando questa modifica o questa riparazione, il problema scomparirà". In questo senso, ogni intervento sulla chitarra è un tentativo.
E se avete un minimo di dimestichezza con cacciavite e saldatore, è un tentativo che potreste anche eseguire da soli, con qualche spezzone di cavetto di buona qualità, dei fogli da alluminio per alimenti (tipo Domopak) e rispettando alcuni accorgimenti. Ma di questo, forse, parleremo un'altra volta.