Il primo passo verso l'elettrificazione della chitarra fu l'uso di un microfono a contatto, una specie di pick-up a vibrazione montato sul corpo dello strumento.

I microfoni a contatto sono utili per i possessori di chitarre acustiche che desiderano amplificare il suono dei loro strumenti.

Il microfono a contatto viene agganciato in qualche punto del corpo della chitarra e rileva le vibrazioni sonore convertendole in segnali elettrici.

I vari pick-up per chitarra funzionano su basi differenti.

La chitarra è fornita di corde metalliche. Queste possono essere di acciaio vero e proprio, ma spesso si utilizzano altri metalli con risposta magnetica come Monel, acciaio inossidabile, lega di nichel o nylon impregnato di polvere di ferro, ed altre leghe.

Il pick-up, montato sul corpo della chitarra al di sotto delle corde è una bobina di filo avvolto su un nucleo magnetico rotondo (calamita). La corda vibra avanti e indietro nel campo magnetico prodotto dalla calamita sotto di essa producendo nella bobina una tensione per induzione (legge di Faraday) che è il segnale elettrico del suono che andremo ad amplicare.

Normalmente l'estremità polare del nucleo della calamita ha una fessura per permettere la regolazione fine della sua distanza dalla corda.

I primi microfoni a contatto furono soppiantati dai pick-up elettromagnetici per due ragioni.

In primo luogo, essendo fissato sul corpo della chitarra, il microfono a contatto tende ad amplificare esageratamente vibrazioni locali producendo distorsioni e feedback.

In secondo luogo, oltre a captare le vibrazioni delle corde, il microfono di questo tipo rileva anche i rumori provocati dall'esecutore nel maneggiare il suo strumento e, ogni tipo di rumore che si produce nelle vicinanze.

Nella chitarra elettrica le corde si estendono solo per tre quarti dell'intera lunghezza dello strumento e di questa estensione i tre quarti si trovano sulla tastiera.

Risulta così solo una piccola parte, tra la fine della tastiera e il ponticello, nella quale può essere sistemato il pick-up o i pick-up se ve ne è più di uno.

La maggior parte delle chitarre elettriche, di qualsiasi costruzione ha controlli di volume, di tono e di altro genere montati sulla parte frontale, e normalmente sulla parte inferiore della chitarra, una presa per il jack con cui collegare l'amplificatore.

Nell'illustrazione il pick-up ha l'aspetto di una semplice barretta. In realtà, nella pratica ne esistono di differenti tipi.

Fig. 1 - Differenti tipi di pick-up per chitarra.

1) A barra singola o "Charlie Christian".
2) A più magneti e un solo avvolgimento (tipo Fender Stratocaster).
3) Magneti e bobine separati e collegati in serie.
4) Magneti e bobine separate collegati in parallelo.

Il primo pick-up elettromagnetico per chitarre (che entrò nell'uso comune attorno al 1940 per merito soprattutto del famoso chitarrista jazz Charlie Christian) era costituito da una lunga bobina rettangolare formata da parecchie spire di filo molto sottile avvolto attorno ad una barretta magnetica. Il pick-up era montato di piatto sotto le corde metalliche della chitarra.

Il tipo successivo impegnava sei magneti cilindrici separati, uno sotto ciascuna corda, tutti, però, avvolti da una singola bobina.

Al principio i magneti non erano regolabili in altezza sotto le corde, ma erano preregolati in fabbrica.

Questa bobina singola multimagnete (single coil) è stata usata nei famosi modelli Telecaster e Stratocaster.

Per una maggiore sensibilità degli elettromagneti si pensò poi di avvolgere con filo ogni singolo magnete. Le sei bobine così ottenute potevano essere collegate sia in serie che in parallelo.

I pick-up di questo tipo erano generalmente forniti con un contenitore metallico schermato con fori in corrispondenza dei poli magneti.

I pick-up più moderni hanno le espansioni polari superiori dei magneti fessurate come una vite in modo che ogni magnete possa essere correttamente regolato in altezza sotto la vite corrispondente.

Il tipo di pick-up a magneti singoli è stato trovato più refrattario a fenomeni indesiderati di risonanza (acustic feedback).

Generalmente le bobine sono connesse in serie, e con il gran numero di spire di sottile filo di rame isolato impiegato, la connessione in serie ha come risultato una elevata impedenza, di norma non superiore a 6.000 Ohm.

Alcuni pick-up connessi in serie utilizzano un limitato numero di spire allo scopo di ottenere una impedenza di uscita più bassa che può essere anche conseguita connettendo in parallelo bobine multispira ad alta impedenza.

In entrambi i casi si ottiene un tipo di pick-up di impedenza minore di 600 Ohm.

L'uscita a tensione relativamente bassa di questi pick-up deve essere amplificata in qualche modo prima di essere inviata ad un normale amplificatore con ingresso ad alto livello e ad alta impedenza.

Ciò può essere ottenuto sia per mezzo di un trasformatore di impedenza in miniatura montato sulla chitarra o, soluzione più progredita, per mezzo di un preamplificatore in miniatura a stato solido (a transistor) montato sempre sulla chitarra.

Spesso l'uscita a bassa impedenza viene direttamente utilizzata con vantaggio, in quanto può essere inviata tramite un lungo cavo di connessione ad un amplificatore senza introdurre ronzio o rumore.

Le espansioni polari dei magneti dei pick-up sono di solito regolate ad una altezza di 1,5 mm. al di sotto delle corde vibranti. La disposizione appropriata del pick-up lungo la corda dipende da un numero di fattori, ma è soprattutto legata ai modi di vibrazione delle corde.

L'ampiezza di vibrazione varia in funzione della lunghezza della corda.

Per la fondamentale, l'ampiezza è massima al centro e scende a zero alle estremità.

Per la seconda armonica è zero alle estremità e al centro ed è massima ad un quarto ed ai tre quarti.

Per la terza armonica, l'ampiezza è zero alle estremità ad un terzo ed ai due terzi ed è massima ad un sesto, a metà, e a cinque sesti.

Infine, per la quarta armonica, lo zero è alle estremità, a un quarto, a metà e a tre quarti e massima a un ottavo, tre ottavi, cinque ottavi, e sette ottavi.

Le armoniche superiori alla quarta non sono raffigurate in quanto sono di ampiezza relativamente piccola e non sono critiche in modo apprezzabile per quanto riguarda la posizione del pick-up.

Considerando la fondamentale in relazione alla posizione del pick-up si può vedere come la risposta aumenti dal ponticello verso la tastiera, cioè dalla parte posteriore a quella anteriore.

Un esame delle altre onde stazionarie mostra che quanto più contenuto armonico è richiesto in amplificazione, tanto più vicino al ponticello deve essere il pick-up.

Inversamente quanto meno contenuto armonico e tanto più contenuto della fondamentale si vuole ottenere tanto più prossimo alla tastiera dovrà essere il pick-up.

Il posizionamento dei pick-up della chitarra richiede uno studio attento, dal momento che i pick-up danno un differente contenuto armonico all'uscita a seconda della loro differente posizione lungo la corda.

Quando viene utilizzato un solo pick-up, esso è in genere montato il più vicino possibile alla tastiera in modo da captare, per una utilizzazione normale, la massima quantità di fondamentale.

La chitarra solista richiede una maggiore enfatizzazione delle armoniche in modo da dare un suono più incisivo; in questo caso il pick-up è, generalmente, montato in posizione più arretrata verso il ponticello.

Molte chitarre usano, per ottenere una varietà di suoni, due pick-up separati.
Questi ultimi sono montati, normalmente, l'uno (quello dei bassi) verso la tastiera, l'altro (per gli acuti) verso il ponticello.

La maggior parte delle chitarre elettriche è equipaggiata con due pick-up, sebbene non sia difficile trovarne tre.

Un esempio molto noto di strumento a tre pick-up è la Fender Stratocaster, probabilmente il modello di questo tipo di più ampia diffusione.

In questa chitarra i pick-up posteriore, centrale, e anteriore sono situati circa ad un quarto, a metà e a tre quarti dello spazio intercorrente tra il ponticello e la fine della tastiera.

Il pick-up posteriore è angolato di circa 10°. Ciò è un esempio della pratica piuttosto comune di spostare i microfoni delle corde più basse un po' verso la tastiera in modo da ottenere un contenuto maggiore di frequenze fondamentali.

Questo accorgimento dà origine ad un graduale aumento della brillantezza del suono da destra verso sinistra, dalle corde basse a quelle acute.

Le chitarre elettriche a pick-up multipli, sono generalmente fornite di commutatori per mezzo dei quali è possibile usare i pick-up singolarmente o in varie conbinazioni.

Uno dei problemi posti dall'uso dei pick-up a bobina avvolta su un nucleo magnetico è che essi sono alquanto soggetti a rilevare il ronzio provocato dalla frequenza di rete, 50 o 60 Hz, il che potrebbe causare problemi per la riproduzione dei segnali a basso livello indotti nel pick-up dalla corda in vibrazione.

Per questo è stato inventato il pick-up detto "humbucking pick-up" . Il suo principio costruttivo consiste nell'avvolgere due bobine in direzione opposta su due nuclei simili e nell'avvicinarle tra di loro.

Entrambe rileveranno così lo stesso ronzio, se vengono collegate in serie, dal momento che sono avvolte in opposte direzioni (in opposizione di fase), il ronzio captato da una bobina sarà bilanciato o annullato dall'altro in modo che il risultato finale sarà molto basso.

Nell'humbucking pick-up per chitarra elettrica, mentre il ronzio si bilancia tra le due bobine adiacenti, il segnale della corda in vibrazione è applicato a una sola di queste ultime. L'altra è situata abbastanza lontano dalla corda ed è anche protetta da uno schermo in modo da non captare alcun segnale della corda in quanto esso cancellerebbe il segnale principale captato dalla prima bobina.

I pick-up commerciali di questo tipo hanno la bobina secondaria alla primaria lungo la direzione della corda, generalmente all'interno di un contenitore schermante in modo che le espansioni polari della bobina principale comunichino con l'aria esterna tramite fori.

I pick-up humbucking sono facilmente riconoscibili a prima vista in quanto, sebbene abbiano la medesima larghezza di quelli convenzionali (7,5 cm.), a differenza di questi ultimi, che sono lunghi solo 2,5 cm. si estendono per 5 cm. lungo la corda.

Nel pick-up convenzionale, inoltre, le estremità del magnete giacciono in linea attraverso l'asse centrale del pick-up, mentre nel tipo antironzio esse giacciono su assi diversi da quelli centrali (per lasciare spazio alla bobina secondaria).

La rivelazione dei suoni si ottiene con dei trasduttori che effettuano la trasformazione della vibrazione generata da una corda in un segnale elettrico .

Nei pick-ups per chitarra la variazione di campo magnetico prodotta dalla vibrazione della corda, genera nella bobina una tensione elettrica di frequenza, proporzionale alla vibrazione della corda.

Un pick-up di questo tipo è costituito da un magnete permanente in alnico o ceramico; sopra o intorno troviamo un supporto dove è avvolto del filo di rame molto sottile le cui spire sono isolate da uno strato di smalto. Questo avvolgimento è la bobina del magnete.

Questo in pratica è uno dei primi magneti; naturalmente nel corso degli anni (fu la Rickenbacker ad applicare il primo magnete ad una chitarra, nel 1931) furono apportati dei miglioramenti, anche se marginali: non dimentichiamo infatti che da allora ai giorni nostri ben poco è cambiato.

Vediamo quali sono stati questi miglioramenti: tra i più importanti la sostituzione dell'unica calamita centrale con sei calamite più piccole, ognuna in corrispondenza di ogni singola corda della chitarra.

Altra apprezzabile modifica è stata quella di rendere regolabili in altezza le singole calamite, in modo da poterne variare la distanza da ogni corda: ciò contribuisce a rendere uniforme il volume di uscita dei pick-ups; infatti per la natura stessa
della chitarra, alcune frequenze sono esaltate creando squilibri che vengono poi evidenziati dall'amplificatore.

E' utile, in questo tipo di magneti detti single-coil, schermare l'avvolgimento con una sottile strisciolina di rame che viene poi collegata a massa. E' molto importante schermare un pick-up single-coil in quanto è l'unico espediente per ridurre i disturbi captati dalla bobina.

I pick-ups Humbucking soffrono di questo inconveniente in misura molto ridotta: vediamo perché !

Nei magneti a doppio avvolgimento il rumore e il ronzio sono eliminati con un particolare accorgimento:

Le due bobine sono avvolte in senso opposto l'una rispetto all'altra: ciò vuol dire che in una bobina la corrente scorre in un verso, nell'altra scorre nel verso opposto. In questo modo i disturbi captati dalle bobine avranno polarità opposte e tenderanno ad annullarsi (ciò non avviene mai completamente perché è praticamente impossibile avere due bobine perfettamente identiche).

La vibrazione della corda invece, sotto forma di corrente elettrica, è captata dalle espansioni, che però hanno polarità opposta; per cui nelle bobine scorreranno due segnali in fase che si sommeranno in uscita.

A questo punto viene quasi spontaneo pensare che aumentando le spire dell'avvolgimento avremo un segnale in uscita maggiore: ciò è vero solo in parte, poiché un numero eccessivo di spire satura il nucleo magnetico, per cui il segnale, raggiunto questo limite, non aumenta d'intensità!

Per ottenere pick-ups più potenti si usano magneti ceramici, che possono pilotare un numero maggiore di spire avvolte sul supporto, magnete posizionato sotto l'avvolgimento ed espansioni polari che attraverso l'avvolgimento arrivano a captare le vibrazioni delle corde.

A proposito di saturazione magnetica del nucleo; a questo inconveniente vanno incontro coloro che avvicinando i magneti alle corde, credono di ottenere un suono più potente: la distorsione udibile è dovuta principalmente alla saturazione magnetica dei pick-ups; si è ottenuta una forte variazione di flusso nella bobina con conseguente limitazione della dinamica e perdita del timbro caratteristico.

Altro svantaggio è la diminuzione del sustain naturale: la vibrazione della corda viene smorzata dall'attrazione esercitata dal magnete.

Per questi motivi oggi si cerca di produrre pick-ups che abbiano poca attrazione sulle corde (minor potenza dei magneti) pur dando un segnale in uscita più elevato.