オーバードライブの基礎回路を自作してみました。
ちょっと歪めばOK！と思ってましたが、想像以上に歪むやつができました！
更に回路拡張すればオリジナリティが出せるかも？
そんな期待を込めて覚書です。
まずオーバードライブがどうして歪むのか？の理由です。
エフェクター自作の参考書を熟読すると、どうやら
ということのよう。
ちなみにファズは、
ことで音をクリッピングさせ、音を歪ませてました。
ですので抵抗の値を色々変えると、音が変化しました。
今回のオーバードライブではダイオードを増幅回路に組み込みます。
ファズでは増幅回路をトランジスタで組みましたが、今回はオペアンプを使ってオーバードライブ回路を作ります。
個人的にオペアンプの使い方をおさらいしたかったのと、
オペアンプを使った回路の方がオーバードライブではよく見かけるので！
ただしこれはあくまで一例です。
トランジスタで組んでもオーバードライブは作れます。あしからず。
ということで、まずオペアンプの定番回路を組みます！
Fuzz Faceの自作記事はこちら👇
入力と出力で信号がひっくり返らないように非反転増幅回路で、回路を組んでみます。
増幅率は抵抗R2とR1の比率で決まるのでゲイン管理も楽チン。
非反転増幅回路では、増幅率は1+R2/R1で決まります。
R2が10KでR1が2Kなら増幅率は6倍です。
増幅率はVout=(1+R2/R1)×Vinです。
エフェクター製作だとR2に500KAのボリューム、R1に5KΩ辺りを入れるのが多いようですが、僕は今回R2に1Mのボリュームを入れてみました。
大雑把に計算して最大で約200倍のゲインが得られるはずです。
デシベルに換算すると約46dB。
こんなにいらない気もしますが、とりあえずはまずこの設定でいこうと思いました。
オペアンプは、プラスマイナスの両電源でも単電源でも使えます。
レコーディング機器では、±15Vなどの両電源でオペアンプを動かす回路をよく見かけます。
両電源というのは+だけでなく-の領域まで電圧を使う方法です。
例えば、±15Vという風に表記します。
しかしほとんどのエフェクターは+9Vの単電源で設計されてますよね、、、？
一体オペアンプをどう動かしているのか謎だったんですが、答えは単純、、、！
マイナス側をGNDにして、+9Vの単電源で動かします。
それでもオペアンプってちゃんと動くんだ、、、、と勉強になりました。
しかし、その分気をつけないといけない点があります！
9V単電源では、入力信号を4.5V付近に持ち上げて扱う。
今回の回路ではこれが必要です。
電源電圧、ここでは+9Vですが、
その半分の電圧を入力部分にかけて入力する波形の位置を9Vの真ん中、
つまり4.5Vに持ち上げてあげないと、入力波形の下半分がGND（0V）側へ当たってしまいます。
両電源の±9Vとかだったら0Vを中心に信号を扱えるんですけど、、、。
「バイアスって何だ？」ですよね。
深く知りたい方は、是非トランジスタの教科書をお読みください！
とりあえず今回のような9V単電源回路では、入力信号を4.5V付近にバイアスして扱う！
とここでは留めておいてください。
バイアス電圧用に9Vから4.5Vを作らなくてはいけませんが、回路はとても簡単です。
そうすれば半分の電圧、4.5Vが取り出せます。
回路図にあるコンデンサーは、4.5Vの基準電圧を安定させ、交流成分をGND側へ逃がす役割です。
コンデンサは交流成分を通しやすく、直流は通さない性質を利用したものです。
そして取り出した4.5Vをもう一つ抵抗を介して、オペアンプの入力段につなぎます。
これで4.5Vのバイアスがかかります！
今回は入力へバイアスを与える抵抗に470kΩくらいを使いました。
ということでまずはオペアンプで、歪なしの普通の増幅回路を組み立てていきます。
なんにせよオーバードライブを作るには、増幅回路を作らなくてはいけません。
今回使ったオペアンプはLF353Nというもの。
昔エフェクターを作ろうと思って買ったんですが、、、、
当時は右も左もわからず挫折、、！！
パーツ入れに放置されっぱなしだったので、リベンジを込めてこれで設計を。
オペアンプ内部に2つの増幅回路が入っているデュアルオペアンプです。
今回は一つの増幅回路で十分なので、デュアルのうち片方、左半分しか使いませんでした。
なお、LF353系は品番によって電源条件が違うので、使う個体のデータシートは確認した方がいいです。
この記事では手元のLF353Nを9V単電源で実際に動かしています。
ちゃんと音が出るのか、、、！？
回路を組んでいきましょう。
今回も配線が容易なブレッドボードでいきます。
まず電源部分から。9Vとバイアス電源用の4.5Vを作る回路を配置していきます。
どんどん、組み続けていきます。
ちなみに使っているパーツのメーカーなどは適当です（笑）
値が合ってればOKでしょう！
タンタルコンデンサなんかも使ったりして。
とりあえず、オペアンプの増幅回路だけ完成です。
画像にはボリュームが写っていないですが、1M（メガ）のポットを負帰還につないでいます。
R2のところですね。
今回R1のところは5.1Kにしてみてます。
おお！
今回は一発で音が鳴りましたぁーー！！
しかもボリュームポットを回すと、ちゃんと音量が増幅されます！
ボリュームを絞ると（抵抗値を増やすと）音量が増幅され、
最大まで絞ると「ぴー！！！」っと発振します！
今回のブレッドボードでは、ゲインを上げると高域が発振しやすい状態でした。
とりあえずオペアンプで、ゲインを得ることに成功しました！
ようやく本丸にたどり着きました。
この増幅回路にダイオードを加えてオーバードライブさせてやりましょう！
図のようにオペアンプの負帰還部分に並列にダイオードを二つ、
それぞれ違う方向に接続してやります。
今回は普通のダイオードとLED（発光ダイオード）の二つを使って実験してみます！
ダイオードの種類を変えると、クリップの仕方も変わります。
ぷすぷすっとボードにぶっ刺し！
すると、、、、、！！
これがですね、すんごく歪みますのよ！！
思ったより歪んで、小生かなり驚きました。
ファズよりも肌理細かい歪み！
ただ、増幅度を上げると発振がひどい（泣）！
発振対策として、
小容量のコンデンサをダイオードと同じく並列につなぐ
という方法もありますが、、、、
あいにく手元にちょうどいい値のコンデンサがなく、今回は接続していません。
仮にコンデンサの容量を大きくすると（1uFとか）ハイカットされすぎになってモッコモコになります。
エフェクター作りでは、ピコやナノの値のコンデンサをいくつか用意しておくと役立ちます。
これも実際ボードで組んでみて体感できました。
こちら完成したオーバードライブ回路のブレッドボードです。
うーん、バッチい（笑）
弦を強くピッキングすると電圧が上がってLEDがピカピカ光るのが面白い！
ブレッドボードだったらダイオードを他の物に変えやすいです。
オリジナルエフェクターを突き詰める場合、非常に役立ちます！
回路が完成したので音を録音してみました！
当サイトはDTM関連の記事を書いているサイトですので、
録音はラインでDAWを使ってデータ化！
前回のFuzzの時も同じ方法で録音しています。
オーバードライブありなしのHI-Z録音、2バージョンをファイル化。
ギターはストラトです。
ピックアップのポジションはリアで。
生のエレキギターの音に近くするため、LOGIC Xのアンプシミュレーターだけトラックに挿してます。
シミュレーター自体はクリーンめな設定です。
ダイオードの接続方法によってゲインのレベルがかなり変わるので、
なるべく同じレベルで録音できる様、オーディオインターフェースの入力レベルを調整しています！
ということでまずはオーバードライブをかけてない素の音から。
LEDを入れた組み合わせでは、音が強く潰れてブツ切れになるような状態になりました、、、。
音源でも音がブツ切れになる現象が起きてます。お聞き苦しくてすみません。
どうにかならないか？と色々と試したところ。
入力後に抵抗を直列に挟んだらブツ切れが解消しました！
この回路では、入力に抵抗を入れることでブツ切れが収まりました。
意味がわかりました。
抵抗なしの時はLEDがかなりピカピカ光っていました。
さらに、
入力に挟む抵抗値でも音が変わる気がしたので、おまけの録音をしてみました。
ダイオードの組み方は、ダイオード一個とLED+ダイオード直列の非対称クリップ👇
最後はフレーズ違いますが、、、
同じセッティングで抵抗の有無、数値の違いでこうも変わるものなんですね。
このオーバードライブにトーン回路を組み込んだ記事はこちら👇
以上オーバードライブの基本回路についての記事でした。
今度はゲルマニウムトランジスタを使った別の歪み回路も試してみたいですね、、、。
今度はディストーションの基本回路を作ってみたいなあ。
エフェクター回路の基礎部分がわかれば、自分だけの？歪みを追求できるかもしれません！
最後に今回僕が試してみた回路図を貼っておきます。
すーごくありきたりですが、一応ちゃんとオーバードライブしてました！
理屈で攻めたい方は是非順序立ててトライしてみてください！
最後までお読みいただきありがとうございました。
このオーバードライブ回路を±18Vの高電圧で動かしたらどうなるか？の記事はこちら👇
エフェクター自作・回路のDIYまとめはこちら👇
