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自作オーバードライブにローパスフィルターとバッファー回路を追加してみる実験

DTMの話題から最近程遠く、すっかりエフェクターの回路自作にはまってしまってます、、、(´◔౪◔)◞

前回ブレッドボードで組み上げた、シンプルだけど動作電圧±18Vの少しだけ個性的なオーバードライブ回路に、ローパスフィルターとバッファー回路を追加してみたので実験記事として残そうと思います。

音も録音してみました、、、。

回路図も一応作ってみました。CADは難しいですね、、、。

フィルター回路は今も理解が届ききっていない謎多き部分ではありますが、備忘録として。

バッファー回路の追加

前回作ったオーバードライブは、至極シンプルで単体感が半端ないオーバードライブの素みたいな回路でした。

オーバードライブの基礎回路を自作して録音比較してみた!

オペアンプでのゲイン増幅部分と、音をクリッピングさせるダイオードを組み合わせだけのもの。

そこにバッファーをまず足してみました。

青で囲んだやつ。

今回増幅に使っているオペアンプLF353Nは、デュアルオペアンプと言って、中に2つの増幅回路を持っています。

エフェクターの回路ではよくあるパターンですが、余ったオペアンプの片側をバッファ回路に使いました。

バッファーとは?

バッファー回路は出力インピーダンスを下げて、信号にノイズが乗りにくくする回路です。

「ハイ受けロー出し」は音響機器の接続方法の基本と言われていますが、まさにロー出しを作るための回路。

オペアンプの出力から、入力のマイナス側に抵抗を挟まないで直接繋げばバッファの完成なので、回路としてはめっちゃ簡単です。

この回路は信号の増幅はしません。信号を強くして補強する役目とよく言われますね。

バッファーを挟むと音が悪くなる?

バッファーを挟むと音が悪くなるという話を聞いたりしますが、挟みすぎると確かに音質が変化していきます。

1つ2つだったら特に問題なさそうですが、エフェクターにはバッファー回路が入っていることが多いので、たくさんエフェクターをつなぐような場合だと、その分信号がバッファ回路を何度も通過することになります。

その回避策の一つがトゥルーバイパススイッチだったりします。

エフェクターオフの時は、完全に信号をエフェクターの回路全体から外してスルーさせるスイッチ。

例えば自作だったら、バッファ回路だけをスイッチで迂回させることもできちゃいますね。

たくさんエフェクターを使うタイプのギタリストだったら、そんなスイッチの追加は嬉しいポイントだったりします(=゚ω゚)ノ

エフェクターにバッファを入れるのはなぜ?

重複する内容になっちゃいますが、じゃあなんで音が悪くなる可能性がある回路をわざわざエフェクターに組み込むんだ!って話ですが。

一つは、さっき書いたようにインピーダンスを下げて信号をノイズに強くしてあげたい設計者の優しさ(多分)。

二つ目は、回路が複雑になってくるとフィルター的な働きをする回路も多くなってきます。

また意図してトーン回路を組み込むこともあったりで、原音の信号が弱くなっていってしまうようで、その補強のためにバッファーを組み込むんだそう。

これは本で読んだ内容の受け売りです。

 

僕が今作っているような単純な回路ぐらいでは、バッファーがあろうがなかろうが音質的な違いは正直わからないレベル、、、、。

信号が強くなっているような感じも特に受けません、、、?

とりあえず組み込んでみたという感じです。

フィルター回路を追加

そして今回ローパスフィルターを組み込んでみました。

とにかくこのフィルター回路というのが、単純なくせにややこしい!というか未だに種々謎なことが多いです、、、(;´・ω・`)

 

というのも、教科書的なフィルター回路(ローパス)はこちら↓

信号に対して抵抗が直列に、コンデンサーが並列についています。

今回はこの回路をこのまま組み込んでみたのですが、巷ではこんなフィルター回路も多々みます↓

これは何かというと、ギター本体に付いているトーンコントロール(ローパス)の回路図です。

他にもエフェクターの回路図内にも頻繁に現れてきます!

しかし、この回路図は教科書の「信号に対して抵抗が直列、そのあとにコンデンサーが並列につくとローパス」という掟と違い!

信号に対して並列に抵抗とコンデンサーが直列で繋がってグランドに落ちています、、、、。

 

この違いがわかりません。誰か教えてください泣

なぜ、これでもローパスとして機能するとされているのか、、、でも、実際にトーンは効いているんですよねえ、、、。

どっちが正解なんだろう。

ネットを検索しても、この回路的な違いについてまだヒットできていません、、、。

RATのトーン回路と同じらしいフィルター

ちなみに今回僕が組み込んでみた教科書型のローパス回路は、RATのトーン回路と同じだそうです。

 

僕が参考にしている本曰く「当時珍しいトーン回路だった」と書いてあります。

これも非常に謎、、、。教科書はこっちじゃないのかあああ。

両方の回路ともトーンはちゃんと効いている

実験して回路を組み替えてみましたが、結果としてはどちらもハイが削られていくのは確認済み。

狙うだいたいの周波数を決めておけば、この計算機で抵抗とコンデンサの値がわかってきますよ。

僕は今回コンデンサを0.047uf、抵抗を10kAのポットでローパスを作りました。

絞り切ると(抵抗値最大になると)とかなりモコモコになりますw

計算するとわかるのですが、抵抗の値が0に近くなる程原音に近く(カットオフする周波数が可聴帯域よりずっと高くなるため)、抵抗の値が増えるほどハイが削られていきます(カットオフ周波数が可聴帯域に入ってくるため)

効き方はまったりした感じ。

これがパッシブのEQの特徴のようですね。

 

ゲインを上げて、歪みが痛くなってきたらちょっと削るような感じで、実際に良い感じでしたよ(*`・ω・)ゞ

テスト録音

DAWでローパスの感じを録音した音源です(*´ω`)ゝ

ギターはストラト、ピックアップはリア。

ライン録音のため、ギターのシュミレーターだけプラグインに差しています。

ノーコンプ、ノンEQ。

DAWはLOGIC。演奏の質は、目をつぶってくださいませ。

 

エフェクターなし

オーバードライブ差し(歪み上げ目)

ちょっとハイ削り(ローパス効かす)

さらに削り

もう少し削る

個人的感想

さすがにブレッドボード上で、配線を引き回しまくっているのでノイズも増えてきました、、、。

しかし、ローパス回路の実験でとりあえずハイの成分が削られていくことは確認できたのは嬉しい!

回路的には至極シンプルですが、実際に組んでいってみて効果を感じられるととても楽しくなりますね。

こういう体験は何度でも感動してしまいます(´༎ຶД༎ຶ`)

他にも試したい回路は山ほどあるので、引き続き気になるものを試してみたいです。

LFO回路とかも面白そう!

 

今回も色々と参考にさせていただいた本。

一つ一つのエフェクターについて詳しく書かれてはいませんが、この本は役立つヒントが盛りだくさんですよ〜。

今回のオーバードライブ回路図の部品や数値

電源も特殊なので、あまり参考になるかわからないですが一応メモとして部品の数値などを残しておきます。

部品

Power ±18v

R1 1M R2 100K  R4 5.1K  R5 1MAカーブ  R6 10KAカーブ R7 今回つけてませんのでお好みでどうぞ、100kAとかかな?

C1 オイルコン0.022uf C2フィルムコン1uf  C3 スチロール1000pf  C4タンタル1uf C5フィルムコン0.047uf

D1 ツェナーダイオード 1.5〜2.0vくらいのやつ  D2 SD103A(小型ショットキーダイオード)

opamp LF353N(よく互換で使われるLM358は、最大使用電圧を超えているためこの回路では使えません。±15vまでならOK)

 

まとめ

フィルター回路だけ、あのパターン違いがわからないのが気持ち悪いですが、、、、、とりあえず音が鳴ったから良しとしましょう!

理由がわかる方いたら教えていただけると幸いでございます。

次はギターのトーン用コンデンサーにもう一歩踏み込んでみようかな。