2019-12-17エフェクトはeffectで効果という意味だ。エフェクター効果というのは効果の効果ということでおかしな日本語になる。他にもAM変調とつい言ってしまう。Modulationのこと。増幅変調の変調ってこでなんのこっちゃわからない。今回の記事はエフェクター製作というより、オペアンプの実例回路を紹介する内容になっている。色々なエフェクター回路を参考にしているうちに、音そのものよりも電子回路の動作に興味を持ってしまった。エフェクターで音遊びするより、電子回路の原理を知ることの方が楽しかったかもしれない。そこで折角なので覚えた回路図を記録として残すことにする。自作4連フォトカプラーPhotoquadruplerの性能測定アナログ開発環境のアイデアバッファ回路ギターやベースなどのピックアップは出力インピーダンスが高いため、電圧は取り出せても電流を取り出せない。ピックアップの出力を受け取ってエフェクト処理するためには、入力インピーダンスが十分に高いバッファ回路をはさむ必要がある。次の回路はどちらとも電圧に対しての増幅はほぼ0dBであるが、出力インピーダンスを十分に下げる効果がある。これは電流増幅回路とも言える。FETは2SK30Aの他に2SK303や2SK369が代替可能だが、FETの端子は統一されていないので注意が必要だ。どのFETもTO-92パッケージだが表のように端子の割り当てはどれも違っている。Modulationと言われる様にAMラジオなどで用いられている仕組みだ。搬送波を低周波で変調させている。ギターエフェクターなどで使われるトレモロもいわゆる振幅変調だ。この場合はギターの音量を低周波で上げたり下げたりすることで実現させている。今回はギターエフェクターでも使えるトレモロ回路の実験を行っていく。トレモロ回路はどの様にして実現できるだろうか?実はとても簡単で、基本はオペアンプの非反転増幅回路によって実現できる。下の回路図において、増幅率AはRfとRsで決まる。このとき何らかの信号でRsの抵抗値を変化させることができれば、増幅率Aも変化することになるはずだ。RsがRfより小さければ増幅率Aは大きくなり、RsがRfより大きければ増幅率Aは小さくなる。信号よって抵抗値を変化させることができる素子がフォトカプラである。フォトカプラの中身は単純でLEDと光センサーであるCdSが向かい合ってパッケージされたものである。LEDを明るくすればCdSの抵抗値は下がり(数100Ω〜数kΩ)、また逆にLEDを暗くすればCdSの抵抗値は上がることになる(数十MΩ)。ところでLEDの明るさは流す電流によって決まってくる。電流を流せばLEDは明るくなり、少ない電流ならば暗く点灯する。LFOは電圧変化なのでLEDを制御するには電流変化に直さなければならない。そのままのLFOの信号をフォトカプラへ流すわけにはいかないのだ。このことに関してはまた後ほど説明する。振幅変調の仕組みのとおり、LFOで音源を増幅制御すればトレモロ効果が得られるはずだ。増幅方法だが、非反転増幅回路を採用すると通常1倍以上の増幅からの変化になってしまう。そこで反転増幅回路を利用した0〜1倍の間で音量を変化させる回路を考えてみることにした。回路図のRfにはフォトカプラのCdSをつなぐことになる。Rfと並列につないでいる47kΩの抵抗が、最大の増幅率を決める要素となっている。出力を正転にするために前段にはインバーターを設けている。LEDドライバーフォトカプラ内のLEDを点灯させるためのドライバー回路だ。この回路は電流制御を電圧信号で行うことができる回路といってよい。AnodeとGND間にLEDを接続する。注意としてLEDと直列に1kΩくらいの抵抗を入れるのを忘れずに。しないとLEDが壊れてしまう。上の回路ではバイアス電圧を可変抵抗で調整できる様にしている。バイアス電位を変えることで、LEDの明るさの中心点を変更することができるのだ。工事中ローパスフィルターこの回路は2次のローパスフィルター(LPF)で、-12dB/octで減衰する。カットオフ周波数は200kHz程度まで可能だ。コンデンサの0.02μと0.01μがペアになっていて、二倍の関係になるように調節することでその中間値の0.015μFが理論上のCとなる。私は可変抵抗を2連の50kΩにして組んだ。$$入力カップリングコンデンサの後の100Ω抵抗は動作安定のため。これを入れないと、可変抵抗が0Ω近くになるときにノイズというか、ガリが発生してしまう。ダイオードを利用した全波整流回路で、絶対値回路という。単一電源の場合ではバイアス回路は設けず、GNDを基準にすること。入力と出力のカップリングコンデンサは省略している。波形をみてもわかるが周波数が2倍になっている。ギターエフェクトに使うとオクターバーのような効果になって面白い。この回路はもともと歪系エフェクターに使われておりトランジスタで組み立てられていたのだが、それをオペアンプでやってみたところ同じような効果が得られた。トランジスタでやる場合は次のようになる。前段のトランジスタはそのままの信号と位相が反転した信号を同時に作り出すC-E分割回路。その後の二つのペアになった差動回路を通ると周波数が2倍になって出てくる。歪みを作る場合、奇数倍音と偶数倍音が音色を特徴付ける重要な要素となるようだ。ゲインを単純に増幅しただけだと矩形波になってしまい、つまりこれは奇数倍音で構成されることになる。一方で偶数倍音を発生させたい場合はこのような回路で強制的に偶数倍音を作り出し、その後クリッピングすることになる。4連フォトカプラーフェイザーエフェクターの回路をみると4つのフェイザー回路を使って位相を360°変化させている。このためフォトカプラーを4つ使うことになるのだが、ふと面白いアイデアを思いついた。ひとつのLEDで4つのCdSを制御するフォトカプラを作れないだろうか?早速やってみることに。