Sodium

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自分でプログラミング可能なエフェクターは高価なものが多く(2~3万円)、デジタルエフェクターを始める上でのハードルの一つとなっていると思います。そこで、低価格なデジタルエフェクター入門機の販売に向けて製作したのがこのペダルです。
【販売ページはこちら】

金属ケースの加工は自分で行うには大変すぎるし、外注すると高額になってしまうので、Elecrowのアクリル加工サービスを利用した筐体となっています。本体は下写真のように基板とアクリル板計7枚から構成されています。アクリルのデータもKiCadで作成しました。(図面データはGitHubへ)
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メイン基板は表面実装部品のみElecrowのPCBA(部品実装)サービスを利用しました。詳細は別記事にまとめる予定です。

▽回路図(KiCadデータはGitHubへ)
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最低限の機能ということで、ステレオ不可、入出力は単純な1次ローパスフィルタとなっています。レギュレータはそれなりの発熱が予想されたため、抵抗器を入れるといった対策を行っていますが、実測では消費電流150mA程度だったのであまり要らない心配だったかもしれません。

操作系は以前製作したSrempyと同じで、ディスプレイとスイッチ5つという構成です。ポットだとどうしてもフットスイッチとの干渉が気になりますし、ディスプレイを付けたかったのでこの形になりました。

オペアンプはOwm PedalではOPA1678でしたが、入力がRail to Railでないことに気づいていませんでした。やはり許容入力が大きい方がよいので、TLV9062(5V駆動可、入出力Rail to Rail)を使っています。未検証ですがGS8632もよいかもしれません。(TL072等を9V駆動で使い、オーディオコーデックの入出力にカップリングコンデンサを入れる方式が標準的だと思います。少しスペース的に厳しくなりますが…)

オーディオコーデックICはPCM3060を採用しました。CS4270、ES8388を使ったプロトタイプとのノイズ比較データは下図の通りです。GNDにスリットを入れてみましたが、効果の程はわかりません。概ねICのスペック通りの結果なのかなと思います。
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コーデックICの検討を進めている時、旭化成の工場火災の影響かコーデックIC全体が品薄となりました。CS4270を使いたかったのですが、入手が難しく採用をあきらめました。PCM3060はリードタイムが比較的短く、ある程度供給は大丈夫だろうと思います。ES8388もコストパフォーマンスがよいので別の機会に使ってみたいところです。

マイコンはSTM32F722で、処理能力やメモリ容量を考えるとそれなりの価格になってしまいますが、ここは妥協できないところです。SAIペリフェラルを使いこなすのはあまり自信がなかったので、いつも通りI2Sを2つ使う方式で通信しています。

見た目はあまり気にしていないのですが、アクリルを使っているおかげで暗いところでは目立ちそうです。赤LEDにPWM出力が設定できないピンを選んでしまったので、ここは変更するかもしれません。
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そもそもデジタルエフェクターのプログラミングをやってみたいという人はそんなに多くはないと思います。それでもデジタルエフェクター普及を進めたいので、ほとんど利益はない価格設定です。私自身プログラミングは初心者に毛が生えたようなものなので、うまくいかない部分も出てくるかもしれませんが、できるだけ継続販売していきたいと思います。

タグ : 自作エフェクター 回路図 マイコン 

2021年

あけましておめでとうございます。今年もよろしくお願いいたします。
デジタル信号処理の知識をもっと増やしていきたいと思います。

ProCo RAT(LM358・スライドボリューム仕様)

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Twitterでの1000フォロワー達成プレゼント企画として、スライドボリュームを使ったRATを製作しました。基板を組み合わせたケースを採用することにより、通常は困難なスライドボリュームの穴加工をうまく実現することができました。

本体部分の高さはフォンジャックやスライドボリュームに合わせており、2cm程度しかありません。フットスイッチはどうするか悩みましたが、何とかはみ出した状態で取り付けています。踏み込む力が底板側に加わるように工夫しました。

今までは基板やアクリル板を何枚も重ねた筐体でしたが、今回は側面が基板なので多少はノイズに強くなっていると思います。ただし強度がないので、変なところを強く踏むと壊れてしまう可能性が高いです。

▽回路図(KiCadデータはGitHubへ)
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LM308は現在製造されていないため、スルーレートやGB積が似ているLM358を使うことにしました。オフセット電圧や入力バイアス電流等の違いはありますが、音にはそれほど影響しないと思います。

元のRATのFETバッファ部分はオペアンプで置き換え、2倍増幅しています。Timmy Overdriveで採用されている方式ですが、シリコンダイオード1個分でのクリッピングの場合の音量不足に備えた措置だと思われます。何だかRATと呼んでよいのかわからない感が出てきますが気にしないことにします。

出音は概ねRATっぽくなっていると思います(本物のRATが手元にないため厳密に似ているかはわかりません)。スライドボリュームの操作は、慣れていないためかそれなりに違和感があります。ほこりが入りやすい、メンテナンス性が悪い等いろいろ問題はあるのですが、とにかく見た目のインパクトが最高なのでよしとしましょう。



▽製作過程

側面の基板パーツとフットスイッチ取付パーツは一体化しています(写真左側)。カッターで基板両面から切り込みを入れて切り離し、やすりで切断面をきれいにします。基板側面部分を黒く塗っておくと見栄えがよくなります。

底面をできるだけ平面にしたいので、ジャック類の端子やLEDの足を短く切っておきます。

皿ネジを使う部分の皿もみ加工では有鉛はんだの削りカスが飛散するため、銅箔なしの穴にするべきところでした(KiCadデータは修正済)。

底面基板上のチップ部品のはんだ付け後、スライドボリュームを取り付けます。高さ調節のため基板を下に敷いて浮かしています。

ジャック類はシルク印刷に合わせて取り付けて特に問題なかったです。フットスイッチ取付用スペーサーの長さは22mm程度となっています。

筐体を仮組みした後、フットスイッチとスペーサーを固定します。そしてフットスイッチの端子をはんだ付けし、動作確認します。

最後に側面をはんだ付けで留めて完成です。


タグ : 自作エフェクター 回路図 歪み 

Fuzz Face 積層アクリル筐体

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以前基板筐体のDS-1を製作しましたが、今度は丸い筐体のエフェクターも作ってみたくなりました。そうなると思いつくのはやはりFuzz Faceです。

下写真のように基板とアクリル板計8枚から構成されています。※アクリル加工の注文等に関しては別記事

電池も入れられるようにしたので、あまり内部に余裕がありません。タクトスイッチ基板は表側の基板から吊り下げるようになっています。設計ミスでDCジャックの横に少し隙間があいてしまいました。

▽回路図(KiCadデータはGitHubへ)

ファズは入力インピーダンスが低いものが多く、バッファードバイパスにすると音が変わるため、トゥルーバイパスにするしかありません。ノイズを最小限にするため、リレーを最短距離で配線しています。回路はTrue Bypass Relay Moduleの時とほぼ同じですが、9Vのリレーを使用し、チャタリングが少ないスイッチ用に一部抵抗値を変更しています。

トランジスタは、一般的な2SC1815のチップ版ということで、なんとなく2SC2712を選びました。バイアス調整としてはコレクタに繋がる抵抗(R2、R5)をトリマーにすることがあるようですが、Fuzzface概論というページを参考にR2を可変にすることにしました。そこで登場するのが、紙を鉛筆で黒く塗りつぶした抵抗器です。R2に並列に取付できるようになっています。少し取付部の距離が長すぎましたが、頑張って塗りつぶせば10kΩ程度まで値を下げられると思います。

実際に抵抗値を調整してもあまり音に変化がない感じだったので、どこかにミスがあるかもしれません。やはりファズは難しいですね。最終的にR2は100kΩ、紙の抵抗器も100kΩ程度にしています。

紙と鉛筆の抵抗器は、昔コンデンサの自作をした際にアイデアだけがありました。数年の時を経て実現できてよかったです。経年変化がどうなのかはわかりませんが、他のエフェクターで使ってみるのもよいかもしれません。

タグ : 自作エフェクター 回路図 歪み 

Steinberg UR22C 分解・特性測定

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サンプリングレート192kHzでの録音環境を手に入れたかったため、Steinberg UR22Cというオーディオインターフェイスを購入しました。簡単な分解と特性測定を行っておきます。



【分解】

▽内部写真(このロシア語ページではUR44Cの内部写真が掲載されています。)
14_261_2uri1.jpg 14_261_3uri2.jpg
完全な分解は行っていませんが、以下のICが確認できました。
・DSP YAMAHA YJ496
・SDRAM M12L64164A
・オーディオコーデック AK4558
・USB電源スイッチIC BD2065AFJ
・DC/DCコンバータIC NJM2374A
・オペアンプ NE5532 NJM2068 NJM4580
・スイッチング電圧レギュレータ BD9329EFJ
・USB Type-C ポート保護IC TPD6S300

Nichicon FWやELNA等、電解コンデンサにスルーホール部品が使われているのが意外でした。設計者のこだわりの部分なのかもしれません。



【特性測定】

MAIN OUTPUT LからMIC/LINE 2入力(HI-Z)へモノラルケーブルを接続した状態で特性を測定しました。おおよその絶対的電圧レベルをわかりやすくするため、出力レベルが約0.1Vrms(=-20dBV)、WaveSpectraのMax表示が-20dB(RMS表示-23dB)となるように合わせています。

<サンプリングレート設定>
dspMixFx UR-Cソフトを起動→右上の歯車のマーク→Control Panel→Steinberg UR22Cタブ→Sample Rate: 192kHz

<MAIN OUTPUT>
PC 再生VOL: 100
OUTPUTノブ: 12時
MIXノブ: DAW側最大の位置
出力インピーダンス: 150Ω(マニュアルより)

<MIC/LINE 2>
PC 録音VOL: 100
INPUT2 GAINノブ: 10時と少し(本体写真参照)
INPUT2 HI-Zスイッチ: オン
入力インピーダンス: 1MΩ(マニュアルより)

<WaveGene設定>
サンプリング周波数: 192000 ビット長: 32 チャンネル数: Stereo
・歪率測定 サイン波 1kHz FFT用に最適化(FFTサンプル数16384) -12.7dB
・周波数特性測定 ユーザー波形 FLATSWEEP_016384.WAV -12.7dB
WaveGeneサイトにあるサンプリングレート48kHzのユーザー波形サンプルを使っています。本来は192kHz用の波形を用意すべきですが、20kHz以上の周波数も問題ないようなのでそのまま利用しています。

<WaveSpectra設定>
Rch Avg: 300
[FFT] サンプルデータ数: 16384 窓関数: なし(矩形)
[再生/録音] フォーマット: 192000 s/s 32 bit Stereo

▽歪率・ノイズレベル
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▽周波数特性
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マニュアル通り、20Hz、20kHzで-0.3dBくらいとなっています。

タグ : 周波数特性 歪率 

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