MOS FETリレー G3VM-21GR 特性測定

SPSTモーメンタリースイッチでエフェクトのバイパスをする場合、リレーとマイコンを使うのが簡単だと思います。しかしながらメカニカルリレーは入手性や電力消費の点でイマイチかなと考え、MOS FETリレーを試すことにしました。

MOS FETリレーはソリッドステートリレーの一種で、各メーカーで同様の商品がありますが名称が違います(フォトリレー、Photo MOSリレー等)。参考ページ→オムロン リレー 技術解説
通常のものはオン抵抗RONや端子間容量COFFが大きいため、バイパスに使用する場合はバッファーが必要となってしまいます。そこで今回は低オン抵抗・低端子間容量タイプのG3VM-21GR(RON=5Ω、COFF=1pF)というMOS FETリレーを選びました。エフェクターでよく使われる青い3PDTフットスイッチと比較検討します。
14_222_1G3VMp.jpg
G3VM-21GRは表面実装部品なので丸ピンソケットにはんだづけしました。フットスイッチは同じ大きさの黒いものも測定しましたが、青のフットスイッチと大差なかったので結果からは省いています。

ハイインピーダンス条件下での使用を考慮し、以下の接続としました。
  [擬似ギター出力]→[リレーG3VM-21GR]または[フットスイッチ]→[バッファー(入力インピーダンス1MΩ)]→[PCマイク入力]

スイッチオン時に音質が変化しないのはもちろん重要ですが、スイッチオフ時も下図のようにハイパスフィルターを形成して高域が漏れることが考えられるので、そのあたりについても確認します。
14_222_2G3VMs.png
※配線が近いだけでも容量が増加してしまうので注意が必要です。

▽結果
14_222_3G3VMd.png

<スイッチオン時の特性変化>
周波数特性はほとんど重なっていますが、よく見るとリレーでは高域が下がっています。まぁごくわずかなので大丈夫でしょう。歪率についてはほぼ変化はありません。

<スイッチオフ時の音漏れ>
リレーではオンオフの差が-21dB(10kHz)となっており、ブースターやハイゲインエフェクターでは問題が出てくるかもしれません。エフェクターに組み込んだ後、どの程度影響があるか測定する予定です。フットスイッチでもわずかに漏れがあることがわかりましたが、実際のトゥルーバイパス配線ではオフ時にエフェクト回路の入力をアースに落とすので、問題になることはないと思います。

---以下2018年6月14日追記---
14_222_4G3VMb.png
まず上図上側のバイパス方法を試しましたが、音漏れがあり発振しやすい上、切替時に少しポップノイズが出ました。その後下側の回路に変え音漏れや発振はなくなりましたが、ポップノイズは消えませんでした。スイッチングの順番をいろいろ変えてみましたがダメなようです。バッファーを入れて考え直すことにします。

タグ : 周波数特性 歪率 擬似ギター出力 

コンデンサで音は変わるのか ギタートーン編

他の測定でわかった通り、歪率や周波数特性の測定はあまり意味がない気がしますが、失敗例として記事にしていこうと思います。音の変化には歪率や周波数特性以外の何らかの特性が関係していて、それは結局自分の耳で確かめるしかないのだろうと思います。

「擬似ギター出力」を使って、ギタートーンに使われるコンデンサの比較を行いました。コンデンサは以下の4種類です。
10_172_2capGTP.jpg
・東一電機 ビタミンQレプリカ オイルペーパーコンデンサ 1000V(1個600円?) 実測値0.0255μF
・Garrettaudio セラミックコンデンサ 50V(1個15円) 実測値0.0218μF
・(たぶん)ニッセイ電機 ポリエステルフィルムコンデンサ(1個10円) 実測値0.0239μF
・SBE Orange Drop 715P ポリプロピレンフィルムコンデンサ 600V(1個190円) 実測値0.0237μF

普通のギタートーン回路のように、下図の通り接続します。トーンポットは500kΩAカーブのものを想定して、フルの場合(抵抗値470kΩ)と3割ぐらいの場合(抵抗値22kΩ)で測定しました。
10_172_1capGTs.gif

▽音源 トーン3(22kΩ)
【1.wav】 【2.wav】 【3.wav】 【4.wav】
それぞれがどのコンデンサなのか、よかったらテストしてみてください。正解は、この記事の最後の方にあります。

▽結果1 ギタートーン10(470kΩ) ※今回から表計算ソフトで処理
10_172_3capGT10.gif
全く重なっています。歪率も特に違いはなさそうです。

▽結果2 ギタートーン3(22kΩ)
10_172_4capGT3.gif
静電容量の違いのせいだと思いますが、ビタミンQとセラミックは少しズレがあります。また、セラミックコンデンサでは歪率が悪化しています。

セラミックコンデンサとニッセイのコンデンサに下写真のフィルムコンデンサを並列に追加して、静電容量を約0.025μFに補正しました。
10_172_5capGTP2.jpg

▽結果3 ギタートーン3(22kΩ) 静電容量補正後
10_172_6capGT3h.gif
当たり前かもしれませんが、ほとんど重なりました。

音源の正解→こちら(それぞれの波形の画像です)
波形をよく見ると所々違っていますが、残念ながら私は違いを聴き取れませんでした……

タグ : 周波数特性 歪率 擬似ギター出力 コンデンサ 

抵抗器の種類で音は変わるのか

他の測定でわかった通り、歪率や周波数特性の測定はあまり意味がない気がしますが、失敗例として記事にしていこうと思います。音の変化には歪率や周波数特性以外の何らかの特性が関係していて、それは結局自分の耳で確かめるしかないのだろうと思います。

以下の3種類の抵抗を通した場合の歪率・周波数特性を測定します。音量が下がってしまうため、PC録音ボリュームを適宜上げています。外来ノイズが多いため抵抗本体のノイズは測定できません。
10_163_1resiP
写真左上:秋月電子 1/4W炭素皮膜(カーボン)抵抗(100本100円) 10kΩ×10個直列 実測値99.9kΩ
写真左下:DALE RN-55 1/4W金属皮膜抵抗(100本3000円) 10kΩ×10個直列 実測値100.2kΩ
写真右:共立電子 1/4W金属皮膜抵抗(100本200円) 100kΩ×1個 実測値100.3kΩ

▽結果1 擬似ギター出力を使った場合
10_163_2resiPU.gif
金属皮膜抵抗1個の場合は配線の距離が短くなるため、ノイズが少なめになります。

▽結果2 PC出力を使った場合 ※±1dBまで拡大
10_163_3resiPC.gif
ノイズの影響を受けやすいため、周波数特性は平均値のデータになっています。抵抗値が若干違うせいか少しズレがありますが、特性自体は同じなようです。

タグ : 周波数特性 歪率 擬似ギター出力 

配線材で音は変わるのか

他の測定でわかった通り、歪率や周波数特性の測定はあまり意味がない気がしますが、失敗例として記事にしていこうと思います。音の変化には歪率や周波数特性以外の何らかの特性が関係していて、それは結局自分の耳で確かめるしかないのだろうと思います。

以下の3種類の線材1mの歪率・周波数特性を測定します。抵抗値は全て0.2Ω以下でした。
10_162_1senP
赤:BELDEN 8503 撚線AWG22(1m120円)
青:BELDEN 8530 単線AWG22(1m120円)
白:住友電工 イラックスA 撚線AWG24(10m300円)

▽結果1 擬似ギター出力を使った場合
10_162_2senPU.gif
長さ1mなのでノイズが多いです。

▽結果2 PC出力を使った場合 ※±1dBまで拡大
10_162_3senPC.gif
単線は高域が云々…等書いてあることがありますが、周波数特性の変化は期待できそうにありません。まぁ今回3種類しか比較していませんので、たまたま同じ特性だったのかもしれません。

タグ : 周波数特性 歪率 擬似ギター出力 

はんだの種類で音は変わるのか

他の測定でわかった通り、歪率や周波数特性の測定はあまり意味がない気がしますが、失敗例として記事にしていこうと思います。音の変化には歪率や周波数特性以外の何らかの特性が関係していて、それは結局自分の耳で確かめるしかないのだろうと思います。

はんだの種類での音の違いを測定します。80穴に渡って半田ブリッジさせたものを準備しました。導線を使わず、はんだのみで基板の穴同士を繋いでいます。
10_169_1handaP.jpg
写真上:100円ショップダイソーのはんだ スズ60%鉛40% 参考価格 10g\108
写真下:銀入りはんだ WBT-820 銀4% 参考価格 7g\200
これらと長さ1cmの単線とを比較します。連続で半田ブリッジさせるのはかなり難しかったです。抵抗値は両方0.2Ω以下でした。

▽結果1 擬似ギター出力を使った場合
10_169_2handaPU.gif
ほとんど重なってしまって、違いがわかりません。60Hzの凸はノイズを拾っているためです。歪率も顕著な違いはありません。

▽結果2 PC出力を使った場合 ※±1dBまで拡大
10_169_3handaPC.gif
やはり誤差程度の違いです。

残念ながらこの測定でははんだの種類による音の違いはわかりませんでした。まぁ私の耳では到底判別できない程度の違いということでしょうから、今後ははんだの種類や流しすぎは気にしないでおこうと思います。

タグ : 周波数特性 歪率 擬似ギター出力 

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