Caline CP-60 WINE CELLAR 解析・改造


Tech 21 SansAmp Bass Driver DI (以下BDDI)関連の解析や製作を今までいろいろと行ってきました(タグ:SansAmpBDDI)。そして最近新たにCaline CP-60 WINE CELLARというBDDIのクローンらしきエフェクターを見つけたので、解析することにしました。KiCadデータ(基板画像入り)はGitHubにあります。



▽回路図
Caline CP-60 WINE CELLAR schematic
C1、C25の値やバランス出力部への接続が同じなため、BEHRINGER BDI21を元にしていると考えられます。意図は不明ですが、バイパス部にトランジスタ2つを使ってバッファが組んであったり、ハイパスフィルタが追加されていたりする等の変更点があります。また、いくつかのコンデンサ(C9、C12、C13、C22、C23)がBDI21より大きい値になっています(発振対策かもしれません)。

気になるのが低音域の減衰です。バイパス音がどうなるかシミュレーションしました。

BDDI V1初期型でも少しは低音域の減衰がありますが、CP-60ではさらにカットされています。



【改造】
BDDI V1初期型に近づける改造を行いました。オペアンプは手持ちのものを使いましたが、他はほぼ同じです。

ファンタム電源対応のバランス出力は、定格電圧が高く容量が大きい両極性電解コンデンサを使用するのが望ましいです。ただ、そこまでやろうとすると別基板の追加が必要となり手間がかかり過ぎるので、バランス出力自体を使用しないようにしました。

周波数特性をBDDI V1初期型と比較しました。

谷となる周波数が少しズレています。BDDI V1初期型に使われている高誘電率系積層セラミックコンデンサは20年以上前のものなので、特性変化や経年変化が大きいと考えられます。

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Tech 21 SansAmp Bass Driver DI V1E Lite


Tech 21 SansAmp Bass Driver DI (以下BDDI)の解析を終え、自分用にシンプルなものがあるといいかなと思い製作しました。見た目のインパクトを考え、以前製作したRATのようにスライドボリュームを使っています。


本体は、半田付けやネジ止めで接続した基板で構成されています。KIという表記はKIBAN(基板)が由来です。基板製造費用が上がらないように10cm四方に納めたかったのですが、Tayda Electronicsにあった小型のスライドボリュームを使うことで何とか実現できました。Elecrowでは基板にスリットを入れても複数デザイン費がかからないので助かっています。後から気付きましたが、側面を嚙み合わせ構造にした方が組み立てやすいです。

スライドボリュームRATはメンテナンス性や耐久性を考えた構造ではありませんでしたが、今回はそのあたりのことも考慮しているので、完成度が上がっています。底板をつけているので、半田付け部分が手に触れることもありません。
02_290_5bdelI1.jpg
六角スペーサーを柱のように使っており、踏んだ時の力が底板に伝わります。筐体部分は強く踏んでも簡単には壊れませんが、残念ながらスライドボリューム自体を保護することはできていません。フットスイッチは基板直付けにすることも可能でしたが、中の基板に力が加わるのを避けるため配線で接続するようにしています(フットスイッチ故障時に交換しやすくなるという利点もあり)。

▽回路図(KiCadデータはGitHubへ)

元になっているのはBDDI V1初期型ですが、DI機能なしでトゥルーバイパス仕様の「Lite」バージョンです。トゥルーバイパスにしたことで発振しやすくなっていますが、よほど高音域を上げるセッティングでなければ問題ないと思います。

BD21 Liteと同じやり方で回路を簡略化しています。出力バッファを省くのと、チューブアンプエミュレーション回路部分の最後のミッドカット回路を前段に移動することにより、オペアンプを2回路分減らしています。そしてローパスフィルタの定数を調整し、元の回路と同じ特性になるようにしています。

BDDI V1E+製作の時と同様、今回もC0G特性の積層セラミックコンデンサ(MLCC)を使っているため、Tech21製BDDIとは少し周波数特性が異なります。後から考えると、実験的に全て高誘電率系MLCCを使ってみるのも面白かったかもしれません。

タグ : 自作エフェクター 回路図 歪み SansAmpBDDI 

Tech 21 SansAmp Bass Driver DI V2 解析


Tech 21 SansAmp Bass Driver DI(以下BDDI) V1初期型V1後期型に引き続き、V2ではどのように変わったのか解析していくことにしました。上写真は2022年1月に購入した個体です。V2販売開始から間もない2016年頃は、V1後期型と同じ高さが低くないフットスイッチだったようです。



<モールドとの闘い>


V1後期型と同じように謎モジュールが使用されており、「CH40」と印字してあります。モールドは固く、燃料用アルコール(メタノール)に浸けてもほとんど変化がありません。周辺回路や各ピン間の抵抗値から、中の回路はV1後期型のものと似ていると予測できました。地道に削っていきましたが、小さなモジュールなのでそれほど時間はかかりませんでした。基板はセラミックではなく普通の素材で、チップ抵抗やシルク印刷が確認できました。

慎重に削ったつもりでしたが、クリッピングダイオードと思われる部品のマーキングはわかりませんでした。測定してみると、やはり3.3Vのツェナーダイオードが向かい合わせになった部品でした。パッケージはSOT-663で、該当するツェナーダイオードは「BZB984-C3V3」だけしかなく、これを使い謎モジュールのクローンを製作しました。

ブレッドボード上で周辺回路を組み、元のモジュールと特性が一致することを確認しました。写真左側はついでに作ったV1後期型用のモジュールです。



<基板画像・回路図>(KiCadデータ・高解像度画像はGitHubへ)


ほとんどの表面実装部品が2.0mm×1.2mmサイズになっており、部品番号がシルク印刷されています。クワッドオペアンプの方がローコストに済むはずですが、なぜか全てデュアルオペアンプです。プッシュスイッチはTONELUCK LTVという印字がありました。

tech21_sansamp_bass_driver_di_v2_schematic
V1後期型回路図:)と比較すると、スイッチ追加はもちろん、その他の部分も変更が加えられています。基本的にはV1後期型をより使いやすくしたという方向性だと思います。
  • チューブアンプエミュレーション回路

    PRESENCE 0% DRIVE 0% BLEND 100% でのシミュレーションです。V1後期型より低音域・高音域共に下がっています。特にR47とC42によるローパスフィルタの影響(高音域低下)が大きいです。また、V1初期・後期型では下図のミッドカット回路で430Hzあたりが削られていましたが、それがなくなっています。これは別途ミッドコントロールが追加されたされたための措置だと思われます。


  • MID

    「SHIFT 500/1000Hz」という記載ですが、実際は400~450Hzと800~900Hz付近です。こいち時間でサンプルセッティングが比較されている通り、少しミッドカットするとV1後期型に近づくということになります。厳密にいうと、V1初期・後期型ではチューブアンプエミュレーション回路側のみミッドカットされていたのが、V2では原音がブレンドされた状態でミッドコントロールされるため、効き方が異なっています。メーカーとしてはBLENDは100%が基本という考えのようなので、問題ないということでしょう。サンプルセッティング比較をさらによく見ると、V2ではTREBLEを少し上げてあります。先の解析の通り、V2では高音域が下がっていることを考慮してのことだと思われます。

  • PRESENCE DRIVE

    増幅部分のみのシミュレーションです。PRESENCEはV1後期型と同じです。DRIVEは、カップリングコンデンサの容量変更の影響で低音域が少し下がっているのと、クリッピング用ツェナーダイオードの端子間容量の違いで高音域が下がっています。

    ツェナーダイオードによるクリッピングは今まで試したことがなかったのですが、端子間容量が結構大きめだとわかりました。パッケージ、メーカーやロットでもバラつきが大きそうなので、他の歪みエフェクターに応用する場合には注意が必要だと思います。
    09_285_20_bdv2Pd.jpg

  • BASS TREBLE

    BASS 80Hz時とTREBLEはV1後期型と同じです。BASS 40Hz時では増減幅が大きくなります。

  • 電源部
    こいち時間掲載の個体では、電源部のR54が黒焦げになっています。リセッタブルヒューズが使われていたら、このような焦げ方にはならないでしょうし、部品番号は「F」となるはずです。なのでR54は、最初は抵抗器が実装されていて、後からリセッタブルヒューズに変更になったと考えられます。故障のクレームか修理案件が多かったのかもしれません。

  • スイッチ周辺回路
    V1初期・後期型ではHEF4013Bの2回路が使ってありましたが、V2では1回路のみとなりました。基板上の「START ON」「START BYPASS」という表示は、電源投入時にエフェクトオンにするかバイパスにするかの選択用です。DRIVE部分にはFETスイッチがあり、バイパス時にゲインが下がるようになっていて、エフェクト音が漏れるのを防いでいます。(一応V1後期型での音漏れがどうなのか調べてみましたが、3.5kHzで-80dB、10kHzで-60dB程度だったので、特に問題ないレベルだと思います。)


<解析を終えて>
ベーシストにとって最も有名なペダルの一つであるBDDIの回路図が出回っていなかったのは不思議だったわけですが、ようやく解析を終えることができてスッキリしました。部品や回路等の変更過程には、おおらかさというか、アメリカンというか、そんな感じの考え方がある気がして面白かったです。結局のところ、V2は使いやすくなりつつもサンズアンプらしさがあるという完成形といってよいと思います。今後も末永く愛され続けて欲しいです。

タグ : 市販エフェクター 歪み 回路図 SansAmpBDDI 

Tech 21 SansAmp Bass Driver DI V1E+

02_288_1bdP.jpg
Tech 21 SansAmp Bass Driver DI(以下BDDI)を解析し空のケースが4つ残ったので、中身を製作することにしました。

▽回路図(KiCadデータはGitHubへ)
02_288_2bdS.png
元になっているのはV1初期型ですが、V1後期型のケースに収める際にはスライドスイッチの穴を有効活用したいので、V2と同様の出力レベル切替スイッチを設けています。

3色LEDの接続部分にはジャンパーを設けてあり、色を変更できます。2色以上にすることもできますが、LEDのスモーク処理がよくないのかあまりキレイに色が混ざらなかったです。トーン回路部分のジャンパーは、V1初期型で制限されていたTREBLEの増幅量を上げられるようになっています。ジャンパーありだと、TREBLE 85%程度でジャンパーなしの場合のTREBLE 100%と同じになります。

▽内部画像
02_288_3bdI.jpg
分解する時は、DCジャックのみ半田を吸い取って取り外す必要があります。電源部には定格電力が高めの部品を使っているため、誤って高い電圧を供給してもすぐには壊れないはずです。とはいえ長時間使用でのテストはしていないため、供給電圧は9~11Vを推奨します。スライドスイッチは、秋月電子で購入したものを高さ調節して組み込んでいます。

アクチュエータースイッチは通常バネでタクトスイッチを押して使いますが、バネがなくても3mmぐらい突起部分が飛び出します。そこに加工したキーボード用スイッチをうまく配置し動作させています。物理的負荷が少ないので、耐久性が高いのではないかと考えています。
02_288_4bdSw.jpg



<Tech21製との比較>

今回の自作品とTech21製BDDI V1初期型(以下「本家」と記述)の周波数特性を比較しました。
02_288_6bdG1.png
PRESENCE 0% DRIVE 0% BLEND 100%での実測です。自作品はほぼシミュレーション通りですが、本家は少しズレているので原因を調査してみます。

周波数特性の谷となる周波数に与える影響が大きい、3つのコンデンサC17、C18、C19(全て22nF)に着目しました。容量の実測値は全て21nF程度で、そこまで減っていませんでした。他に考えられる影響は積層セラミックコンデンサ(以下MLCC)の特性の違いです。高誘電率系MLCC(X5R特性、Y5V特性等)は、温度・電圧等で静電容量変化しやすく、おそらく本家ではこのタイプのMLCCが使われています。自作品では静電容量変化がほとんどない温度補償用MLCC(C0G特性)を使っています。

・参考ページ→村田製作所 コンデンサガイド 静電容量の温度特性 静電容量の電圧特性 静電容量の経時変化

本家のC17、C18、C19をC0G特性のMLCC(22nF)に交換して測定しました。
02_288_7bdG2.png
谷となる周波数が低くなりました。他の箇所のMLCCもC0G特性のものに交換できれば、より自作品やシミュレーションの特性に近くなると思われます。逆に言うと、本家と同じ音に近づけるには高誘電率系MLCCを使った方がよいということになります。今回の自作品はそこまで本家に近づける意図はなく、安定した特性の方が望ましいと考え、MLCCの交換は行わずC0G特性のままとしています。

タグ : 自作エフェクター 回路図 歪み SansAmpBDDI 

Tech 21 SansAmp Bass Driver DI V1後期型 解析

09_284_01_bdv1lP.jpg
Tech 21 SansAmp Bass Driver DI(以下BDDI) V1初期型BEHRINGER BDI21の違いについては解明しましたが、今度はBDDI V1初期型からV1後期型へどのように変わったのか気になったため、引き続き解析をしていくことにしました。※上写真のV1後期型は、オリジナルとは違うジャック、LED、スイッチに交換してあります。



<モールドとの闘い>


V1後期型ではモールドされた部分はないのだろうと思っていたのですが、分解してみると黄土色の謎モジュールが存在していました。調べていくと、これはTech 21 Character Seriesでも使われているモジュールだということがわかり、freestompboxes.orgで解析されていました(CH33-6という記載)。私が入手したBDDIではCH34-5、CH34-9という印字で、中身はそれぞれ同じ回路でした。印字は型番というよりロット番号のようなもののようです。

モールドはそこまで硬くはなく、小型なのでV1初期型の時より苦労しませんでした。燃料用アルコール(メタノール)でも少し溶けている様子でしたが、削った方が早いと思います。削っていくと何やら見慣れない素材の基板が現れましたが、このページにある画像とそっくりで、セラミック基板というものだとわかりました。黒い部分は抵抗となっていて、切り込み線の入り方によって抵抗値が違っています。



<基板画像・回路図>(KiCadデータ・高解像度画像はGitHubへ)


V1後期型では複数の種類の基板があります(後述)が、解析に使ったのは小型表面実装部品・部品枠線なしの基板です。部品番号は不明なので、適当に割り振っています。

tech21_sansamp_bass_driver_di_v1l_schematic
V1初期型(回路図:)と比較すると、スライドスイッチ追加はもちろんですが、その他の部分もかなり変更が加えられています。特にトーン回路の違いについては好みが分かれるところでしょう。変更された当時どのように説明されていたのかわかりませんが、完全に別バージョンと言ってよいと思います。
  • チューブアンプエミュレーション回路
    ツェナーダイオードによるクリッピングが採用されており、V1初期型より電源電圧の影響が少なくなりました。
    09_284_06_bdv1lFt.png
    PRESENCE 0% DRIVE 0% BLEND 100% でのシミュレーションです。似た特性ですが、谷となる周波数がV1初期型より低く、高音域が少し減っています。

  • PRESENCE DRIVE
    09_284_07_bdv1lFpd.png
    増幅部分のみのシミュレーションです。PRESENCEは、調節される周波数がV1初期型より高音域側になります。DRIVEについては、クリッピング用ツェナーダイオードの端子間容量の影響で少し高音域が下がっています。

  • BASS TREBLE
    09_284_08_bdv1lFbt.png
    V1初期型では低・高音域を全体的に調整するロー・ハイシェルフタイプのトーン回路でしたが、ある周波数付近を調整するピーキングタイプへと変更されています。また、TREBLEポットの1番側の抵抗にコンデンサが並列接続してあるため、高音域が下がるようになっています。


<仕様変更>

V1初期型からV1後期型に変わった時期について調べていくと、2004年5月の公式サイトのアーカイブ5ch(旧2ch)掲示板の書き込みでV1後期型が見つかりました。また、ベースマガジン2003年6月号にV1初期型の写真が掲載されているとTwitterで情報提供いただきました。よって、変更時期は2004年頃だと考えてよいでしょう。

その他、V1後期型で確認できた仕様変更について記載しておきます。
  • HAMMOND刻印
    V1初期型のケースはHAMMOND1590BBでしたが、HAMMOND刻印のないケースへ変わっています。

  • 電源部抵抗 R37 R61
    220Ω 1個のみ、220Ω 2個並列、470Ω 2個並列といったパターンがあります。

  • 入出力ジャック
    V2と同じ金属製ナットが付いたタイプのフォンジャックが使われているものがあります(おそらく新しめの個体)。

  • 基板種類
    変更順序は不明ですが、少なくとも4種類の基板が存在します。
    ・V1初期型と同じ大きさの表面実装部品、部品枠線なし
    ・小型表面実装部品、部品枠線なし
    ・小型表面実装部品、部品枠線あり
    ・小型表面実装部品、部品枠線と部品番号あり


<電解コンデンサの追加>


私が入手したV1後期型3台のうち、2台は回路図右上の2.2μF電解コンデンサC0(上写真赤丸)が実装されていませんでした。こいち時間に掲載されている個体でも、実装されているものされていないものがあります。Twitterにていただいた情報によると、このコンデンサは2010年頃から追加されるようになったようです。コンデンサありの場合、半田付け部分にリード線をニッパーで切ったような痕跡があるので、実機をお持ちの方は確認いただくとよいと思います。

コンデンサ未実装(黄緑)と実装済(青)で周波数特性がどのように違うかシミュレーションしました(BLEND 100%)。
09_284_12_bdv1lFcpd.png
コンデンサが追加されたことで、低音域が強化されていることがわかります。

表面実装のコンデンサと並列に電解コンデンサを実装できるような基板になっているということは、メーカーとしても設計に迷いがあった部分なのでしょう。最初はV1初期型と同じ47nFで問題ないと判断されたものの、多弦ベースの普及等により見直しがなされたのかもしれません。真実がどうなのかはわかりませんが、メーカーの製作事情がうかがえる面白い発見だったと思います。

タグ : 市販エフェクター 歪み 回路図 SansAmpBDDI 

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