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 

ArduinoとATtiny13Aを使う

14_221_1att.jpg
自作エフェクターをやっていてマイコンにも興味があるという方は多いだろうと思います。今回ArduinoとAVRマイコンATtiny13Aを使ってみたので、簡単にまとめておきます。※Arduino Nano互換機、Arduino UNO互換機で動作確認しました。



<Arduinoを使う>
Arduino本体については、Amazon等でArduino UNOやArduino Nanoの互換機が安価で手に入るのでそちらを購入しても問題ないと思います。※ただし、ドライバのインストールが必要な場合があります。参考ページ→Arduino NANO 互換品(CH340チップ使用)のデバイスドライバー CH341SER.ZIPダウンロードページ

※Arduino Nano互換機(CH340チップ使用)をAVRライターとして利用した場合に、書き込みができなくなる現象が起こりました。別のArduino UNO互換機(What's Next Yellow)では大丈夫でした。(2018年10月31日追記)

Arduino IDE(開発環境)をダウンロード、インストール
  公式サイト解説→Getting Started with Arduino and Genuino products

・ボード上のLEDを点滅させる(Lチカ)
  1) PCとArduinoをUSBケーブルで接続、Arduino IDEを実行
  2) ファイル→スケッチ例→01.Basics→Blink
  3) ツール→ボード→(使っているArduinoの種類を選択)
  4) ツール→シリアルポート→(Arduinoを接続しているポートを選択)
  5) スケッチ→マイコンボードに書き込む
  公式サイト解説→Getting Started with Arduino and Genuino UNO

書き込みに成功すれば、すぐにLED点滅が始まります。※古いArduino Nanoを使う場合はツール→プロセッサ→ATmega328P (Old Bootloader)とする必要があるようです。



<ATtiny13Aを使う>
マイコンにプログラムを書き込むには、通常書き込み機器(ライター)が必要です。今回はArduinoをAVRライターにします。以下のようにArduinoにスケッチを書き込みます。
  1) PCとArduinoをUSBケーブルで接続、Arduino IDEを実行
  2) ファイル→スケッチ例→11.ArduinoISP→ArduinoISP
  3) ツール→ボード→(使っているArduinoの種類を選択)
  4) ツール→シリアルポート→(Arduinoを接続しているポートを選択)
  5) ツール→書込装置→AVRISP mkII
  6) スケッチ→マイコンボードに書き込む

そしてATtiny13Aを使う準備をします。下記ページで詳細に解説されています。
Arduino IDE で ATtiny 他の開発Arduino IDEにATtiny10/13の開発環境を組み込む

ATtiny13AにLED点滅のスケッチを書き込みます。

▽接続図
14_221_2att.png
▽スケッチ
void setup() {
pinMode(3, OUTPUT);
}

void loop() {
digitalWrite(3, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(3, LOW);
delay(500);
}

1) 接続図の通り接続し、PCとArduinoをUSBケーブルで接続、Arduino IDEを実行
2) 上記スケッチを入力
3) ツール→ボード→ATtiny13(bitDuino13)
4) ツール→Clock→1.2MHz(Internal)
5) ツール→シリアルポート→(Arduinoを接続しているポートを選択)
6) ツール→書込装置→Arduino as ISP
7) スケッチ→マイコンボードに書き込む ※1回目失敗する場合2回行う

クロック周波数を変えるとdelay関数等の時間も変わります。クロック周波数が低い方が消費電流が低いので、特に必要がない限りは1.2MHzでよいと思います。

タグ : マイコン 

monomonster Relay Bypass Module 解析

SPSTモーメンタリースイッチを使ってトゥルーバイパス+LED切替が実現できるmonomonster Relay Bypass Module (RMB)というものがGarrettaudioで販売されています。一体どういったものなのか興味があり、購入後回路を調べてみました。

▽基板写真
14_217_1rbmp1.png 14_217_2rbmp2.png

▽回路図
14_217_3rbms.png
ATTiny13AというマイコンとHFD31/5-L1というラッチリレーが使われています。やたらとフィルムコンデンサが大きいので、積層セラミックコンデンサに変えてもよさそうです。出力側にある2N7000はスイッチングノイズ軽減の役割があると思われます。エフェクト回路の入力をGNDに落とすため、リレーの2番端子はGNDに繋ぐのが普通かと思いますが、基板裏のベタパターンが離れているために実際はどこにも繋がっていません(表のベタ塗りを忘れたのかも)。

スイッチングの様子を録音しました。
14_217_4rbmsw.png
スイッチング時10ms程度出力がミュートされるプログラムとなっているようです。しかしながらMOSFETは構造上ダイオードが入っている(寄生ダイオード)ため、音量が大きいと波形がクリップされます。2N7000を外した場合は、スイッチング時大きくノイズが入ります。たぶん通常の3PDTスイッチと同じ程度のノイズだろうと思います。試しに2N7000を2SK303に差し替えた場合(足を曲げる必要あり)も録音しましたが、この場合はIdssの影響か音量が下がり波形も歪んでしまいました。

結局このモジュールはそのままでは使いにくいという結果となりました。回路採取にミスがないとも言い切れませんが……とにかく購入される方は注意が必要だと思います。

タグ : 回路図 

東芝 充電式IMPULSE 充電池(006P型)について

エフェクターを使う上で欠かせない006P型9V電池ですが、今は100円ショップで簡単に安く手に入るようになりました。しかしながらライブの度に買い換えている人も少なくないと思います。

そこで充電式の9V電池を試してみました。東芝の「充電式IMPULSE」充電池が入手性と信頼性を考えるとよいのかなと思います。以前DLGと書いてある紫色の9.6V充電地が安売りされていて買ったのですが、充電1回目で膨らんできたため捨てたことがあります……

とりあえず手持ちの006P型電池の寸法(単位:mm)と重量を測ってみました。
14_154_1battery006p.jpg
・ダイソーマンガン乾電池(中国製) 25.7×17.0×48.0 38.3g
・ダイソーアルカリ乾電池(中国製) 26.0×17.1×48.0 43.8g
・IMPULSEニッケル水素電池(中国製) 26.3×15.6×48.3(公式サイト:27.0×16.3×48.8) 39.0g
・日本工業規格(JIS) 26.5×17.5×48.5
大きいといわれているIMPULSEですが、実測ではなんとか規格範囲内です。

電圧はe電子工房というサイトの「バッテリ容量比較(006P)」にGPニッケル水素電池のデータがあるので参考になります。IMPULSEも測定してみましたが大体同じような感じです。公称電圧8.4Vですが、9V程度出るので普通のアルカリ電池と変わりありません。

通販サイトのレビューによると放電しすぎると充電できなくなる場合があるようですが、私は今のところ問題なく使えています。充電時間がもう少し速ければいいなと思います。

ARION SCH-1 STEREO CHORUS 修理

14_126_1SCH1a.jpg
ARION SCH-1 STEREO CHORUSをジャンクで入手したので修理しました。

ジャンク扱いの理由は「音×」となっていました。確かに一応音は出ますがガサゴソ音が出たり音が小さかったりするようです。ジャック部分を掃除して、電解コンデンサを交換するとあっさりと直りました。

私はビンテージ物に興味はないので改造しました。使わないトーン部分やステレオ機能を省き、中身がスカスカになっています。そのうちさらに改造するかもしれません。



ARION STEREO CHORUSについてメモしておきます。

現行品は型番SCH-Zでスリランカ製、以前こちらの記事で回路について書いています。SCH-ZDという代理店オリジナルのモディファイモデルも発売されています。

型番SCH-1のものは旧型で現在は製造されていませんが、いまだに人気らしいです。ケースが灰色のものが初期の日本製で、基板を見ると「PRINCE JAPAN SCH-1a」と書いてあります。ケースが黒色のものは後期のスリランカ製のようです。現在出回っているSCH-1の回路図はおそらく後期型で、私が今回入手した初期SCH-1から少し回路が変更になっています。具体的にはR60、R61、C39、C40あたりの部品が追加されています。音に関してはあまり影響はないと思います。

SCH-ZとSCH-1との大きな違いはトーン回路のようです。コーラスエフェクターは原音にビブラート音を混ぜることによって効果を得ますが、SCH-Zではビブラート音に対しトーン回路が働き、SCH-1では原音に対しトーン回路が働きます。トーン回路自体も違うものが使われています。

タグ : 市販エフェクター コーラス 

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