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ガレスタさんのDIY日記

電子回路、Web、組み込み、自作エフェクターを語るblog

Mad professor FireRedFuzzの回路書いてみた

自作エフェクター KiCad FUZZ

はじめに

今回はマフ系の回路テンプレが欲しかったのでFireRedFuzzの回路を書いてみました。
完成後はKicadのテンプレに(にっこり

f:id:gsmcustomeffects:20160324015139p:plain

Schemaitc

f:id:gsmcustomeffects:20160323205007p:plain

[Kicadのスクショだと小さかったのでこっちつかってます]

PDF版はKicadで書いてます。
回路といっても結構定番なのでこんな感じですとした言いようがないですw
まあそれはつまらないのでとりあえず一個づつ見ていきましょう。

入力部

f:id:gsmcustomeffects:20160323203325p:plain

基本的にトランジスタのエミッタ接地増幅回路ですね。
この次に可変抵抗で後段のクリップ回路のクリップ度合いを決めているのでしょう。
トランジスタ変えたりすれば増幅度自体は変えれると思います。
エミッタ抵抗とかいじればながれる電流とかが変わるので多少はいじれるのですが増幅度は基本Trのhfeに依存するので抵抗でいじれるのは動作点ぐらいですのでわからない人は大きくいじるのはやめましょう。

クリップ部1

f:id:gsmcustomeffects:20160323205104p:plain

次にクリップ部分です。
ここがほかのマフ系と違うとこでしょうね。
fetでクリップするので若干変わります
原理としてはG-SD間のPN接合のクリップなのでダイオードより鈍るというかクリップ電圧が高いみたいです。この辺は今度シミュレーションしてみます。

クリップ部2

f:id:gsmcustomeffects:20160323205112p:plain

二段目のクリップです。
この点は普通のシリコンダイオードクリップなんで0.6V付近で上下対象にクリップすると思います。

トーン部分

f:id:gsmcustomeffects:20160323215640p:plain
トーン部分はパッシブLPFとHPFを抵抗でミックスしてる感じですね
絞り切るとLPFだけになり低音強調される。
またフルにするとHPFだけになり高音強調されます。
適当ながらシミュレーションしてみました。

LPF部分だけの周波数特性

PSIMを使ってシミュレーションExcelでグラフ化
f:id:gsmcustomeffects:20160323212054p:plain

カットオフ周波数の導出式は以下の通りである。
{ \displaystyle
\frac{1}{2\pi RC}\tag{1}
}

尚手計算でも723Hz付近の値が出たので正しいといえる。
また一次型フィルターの減衰は-20dB/decである
意味としては対数として一つ桁が上がるにつれ-20dBになるということだ。

10Hz付近がカットオフだった場合
100Hz→-20dB
1000Hz→-40dB

となる。

HPF部分だけの周波数特性

PSIMを使ってシミュレーションExcelでグラフ化
f:id:gsmcustomeffects:20160323212126p:plain

こちらもLPFと変わらず以下の式でカットオフ周波数が出せる。

カットオフ周波数の導出式は以下の通りである。
{ \displaystyle
\frac{1}{2\pi RC}\tag{1}
}

LPFとは逆にカットされることに注意(ハイパスなので)

両方合わせたときのつまみ中間での周波数特性

双方の特性だけじゃわかりにくかったのでtoneを中間値に持ってきたときの周波数特性もシミュレーションしてみた。
f:id:gsmcustomeffects:20160323230734p:plain



バンドカットフィルターのような特性がみられ中間に持ってきた際にはドンシャリな特性になるみたいだ。
尚フィルターの中間周波数は1kHz周辺で減衰量も10dBチョイなのでそこまで音は痩せないはずだ。
フルにするときついハイパスになるのであの音になるのはわかる気がする。

またこの時の全体の信号レベルが-6dBになっている点も注目だ。
このことからエフェクターではフィルターの後には必ずなんかしらの増幅回路が入っている。「最終音量調整も兼ねるため

出力部分

f:id:gsmcustomeffects:20160323213318p:plain

最後に出力部分だがこちらはJFETの増幅回路になっている。
ある程度大きく増幅して最後に可変抵抗で大きさを調整している感じである。

まとめ

今回は多少長くなってしまったがフィルター部分について多少の理解が深められたと思う。
次やるときはトランジスタ増幅回路の増幅率などの計算なども織り交ぜながらクリップ波形などもだしてシミュレーションしてみたいと思う。