ベース用オーバードライブの基板を作ってみる【自作エフェクター】

エフェクター、ベース用オーバードライブ回路基板 自作基板
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ベースの練習はサボっているというのに、以前作っていたエフェクター、オーバードライブ用の基板を組み立てて動作確認してみました。

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オーバードライブとは

オーバードライブは、ディストーション・ファズなどと同じひずみ系のエフェクターです。

ディストーション・ファズなどと比較するとソフトで軽めなひずみのイメージでしょうか。

必ずしも当てはまるわけではないですが、回路動作的には下記の様な違いがあるようです。(トラ技2015-10、p103より)

オーバードライブ:負帰還部分にダイオードを入れてクリップさせる。
ディストーション:ダイオードクリップ回路を使う
ファズ:アンプの動作をクリップさせる

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回路図

今回の回路は下記になります。

オーバードライブ回路図

オーバードライブ回路は、「Rock音!アナログ系ギター・エフェクタ製作集」を参考にしています。

エレキベース用のエフェクターなので、低域は歪ませずにスルーして出力できるように、「ひよこのページ」さんのBASSスルー回路を組み合わせてみました。

【可変抵抗による調整部分】
R6:オーバードライブ回路のゲイン調整
R8:BASSスルー回路のローパスフィルタ周波数調整
RV1:オーバードライブ回路出力調整
RV2:オーバードライブ回路とBASSスルー回路のバランス調整(ミキサー回路)
RV3:出力ボリューム調整

詳細は参考文献の項を確認ください。

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部品リスト

使用する部品リストです。

品名参照名数量数値・仕様規格・フットプリント
オペアンプU1-U33NJM4580DDDIP-8_W7.62mm
秋月電子:I-00069
ダイオード
(歪み用)
D1-D44小信号ダイオード
1N4148など、または
ゲルマニウムダイオード
アキシャルリード
DO-41_SOD81_P12.70mm
秋月電子:I-00941
ダイオードD51整流ダイオード
例:1N4007G
アキシャルリード
DO-41_SOD81_P12.70mm
秋月電子:I-13561
LEDD61赤色LEDLED φ5.0mm
動作確認用、お好みで
秋月電子:I-01318
抵抗R1, R9, R11
R12, R19
51kΩアキシャルリード(DIN0207)
P10.16mm
1/4Wサイズ
抵抗R3, R4
R10, R14
4470kΩアキシャルリード(DIN0207)
P10.16mm
1/4Wサイズ
抵抗R5133kΩアキシャルリード(DIN0207)
P10.16mm
1/4Wサイズ
抵抗R2, R722.2kΩアキシャルリード(DIN0207)
P10.16mm
1/4Wサイズ
抵抗R1314.7kΩアキシャルリード(DIN0207)
P10.16mm
1/4Wサイズ
抵抗R15-R18410kΩアキシャルリード(DIN0207)
P10.16mm
1/4Wサイズ
抵抗R2013.3Ωアキシャルリード(DIN0207)
P10.16mm
1/4Wサイズ
可変抵抗R61100kΩ
Bカーブ
(XHコネクタ)
コネクタ:JST_XH_B2B-XH-A
2ピン_P2.50mm
秋月電子:C-12247
可変抵抗R8110kΩ
Aカーブ
(XHコネクタ)
コネクタ:JST_XH_B2B-XH-A
2ピン_P2.50mm
秋月電子:C-12247
可変抵抗RV11100kΩ
Aカーブ
(XHコネクタ)
コネクタ:JST_XH_B3B-XH-A
3ピン_P2.50mm
秋月電子:C-12248
可変抵抗RV21100kΩ
Bカーブ
(XHコネクタ)
コネクタ:JST_XH_B3B-XH-A
3ピン_P2.50mm
秋月電子:C-12248
可変抵抗RV31100kΩ
Aカーブ
(XHコネクタ)
コネクタ:JST_XH_B3B-XH-A
3ピン_P2.50mm
秋月電子:C-12248
コンデンサC414.7uF電解コンデンサ、または
積層セラミックコンデンサ
D9mm_W6.4mm_P5.0-7.5mm
秋月電子:P-04623、P-08154
コンデンサC510.01uF
(103)
フィルムコンデンサ
D9.0mm_W4.0mm_P5.0-7.5mm
秋月電子:P-05327
コンデンサC1-C3,
C6-C9,
C11, C16
90.1uF
(104)
フィルムコンデンサ
D9mm_W5mm_P5.0-7.5mm
秋月電子:P-09790
コンデンサC1010.047uF
(473)
フィルムコンデンサ
D9mm_W4mm_P5.0-7.5mm
秋月電子:P-05331
コンデンサC12-C14
C17
41uF
(105)
フィルムコンデンサ
D9mm_W6.4mm_P5.0-7.5mm
秋月電子:P-09792
コンデンサC151100uF電解コンデンサ
直径:6.3mm、ピッチ2~2.5mm
秋月電子:P-10271
コンデンサC18, C19247uF電解コンデンサ
直径:6.3mm、ピッチ2~2.5mm
秋月電子:P-10270

リセッタブル

ヒューズ

F11MF-RX030など
(Bourns)
0.3A、0.6Aで遮断、耐圧72V
秋月電子:P-13076
コネクタJ1-J33XHコネクタコネクタ:JST_XH_B2B-XH-A
2ピン_P2.50mm
秋月電子:C-12247
ピンヘッダJP1-JP33ジャンパピン2pin、2.54mmピッチ
秋月電子:C-08593、P-03878
DIPスイッチSW11DIPスイッチ
2回路
DIP-4_W7.62mm
秋月電子:P-03141
※歪み用ダイオードのショート

KiCADで基板設計

今回もフリーの基板CAD、KiCADでパターンを作成します。

基板サイズは50mm×100mmです。

オーバードライブ:KiCAD基板パターン

3Dビュー表示

表側です。

3Dビュー表示:表側

基板裏側です。
裏側は部品は無く、リード部品のはんだのみになります。

3Dビュー表示:裏側

部品レイアウト

表側の部品配置図です。

部品レイアウト:表側

裏側(はんだ面)

部品レイアウト:裏側

Elecrowに発注、製作した基板

多面取り(パネライズ)して発注

今回も中国の基板メーカーである、Elecrowで製作してもらいます。

100mm×100mmまでお値段は変わらないので、2枚面付けして発注します。

3Dビュー表示:多面取り表面

裏側
シルクの線の部分でVカットしてもらいます。

3Dビュー表示:多面取り裏側

到着した基板

到着した基板です。今回もレジストは黄色です。

【仕様】
基板板厚:1.6mm
銅箔厚:35µm(1oz)
レジスト色:黄色
表面処理:鉛フリー半田レベラー

Elecrowで製作、到着した基板

実は、ここまでは下記で作っていました。(寝かせ過ぎ)

組み立てと動作確認

組み立て

部品を実装した状態です。
歪みに非対称性を持たせるため、D4だけゲルマニウムダイオードにしてみました。

オーバードライブ基板:組み立て後

反対側からみた写真です。
ボリュームや信号入出力は、XHコネクタを介して接続するようにしてみましたが、頻繁に脱着しないなら直接接続してもよいと思います。(圧着が苦手)

オーバードライブ基板:組み立て後2

基板裏側

オーバードライブ基板:組み立て後裏側

動作確認のため、可変抵抗と入出力のジャックをつなげました。
かなりごちゃごちゃしています。

オーバードライブ基板:配線接続

動作確認

電源電圧:9V
可変抵抗のツマミはセンターあたりにして、動作確認してみます。

今回もアクティブラーニングモジュールADALM2000を使用しています。

周波数1kHzのSin波入力時の波形です。
上側:入力電圧 50mV/div
下側:出力電圧 100mV/div

出力電圧の波形が歪んでいることが確認出来ます。
歪みが非対称なのはD4のみゲルマニウムダイオードにした効果かな?

入出力波形:1kHz

同様に、周波数10kHzのSin波入力時の波形です。

入出力波形:10kHz

周波数100HzのSin波入力時の波形です。

BASSスルー回路により、低周波領域は歪んでいないかと思いましたが、少し歪んでいます。

入出力波形:100Hz

ADALM2000のネットワークアナライザ機能で、周波数特性を確認してみました。

オーバードライブ回路とBASSスルー回路がブレンドされた出力の特性です。
10Hz~100kHzまでスイープさせています。

ブレンドしているので2~3kHz付近に少し谷がありますが、まあまあフラットです。
可聴帯域以上の高周波領域はローパスフィルタでカットしても良かったかも?

周波数特性:回路全体

RV2:オーバードライブ回路とBASSスルー回路のバランス調整(ミキサー回路)
を、BASSスルー側にめいっぱい回したときの周波数特性を確認してみました。

この状態では、BASSスルー側のみの音が出てくるため、R7(2.2kΩ)+R8(10kΩの可変抵抗)とC10(0.047µF)のローパスフィルタで高域がカットされた特性になるはずです。

結果は、900Hz付近でゲイン-3dBとなっています。
R8の可変抵抗を調整することで、カットオフ周波数を調整できます。

周波数特性:BASSスルー回路

まとめ

ベースの練習は最近していないですが、ベース用のエフェクター、オーバードライブ基板を組み立てて動作確認してみました。

ベース用のエフェクターとして、ひよこのページさんの「BASSスルー」回路を組み合わせてみました。

実際に使って聞いてみても、エフェクターの掛かっていないベースの原音がMIXされて聞こえるため、面白いです。

あとはこれをちゃんと箱に収めて、練習あるのみですね。

参考文献

富澤 瑞夫 (2020):Rock音!アナログ系ギター・エフェクタ製作集 P56:CQ出版社
オーバードライブ回路

ひよこのページさんの「BASSスルー」を参考にさせていただきました。

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