本気でやるKiCADを使ったギター用エフェクトペダルのプリント基板設計

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本気でやるKiCADを使ったギター用エフェクトペダルのプリント基板設計

2022/04/03

ギター用エフェクトペダル
今までで、ギター用のエフェクトペダルを数多く作ってきました。自作が難しいデジタル回路のものを除いたアナログ回路のものは、ほぼ全種類作って来ました。

　■私が作ってきたエフェクトペダルの一覧ページ

プリント基板の自作
最初の数台は、ユニバーサル基板で手配線（Point-to-point）で作っていました。そのうち、アナログディレイや、ノイズリダクションのペダルの様に、比較的回路規模が大きいものは、ユニバーサル基板で手配線では基板サイズが大きくなり、ケース（筐体）がバカでかくなってしまいます。そこで、通常のサイズのケースに収められるように、自分でプリント基板を設計してみるきっかけになりました。

設計と製造
基板の設計は、オープンソースの基板設計CAD「KiCAD」を使ってみました。回路図を書き、部品を選定して回路図と紐付けて、実際の基板上にパターンを引いて部品をつなぎます。設計は何とか自分でできますが問題は製造をどうするかです。国内の基板メーカーでも作れますが、価格が数万円になってしまい、とても個人の趣味には向きません。

一方で、「プリント基板」でググると、中国のメーカーがたくさん見つかります。なんと縦横10cmまでのサイズなら、試作を$5（約700円）で行ってくれます。FeDexの輸送費のほうが高い($20)のですが、それでも4000円弱で作れます。
私が利用させてもらったメーカーは、「FusionPCB」と「PCB gogo」です。どちらも、CADデータをネットで登録するだけで試作してくれて、出来上がりも一般的な製品のプリント基板と変わりません。とても高品質です。

　■(参考)池澤あやかの自由研究：中国・深センのハードウェア企業「Seeed」にプチインターンした

KiCADでのプリント基板設計
プリント基板を設計するには、最初に回路図を描かなければなりません。エフェクトペダルの回路自体を、１から設計することは難しいと思います。ググって出てくる既製品の回路図を基にして作ることになります。

エフェクトペダルを作るのに必要な最低限の電子部品は、

　・抵抗
　・コンデンサ
　・トランジスタ/FET
　・オペアンプ
　・ダイオード

です。これらが何をするものか程度の基礎知識は必要です。海外製のエフェクトペダルの回路は、もう製造されていない古い部品が使われていたり、日本の店舗では売っていない部品が使われていたりします。これらの代替品を見つけることが必要です。

必要なスキル
私自身は、もう30年以上前になってしまいましたが、オーディオメーカーで当時は流行っていた「ミニコンポ」の設計をやっていました。当時はWindowsパソコンも無い時代でしたので、回路図はCADではなく手書きでした。基板は手書きでパターンを方眼紙に書き、専任のオペレータがCAD装置に入力する感じでしたが、オーディオ関係の部品はほぼ知っています。

全く回路図や部品についての知識が無い方は、最初からプリント基板を設計するのは困難だと思います。私自身はスキルが高いとは思いませんが、20代の頃に5年以上の経験があるため、KiCADを覚えるのに時間はさほどかかりませんでした。

本気でプリント基板設計をやってみたい人へ
ギターのアナログのエフェクトペダルの回路はとても簡単です。最初は回路図を理解するところから始めて、万能基板でディストーションやオーバードライブなどの簡単なものから始めると良いと思います。あの有名なオーバードライブ「VEMURAM Jan Ray」も、回路はメチャクチャ簡単です。使われているICはオペアンプ１個だけです。勉強と言うより経験のほうが大事です。何個か作れば、そのうち何となく理解できるようになると思います。

電子部品の知識のほうが先かも
KiCADの使い方を覚えるよりも、電子部品について知ることのほうが先だと思います。Jan Rayくらいなら、ブレッドボードでも作れますので、先に実験してみてはどうかと思います。

■ブレッドボードで試作している様子（ブログ）

KiCAD自体はフリーなので、まずは、試すだけ試してみれば良いと思います。未経験の方は、最初は何のことか、さっぱり分からないと思いますので、本気で覚えたいなら、参照書を1冊買うことをおすすめします。

何がベストかはわかりませんが...
タダのネット情報ではなく、いくらか投資して本を買うと本気度が増すと思います。ネットの情報をいくつか見てみましたが、初心者に向けてなのか、KiCADのダウンロード方法とか、どうでも良いことをやたら丁寧に書いているものが多く、あまり役に立ちそうにありません。肝心の設計に関しては、部品についての解説が少なく、未経験の方には理解が難しいものが多いと思います。

　■KiCADの参考書を探してみる（トラ技のムック、TRSP No.148 がおすすめ）