BBDを使用したアナログディレイBOSS DM-3 MOD 自作レポート BBDを使用したアナログディレイBOSS DM-3 MOD 自作レポート

BBDを使用したアナログディレイBOSS DM-3 MOD 自作レポート

【製作マニュアルを掲載】
本記事のBBDアナログディレイ製作マニュアル(PDF)を掲載しています。
このマニュアルで使用するプリント基板をメルカリで販売しています。(「SOLD/売り切れ」の場合、メルカリ内を「BBDアナログディレイ」で検索してみてください。繰り返し出品しています。)

BBDを使用したフルアナログディレイを自作することにしました

アナログディレイDM-3ギター用のディレイの中で、BBDを使用したアナログディレイは根強い人気があります。BOSSからは、「技WAZA」シリーズで、アナログディレイの販売が続いています。

ディレイエフェクターのの自作としては、「PT2399」という制作が簡単なディレイ用ワンチップICを使った製作記事がTONEPADの「REBOTE Delay」から出ていますが、自作マニアのわたしとしては、やはり4096段のBBDチップを使ったディレイの自作に挑戦してみたいと思っていました。

BOSS DM-2アナログディレイにはMN3005が使われている

アナログディレイMN3005BOSS DM-2アナログディレイの回路図は、修理のためのサービスマニュアルに掲載されています。ただし、DM-2には、松下製のBBDチップ「MN3005」が使われています。このチップは現在は製造されておらず入手困難で、出回っているものは非常に高価だったり、何かの製品から抜き取った怪しい中古チップだったりします。そのため、自作は困難かもしれません。

BBDチップは別仕様の「MN3205」に変わっている

現在では、BBDチップは「MN3205」という別の仕様のBBDチップに変わっています。このチップは購入可能なのですが、ちょっと高いため、安く買えるCoolaudio社の「V3205」(松下製「MN3205」のセカンドソース品)を使って自作することにしました。

このチップは、秋葉原の秋月電子通商で¥370で買えます。セットで使うクロックジェネレータV3102はたったの¥80です。

BBDチップ「MN3005」と「MN3205」の違い

この両者は、機能としては4096段のバケット素子を内蔵するBBDには変わりないのですが、新しいMN3205は「負電源」で動作するよになっています。簡単に言えば電源端子とGNDが、MN3005とは逆になっています。また、電源電圧が最大+9Vとなっており、MN3005の+15Vに比較して低くなっています。推奨電圧は+7.5Vです。そのため、MN3005を使っているBOSSのDM-2の回路は、そのまま使うことは出来ないようです。



BOSS DM-3の回路を使って自作

BOSSには「MN3205」を使っているDM-3という機種がある

BOSSのアナログディレイは、DM-2(1982年発売)が名機とされ、現在「技WAZA」シリーズで復活していますが、DM-2のあとに短期間だけ販売されたDM-3という機種があります。機能はDM-2と同じですが、BBDチップを「MN3205」に変更し、ステレオアウトに対応しています。そこで、その回路図を探したところ、サービスマニュアルが見つかり回路図が掲載されていました。確かにMN3205を使っています。

BOSSのエフェクタは、ON/OFFフットスイッチが3Pメカスイッチではなく、FETを使った電子スイッチになっています。私はTrue-Bypass仕様にしたいため、入手した回路図からFETスイッチを全て取り去り、またステレオ出力も使用しないため、ここも取り去ることにしました。

書き起こした回路図(DM-3モディファイ、PDF)

2層プリント基板を設計し「Fusion PCB」に製造発注

今回は、プリント基板を自分で設計し、$25で10枚制作してくれる中国深センの「FusionPCB」に発注してみました。
基板設計はすべての工程をフリーウエアの「KiCAD」を使って行いました。回路図の入力、両面2層基板の設計を行い、「ガーバーデータ」と呼ばれる標準化された基板設計データを出力し、FusionPCBに送りました。

製造料金はなんとたったの$5です。ただし、DHLによる配送料が$20かかるため、トータルで$25です。それでも、一昔前では、一般には数万円かかっていた自作基板が¥2,500で作れますので、十分に安価です。約1週間で手元に届きます。

アナログディレイ プリント基板発注 FusionPCB
手元に届いた10枚のオリジナルプリント基板

基板の設計について

プリント基板は、フリーウエアの「KiCAD」で全て行えます。回路図エディタで回路図を入力し、使った部品にフットプリントという部品形状データを割り付けると、基板エディタでパターンが設計できます。今回のディレイは、MXRサイズのケースに入れたかったため、結構キツキツですが、60mm x 100mm の大きさで作りました。フットスイッチ部分をくり抜いたため、実際の面積はもっと狭くなっています。2層の両面基板ですので裏表にパターンを引けるため、パターン設計は結構簡単です。GNDを除くラインをすべてパターンで結び、残った部分をすべてベタアース(パターン以外の部分をGNDがで塗りつぶす)にしています。

基板の設計は、それなりの経験が必要(私は、25年ほど前に電機メーカーに務めていた)なのですが、CADや基板の設計方法に関する書籍が多数ありますので、ご自身で挑戦してみても良いかもしれません。

アナログディレイ 基板設計 KiCAD
基板設計フリーソフト「KiCAD」 ー 回路図作画機能、基板設計機能、3D表示まであります

主要な部品について

BBDチップ関連は、すべてCoodaudioのセカンドソース品「V3205、V3102」を使用しました。またDM-3にはコンパンダというノイズリダクション用のチップ(NEC製 uPC1571C)が使われています。このチップもCoodaudioのセカンドソース品「V571」で置き換えました。これらのICは、秋葉原の秋月電子通商から通販で購入しましたが、GarrettoAudioさんでも購入可能です。

このアナログディレイは、BBDの前後に使用されている「V571」のコンパンダ(PRE-コンプレッサ、POST-エクスパンダ)によるノイズリダクションが良く効き、SNが非常に良いことが特徴です。

小信号用のトランジスタについては、オリジナルのDM-3は2SC1685、2SC732が使われています。これらは入手困難だったため、代替品の「2SC945、2SC1815」を使うことにしました。購入先は秋月電子通商です。FET「2SK30A」も入手困難なのですが、GarrettoAudioさんで売っていたため購入できました。もしも入手できない場合は、イサハヤ電子が作っている「2SK2880」が使えるそうです。これは、秋月電子通商で売っています。

他の部品は全て、いつもお世話になっているGarrettoAdudioさんからの購入です。

アナログディレイ Coolaudioチップ
Coolaudio社のセカンドソース品IC

基板の実装

設計発注したプリント基板に、秋月さんとGarrettoAudioさんで買った部品を乗せてゆきました。自作マニアの私としては、部品のハンダ付けはこの上なく楽しい作業です。部品点数が多く作りごたえがありますが、3時間くらいで楽しい部品実装は終わってしまいました。

アナログディレイ 基板実装
基板へ部品を実装完了

動作確認

「やってしまった!」

基板を机においた状態で動作確認を行いました。入力にギターをつなぎ、アンプに繋いで見ましたが、ピコピコと発振する音がなり、ギターの音は全く出ません。最近¥4700で買った小型デジタルオシロをつなぎ、入力から信号を追って行きました。入力のオペアンプ(NJM4558DD)までは信号が来ていますが、出力7番ピンから信号が出ていません。

回路図をよく見ると、オペアンプの5番と6番が逆になっています。回路図が逆なので、当然設計した基板も逆にできています。渋々パターンをカットし、ピン番を逆につなぎ替える配線を行いました。

※メルカリで販売している緑のプリント基板は、この間違いを修正したRev.2基板です。ご安心ください。

アナログディレイ 失敗 やってしまった!
間違えてしまったオペアンプのピン番直すために、パターンを切ってつなぎ直した

見事ディレイ音が出た

基板には3箇所の半固定ポットがあります。次の様に調整しました。

CLOCK調整:MN3102がBBDチップへのクロックを作っており、このデューティー比を1:1にする必要があります。デジタルオシロで確認してみましたが、正しく1:1になっていました。
この調整は、それほどシビアではありません。RATEを買えると、発振周波数が変わりますので、RATEをどこに回しても発信している(BBDが動いている)のであれば、問題ないと思います。オシロを持っていない場合は、RATEをどこに回しても、ディレイ音が出ていることを確認してください。

この時点で、アンプに繋いで音出ししましたが、ディレイ音は出ていました。次に、性能を上げるための調整に入りました。

BIAS調整:歪の調整です。200Hzの正弦波を入力し、コンパンダV751の出力10番ピンをモニタします。入力レベルを少しずつ上げて、正弦波の上下のどちらかがクリップするところで止めます。BIASの半固定を回し、正弦波の歪が最も小さくなる所(きれいな正弦波の形になるところ)に調整します。
オシロを持っていない場合は、エフェクト音のポットをMAXにしてアンプにつないでギターの音を聞きながら、BIASを回して、ディレイの歪が最小になる場所を見つけてください。

200Hzの正弦波と言っても、信号発生器は持っていないため、私は国産フリーソフトの「WaveGene」を使い信号を発生させ、宅録に使っているオーディオ・インタフェース「UR22mkII」から出た信号を、このディレイの入力に使いました。

CANCEL調整:入力をGNDにショートします。CANCEL半固定の2番ピンをモニターします。半固定を回し、クロックの漏れが最も小さくなるように調整します。
オシロを持っていない場合は、エフェクト音のポットをMAXにしてアンプにつないで音を聞きながら、CANCELを回して、ディレイ音に乗っている発信音(ピー、シーと聞こえる)が最小になる場所を探してください。入力が無音の場合は、V571エクスパンダが閉じておりディレイ音そのものが出ません。ある程度入力を加える必要があります。ギターのTONEを絞って、こもった正弦波に近い音を入れると、発信ノイズが聞き取りやすくなります。

この調整により、特にリピート時の音の減衰がきれいに聞こえるようになりました。

アナログディレイ BBDクロック
V3120の出力クロック調整、デューティー比を確認中



ケースへ組み込み

全体の構造

ケースにHAMONND社「1590N1」を使えるように、基板の幅を60mmで作っています。出来上がりの見栄えにこだわり、部品を外向きに収めました。フォーンジャックやフットスイッチが基板と干渉しないように考えました。下のスペースに、フォーンジャック、DCジャックが収まるようにします。フォーンジャックは、サイズの小さいSwitchcraftのボックス型(#112BX)でなければ入りません。下図をイメージして穴位置を決めました。基板と他の部品との間に20mmのスペースを確保するために、ケースの内側に2mmの厚さの紙製スペーサーを両面テープで貼っています。電池を入れるスペースは確保できず、アダプタ専用になっています。


ケース内の断面構造

ケースの加工

今回のアナログディレイは、HAMONND社のケース「1590N1」をブルーに焼き付け塗装したものに収めました。
ケースの穴あけは、いつものように位置決めをした後で、1.5mmドリル→3mmドリル→6mmドリルの様に穴を広げて行き、その後はテーパーリーマーを使って、各部品の穴経まで広げます。LEDは3mmの穴を開けて、LEDの頭を挿した状態で、裏から瞬間接着剤で固めています。

アナログディレイ ケース加工穴あけ

アナログディレイ ケース加工完了

基板の収納

基板サイズは、このケースに合わせて作っていますので、ぴったりハマります。自己満足の世界ですが、基板が美しく見える様に、部品サイドを外側にして基板を入れています。そのため、入出力のジャックとDCジャックを、ケースのかなり上寄りに配置しています。裏蓋を開けると、既製品の様に美しく見栄えがよく、大満足です!

アナログディレイ 基板組み込み

アナログディレイ 基板組み込み完成!美しいい仕上がり!

サウンドサンプル

ディレイタイムは最長で300msです。FEEDBACKのノブを2時以上に上げると発振し始めます。発信させた状態で、ディレイタイムのノブを回すと、アナログディレイならではの発振効果音が作れます。EFFECTノブもイメージ通りに働き、違和感は全くありません。

ディレイタイムMAXの300msに設定した場合のディレイ音サンプルです。アナログディレイならではの、太く温かみがあり、原音を邪魔しない音が楽しめます。フィードバックしたリピート音がだんだんと歪んでぼやけてくる感じも、アナログのいい雰囲気を出しています。

サンプル:短いコード(MP3)

サンプル:ソロフレーズ(MP3)

アナログディレイ 自作アナログディレイ完了!

アナログディレイを作ってみて感じたこと

音楽作りはテープレコーダーからパソコンProToolsに変わってしまいました。ギターのエフェクターやアンプにも、知らずしらずの内にどこかしらデジタルの技術が使われていると思います。その点、アナログディレイは、その真逆のエフェクタになるのでしょうか?

そもそも、エレキギターは、時代遅れな太いフォーンプラグでガチャガチャと接続し、ジージーとピックアップからノイズを出しても平気な楽器ですので、マルチエフェクタのようなデジタル機器とは、本来混じり合わないものかも知れません。このアナログディレイの音を聞いていると、高域のないモコモコのディレイ音ですし、フィードバックしたリピート音がだんだんボロボロの音になっていく様子は、これぞ私の生まれる前の50年代に始まったエレキの世界なのだと勝手に感じています。

私はもう60歳間近で、ギター歴は45年になります。もうバンドはやっていませんが、これからも、もう治ることのない下手な手癖のメロディーを弾きながらも、好きなCDに合わせて演奏に励むのが一番楽しいと感じてます。

これから自作して見ようという方向けに、自作のためのツール選びのページ を作りました。参考にしていただければ、幸いです。




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