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。

【目次】

BOSS DM-2と使用BBD
BOSS DM-3の回路を使って自作(回路図)
プリント基板を外注
主要な部品について
基板の実装
動作確認
ケースへ組み込み
サウンドサンプル
アナログディレイを作ってみて感じたこと

【追加MOD その1】ディレイタイムのインジケータを追加
【追加MOD その2】BBDを追加しディレイタイムを600msに延長
  ・ディレイタイムを延長したサウンドサンプル
【追加MOD その3】BBD追加後のディレイタイムを500msに制限して音質を上げる

BOSS DM-2と使用BBD

BOSS DM-2アナログディレイには生産が終了した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。

別仕様のBBD「MN3205」が生産されており、セカンドソース品もある

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」で動作する様になっています。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、電源周りが異なるため、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(回路図)

「MN3205」を使っているDM-3という機種を基に自作して見ることにした

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、確かにMN3205を使っています。そこで、DM-3の回路図を参考に自作してみることにしました。

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。

入力部分にFETとNPNトランジスタが直列に入っていますが、後のトランジスタは、DM-3がダイレクトアウトに対応するために付いていたものです。取り去っても問題はないと思います。

書き起こした回路図(DM-3モディファイ、PDF)

DM-3は2重のノイズ低減回路でS/Nが非常に良い!

DM-3にはノイズ低減(ノイズリダクション)の回路が2重に入っています。まず1つは、入力と出力にそれぞれオペアンプを使用したプリエンファシス、ディエンファシスの回路が付いています。これはS/Nの悪いBBDディレイ部分に対して、高音域を上げて入力し、出力で上げた分の高域を下げるものです。これにより、BBDの回路で発生する高域のノイズを低減できます。FMラジオ放送でも、S/Nを良くするために同様の技術が使われています。
DM-3ではオペアンプを使用したハイ・シェルビング・フィルタとロー・シェルビング・フィルタが構成されており、1kHz以上を最高で14dB(振幅5倍)上げ、ディレイ回路を通過した後、14dB下げることでS/N性能を上げています。

また、ディレイ音の処理については、BBD回路の前後にV571を半分ずつ使用して、コンプレッサ、エキスパンダを構成し、BBDノイズを低減しています。これは、一昔前にアナログテープレコーダーで使われていたDBXやDolbyのノイズリダクションと同様の回路です。このエキスパンダによるノイズリダクション効果は非常に高く、ディレイ音が出ているときだけボリュームを上げ、ディレイ音が出ていないときはボリュームを絞るような動作をするため、無音時のBBDノイズはほとんど聞こえなくなります。DM-3のディレイ音は、ノイズが少なくS/Nが非常に良いのが特徴です。

プリント基板を外注

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:この調整で、最長ディレイタイムを決めます。予め、RATEのポットを、ディレイタイムが最長になるようにしておきます。CLOCKの半固定を右に回し切るとディレイタイムが最長になりますが、折り返し歪(ディレイ音がジャリジャリ濁って聞こえる)が大きくなります。少しずつ左に戻し、ディレイ音を効きながら、折り返し歪が聞こえなくなる(ご自身が許容できる)ところに設定します。設計上は、最長ディレイタイムは300ms程度です。

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。

【参考】オシロスコープでBIAS確認: 下の波形は、上(黄色)がBBDへの入力、下(青)がV751の出力(10番ピン)です。出力が歪み始めるレベルの入力を与えています。左側の波形は、下の部分が歪んでいますが、上は歪んでいません。これはBIAS(波形の中央レベル)が低すぎる状態です。右側は上下が均等に歪んでいます。この状態がBIASが適正な状態です。

200Hzの正弦波の信号発生器は持っていないため、私は国産PC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、波形が一直線に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、ディレイ音に乗っている発信音(ジャリジャリ歪んだように聞こえる)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。

【参考】オシロスコープでCANCEL確認: 下の波形は、上(黄色)がBBDへの入力、下(青)がCANCEL半固定の2番ピンです。

上の回路図のように、BBDの内部には4098個のバケツ素子(コンデンサ)が順番に並んでいます。バケツ素子は偶数番目、奇数番目でグルーピングされており、各々が逆相のクロック(CP1、CP2)で駆動されるスイッチが付いています。クロックに合わせて、奇数段→偶数段→奇数段→偶数段のように、バケツに貯めた電荷を受け渡してゆくイメージです。

最後のバケツから電荷を出力する部分では、偶数番目、奇数番目が別々のクロック(逆相)で駆動されているため、4097番目と4098番目の電荷を別のピン(OUT1、OUT2)から取り出し、外でつなぐ必要があります。これをCANCELの半固定でミキシングすることで行っています。

上の左側の波形は、CANCELの半固定のミキシングバランスが悪く、奇数段、偶数段の出力がうまく繋がっていません。この場合は、最終出力にクロック音が混じってしまいます。右側はCANCEL調整がよく、奇数段、偶数段の出力がうまく繋がっています。

オシロを使用する場合、CANCELの調整は入力をOFFにして行っても構いません。このときは、下の波形の様にCANCEL半固定2番ピンの出力が一直線に並ぶように調整します。


波形にはヒゲのようなパルスが見えますが、これは、BBDの後にあるローパスフィルタ(トランジスタで、2kHzのLPFが組まれている)でなくなり、正弦波の部分のみが残るため、出力には出てきません。

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。



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。

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。

自作エフェクタを試すために使っている、最新のエフェクターボードはこちら

【追加MOD その1】ディレイタイムのインジケータを追加

ディレイのリピート間隔を示すLEDインジケータを追加してみました。このアナログディレイはTAPを踏めるわけではないですし、そもそもディレイタイムは300msで短いため、リピートインジケータの意味はないかもしれませんので、あくまで自己満足のMODです。

方法は、クロックジェネレータ(V3012)で生成したBBD(V3205)駆動用のクロックを分周して行います。V3205は4096段のBBDですので、クロックを2048分周(クロックの半分の長さ)すればリピートの間隔の時間になります。

2048は2の11乗ですので、12ステージのフリップフロップを持つバイナリカウンタ「TC4040」を使用して、V3205のクロックを分周し、LEDを駆動しました。回路図は下のとおりです。 回路図全体は、こちらを参照してください。

TC4040はCMOS-ICですので、直接LEDはを駆動する電流は取れそうにないため、トランジスタ(2SC1815)を介して駆動しています。その際に、LEDの点滅クロックのエッジがノイズにならないように、CR(R2とC1)で時定数を付けて、フワッと点くようにしています。

万能基板で作成し、アルミ箔テープで作成したシールドボックスに入れて、電池スペースのところに収納しました。

下のように点滅します。テンポ(1/4音符程度)への目安にはなりそうです。


(イメージとして作成したGIFアニメーションです。実際の動画ではありません。)

【追加MOD その2】BBDを追加しディレイタイムを600msに延長

BBD(V3205)をもう一個追加し、ディレイタイムを延長するモディファイを行ってみました。方法としては、クロックジェネレータ(V3101)は、2個のBBDであればパラに接続してもドライブできるため、単にBBDをもう1つ直列につないで、ディレイタイムを2倍にします。

BBD1からBBD2への接続には、BBD出力にDCオフセットがあるため、コンデンサ(C116)でDCをカットし、BBD1と同じバイアスを与えるようにします。さらにその後に、BBD1で発生するクロックノイズ(信号に乗るヒゲ)を低減してからBBD2に与えるために、2.2kHzのCRフィルタ(C117、R125)を付けています。ただし、BBD1とBBD2は同じクロックで駆動されており、サンプリングは同期しているため、このCRフィルタは無くても大丈夫だと思いますが、オシロで見るとクロックノイズ(ヒゲ)の大きさが気になったため、入れてみました。

BBDの出力には、BBD内部の奇数段と偶数段のミックス(CANCEL)用ポッドが必要ですので、これは別途追加しました。BBDの部分の回路図は以下のとおりです。

メルカリで販売中のプリント基板を使用している場合は、制作マニュアルに、このモディファイ方法を追加していますので、御覧ください。(メルカリへのリンクは、本ページの最初にあります。)

BBD addition modification for DM-3

追加するBBDは元のBBDの真上に両面テープで留めます。元のBBDにパラに接続するピンは直接ハンダ付けし、他に接続するピンは上に跳ね上げて、ワイヤーをハンダ付けしています。半固定やコンデンサ、抵抗などの追加部品は、小さく切った万能基板上に作り、プリント基板の空いている部分に両面テープで貼り付けて配線しています。

ディレイタイムを延長したサウンドサンプル

ディレイタイムを560msくらいに設定したサウンドサンプルです。元の300msでは、時間が短すぎて、リズムの邪魔になる場合が多いのですが、600ms近くまで設定できれば、使用用途が広がると思います。

また、BBDが1個の場合と比べてステージ数(バケツの個数)が2倍であるため、同じ遅延時間を得る場合、BBDへのクロック周波数を2倍に上げられます。そのため、折り返し歪(BBDでサンプリングされ離散化することで起こるデジタル歪)が小さくなり、ディレイ音のノイズが減るメリットがあります。

サンプル:短いコード(MP3)

サンプル:ソロフレーズ(MP3)

【追加MOD その3】BBD追加後のディレイタイムを500msに制限して音質を上げる

BBDの音質を決めるサンプリング周波数

BBDは、デジタル回路のADコンバーターと同じ様に、アナログ信号をサンプリングして電荷に変え、BBDのバケツ素子を使って遅延を作っています。ADコンバーターはデジタル値に変え、BBDは電荷(電圧値)に変えるところは異なりますが、両者はサンプリングを行っている意味では同じです。

サンプリングを行うと、技術的に言うと「連続系」から「離散系」に変換されるのですが、「離散系」に変えると、扱える最大周波数は、「サンプリング周波数の1/2」になると言う「ナイキスト周波数」と言う理論があり、これが適用されます。

「何のこっちゃ?」と思われる方は、BBDを使って「8kHz」(1秒間に8000回)で入力音をサンプリングする場合は、BBDで遅延できる入力音の最大周波数は1/2の「4kHz」になると思えば良いと思います。この周波数より高い信号をBBDに入れると、「折返し歪」と言う、「キーン」とか「ビーン」と言う機械音のような音が発生してしまいます。

このサンプリング周波数(BBDへ与えるクロック)は、DM-3のRATEのつまみで変化するようになっており、この周波数でディレイ時間が変わる仕組みになっています。

DM-3のBBDサンプリング周波数

オリジナルのDM-3の回路は、最大約350msの遅延を4096段のBBDチップを使って作っています。4096段で350msの遅延時間を作るためには、1段を駆動する時間は、

 (0.35 / 4096) 秒

になります。これがサンプリング周期に当たりますので、周波数に直すには、周期時間を逆数にすれば良いので、

 1 / (0.35 / 4096)

で求められ、11702 Hz (=11.702kHz)となります。つまり、4096段のBBDで11.7kHzでサンプリングすると、350msの遅延が得られます。

折り返し歪みを低減するローパスフィルタ

このときのBBDに入力できる最大周波数は、上記の「ナイキスト周波数」により、11.7kHzの半分の5.8kHzになります。これを超えてしまうと、折返し歪が発生し遅延回路としては使えなくなってしまいます。

そこで、DM-3のオリジナル回路には、BBDの前にトランジスタを使った2.5kHzのローパスフィルタが入っています。このフィルタは、「3次Shallen-keyフィルタ」と呼ばれるもので、2.5kHz以上で-18db/octの減衰率(周波数が2倍になると、音量が1/8に下がる)を持っています。

ナイキスト周波数では5.8kHzまで許容できるのに、2.5kHzのローパスフィルタは周波数が低すぎるのではないか?と思うかもしれませんが、このフィルタは-18db/octの減衰率(だんだん下がってゆく)になっており、「急峻」に周波数が制限できる訳ではなく、5.8kHz以上を制限するには、フィルタのカットオフ周波数に余裕が必要だからです。

折返し歪が発生してしまう5.8kHzの信号は、このフィルタを通ると-20dB(1/10)に下がります。まだ聞こえるとは思いますが、BBDへの入力としては問題ないレベルだと思われます。

BBDで遅延したあとには、BBDで混じってしまうクロックノイズ(前述、CANCEL調整の波形参照)を低減するために、さらに2つのローパスフィルタ(3次 1.9kHz、2次 4.4kHz)が入っています。最初から最後まですべてのフィルタを通ると、実質は、1.8kHz以下の周波数特性だと思われます。AMラジオの音でさえ、7.5kHzまで伸びていますので、如何に周波数特性が悪いかが分かります。

このため、DM-3のディレイ音は、トーンを絞ったような、丸いモコモコの音になっています。(これはこれで、いわゆるアナログディレイの温かい音なのですが...)

ローパスフィルタの周波数を上げるMOD

BBD遅延音の最大周波数を上げるには、サンプリング周波数を上げるしかありません。サンプリング周波数を上げると、結果として遅延時間が短くなるため、周波数特性と遅延時間は、トレードオフの関係にあります。

DM-3の回路にBBDをもう1個追加するMODを上記で行いましたが、この結果、最大遅延時間は700msくらいに伸びました。そこで、サンプリング周波数を上げた状態で使えるように、遅延時間を500msに低く制限し、折返し歪が発生しない範囲で、BBD前後のローパスフィルタの周波数を上げるMODを行いました。

4096段のBBDを2個、合わせて8192段で500msの遅延を作るためには、

  1 / (0.5 / 8192) = 16384 Hz (16.4kHz)

のサンプリング周波数でBBDを駆動すれば良いことになります。この周波数は、オリジナルのMD-3の周波数(11.7kHz)の約1.4倍であるため、ローパスフィルタの周波数も1.4倍まで上げられます。

そこで、BBD前後のローパスフィルタの(カットオフ)周波数を1.4倍にするMODを行いました。

※BBDチップは、内部のバケツ素子を奇数段と偶数段に分けて各々逆相のクロックで駆動しています。そのため、BBDに入力しているクロック(V3205の2番ピン、9番ピン)は、サンプリング周波数の1/2です。

回路の抵抗定数を変更

ローパスフィルタは、「Shallen-keyフィルタ」ですが、このカットオフ周波数を1.4倍にするには、直列に入っている10kΩの抵抗を逆数の 1/1.4 倍、すなわち約7.1kΩにすれば実現できます。

自作したプリント基板はスルーホールのため、抵抗を取り替えるためにハンダを取り除き、穴を元通りに空けるのは苦労します。そこで、元々付いている10kΩの抵抗に27kΩの抵抗をパラにハンダ付けすると合成抵抗で7.3kΩとなるため、この方法で代用しました。抵抗は全部で8本あります。

さらに、2つのBBDの間に、CR(0.015u、4.7kΩ)を使った1次の2.2kHzローパスフィルタを追加していますので、この周波数も1.4倍の3kHzにしました。方法は、元の4.7kΩを 1/1.4 倍の3.3kΩにすれば良いのですが、これも10kΩの抵抗をパラ付け(合成抵抗 3.19kΩ)することで代用しました。

※参考に:私も使わせて頂いているフィルタの定数を決める計算を行ってくれるサイト(OKAWA Electric Designさんのページ)があります。掲載されている例はオペアンプで駆動されていますが、NPNトランジスタでも同様に使えます。

MODの結果

結果は上記で計算したとおり、周波数特性が改善され、モコモコだったディレイ音の輪郭が若干改善された様に聞こえます。ただ、残念ですが、劇的に良くなった感じはありません。1.8kHzのディレイ音の帯域を2.5kHzにしただけですので、聴感上の差は殆どないかもしれません。

DAWに録音すると、ほとんど差がわからなかったため、サンプル音源の掲載は止めておきます。

せっかく行ったMODをちゃぶ台返しするかもしれませんが、周波数特性が良いディレイが欲しいなら、デジタルを使えば良いので、ダイレクト音を邪魔しないまろやかなアナログディレイの良さは、逆に周波数特性が悪いところにあるのかもしれません。

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