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DM-3 BBD追加ディレイタイム延長MOD 表面実装＆最小限ワイヤー配線

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【目次】

●BOSS DM-3をモディファイし ディレイタイムを600msに延長
●回路図
●エフェクタメーカー製品の様にワイヤーを最小限にした設計
●KiCADで表面実装プリント基板を設計
●プリント基板は「PCB gogo」を使ってみました
●チップ部品を基板に手ハンダ（Hand-soldering）
●ケースの穴あけ
●基板の動作確認
●ケースに組み入れて「Primal Time Copy」完成
●サウンドサンプル
●１回目の自作と並べてみました

BOSS DM-3をモディファイし ディレイタイムを600msに延長

BBDを使用したフルアナログディレイの自作は、これで2回目です。1回目は、DM-3の回路をトゥルーバイパス化し、モディファイとして、ディレイタイムLEDインジケータを追加、さらにBBDをもう１つ追加して遅延時間を2倍にしました。この際にローパスフィルタの定数を変えて、周波数特性を改善しました。

このときは、初めてプリント基板をCADで設計し、中国の基板メーカーに製造オーダーしました。全て基板の穴に差し込むリード部品を使っっています。1回目のDM-3制作の詳細は下のリンクを御覧ください。

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

今回は、1回目のモディファイをすべて回路に入れ、表面実装のチップ部品を使用して作り直した2回目の自作です。

回路図

1回目のDM-3制作で行ったモディファイをすべて含めて回路図を書き起こしました。今回もプリント基板を外注するために、KiCADを使って書いています。

　■DM-3をベースにBBD、LEDインジケータを追加した回路図(PDF)

エフェクタメーカー製品の様にワイヤーを最小限にした設計

面実装チップ部品（SMD）の入手方法

KiCADを使って面実装チップ部品を使用したエフェクタを何台も作ってきました。私が通販で購入した部品については、下記のページにまとめています。

■面実装チップ（SMD）電子部品

プリント基板上にポットと入出力ジャックを実装

今回は、一般のエフェクターメーカーの製品のように、プリント基板上にポットと入出力ジャックを実装して、ケース内の配線を最小限にする設計をしてみました。

DM-3にポット（可変抵抗）が３つありますが、これには、通販で入手可能な基板直付け用のポット（ALPS社製 RK09Lシリーズ、千石電商で購入可能）を探しました。基板の固定も兼ねられるように、ケースにナット締めできる形状の部品を使用しています。

ポットの直付けが難しい場合や、部品が入手できない場合は、万能基板とL字ピンヘッダを使って作る方法もあります。（こちらの記事を参考にどうぞ。→ Keeley 4 Knob Comp　４つのポットを基板直付けに）

入出力ジャックについては、Switch Craft製の様な、ケースの両サイドに開けた穴にジャックの先をケースの内側から差し込んでナットじめするタイプは、基板に実装してしまうと、ケースの穴に差し込むことが出来なくなります。既成製品で使われているジャックを調べてみると、ケースの内側から差し込むのではなく、外側からネジ止めする構造になっています。

この構造のフォーンジャックは、「CLIFF」と言うイギリスのメーカーが作っており、いつもお世話になっている部品ショップ「Garretto Audio」さんが扱っています。「CLIFF S4/MBB/PC-C」の型番のジャックを使ってみました。

DIP型のICは足を短く切って表面実装

BBDとクロックジェネレータは、Coolaudio社の「V3205」「V3102」を、コンパンダICは同じくCoolaudio社の「V750」を使っています。ただし、これらのICは表面実装タイプのパッケージは入手できません。DIP型を取り付けるためにプリント基板にスルーホールを開けてしまうと、ICの裏側に部品が配置できなくなってしまうため、今回はDIP型ICのピンを曲げて短く切り、表面に貼り付ける様に実装することにしました。ディレイタイムLEDインジケータ用のバイナリカウンタ「TC4040」も同様です。

設計した基板では、BBD1の真裏にBBD2が付いています。また、クロックドライバV3102の真裏にテンポLED表示表のバイナリカウンタTC4040が貼り付いています。

このBBD関連部品は、全て「秋月電子通商」で購入しました。

KiCADで表面実装プリント基板を設計

今回も、面実装チップ部品を実装するプリント基板を制作しました。「KiCAD」を使用して両面プリント基板を設計しました。ポットやフォーンジャック、DIP型ICの表面実装版は、KiCADのライブラリには用意がないため、自分でフットプリント（部品の形状データ）を作成しました。

パターン

シルク印刷

KiCADの3Dイメージ表示

KiCad基板設計データ

「KiCad (Windows 64-bit) Version: (6.0.4), release build」を使用して作成したKiCADデータです。回路図と基板デザインデータ、自分で追加した部品データが入っています。このデータの利用規約については、添付の「readme.pdf」を御覧ください。

■KiCad基板設計データ（zip）

プリント基板は「PCB gogo」を使ってみました

前回までは中国深センの「Fusion PCB」に製造発注していましたが、今回は「24時間」以内に製造してくれる「PCB gogo」を使ってみました。「Fusion PCB」はWEB上では「2〜3日で製造」と表示されていますが、実際は今までの平均で5日かかっていますので、この製造時間が本当なら魅力的です。

「PCB gogo」の発注方法はガーバーデータを登録するだけですので、「FusionPCB」と同じです。発注してみたところ、本当に24時間で製造が完了・出荷され、期待通りでした。ただし、今回はコロナの影響と、中国の国慶節の影響があり、DHLの配送に出荷から6日かかりましたが、土曜の午後に発注し、次の週の土曜の午前中に到着しました。

基板の品質は申し分なく、気になっていたシルク印刷も鮮明に印刷されており、まったく問題はありませんでした。

PCB gogoの製造費用はFusionPCBと同じく、10枚で$5です。DHLの配送を含めても、$25で制作できました。

チップ部品を基板に手ハンダ（Hand-soldering）

面実装部品は本当に小さく、ピンセットを使ったハンダ付け作業になります。もう慣れてしまいましたが、私のように老眼持ちは、かなりしんどいですが、楽しい作業でもあります。

電源部分に使う47μFのコンデンサは電解を使っていますが、それ以外の1μF以下のコンデンサは、全てチップ部品の積層セラミックコンデンサです。

DIP型のICは、足の細くなった部分を横に曲げて短くカットし、表面実装を行っています。ポットは基板実装タイプ（ALPS社製 RK09Lシリーズ）を千石電商で購入し、取り付けています。

また、フォーンジャックは、上で説明したCLIFF社製の基板実装タイプですが、ケースの内側の幅にピッタリ合うようにハンダ付けする必要があります。HAMMOND社のケースは、蓋の方に向かって、台形に2mmほどサイズが大きく広がっているため、ケース寸法の誤差を考慮してリード穴を細長く作っています。基板にジャックを挿し、実際にケースに当てて見て、ジャストの位置を決めてからハンダ付けしました。

 

ケースの穴あけ

今回はポット、LED、ジャックをすべて基板に実装しているため、その部品位置に合わせて穴あけを行う必要があります。確実に位置を出せるように、基板をケースの底に置き、穴位置の印をペンで書いて合わせました。側面のジャックの高さは、ポットの寸法図と基板の厚さ、ジャックの寸法図を参考に慎重に決めました。

取り付ける部品の中央位置が決まったら、穴位置をズラさないように、センターポンチで穴の中央を凹ませてから、凹みを中心に最初に1.2mmのドリルで小さな穴を開け、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm ... 6mm の様に穴を広げてゆきました。6mm以上はハンドタイプのテーパーリーマーで広げました。

２個のLEDのハンダ付けは、ケースに穴を開けた後で行いました。高さを確実に合わせるために、LEDのリードを基板に通した状態で、ポット、ジャックをケースに仮止めし、ケースの穴からLEDの頭が出るようにしてからハンダ付けしました。

基板の動作確認

一発完動と行きたかったのですが、動作しませんでした。オシロで入力から信号を追ったところ、プリント基板設計時に、トランジスタのフットプリント指定（ピン配置）を間違っていることに気が付きました。チップ部品ですが、強引にトランジスタの方向を斜めにして配置し(下右写真のQ1)、ハンダ付けして解決しました。

また、BBD1とBBD2の間のゲイン調整の抵抗を回路図に入れるのを忘れていたため、これもパターンを切って、チップ部品を組み合わせて（下左写真）ハンダ付けしています。

これにより、全て問題なく動作できました。プリント基板を制作する場合は、CAD上で回路図と部品指定さえ間違わなければ、確実に動作できます。次回制作の際は、肝に命じたいと思っています。

BBD周りの調整がありますが、１回目の制作と同じですので、下のリンクを御覧ください。

　■１つ目のアナログディレイ BBD周りの調整

ケースに組み入れて「Primal Time Copy」完成

市販製品っぽく仕上げたかったため、ケースの上面にデザインしたステッカーシールを貼りました。パワポで作ったデザイン画をインクジェットプリンタで、ステッカー用の用紙に印刷し、カッターで切り抜きました。ポットなどの穴は、ステッカーシールを貼ってから、穴に合わせてカッターで切り抜いています。

「Primal Time Copy」と命名しました。1980年に渡辺香津美がTOCHIKA(最後の曲マンハッタン・フルー・ダンスの最後がわかりやすい)で使っていて印象的だったLexiconのデジタルディレイ「Prime Time」と、MXRの「Carbon Copy」を合体して付けました。Prime Timeの「Prime」は、「素数」の意味なのですが、ちょっと変えて「Primal（原始の、第1の）」にして、BBDを使った初期のアナログディレイなので、「原始的な時間コピー機」という意味で付けましたが、「Primal Time Copy」が英語ネイティブに通じるかどうかは分かりません。

ブルーとホワイトの単色にしてみましたが、レトロな感じが出て気に入っています。

サウンドサンプル

録音環境は下のとおりです。ディレイタイムを最長（約520ms）に設定、DAWで薄くリバーブがかかっています。

１回目の自作と並べてみました

１回目の自作は、スルーホール部品（THD）を使って作り、後からBBD追加とテンポLEDインジケータを追加したため、ケース内が部品で、てんこ盛りになっています。ポットやジャックはワイヤーで配線しているため、基板の下はワイヤーがぎっしり入っています。

それに比べて、今回の自作は、感動するほどスッキリと仕上がりました。動作を調べたりMODを行ったりする場合、基板を外せばフットスイッチ以外のパーツはすべて基板に付いているため、付けたり外したりが簡単に行えることもメリットです。

写真を見比べると、左は昭和、右は令和といった感じです。

肝心の音ですが、双方同じ回路ですので、出音はほぼ同じなのですが、今回の方がノイズが少ない（S/Nが良い）ように聞こえます。ノイズの測定器が無いため数値では出せないのですが、おそらくワイヤー配線がなく、すべて基板上で短く配線されているためだと思われます。

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