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Wah Pedal VOX V-847 Mod.

最終更新日2010-07-25


  工事中な気がする

  ウチのワウペダルはVOXのV-847だった。かつてはね。 いろいろ改造したけどエフェクターの改造には興味が無く・・・ 長い間オリジナルのまま使っていた。

  ここにきてムラムラと改造欲が・・・ 目標は低ノイズ。痛くないハイ。効きのよい中域。ぶっとい低域。それからバッファー内蔵。

  ワウペダル。しかし,,,かなり深いものがあるよ。コレは。 改造するに当たって,ベースとしたのはだいぶ長い間使ってきたGarretteAudioの基板キットです。

●やったこと●
@出力バッファ取付
A入力周りの定数変更
BゲインUP
Cトランジスタ交換
D中心周波数のシフト
E低域の拡大
FQの変更
GPOTカーブの変更
H配線と配線材の変更
I電解コンデンサ−の変更


@出力バッファ取付

  トランジスタ1石,抵抗2本,コンデンサー1個を追加してBufferを追加。 FUZZをワウの後ろにつないだときにゲインが下がる現象を解消。

  部品を4つ追加すればいいので簡単にできます。回路図はしたのほうにあります。

  FUZZがFUZZらしくなります。クリーンの場合は差を比べてないけど,音質変化とか気にならないのでこれでOK。

A入力周りの変更

  これはやばい。影響が多方面に出る。 元々入力インピーダンスを上げたかった。 伝統的な定数は「68kΩと1.5kΩ」だが,これを「100kΩと2.2kΩ」もしくは「220kΩと4.7kΩ」に交換する。

  入力インピーダンスが上昇するとともに,低域のレスポンスが向上,中低域のQも上昇する。また,フィルターとしての切れもよくなる。そして高域はマイルドになる。

  この2本の抵抗は45:1という比率を守れば全体のゲインはほとんど変わらない。 ただし,1.5kΩはWahのノイズ特性に支配的な影響を持っている。 1.5kを大きくするとノイズも大きくなるので,入力インピーダンスとはトレードオフの関係になる。 4.7kにするとさすがにノイズが大きくなるので「100kΩと2.2kΩ」を採用。

  入力インピーダンスが高くなると全体的に音に張りがでる気がする。 できるだけ低ノイズにしたいのでここには金皮を使用。巻き線にしたらいいかな〜なんて妄想している。

  余談だが,高域のQを落として中低域のQを上げたほうがハイが痛くなく,かつ表情豊かなえぐいワウになると思う。 この場合,インダクターのDCRは小さいほうが中低域のQが高くなります。そういう意味ではFaselの赤はDCRが小さい。

BゲインUP

  割と一般的な改造だが,ドライブ段のエミッタ抵抗を470Ωより小さくする。 470Ωにパラレルに1kΩを追加して320Ω程度に設定。

  ゲインが上昇するので,可変範囲が広まる。そして,ノイズが増える。 音的にはより暴れる方向かなと思います。

Cトランジスタ交換

  トランジスタをBC109Cからビンテージな測定器から外した2SC型番3桁のものに交換。 手元にあったトランジスタを8種類くらい色々と挿してみたのだが,これが一番倍音がでる。

  倍音の出方を確認するには同じ音程(もしくは半音差)の音を同時に発して唸りが大きいものが倍音が多い,つまり変調が深いと判断した。 今回の試行錯誤で倍音も変調も同じようなものだと悟った。本当にそれでいいのかはわからんが。

  高耐圧な品種ほど肩がなだらかで低電圧で歪むようになると思うのだが,どうもよくわからない。 やはりいろいろ交換してみるのがいいみたいだ。

  ノイズ特性はどのトランジスタでもほとんど変わらないが,一種だけノイズがひどく大きくなるものがあった。 高周波用の缶入りのものだ。高周波用は低周波のノイズが大きいものがあるのかもしれない。いわゆる1/fノイズだ。 トランジスタは2SC1815でも何の問題もなく使える。ちなみに2N5172と2SC1815ではほとんど差が無い。 まあ,後は気分の問題。BC109Cは缶パッケージなのでうれしかったけど,しばらくはお休み。

  hfeも動作に影響を及ぼすが,ドライブ段の増幅率は470Ωによる局部帰還がかかるので,それほど変化しない。 むしろ,hfeが変化するとベース電流が変化することによってバイアス点が変化し,ヘッドルームが変化する。 ヘッドルームを少なくすると歪が出やすくなるが,突然サチったりすると音が汚くなりよろしくない。

D中心周波数のシフト

  昔のワウはインダクターのインダクタンスが高いものもあったらしい。 ということで,周波数のセンターをシフトしてみた。 中心周波数を低域側にシフトするために共振用の0.01uFに1000pを2個パラ付け。 シーメンスの1000pFスチコンがあったので使ってみた。

  周波数をシフトさせるにはコイルのインダクタンスを上げる方法もあるが,共振回路のインピーダンスが上がるので,Qは下がりやすくなる。 どちらかというとコイルのインダクタンスは減らして,キャパシタンスを増やしたほうがQはあがる。 SIM上で理想的なコイルの場合はだけど。。。

E低域の拡大

  入力の0.01uFを2倍にして低域を拡大。 入力インピーダンスを大きくすれば低域は強くなるけど,ノイズが増えてしまうので,できなかった。 代わりにコンデンサーの容量を増して低域を増強。低域の太さを出すにはいいと思う。

  「神栄」だったかな。の緑色のコンデンサを使ってみた。海神で買ったやつだ。

FQの変更

  インダクタンスとパラに入れてる100kΩは踏み込んだときのハイが痛かったり,単音フレーズがコントロールできないので33kΩに決定。 ここは高音域のQに効く。つまり踏み込んだときの痛さに効く。踏み戻したときの低域のQにはあまり効かない。

GPOTカーブの変更

  POTを変えてもたいした違いにならないので抵抗を追加してカーブにひねりを加えた。 急激に変化する部分が広く使えるようになり,操作しやすくなった。 踏み戻したときの低域レンジが減少する懸念があったが,それほど気にならなかった。

  クラロスタットのPOTは愛着があり気に入っているので換えるつもりは無い。

  この部分は回路図には書き込んでいないので,写真を参照のこと。

  追記101004:ペダルを踏み戻したときのゲローって感じが弱くなった気がしたので検証してみた。 POTに100kを追加すると半音程度ピーキングの周波数が変わる。 ゲインもやや低くなるようだ。 確かにカーブが変わって制御しやすいのだが,低域のゲインが下がるのは本意でないので,しばらくは外した状態にしてみようと思う。

H配線と配線材の変更

  配線材はLANケーブルの中身をバラしたものを採用。 ツイストペアなのでHOT側とGND側があるが,GND側はすべて接地した。 これに伴いGNDの引き回しを変更。いろいろやったので結果がどうなったのかは忘れた。 スイッチ付近で一点アース的になっていて,基板でも一点アース的になっている。 入力ジャックと出力ジャックも考えると多点アースでもある。なぞなぞみたいだな。

I電解コンデンサーの交換

  忘れていた項目を追加だ。
元々BPの4.7uFがついているのだが,これを色々と交換してみた。

  本当に色々。例えばOSコンはくっきり系。積層フィルムは普通。ROEのBP 20uF。 シーメンスの青いやつ。これが案外不調。漏れ電流が多かった。 WESTCAPのOIL 1uFとか。これは独特な音だった。日本ケミコンの固体電解47uFも試したかな。TOAのMF 1uFも。 WIMAのMKP 2.2uFとか。これは大きくて入らなかった残念。。。0.1uF以下も試したな。

  容量が100uFを超えると電源を入れてから音が出るまでに時間がかかるようになる。 容量があまりに小さいとワウの効きが悪くへんな音になる。 最終的に採用したのが積層セラミックで2012サイズのチップコンデンサー 2.2uF。 特に理由は無くて,なんとなく(汗)あえて言うなら「性能が悪そうだから」かな(失礼)。。


modefied wah pics

なんか縦に圧縮されているように見えるのは絞りの関係です。

抵抗器の上にまたがっている見慣れないトランジスタ(3つのうち真ん中)が出力バッファ用。
基板の上のほうにある見慣れない水色のコンデンサーがバッファ用。
斜めに基板に取り付けてある見慣れない抵抗がバッファ用10kΩ。
スイッチにとりけられている見慣れない抵抗がバッファー出力シャント用の1MΩ


取り急ぎの回路図

simple output buffer circuit for wah pedal

取り急ぎ1石 Output Buffer 付の回路図を・・・
Simple Output buffer circuit ( Only 4 parts ! ) for Wah-Wah Pedal.

Wah Pedal Schematics HRL MOD

全体は現状こんな感じに落ち着いています。
バッファーのトランジスタはSIMの便器上2N5172になっていますが,実際は違うもの(2SC1815)を使っています。


ODS+Sで録音しなおした。
130810_wah1.mp3

ODS+Sで録音しなおした。
130810_wah2.mp3


ODS60で録音。ワウといえばこの曲ですか。
うーん,こんなもんかな。おいしいレンジがコントロールしやすいワウになりました。
ストラトのセンターピックアップ,アンプはクランチ設定です。
100801midnt.mp3


Wah Peadlの原理

原理を理解すれば,改造の方針も明確になるわけで。少し解説したいなとおもいました。

ワウのつまりは「ミラー効果(mirror effect)」を利用しているということです。

入力から説明していくと,,, 入力の68kΩと1.5kΩでいったん減衰させて,「ドライバ段」と呼ばれる初段のトランジスタで増幅を行います。 この減衰と増幅の加減が絶妙なのです。 68kΩと1.5kΩで信号は1/45に減衰し,470Ωと22kΩで約47倍に増幅されます。 これの数値がマジックのタネです。

増幅された信号は100kのVRをとおり,減衰量を調整します。 その後,インピーダンスを下げる「バッファー段」と呼ばれるエミフォロ接続のトランジスタを通過します。

エミフォロで低インピーダンスとなった信号を初段に帰還します。 そこにはコイル(インダクタ)が待ち受けています。 このインダクタと帰還回路のコンデンサ(10000pF)が共振を起こして周波数特性にピークを発生させます。 このピークがワウの効果を生み出します。

エミフォロからの帰還ゲインに比例して10000pFの容量が大きく見えるようになります。ミラー効果と呼びます。 帰還ゲインが2倍なら10000pFが20000pFに見えます。等価的にです。 実際は47倍まで増幅するので最大で10000pFは470000pFに見えます。 その分,インダクタとの共振周波数は下がることになります。

10000pFと500mHの共振周波数は約2.25kHzになります。これはワウを踏み込んだときの共振周波数です。 踏み戻したときに,入力信号に対してミラー効果を47倍と見込むと,コンデンサーの容量が47倍になります。 共振周波数に対してコンデンサーの容量はルートで効くので踏み戻したときの共振周波数は約330Hzになります。

この2.2kHzと330Hzという数字が実に気持ちのよい,ワウワウ効果を生む数字になっています。 まずひとつマジックです。

1/45に減衰させて,47倍に増幅するという数字が実にアメージングな数字です。

47倍という増幅率をルートすると可変範囲周波数の比になるからです。

踏み込んだときのQはインダクタに並列に入れる抵抗値で決まります。

踏み戻したときのQは共振回路にシリーズで入る抵抗,つまりコイルの直流抵抗で決まります。 入力の68kΩと1.5kΩも影響があります。

入力の10000pFは低域のレスポンスに影響しています。

その他,ここに登場しない部品はトランジスタのためのバイアス生成用です。つまりあまり意味がないです。


Wah Peadlの原理図

ワウ原理図
いつものことですが,言葉だけでは説明してもわかりにくいので原理図を作ってみました。
三角形のやつはオペアンプではなくて,理想増幅素子です。ここではゲインが−45倍に設定されています。

ワウF特
上記の回路の周波数応答はこんな感じになります。

68kΩと1.5kΩの分圧回路に500mHと10nF(10000pF)の共振回路がぶら下がっています。
分圧され,1/45に減衰した信号を45倍に増幅して出力していることになります。

周波数が十分低ければ500mHのインピーダンスが低く見えるので単なる分圧回路に見えます。
同様に,周波数が十分高ければ10nFのインピーダンスが低く見えるので単なる分圧回路に見えます。
共振周波数では1.5kΩとシリーズにLC共振回路が接続され,減衰率が小さくなりf特にピークが発生します。

これならば理解できます。自分もこれで納得しました。 まずはこれが理解できないとワウは理解できません。残念。。


ワウF特
同じ回路でコンデンサの容量を450nFにすると↑こんな感じになります。 共振周波数が変化しました。うむ。できる。

ワウF特
コンデンサの容量を連続的に変化させるとこんな感じです。うむ。できた。

共振周波数がコンデンサの容量によって変化するのがわかります。わうわう。

つまり,最初に示した回路図において,コンデンサの容量を連続可変できればワウが実現できることになります。


さて,次の一歩。コンデンサの容量を変化させる働きが「ミラー効果」です。

ワウ原理図

原理図に・・・

ワウ原理図,ミラー効果

ミラー効果を生み出す帰還回路を付け足すとこうなる

ドライバ段の出力信号をVRに入れて,バッファーを通じて共振用のコンデンサに供給します。

VRを絞りきれば最初の回路と同じになります。なぜなら,三角のやつは理想増幅素子なので出力インピーダンスがゼロ, つまりコンデンサはグランドに接続された状態と同じになるからです。

そしてVRを開けばミラー効果が発生します。

ワウF特
VRを連続的に変化させるとこうなります。 先ほどと異なり,ピーク周波数を低くすると高域が減衰するのは逆位相で駆動している影響だと思います。

ミラー効果はとは何か? 電気回路の中でLPFの働きをしているコンデンサを考えてみます。 コレに,入力信号とは逆位相の信号を加えた場合,コンデンサは「逆位相信号の入力信号に対するゲイン(増幅率)」に比例した電荷を吸い込みます。 多くの電荷を吸い込むということは,等価的に容量が増えたように見ます。これが「ミラー効果」です。

以上,これがワウの原理です。不親切なほどシンプルです。 登場人物は68kΩ,1.5kΩ,500mH,10nFこいつらが主役です。


オールチューブプリアンプ(ALL TUBE PREAMP)の修行

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