NPNが5ヶとC,R類少々と入出力ジャックがあれば簡単に出来る、かつローコストではありますが、試されるなら自己責任で...
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楽器遊びの為に安いミキサーを買ったわけだが、Monoの端子はアンバラ入力で使うとブーンとバズがノイジーだったりして、ちょっとがっかり。 バランスなMicを入れてみると、それ程でもないから、アンバラでは不利な回路構成および実装なのかもしれない。
でも、そんな安ミキサーの Mono の端子にも、いっちょまえにファンタム電源が供給できる様になっている。上記の様にアンバラだとノイジー、楽器類は全てアンバラ...
と言う事でアンバラ→バランス変換機器を作れるか、考えてみた。
課した条件は
手持ちの不良債権類(ジャンク部品) のみで出来る事
TrはNPNのみ(PNPは殆んど手持ちなし...)
せっかくファンタム電源があるのだから、それを使う事
なるべく簡単なもの
という事で、いわゆる D.I. Box (Direct Box) もどきを作ってみる事になった...
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まずは LTSpice であれこれスケッチしてみた。 初めは Tr 1石で エミッタ、コレクタから平衡出力を出すという教科書的なあの回路からスタートして、それだとあんまり入力インピー上げられないとかなんとか、で初段エミフォロで2石式、
けっこう使えそうな回路だが...
とか、これに終段エミフォロでドライブ能力を付けてみようとか...はては OPAmp もどきな回路を試してわけが解らなくなって...直結回路をNPNオンリーだと結構難しい orz...
これ、正直奥が深いですよ。なんせ、普通電子回路は電源をしっかり確保するのがあたりまえ、だと思うが、ファンタム電源は電源と言っても電流源的なので、電圧的にはフラフラ(そうでないと音声信号を乗せられない...)、しかも回路出力が電源端子を兼ねてるわけで...回路電流増やすと電源電圧下がる、バイアスずれる、etc... こういうのは手計算だとやる気がしない、けどSpiceだと一発で解る。
まあ、あれこれ楽しみながら、難しさ、自分のアホさを感じながら回路設計ゴッコを繰り返し、最終的には、こんな回路構成が出来上がった....
Yamachan's Easy D.I. Box
上側の囲いはミキサー内部の"想像等価回路図"で、実際どうなのかはよくわからないが、simに必要なので適当に考えてみた。当たらずしも遠からずだとは思う。
今回作ったD.I. の実回路は下側の囲いの部分である。
乱暴に言えばTrなんてだいたいどれも同じ、って感じで、LTSpice の中の適当なモデルで検証。この程度の回路だと、だいたいの電流、電圧が解ればそれでOKである。 と言うことで図ではモデル名は消してあるが、普通の小信号用で( hfeが100以上 VCEOが50Vぐらい...) あれば何でもかまわないと思う。
回路的には、いわゆるトランスコンダクタ、差動増幅器による電圧電流変換回路そのまま、なのであるが、差動の性質で片側入力、片側接地(AC的に)で 出力がバランス出力になる。本D.I.の最大のミソは、差動のコレクタの負荷として、ミキサーの中の人であるファンタム電源供給回路の抵抗を使っちゃえ、という所でである。 コレクタ直でなく1k入れてるのは、コレクタ直出しなんて下品だから ...というか、電撃で壊れるかもしれないという老婆心で入れている...
この回路の欠点は、素の差動なので入力レベルが大きく取れないので、出力振幅も大きくできず、入出力はリニアじゃない ( tanhだっけ？) 、出力インピーダンスは低く出来ないのでケーブルを長く伸ばせない(4E6Sで5〜10mぐらいが限度かも...それ以上は高域がかなり落ちるハズ...) あとバイポーラTrなので入力インピーをあまり上げられない。バイアス回路はツェナーでもいれて電圧を固定してみたい気もするのだが、ツェナー手持ちにない...ので...素のまま使う事にする。
しかし、1Vrmsぐらいまでなら大丈夫そうだし、ゲイン調整はEの抵抗一本だけで可変できるから楽、回路電流もミラーのおかげで簡単に調整できるし、入力のバイアス点も適当に選べる、なにより回路が簡単で、ちゃんと平衡出力になるし、出力カップリングコンデンサーも要らない。 減電に強くて12Vでも(そんなミキサーないだろうけど)動く。 入力インピーはパッシブPUなギターやベースには辛いだろうが、今回はライン機器を主に考えてるので100kもあれば十分とも言える。
それぞれの抵抗や容量の値に別段意味はなく、たまたまそういう値が用意出来る、物をもってる、というだけ...例えば入力に2uFはちょっと大きいので、もう少し小さく、出来ればフィルム系にしたい所だが、とりあえず2uF (2.2uF)の電解... 例えて言うなら、ご馳走を作るためにあれこれ材料をそろえて料理する、の対極で、冷蔵庫の残り物をかき集めてチャーハン作ってみた、という感じですな。
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で机上の空論を確かめるべく、ジャンクかき集めて実装してみたのがこれ。ビンテージと呼ぶにふさわしい古い部品達...某メーカーの古いロゴから察するに、このコンデンサは明らかに20年は経ってるゾ、とか...
3kがないので 1k x 3とか、要所（入力Cとバイアスライン) にオマジナイ的フィルムコン追加とかしてるので回路図より部品が多い。
ありあわせジャンクのリサイクル
抵抗の種類がバラバラ ^^;)
Trはなんでも良さそうなのだが、たまたま 2SC3065という、こういう差動やミラーに使うのにもってこいのデュアルトランジスターが何個かあったのでそれを使ってみた。 普通品をバラで使っても大丈夫だと思う。(ゲイン殆んど取らないし、エミッタ抵抗入れてるので)抵抗の種類がバラバラ ^^;)
ミラー電流調整できる様に可変抵抗(図20kなのだが実装では50kVRで20kにしている)入れてみた、のだがE抵抗(1k)に1V出てる=電流1mA...各部電圧もだいたい思った通りなので調整してない ^^;)
大きいVRはゲイン調整用で、本当は小さい半固定を基盤上に載せようと思っていたのだが...色々あってここに実装する事になった。 元々はそこには入力を絞るVRを実装する予定、だったのだが丁度良い抵抗値のVRではこのシャーシ/基板の組合せでは入らなさそうと言う事が穴開け後に判明...という事でじゃゲイン出しちゃえ、となったのであった.... ゲインあげても出力振幅は高くないので大して使えないのだが、本回路はミキサーの中の定数によってゲインが変化する、つまりミキサーによって変わってしまう..と言う事であえて可変できる様にした。 (今のところ他のミキサー使う予定はないけれど...)
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正直、ブーンと音がするだけ、音がでない、音は出るけどノイズまみれ、歪まくり...という展開になるかも...
と思いつつ、10mぐらいの4E6Sラインでmixerに接続、エレピやらiPod繋いで音を出してみたが...
入力が大きい時、ゲイン上げ過ぎると歪む（クリップしてる感じ) が、入力とゲイン調整に注意すれば、素人が遊びで使えるぐらいのものとなった。 意外とすんなり音が出た。少なくともMixerのアンバラ端子直よりバズは少ないし、Mixerのゲイン、フェーダーも上げられる。
各部電圧も予想通り...PCのスペアナで見てもフラフラしてないしノイズも低いし変な発振もしてなさそう....適当に作った割には、なんかまともに動いてる...10mの4E6Sでも高音が落ちてるようには聞こえない...案外実用になるかも...
各部電圧も予想通り...PCのスペアナで見てもフラフラしてないしノイズも低いし変な発振もしてなさそう....適当に作った割には、なんかまともに動いてる...10mの4E6Sでも高音が落ちてるようには聞こえない...案外実用になるかも...
ギターも、インピーダンス低めのPU(某ギターのSelect by EMGって奴) はそこそこの音が出た。アクティブPU(EMG)との組合せはバッチリでした。 ローノイズでクリーンな音が出る。普通のパッシブPUだと直はつらいと思うけど、エフェクタ経由でOKだろうと思う。
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本当は設計通りの性能がちゃんと出ているか、測定する必要もあるだろう。それがエンジニアというものである....そういう意味ではちょっと追い込み、実機の検証が甘い、けれども、自分的には、まぁこんなもんでしょう...Spiceで回路検討+ジャンク部品の組合せでちゃんと音の出るものが出来たのだから良し、としておく...
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追補
ギター→本D.I. → Mixer → PC音源 という流れで、いろんな曲を流しながら遊び弾きしてみたのだが、こういう音の出し方は結構自分に合っていると感じた。( そもそもアンプは音が出せないので所有していない、というアホーな人間なのだ )
久しぶりにギターをかかえて、一晩遊んでみて (キーボード同様ちゃんとはなにも弾けないんだけど、遊び過ぎて指から血が出て、まだヒリヒリ ^^;) 、実用になると判断して、正式採用する事にした。
で、入力Cの前に 直列に1k を追加 (パチんと来た時容量通るとはいえB直だとやばいかな、と...BをDiでクランプするのが良いのだけどいまさら....という事で抵抗入れておまじない...) 、さらに小さなフェライトコアがあったので、それを通して高周波ノイズ除去のおまじないをして、蓋をする事にした。 稼働中にうっかり中をさわってショートとかさせたらすごいショックノイズが出るからね。 元々蓋のないジャンクシャーシに、パンチングメタルを蓋としてゴム足と共にタップタイトで締めつけた。
で、適当なノブをつけてラックに鎮座させてみた....
本当は設計通りの性能がちゃんと出ているか、測定する必要もあるだろう。それがエンジニアというものである....そういう意味ではちょっと追い込み、実機の検証が甘い、けれども、自分的には、まぁこんなもんでしょう...Spiceで回路検討+ジャンク部品の組合せでちゃんと音の出るものが出来たのだから良し、としておく...
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追補
ギター→本D.I. → Mixer → PC音源 という流れで、いろんな曲を流しながら遊び弾きしてみたのだが、こういう音の出し方は結構自分に合っていると感じた。( そもそもアンプは音が出せないので所有していない、というアホーな人間なのだ )
久しぶりにギターをかかえて、一晩遊んでみて (キーボード同様ちゃんとはなにも弾けないんだけど、遊び過ぎて指から血が出て、まだヒリヒリ ^^;) 、実用になると判断して、正式採用する事にした。
で、入力Cの前に 直列に1k を追加 (パチんと来た時容量通るとはいえB直だとやばいかな、と...BをDiでクランプするのが良いのだけどいまさら....という事で抵抗入れておまじない...) 、さらに小さなフェライトコアがあったので、それを通して高周波ノイズ除去のおまじないをして、蓋をする事にした。 稼働中にうっかり中をさわってショートとかさせたらすごいショックノイズが出るからね。 元々蓋のないジャンクシャーシに、パンチングメタルを蓋としてゴム足と共にタップタイトで締めつけた。
で、適当なノブをつけてラックに鎮座させてみた....
自分の作ったもので音を出して遊ぶというのは、なんか楽しいですな。
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追補その2
完成以来ずっと使っているのだが、やはり素の差動の欠点、入力レベルが大きく取れない、という欠点がはっきり出ますね。具体的には、Steinberger の EMGのSA (シングル)は問題ないのだが、 85(ハムバッカー)だと単音を強く弾いた時、二音以上を同時に弾いた時に、アタックがバリッと一瞬歪む... 85は2Vrmsぐらい出るらしいから、回路的にたしかにきついのか...でもゲイン下げれば大丈夫な気もするが...
まぁ 遊びで弾いてるだけなので、85使う時はギター側のVolを絞り気味にして鳴らしている...
あと、ギターじゃないけど、学研テルミンとか学研シンセSX-150の出力程度なら問題ない。
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追補その2
完成以来ずっと使っているのだが、やはり素の差動の欠点、入力レベルが大きく取れない、という欠点がはっきり出ますね。具体的には、Steinberger の EMGのSA (シングル)は問題ないのだが、 85(ハムバッカー)だと単音を強く弾いた時、二音以上を同時に弾いた時に、アタックがバリッと一瞬歪む... 85は2Vrmsぐらい出るらしいから、回路的にたしかにきついのか...でもゲイン下げれば大丈夫な気もするが...
まぁ 遊びで弾いてるだけなので、85使う時はギター側のVolを絞り気味にして鳴らしている...
あと、ギターじゃないけど、学研テルミンとか学研シンセSX-150の出力程度なら問題ない。
