トランスを使ったリングモジュレータ【モジュラーエフェクタ制作】

トランスを使ったリングモジュレータ【モジュラーエフェクタ制作】
トランスを使ったリングモジュレータ【モジュラーエフェクタ制作】

今回は、サンスイのトランスST-71を使って、リングモジュレータエフェクタを作ってみた。ST-71は、600Ω:600Ωでインピーダンス変換は行わないが、2次側にセンタータップが付いているのでリングモジュレータに使える。リングモジュレータの資料を漁っていたところ、海外サイトの回路図に600Ω:600Ωのトランスが使われていたことから、このST-71を選ぶことにした。ST-71は、回路の絶縁や、アンバランスをバランスへ変換させるために使われるようだ。

Ring Modulator Schematic
Ring Modulator Schematic

今回自作したリングモジュレータの回路図がこちら。4つのダイオードがリング状になっていることからリングモジュレータと呼ばれるのだろう。

AM変調
AM変調

そもそもリングモジュレータは、AM変調そのもの。信号と信号の掛け算である。

CarriorにLFOなどの超低周波信号を入力すればトレモロ効果が得られ、数百〜数キロヘルツの信号を入力すればいわゆるリングモジュレータエフェクタの特徴的な金属音になる。AM変調の詳しいことは、こちらの記事に書いたのでよかったら参考に。

実は先ほどの回路、D1とD2のダイオード2つだけでも立派にリングモジュレータの効果は得られる。Carriorの信号がプラスの時、D1とD2がオンになりINからの信号が出力される。また、Carriorの信号はセンタータップで打ち消されて出力には乗らない仕組み。

実際には、Carriorの信号が少し乗ってしまう。トランスのセンタータップの精度だったり、ダイオードのVfのバラつきだったり色々な理由がありそう。

Carriorの信号を打ち消すために、Carriorの信号の一部を反転させて出力とミックスさせている回路図を見かけたことがある。Null回路と書いてあった。もし、Carrior信号を完全に打ち消したいなら、やってみる価値はあるだろう。

リングモジュレータのダイオードを入れ替えて実験
リングモジュレータのダイオードを入れ替えて実験

さて、ダイオードはシリコンダイオードの1N4148を使ったが、ゲルマニウムダイオードやショットキーバリアダイオードでも動作する。順方向電圧Vfが違うためか、変調のかかり具合が変わってくる。ダイオードを入れ替えて音を比較したところ、シリコンダイオードが一番しっくりきたのでそれにした。

このリングモジュレータは、ご覧の通りトランス・ダイオード・可変抵抗のみで作られているため電源の必要がない。つまり「パッシブリングモジュレータ」である。

ただし、実際にはCarriro用の発振器が必要だったり、ギターなどのハイインピーダンス楽器を直接入力することはできないから、プリアンプやバッファ回路が必要である。それでも、本体のリングモジュレータが無電源で動くのは嬉しいものだ。

さて、一般的なオペアンプ出力だと、600Ωの入力インピーダンスは高負荷だから可変抵抗でアッテネータを設けた。アッテネータの役割は、入力のインピーダンス変換によるオペアンプの保護と音質・音量を調節することである。特に、Carrior側のアッテネータは必須だった。最低4.7kΩ以上ないと、Carriorへ入力したLFOの発振が止まってしまったのだ。

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