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】

サンスイの600ΩトランスST-71を使って、リングモジュレータのエフェクタを作ってみました。LFOを別途用意すれば、他に必要な部品はダイオードと抵抗のみです。無電源で動かすことができるパッシブリングモジュレータです。トレモロ音から金属音まで、自由自在に音を操ることができます。

つかうもの

山水のトランス、ST-71を使用しました。

ST-71は600Ω:600Ωです。ST-71は、回路の絶縁に使われたり、アンバランスをバランス変換させるために利用されます。

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のを発見しました。そこで、ST-71の2次側にセンタータップが付いてましたので、リングモジュレータに応用してみました。

リングモジュレータの回路図

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でしょう。

AM変調
AM変調

リングモジュレータは、AM変調そのものです。つまりは、信号と信号の掛け算にすぎません。

CarriorにLFOなどの超低周波信号を入力すれば「トレモロ効果」が得られます。また、数百〜数キロヘルツの信号をかけ合わせれば、いわゆるリングモジュレータエフェクタの「摩訶不思議なサウンド」になります。AM変調のについては、こちらの記事にも書きました。

動作の仕組み

実は先ほどの回路ですが、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ます。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ます。そして、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という仕組みです。

とは言え、実際にはCarriorの信号は少しだけ出力に混じってしまいます。ここらへんは、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と色々な理由がありそうです。

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ります。Null回路と書いてありましたので、多分そうです。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かもしれません。

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

ダイオードの種類

さて、ダイオードはシリコンダイオードの1N4148を使いましたが、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します。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きます。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ました。

「パッシブ」リングモジュレータ

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ありません。つまり「パッシブ」リングモジュレータなのです。

もちろん、実際にはCarriro用の発振器が必要です。また、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ませんから、入力にはプリアンプやバッファ回路も必要です。

入力段のアッテネータ

さて、一般的なオペアンプ出力ですと、600Ωの負荷は高すぎます。そのため、入力には可変抵抗のアッテネータを設けました。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、音質や音量を調節することにあります。とくに、Carrior側のアッテネータは必須でした。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います。

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