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。

SANSUI ドライバートランス ST-71
SANSUI ドライバートランス ST-71

600Ω:600Ω(2次側センタータップ付き)の小型トランスです。 シリーズには色々なものがありますがこのST-71はオーディオラインのアイソレーションや アンバランス→バランスの変換に使われることが多いようです。 コアが小さいためプロオーディオのバランスライン出力など大きな信号を扱う箇所には不向きです。 【仕様】 ・インピーダンス・一次:600Ω・インピーダンス・二次:※ 600Ω・直流抵抗・一次:51Ω・直流抵抗・二次:55Ω・巻数比:1:1・端子形状:リード・質量:14g・備考:※印はセンタータップ付

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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。

エフェクター製作にオススメの書籍

最後にエフェクターの電子工作でオススメな書籍を紹介しておく。どちらの書籍も大塚明先生が書いたもので大変良書だ。しかし、残念ながら現在廃盤になっている。品切れまたは高価格になっているので、もし安く手に入るようなら買って損はないだろう。

  • 専門的知識がない方でも、文章が読みやすくおもしろい
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サウンド・クリエーターのためのエフェクタ製作講座
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また、こちらは別の方が書いた本だが写真や図が多く、初心者の方でも安心して自作エフェクターが作れると思う。実際に製作する時の、ちょっとした工夫もたくさん詰まっているので大変参考になった。

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