VCFとエンベロープジェネレータ【モジュラーエフェクタ制作】

VCFとEnvelope Genモジュラーエフェクタ

モジュラーシンセなどで使われるVCFとは「Voltage-controlled filter」の略で、電圧で制御するフィルタである。今回はこのVCFをシンプルな回路で作ってみた。また、CVを発生させるエンベロープジェネレータも合わせて作ったので参考にしてもらえればと思う。

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VCF (Voltage-controlled filter)

VCF回路図
VCF回路図

こちらがVCFの回路図。ブリッジドT型バンドパスフィルタを使用して外部のCV(制御電圧)信号によりカットオフ周波数を変化できるようにしている。

通常のブリッジドT型バンドパスフィルタでは、トランジスタの部分を可変抵抗にすることでカットオフ周波数を変更できる。詳しい解説はこちらの記事を参考に。

トランジスタのベースに流す電流によって、コレクタ・エミッタ間に流れる電流を変化させることができる。これは、コレクタ・エミッタ間の抵抗値が変化するのと同じになる。トランジスタの抵抗値が大きくなりすぎるのを防ぐため、47kΩの抵抗で変化の上限を決めている。

CVには、後述するエンベロープ発生器の信号を入力する。

VCFのカットオフ周波数
VCFのカットオフ周波数

VCFは、グラフのようにカットオフ周波数の頂点が移動する。エフェクターのワウやオートワウはまさにこの原理で動いている。実際、今回紹介したVCFはオートワウ回路を流用したもの。

オペアンプ1つで作れるので、デュアルオペアンプのもう片側は4700pFのコンデンサを0.022uFに変更してVCFを2つ作った。

このVCF回路は位相が反転するので、原音とミックスする際には注意しよう。

Envelope Generator

エンベロープジェネレータ回路図
エンベロープジェネレータ回路図

こちらがCV(Control voltage)を発生させる回路である。ギターやベースの信号を受けれるようにするため、FETバッファにより入力インピーダンスを高く取ってある。

その後のトランジスタで過増幅しつつ、半波整流してコンデンサCに電流を蓄える仕組み。つまり、AC-DC変換を行っている。クランプ回路を使わなくても、ほぼ0Vを基準にDC動作するのも嬉しい。

コンデンサに電流を蓄える方向の量を調整すればAttackの変化になり、コンデンサの電流を逃がす方向の量を調整すればReleaseの変化となる。シンプルだが、非常に効果的。さらに一手間加えれば、DecayやSustainも作ることができる。挑戦してみたい方は、「Envelope generator ADSR schematic」などでググってみるとよい。

さて、最初のVCFとエンベロープジェネレータを組み合わせてギターやベースを演奏するとオートワウそのものになる。市販品のエフェクタに負けない立派な音色。作り甲斐があるエフェクタだ。

今回は実験用に使うため、VCFとエンベロープ発生器を分けて作ったが、1つにまとめてオートワウエフェクタにした方が使い勝手は良いだろう。

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エフェクター製作にオススメな商品

エフェクター製作にオススメな商品をご紹介します。

まずはハンダゴテ。電子部品のハンダ付けは20Wくらいのものがやりやすいです。ワット数が高すぎると熱くなりすぎて電子部品を壊してしまう恐れがあるからです。ただし、フォーン端子などの金属にハンダする場合は30W以上ないとなかなか温まりませんので注意が必要です。▼こちらのハンダゴテは温度調節できるようになってますので、どちらの場合でも対応できそうですね。

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▼自作エフェクタには定番のアルミダイキャストのケースです。加工しやすく頑丈で安心です。色々なサイズが選べます。

エフェクターケース HAMMOND (ハモンド) 1590A タイプ エフェクター自作用 アルミケース 筐体 エンクロージャー 1個 90Ax1
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▼穴の数が決まっていれば、すでに穴あけされているものもオススメです。素人ではなかなか上手にできない塗装もされていて、完成した時の見栄えが良いです。カラーバリエーションも豊富にそろってます。

Bサイズ 3ノブ穴あけ加工済み 焼付塗装ケース各種
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▼ジャック端子はある程度しっかりしたものを買いましょう。安ものはすぐヘタります。

【Switchcraft】スイッチクラフト純正品 モノラルフォンジャック ギター/エフェクター用定番品
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▼フットスイッチは一番負荷がかかる部品です。少し高いですが、長く使いたいならしっかりしと頑丈なものを選びましょう。

CLIFF 3PDTフットスイッチ FC71077タイプ 3回路2接点9ピン 1個売り エフェクターパーツ VGS-FSW9BLx1p ブルー
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▼私は秋葉原のトモカ電気かオヤイデ電気でケーブルを買うことが多いですが、CANAREのケーブルを一番オススメします。耐久性も良く長持ちしますし値段的にもリーズナブルです。

CANARE シールドケーブル PROFESSIONAL CABLE
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エフェクター製作にオススメの書籍

エフェクターの電子工作でオススメな書籍を紹介します。どちらの書籍も大塚明先生が書いたもので大変良書だと思います。残念ながら現在廃盤になってしまい品切れまたは高価格になっている可能性が高いですが、もし安く手に入るようなら買っておいて損はないです!

  • 専門的知識がない方でも、文章が読みやすくおもしろい
  • エレキギターとエフェクターの歴史に詳しくなれる
  • 疑問だった電子部品の役割がわかってスッキリする
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サウンド・クリエイターのための電気実用講座
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こちらは別の方が書いた本ですが、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内容となってます。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りました。

ド素人のためのオリジナル・エフェクター製作【増補改訂版】 (シンコー・ミュージックMOOK)
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真空管ギターアンプの工作・原理・設計
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