LFOの製作

VCOの調節をするにあたって、SH-101からの出力とは別にもうひとつCV入力がないと複数CV入力時のバランスなどが取りにくいなぁと思い、LFOを製作することにした。
LFOとはLow Frequency oscillatorの略で、「低い周波数の発振器」である。VCOの機能限定版と考えても良いだろう。ものすごく低い周波数だと、その周期が聴覚上認識できるようになる。それでVCOを揺らしてあげればビブラート効果になるし、VCFをコントロールすればオートワウのような効果が得られるわけだ。また、矩形波の出力を利用してクロックとして使ったりもする。外部CVで発振周波数をコントロールしたり色々な波形を出力したり、LFOには様々なバリエーションが考えられるのだけれど、今回は最も単純な、三角波と矩形波のみを出力する回路を組み立ててみた。
回路はLITZHAUSEさんのところのLFO2（http://www008.upp.so-net.ne.jp/allsunday/old/lfo2/）。お世話になります。デュアルオペアンプ１つと抵抗３本、コンデンサ＆可変抵抗ひとつの単純な回路なのでいきなり蛇の目基盤に組んでいったら驚く程コンパクトに組めた(写真参照)。コネクタ関係の配線が一番めんどうだった。このくらいコンパクトだと名詞サイズの基板に2LFO+ノイズジェネレータ+S&H回路が丸々組めそうだ。
動作原理についてはLITZHAUSEさんのページに詳しく載っている。なんとなくぼんやりと理解。
さてスイッチオン。問題無く動いた。VCOとLFOだけでだいぶシンセっぽくなるなぁ。ラムちゃんの飛行音とかこれだけで作れるし。LFOのスピードを最も遅くするとちょっと動作が不安定になるような気もする。が実用的な範囲内では問題にならなそう。
これでVCOのCV入力部分のバランス取りの作業をしつつ、トランジスタを漁りつつ、あ、温度補償抵抗まだ注文してないや。

MP3もアップします。サイン波及び矩形波でVCOにモジュレーションをかけてみました。
http://www.chienowa.org/ca3080/0721.mp3

VCO実験その２

実は昨日の実験のVCOは、「果たしてトランジスタのマッチングと温度補償抵抗だけで完全に安定するのだろうか？」と疑問を感じるくらい不安定だった。１オクターブなんとなく音階が出るだけで、とてもその他の範囲は使えたものじゃない。で、takedaさんの書き込みを読んだら「パスコン・トランジスタをもうひとつ・３端子レギュレータ」などの超気になるキーワードがあったのでさっそく更に実験してみることにした。
組み立てたのはtakedaさんのページにある「Dual TB VCO」の回路図（http://www.aleph.co.jp/~takeda/radio/harvest/img/schem/DualTBVCO3a-schem.gif）を参考に、VCOひとつぶんからシンク関係の回路を抜いたもの。takedaさんありがとうございます。なるほどこれはARPのアンチログ回路にディスクリートの発振回路が合体したものである。名前からするとTB-303のVCO部分を基本にしているのだろうか？ VCOの回路としてはこの上なくシンプルなもののひとつだと思う。昨日の僕の日記の回路図（http://www.chienowa.org/ca3080/0719-002.gif）と大きく違うのはやはり「パスコン・トランジスタをもうひとつ・３端子レギュレータ」の部分であろう。トランジスタをもうひとつ、という部分に関しては回路を追ってもなにやらサッパリわからないのでそういうものだ、と割り切ることにする。レギュレータ部分は、昨日の回路図の発振器部分で、１ｋの抵抗を二つ使って分圧していた部分をレギュレータ使用により安定させている感じ。パスコンに関してはそのまんま、電源からの電圧をキレイにする役目である。つまり、基本的にはアンチログ以降の、発振器を安定させる役割りのものがほとんどである。まぁつべこべ言わず早速組み立ててみる。
結論から言うと、かなり安定した。４オクターブくらいはなんとなくイケる。パスコン・トランジスタ・レギュレータの効用については後述するが、音程が合わなかった一番の原因としては、発信用のコンデンサとアンチログ直後の抵抗値があまりに適当だった部分が大きいようだ。このコンデンサと抵抗値により発振音の音程が決定されるのだが、この部分の抵抗は高音調整用に半固定抵抗を使うくらい音階に対して重要な部分なのだ。昨日の実験ではこの抵抗とコンデンサの値があまりにテキトーだったため、チューニングを合わせようと思った場所から離れれば離れるほどオンチになってしまっていた臭い。
パスコン・トランジスタ・レギュレータについては効果大としか言いようが無い。とにかく音がスーっとまっすぐ出てくるようになる。音程のこまかなフラつきがなくなり、非常に安心して聴ける発振音になる。特にレギュレータの効果は大で、あからさまに音のフラつきがなくなり一本筋の通った音になるばかりか、音質そのものも非常にズ太くカッコ良いものになった。やっぱりインピーダンスが下がったのが原因なのかな。試しに抵抗による分圧に変えてみると、ヒョロヒョロ〜と何かモジュレーションでもかかっているかのように不安定になる。
温度補償抵抗がないと確かに温度変化で全体のチューンがずれていくが、しばらく電源を入れっぱなしにしておけばそれなりの温度で安定するようで、トランジスタ付近に手を近づけたりしなければ問題ないようだ。安定したかな？ と思えた時点でチューニングしてあげれば、実験上はさほど問題ない。あとはなるべくトランジスタをマッチングさせることでアンチログの特性をより良くする、という方向か。
いずれにせよ大体僕の1stVCOの方向性は大体決まったようである。あとは自分で調整しやすいように定数を微調整して、波形変換部分を作ってあげればよさそうだ。波形変換部分はギターのエフェクター感覚で理解出来るのでそうは悩まないはず。ええと、やるべきことは・・・・トランジスタのマッチングと温度補償抵抗だな。昨日と変わってないや。（笑）
とりあえず蛇の目基板に組んでいくとして、その後どうしようか悩む。いきなりラックに組み込んでいこうか、それとも基本部分だけ一通り実験がてら組み立てて、小さなシステムとしてまとめてしまうか。実験しながら完成に近づいていくという点ではラックに組み上げていくのがいいんだろうけど、ラックの規格を考えたり、実際に作ったりすることを考えると頭が痛くなる・・・・

一応音階がなんとなく出た記念にMP3をアップします。全体のチューンなどはしていないし、チューナーも使わずなんとなく合わせただけなので改めて聴いてみるとけっこうオンチですが・・・。実験中は「やった！」とか思ったんだけどなぁ。後半低音に変なモジュレーションがかかっちゃってるのは、MP3圧縮したときにできたものかな？？ こんなの鳴ってなかったんだけど。でもこれに全体のチューンとハイチューンをつけて調整すればなんとかなりそうな雰囲気。あくまで雰囲気。

http://www.chienowa.org/ca3080/0720.mp3

破損パーツメモ :
トランジスタ＊３
FET＊１
可変抵抗がひとつ火を噴いた

VCOテストというか実験というか初歩の初歩

さてさてVCOの実験を始めます。ここでいきなり既存の回路図を組み立ててみて、出来たとか出来ないとかそういう試行錯誤でもいいんだろうけど、とりあえずはもっと初歩的なところからやってみようかと思います。間違いとか、とんでもないことをしているようなことがあったらぜひともご指摘ください。
VCOとはVoltage Controled Oscilatorの略で、つまりは電圧で制御される発振器のこと。シンセサイザーでは鍵盤やLFOなどから出力されるCV（制御電圧）に従って発振音を出力する、音の幹の部分であり、普通、複数のCV入力端子と波形の出力端子が装備されることになる。出力される波形はのこぎり波、矩形波が主だけど、その他の波形を出力するものも多々ある。
VCOは大まかに分けると対数変換回路、発振回路、波形変換回路で構成される。対数変換回路では鍵盤からV/octでやってくる電圧を実際の演奏音程に合うように対数変換し、電流に変換して出力する。発振回路ではコンデンサの充電・放電を利用してのこぎり波を作り出す。波形変換回路では作り出したのこぎり波を変換して別の波形を生成し出力する。
うむ、説明できた。
なにはともあれまずは至極単純な発振回路を組み立ててみました。
http://www.chienowa.org/ca3080/0719-001.gif
このような回路です。LITZHAUSEさんのページ（http://www02.so-net.ne.jp/~litzhaus/）のVCOから一番単純な発振部分を抜き出したものです。GND〜+間で発振させた波形を最後マイナス側に引っ張ってる臭いけど、なんだか恐いんでケツにコンデンサを入れました。これに直接CVを入れてみます。電圧-電流変換回路も、もちろん対数変換回路も乗ってないのでまともに音程は出ないと思うけど、何らかの電圧に対して何らかの音程の発信音が出る、というくらいの動作はするはず。はず。
さてスイッチオン。プーーー。完璧です、のこぎり波が聴こえます。完全ディスクリートの単純回路だからかな、SH-101と比べてみても明らかに濁りのあるキタナイ感じののこぎり波です。多分波形はガタガタなんでしょう。鍵盤で操作してみてももちろんちゃんとした音程にはならない。それどころか高い鍵盤のほうが低い音が鳴る・・・・ううむ。発振用のコンデンサの容量を変えると音程も変わる。小さい容量のほうが高音に。ふむふむ、そうだよな。これにV/HzのCVを入れたら演奏出来るんかな？？
では次にこれに対数変換回路をつけてみます。ARPタイプの単純なものをくっつけてみました。
http://www.chienowa.org/ca3080/0719-002.gif
こんな感じ。しかし、これを組むにはいくつか注意が必要。まず対数変換回路の二つのトランジスタは完全にマッチングされたものでなくてはならない、次に最初のアースに落ちてる1kの抵抗は温度補償抵抗を使わなくてはならない。これらが完璧でないと正確な対数変換が行われず、出力はオンチな音程になってしまう。で、今回の実験ですが、トランジスタは手持ちのものを調べてみたところ全くマッチングできず、更に温度補償抵抗も無いという最悪の状態で御座います（汗）。まぁとりあえず組んでみよう。スイッチオン。
・・・・・・んー、なんかやりたい事はわかるよ、みたいな？ ちゃんと鍵盤の高低に対応して音程が変わってる。VRでオクターブを合わせてあげると、ちょっと心もとないけどギリギリ１オクターブくらいは演奏出来る感じ。それ以上はピュロロロっとどっかに飛んでいってしまうようにチューニングがズレてしまう。このオンチさはトランジスターのマッチングが全く出来てないのが主な原因なのかな。トランジスタを暖めるとやはり音程がフワフワと漂う。ここらへんは温度補償抵抗でマシになるのだろうか。なんにしろトランジスタのマッチングと温度補償抵抗だな。
そういうわけで、頭の中でぼんやりと理解してたことを実際に確認してみた今回の作業でした。トランジスタですが、同ロットの同じ品をマッチングするなら楽なんだけど、PNPとNPNをマッチングするとなるとこれはとても大変です。大変というより運ですな、しかもかなり低い確率の。うーむ、色んなロットを数本づつ細かく買っていったほうがいいのかな。
とりあえず温度補償抵抗などを注文して、次回は別の方式で対数変換回路を組んでみようかと思います。PNPとNPNのマッチングが出来たら今回の回路ももう一度検証したい。音のチェックをしているとき、鳴りっぱなしだと耳がおかしくなるんで取り急ぎVCAを作っちゃうのもアリかなぁ。

テスト用電源製作

そんなわけで電源を組み立ててみました。テスト用というか、立派に±15Vパワーサプライとして完成した予感。フロントパネルから4系統の出力が取れます。本当はマイコン用に5Vも付けようと思って4ピンの端子にしたんだけど、基盤一枚に載らなくて断念。まぁそのうち追加しますが、それは遠い未来のお話（昔話的ごまかし）。なんのかんので半日以上かかった。バックパネルの電源ソケットの穴あけが一番の難関でした。上手く開いたときには泣きそうになった。
回路はHomeMadeSynthさんのページ（http://www.aleph.co.jp/~takeda/radio/homemadesynth.html）に載っているものほとんどそのまんまです。ありがとうございます。しかし、抵抗値などをちゃんと確認せずに買出しにいったため、この後ちょっとしたトラブルが・・・・　基盤裏面はジャンパとかひどくて恥ずかしくて見せられないです。しかし、レギュレータの足はなんでこうも不規則な配列なんだ。
レイアウトがちょっとポカンとしてるのは、空いてる部分に5V出力回路を増設できるように。
さて、電源オン！　・・・・問題なさそうだな。恐る恐る出力電圧を測ってみる。おぉ、概ね15V、素晴らしい。半固定抵抗で微調整して・・・・・ん？　＋側の電圧が14.9Vまでしか上がらねぇ！ええと、レギュレータのADJからの抵抗値を2.64kにすればピッタリ15V出るはずだから、2.4ｋの抵抗＋200の半固定で・・・・・足りないじゃん！　40Ω足りない。勘で買うからこういうことになる。なんとなく雰囲気で暗算したらイケるような気がしてたんだけどなぁ。何のために毎日NINTENDO DSで脳トレやってんだ。全く馬鹿で無計画だな俺は。仕方ないから±とも14.9Vで固定、±14.9Vパワーサプライということにする。中途半端な仕様。くそう。まぁプラスとマイナスがピッタリ合ってれば問題ないんじゃないかなぁ、と自分を励ます。
これでシンセ関係だけじゃなくオペアンプもののエフェクター全般に実験しやすくなる。
ま、とりあえず次はVCOの実験だ！　

買出しその２

アキバに買出し。電解コンデンサと電源コネクタだけ買ってパっと帰るつもりがズルズルと買い物してしまい結局7000円也。072とか4558とかトランジスタとかストック用にまとめ買い。NE571が500円で出てたのでこれも買い。いづれボコーダーユニットを作るのだ。しかし500円も高いよなぁ。でもこれ、Webで調べたら1000円くらいするところもあるんだよ。高い高い。
ていうかもうしばらくアキバには近寄らない。金がいくらあっても足りない。まだ3080やら温度保障抵抗やらのレアっぽパーツを買わなくちゃならないのに。3080は手元に数個あるし、なるべく使わない方向で回路を選別していきたいんだけれども、それでもやっぱいくつかは持っておかないと不安だよな。しかし重要なパーツを次々製造中止にすんなよな。
九州電気のメガネのお兄ちゃんはオモロイ。
さぁ電源作るゾー！

出費メモ
パーツ諸々:7000円

買出しその他

実験用電源制作のためパーツ買出し。一通り買って来たけどまだ何か足りないような気がする。てなわけでチェック。あー、平滑コンデンサの耐圧が25Vだった。トランスから16Vがやってきてそれを平滑するわけだから、ピークの電位はルート2倍で約24V??　耐圧25Vじゃギリギリじゃんね。これは駄目ですな。あと肝心のAC-INジャックを買い忘れた。ヒューズホルダも基盤取り付け用のしかストックが無い。ぜひデカくてゴツいダイヤル式のが欲しい。外から取り換えれる奴ね。回路部分は完全に独立して取り外せるのが望ましいので、そうするとコネクタの類も全然足らない。これはもう一度追加買出し決定だな。大体一度の買出しで漏れ無くすべてのパーツが揃ったことなんて無い。無計画すぎるのか？
MIDIキーボードはOXYGEN8という小さい奴をヤフオクで購入。8000円なり。鍵盤数が少なすぎるかなぁ？　とも思いつつ、これ以上大きいと邪魔になるのでまぁ良しとする。なにより電池駆動するのが嬉しい。ジャンクションミュージックで新品が13440円だから、まぁお買い得かな。新品同様だったし。
さてお次はMIDI>CVコンバータ。色々調べた結果、KENTONのPRO-SOLO mk2という機種が妥当かなぁ。妥当というよりはちょっと高性能すぎるかも。しかしいろいろと便利そうだし一台持っておけば一生使えるしなぁ、よし買おう。金が無いけど生活費を削ったりいらない本やCDを売ったりしてとりあえずしのいでいこう。善は急げ、確かジャンクションミュージック移転したんだよな、自転車でいける距離かな、地図検索、お、近い近い早速買いに行こう・・・・とか思ってたんだけれども、何かが心にひっかかりまして、ふと部屋の隅に置いてあるSH-101に目をやるとなんと、あれ、CV&GATE出力ついてるじゃん！やられた。全然気づかなかった。考えもしなかった。ボディも小さいし、こういう余計なものは一切ついてないものだとばかり思っていた。盲点とはまさにこのこと。と、言うことは、とりあえずSH-101をコントローラーに使って、お金に余裕のあるときにPRO-SOLO mk2を購入すればよいのだ。Hz/Vの実験や、その他の便利機能を使ってみたいのでSH-101ですべてが事足りるというわけではないけれども、とりあえずは問題ないだろう。電池で動くしなぁ。え？　ということはとりあえずはOXYGEN8も要らなかったってこと？　全く無計画だなぁ俺。まぁ打ち込みとかにも使えるし、MIDIコントローラの1台も持ってなくてどうする、と自分に言い聞かせる。さて、RolandのCV出力については、手元のエフェクター自作＆操作術という本に詳しく書いてあった。
「ローランドはV/Oct方式を採用し、中央Cの電圧を2Vとし、フルスケール61鍵の最低音のCを0V、最高音のCを5Vと設定」
「ゲートの電圧の極性は、ローランドが正極性ゲート（0VでOFF、+15VでON）」
とのこと。ふむふむ。SH-101って9Vで動いてるのに15Vのゲートが出るのか？　わからんがまぁそこらへんは後々検証することにして、とりあえず今度の予定としては電源部分の足りないパーツの買出し及び製作といったところか。
いやしかしイキオイでMIDI>CVコンバータ買いにいかないで良かった。というよりそもそも3万の買い物も出来ないような経済力に問題があるなぁ。学生じゃあるまいし・・・・

出費メモ
OXYGEN8:8000円
電源用パーツ:約6000円（予備パーツ等含む）

とりあえず何はなくともいるもの

・MIDI/CVインターフェイス
・MIDIキーボード
・実験用電源
本当ならMIDI/CVインターフェイスも自作しなきゃなんないんだろうけど、マイコンチップを使ったことがないのでいきなりはハードルが高いような気がする。なのでとりあえず製品を使う。いずれは自作したい。やっぱりKENTONの奴かな。V/OctとHz/V両方出せると何かと勉強になるような気がする。Doepferの奴とかなら安いんだけど、V/Octしか出ないからなー。
MIDIキーボードも持っていないので買わないと。打ち込みの時は画面上でノートを描いていくスタイルだったし、アナログ機材は全部手弾きで事足りていたからなぁ。安くて小さくて標準サイズの鍵盤がついてる奴がいいな。鍵盤数は少なくてもいいや。コンボオルガンなら3台持ってるんだけど、もちろんMIDIなんてついてないし。
で、まず実験用に電源を作ろうと思う。ちゃんとケースに入れて。将来的にはラックに組み替えるにしても、単体で電源をつくっておけば何かと便利だから。ケースに入れないで実験してると、僕は絶対に感電しまくると思うし。しかし、今まで９Vものしか作ってなかったから、マトモに±15V出る電源なんて作ったことないなぁ。まぁ、とりあえずはここから取り掛かろうか。
MIDIインターフェイスは中古やオークションになかなか流れないので新品買うしかないな。3万。MIDIキーボードはオークションで3000〜10000円くらいか。電源はケースも買って5000円くらいだとして、計５万はかからないけど４万は行くって感じか。けっこうは初期投資だなぁ。金ないや。まぁ、なんとかなるべさ。