今日はギター用のプリアンプを作ってみた。
今日は久しぶりの電子工作ネタです。
今回は個人的な事情により、ギター用のプリアンプをつくりますた。
製作に至った経緯など
実は私はギターも弾くのですがベースも弾きまして、個人的な音作りの趣味でギターとベースで同じエフェクターを共有する事があります。この場合、DIをギターとベース用に二つ用意してそれぞれミキサーのチャンネルに突っ込み、ミキサーのAUX SENDを使うという手もあるのですが、すでにミキサーのチャンネルが足りなくなっているのと、わざわざDIを二つ買うのは貧乏人の私にはお金が勿体ないという事で、ギターとベースを持ち替える度に、シールドの抜き差しを繰り返す、という超めんどくさい生活を数年続けていました。
しかし最近になり「DIをわざわざ二つ買って、ミキサーを買い足しする位なら専用の切り替え装置を自作した方が安くね？」という変な考えを思いつき、さらに「どうせ切り替え機を付けるならインピーダンス変換用のプリアンプ(つまり似非DI)も作ってみたらノイズにもちょっとだけ強くなるのでは？」というアイデアも浮かんでしまい、暇だったので実行に移してしまったわけです。
機能について
この装置には入力端子と出力端子がそれぞれ2系統あります。
入力端子1にはギターを、入力端子2にはベースを接続し、出力端子1にはミキサーやエフェクター、出力端子2にはお好みで別のエフェクターやチューナー、アンプ等を接続します。そして、フロントパネルのスイッチで入力と出力をそれぞれ切り替えられる様になっています。
回路について
回路はACアダプタのリップルを除去するリップルフィルタ部と実際にギターの信号を増幅するプリアンプ部に分かれてします。
単純にギターとベースを切り替えるだけならスイッチとジャックだけで作れるのですが、設計当初からこの装置にはインピーダンス変換用のプリアンプを内蔵しようと企んでおりましたのでこのような面倒な回路が入っているわけです。
使用したトランジスタはすべて2SC1815GRのローノイズ品です。回路図上ではQで表されています。
回路図上の青枠で囲まれた部分はACアダプタのリップルを除去するための回路です。これを入れないとACアダプタは大変なハムノイズを残していきます。ACアダプタは秋月の12Vの奴です。
赤枠で囲まれた部分は実際のプリアンプ部です。エミッタフォロアでギターの入力を受け、以後トランジスタ2石による電圧増幅回路を経て再びエミッタフォロアでインピーダンスを下げられた後、出力されます。
R22は出力インピーダンスをわざと上げるための抵抗です。これを入れないと歪み系のエフェクターを繋いだ時に「シャーーーーー！」という音がガンガン混入して聞くに堪えない音になるため泣く泣く入れました。ミキサー等に繋ぐ場合はこの抵抗はなくても構いません。
R23は抵抗器ではなく実際の負荷（ギターアンプやエフェクター等）です。私の使用しているエフェクターの入力インピーダンスが1MΩとマニュアルに記載されていましたので1MΩとしました。
内部の様子
実際の中身の様子です。左側の基盤がリップルフィルタ回路、右側の基盤がプリアンプ回路です。最初はプリアンプ回路のみ作ったのですが、秋月のACアダプタを接続してみたところハム音がひどすぎて使い物にならなかったためトランジスタを一つ使用したリップルフィルタ回路を入れました。（見事にハム音は消えました）
コンデンサはすべてオーディオ用を使用しましたが、音質にこだわったというわけではなく（そもそも音質面に関しては素人がどうこうできる問題ではないので諦めている）近所のパーツショップのコンデンサの品揃えが悪すぎてある程度耐圧が高いコンデンサとなるとオーディオ用以外に選択肢が無いためです。
また、内部で赤いLEDが光っていますが、これはリップルフィルタ回路の動作確認用のために付いているだけであり、無くても問題ありません。
実際に機材ラックの上に置いて電源を入れてみたところ。デザインセンスの無さ故に見た目がダサすぎる・・・。
使用感について
やはり手元のスイッチでギターとベースを一発で切り替えられるのは便利です。
さらにアウトプットも2系統ありますので、私は片方にエフェクターを、片方にチューナーを接続して、チューニングを行いたい時には出力をチューナーに切り替えています。リップルフィルタを組み込む前にはかなり気になっていたハムノイズもリップルフィルタを組み込んでからは全く出なくなりました。
また、R22の抵抗を取り除くとミキサーに直に接続できるようになり、簡易的なDI代わりにもなります。ただし、DIだけがほしいならサウンドハウスなどで安いDIを買った方が良いです。
実際の音について
まだ実際の楽曲制作には使用していませんが、試奏してみた感じではトランジスタらしい硬い音がします。
クリーンギターのカッティングなどでジャキッジャキッという音が強調されるような感じです。
実際の音などはもう少し使い込んでみてからUPしたいと思います。
自作アンプが完成！
いやいや、昨日は本当にがんばりました。
とうとう先日制作したアンプ基板をアルミケースに入れました。
あまりにも嬉しすぎるので先に動いている所の動画を紹介させてください。
ドラえもん風に・・・
このアンプの唯一のチャームポイントはレトロな電源ランプとスイッチであります。
私は自作をするのならできるだけ変な部品を使おうと思っていました。最近の家電には猫も杓子もLED（特に青色）が使われていますが、電源ランプとしての青色LEDがまぶしすぎて大嫌いな私は電源ランプには決してLEDは使わないぞ！と決めておったのです。ですから、この電源ランプの中には豆電球が入っています。
制作課程
これまでの経緯
最初に、そもそもなぜこのアンプを作ろうかと思ったかまだご存じでは無い方は以下の記事もご覧下さい。
基板のレイアウト決め
まずはじめに行ったことは2枚の基板をどう内部に配置するかを検討しました。
というのは本機は抵抗とトランジスタの発熱がハンパではないため、将来的にケースに冷却ファンを付ける予定であり、抵抗とトランジスタの両方を効率よく冷やすために基板をどう置くかを考える必要があったためです。
最初に考えたレイアウトがこれです。ケースの後ろに冷却ファンを取り付けた場合抵抗とトランジスタを万遍なく冷やせると考えました。ケースの後ろにはファンの他にコネクタ類などを取り付ける事を考えると奥行きには若干余裕を持たせておかなければなりません。
というわけで、次に考えたレイアウトがこれです。冷却ファンの風はトランジスタのヒートシンクに遮られてしまい抵抗があまり冷やせないと思われますが、かろうじて後ろのスペースは確保できますのでコネクタ類の設置には困りません。そして、ファンは後ではなくパネル上面に取り付けても良いのでは？と考えたためこのレイアウトで行くことにしました。
ケース加工
そうと決まれば穴を開けるスペースに印を付けておきます。
付けた印の上からセンターポンチで数回叩き凹みを作っておきます。こうすることでドリルが滑りません。
早速穴開け！ ケースは若干厚いアルミで出来ているので結構時間がかかりました。
しかも穴あけの最中にカイジに登場する兵藤会長の「キュルキュルキュル」というセリフが何度も脳裏をよぎりました・・・。
基板取り付け用の穴あけが終わり、基板を仮取り付けしてみたところです。我ながらなかなか良い感じじゃないですか。
フロントパネル、リアパネルの加工
フロントパネルとリアパネルの穴の位置決めは、パネル上に対角線を引きまくり、その交点を利用して行いました。なお、ランプやジャック類の大きな穴はドリルで開けてからリーマーを使って広げます。これがまた力仕事でしんどいことこの上ない！
フロントパネルに電源スイッチとランプ、ボリュームを取り付けたところ。
我ながらシンプルヘボいデザイン。この電源ランプがまた古くさくて味があって良いと我ながら思います。
同様にリアパネル。ACアダプタのジャックと入力端子、スピーカー端子。
LR表示は一切なく、適当に繋いで試して左右を判別してくれ、という超いい加減仕様ではありますが、個人で使うからそれで良し！
配線を終わらせた内部の様子です。
完成
最後に蓋を閉めネジで留めて完成です。
動作試験の為に私の機材置き場の上に置かれスピーカーに接続されました。
反省点
- 冷却ファンを取り付ける
- トランジスタと抵抗をケースのパネルに貼り付ける
の二つです。
実はその後LTSpiceをいじっていたのですが、電源電圧を上げて、入力段の抵抗値をちょこっとを変更し、出力トランジスタを2SC5200に変更することでわりと簡単に出力が上がる事がわかりました。回路は今のまま（A級シングル）ですので発熱がものすごい事になりますが、実はハードオフでジャンクのビデオカードを買えば大きなヒートシンクがかなりの安価で手に入ることがわかったので少し改良を加えて出力をアップさせてみようと思います。
電動ドリルを買ってきた
前回のエントリで製作したアンプをきちんとしたアルミケースに入れようと思い、その加工のために電動ドリルを買ってきました。
これは近所のホームセンターで4000円弱で手に入りました。
しかしこれにはドリルの刃が付属しておりませんので、他に刃10本セット、センターポンチ、シャーシリーマーなどを買ってきたわけです。ドリル本体とあわせて全部で6300円ぐらいだったかな？
部屋に戻り、練習がてら何かに穴を開けたくてウズウズしていた私は運良く「KIRIN 生茶」の空き缶を発見。
練習をかねてまずは底に一つ穴を開けてみることに。一応ポンチを打ってからドリルを当てた。
お・・・おもしれぇじゃねぇか・・・！！
しかし想像と違ったのは、電動ドリルだから空き缶ぐらいの薄い金属ならすぐに穴が貫通するだろう、と思っていたのがそうではなかったこと。
実際にはドリルをあててしばらく回していないと貫通しない。しかし、これでコツはつかめたぞ。
調子にのって沢山開けてみた・・・・。蓮コラみたいなのをリアルで作ろうと思ったんだけど刃がダメになりそうだからこのへんでやめておきました。
ついでに側面にも開けてみた。これぐら薄い部分でもそれなりに時間がかかりました。
しかし、やっぱりこういうのは習うより慣れろ、だと思いました。
しばらく練習をして、ケース加工に挑みたいと思います。
自作アンプ第2弾 （今度はステレオだYO）
懲りずにまたトランジスタアンプを作ってしまいました。
前回は単なる試作というかLTSpiceで設計した回路がちゃんと動くかどうかの実験だったのでモノラルアンプでしたが、今回は前回の回路をベースに多少改良を加え、さらにステレオアンプにしました。
このアンプはきちんとしたケースに入れ、小さなフルレンジスピーカーを鳴らすPC用のデスクトップアンプとして使う予定です。
前回の試作品からの改良点
- 出力トランスが不要になりました（前回シミュレーションでコンデンサ出力がうまく動かなかった件は、LTSpiceにエミッタ抵抗の抵抗値を入力する際、単なるΩをKΩとして入力していた、というマヌケなミスを犯してしまっていたからでした）
- パワートランジスタを2SC3421から2SC4793に変更
今回はいきなり鳴っている様子の動画から
デジカメのマイクの音質が良くないのでこのヘボアンプの魅力をお伝えできなくて残念です。
制作編
買ってきた部品、トランジスタと放熱器は万一の事を考えて多めに買いました。
前回の反省（トランジスタがカンカンに熱くなる）を踏まえて今回はきちんと放熱版を購入。今回の設計では無信号時のアイドリング電流が415mAです。デカいです。そしてパワートランジスタは2個使いますので今回は放熱版を取り付けてもカンカンに熱くなる予定・・・。
もう一つ発熱する部品として忘れてはならないのが抵抗。このアンプはA級アンプですので、電源のエネルギーのうちほとんどは熱になり捨てられます。この抵抗はその電気を捨てる為だけに存在しているかわいそうな部品。悲しい男よ、誰よりも愛深き故に！
というわけで部品点数が少ない電力増幅ユニットから組み立てました。トランジスタが2個付いているのでプッシュプルに見えますが、プッシュプルではなくシングル×２のステレオ回路なだけです。
次は電圧増幅＋ドライバ段です。これは1ch分の回路です。ステレオアンプですからこれと同じ回路をもう一度配線します。ちなみに、ユニバーサル基板で配線をしているとき、沢山の抵抗器を取り付けている時ほど退屈な時間は無いと思います・・・。
無事2チャンネル分の回路が組み上がりました。同じ回路を2度も組むのは面倒でした。
ちなみに抵抗が全部金属皮膜抵抗ですが、これは私が音質にこだわったからそうしたというわけではなく、近所のパーツ屋がカーボン抵抗をバラ売りしてくれないからやむを得ずバラで買える金属皮膜抵抗を使ったというだけです。
試聴
早速二つの基板を結合してアンプとして組み上げ、動作テストを兼ねた試聴を行います。なおこの基板はこの後アルミケースに収容され死ぬまでアンプとして働かされます。
電源は12V/2AのACアダプタから供給します。電源を接続するとスピーカーから「ボッ」とポップノイズが出ましたので、回路は動いている模様。
早速いくつかの曲を試聴してみたのですが、第一印象が
「ちょwおまwww これ本当に俺が作ったアンプあｑｗせｄｒｆｔｇｙふじこ」
でした。
あまりにも高すぎる解像度
とにかく音の解像度がハンパなく高く、ボーカル、ピアノ、ドラム、弦の類の再現力があまりにも高すぎるというか、細かい所とか空気感までそのまんま聞こえてくるのです。
一番驚いたのがシンバルの音の減衰でしょうか・・・。とにかくシンバルの音がこんなヘボい回路のアンプからあんなに自然に聞こえるとは・・・。
元々自画自賛するつもりはありませんでしたが、私がメインで使っているDENONのAVC-1500よりもかなり細かい音の再現力が高いのです。
ちなみに私は長年通信カラオケの制作でありとあらゆる曲を耳コピをしまくっていたので、それなりの音の違いや良い音、悪い音を識別する耳は持ち合わせていますことを申し添えておきます。
ただしジャンルを選ぶ・・・
いろいろな曲のジャンルを聞き比べて見ましたが、特にジャズやR&B、ユーロビート、クラシックを再生させた時の心地よすぎる音に作った本人がびっくりしました。逆にロックやメタル系は苦手なようです。
それでも素人回路には変わりないわけで・・・
私はいろいろなオーディオ系サイトで何度も「A級アンプはとにかく繊細な音で空気感が云々」という記述を見かけましたが今回実際にA級アンプを作って見て「こういう事か」と納得しました。
加えて素人回路なりの部品点数の少なさが音質の劣化を抑えているのでは、と予想しています。
一言で言い表すと「A級アンプの繊細さを兼ね備えたうんこアンプ」
ただし前述した通りこのアンプはパソコン用に作ったアンプで、8～12センチ程度のフルレンジスピーカーを軽く鳴らす目的で作ったので、音質的にはあまり期待していませんでした。
さて利点をいくつか述べた後は欠点もいくつか。
低音が出ない。
全くでないという訳ではありませんが、ちょっと足りないかなという感じがします。エミッタ抵抗の抵抗値を増やすと低音が出るようになるのですが音が割れてきます。
それでも、元々小口径のフルレンジスピーカーを小音量で鳴らす目的で作ったのであまり低音にこだわる事もないかなと。これはもうこのアンプの癖というか特徴だと思ってきっぱり諦めます。パワフルな音で聴きたければメインのAVC-1500があるわけですから。
発熱がものすごい。
このアンプは本当に小出力です。にも関わらず発熱がものすごいです。
トランジスタが取り付けられている放熱器はけっこう触っているのが辛いぐらい熱くなり、抵抗器にいたっては本当に触れないぐらい熱くなります。そして、抵抗器を基板に密着させすぎたため、電源を入れると基板から嫌な臭いが立ちこめます。
実際にこのアンプをアルミケースに組み込む際には抵抗をメタルクラッド抵抗に変更してケースに貼り付け、冷却ファンを取り付ける予定です。小出力のアンプごときになにもそこまで、と思うかもしれませんが、プロが作ったアンプと違い、素人が作ったアンプですから火事とかになったら元も子もありませんので・・・。
出力が小さい
シミュレーション上では8Ω負荷時に0.5W+0.5Wの出力が出る事になっていますが、実際にそこまで出すと音が割れ始めます。やはり少ないトランジスタ＋A級増幅で大出力を出すのは無理があるのかなと。それでもパソコン用のデスクトップアンプとして使うには十分な出力です。実は今もこのブログを書きながらBGMを垂れ流して悦に浸ってます（笑）
第3弾も作ります。
次は、10Wぐらい出るトランジスタアンプ（やっぱりA級で・・・）を作ってみたいです。そしてやはりゴールは真空管アンプですな。実はLTSpiceですでにEL34プッシュプルアンプの回路を作っていたりします。しかしトランスが高くて高くて・・・・（汗
自作アンプの試作品が完成すますた。
心配性な私はLTSpiceで設計した回路を実際に組み立てても動くのかどうかを検証してみようと思い、トランジスタを使ったアンプを作ってみました。
部品代は1,844円！
予め電源電圧を9Vと想定して設計しましたので、電源はその辺に転がっている適当なACアダプタを使いました。また、スピーカーは実験に失敗して壊れると嫌なのでジャンクのスピーカーを使うことにしました。
というわけで、購入した部品のレシートをうｐ。（クリックで拡大）
回路について
アンプはA級動作で、電圧増幅および位相反転反転（つまり反転した位相を再び反転させる）に2SC1815を2個、電力増幅に2SC3421を使っています。
出力は、出力トランスをエミッタフォロア回路でドライブしております。なんでわざわざトランスなんかを使ったかというと、直流カット用に入れたコンデンサがシミュレーション上ではどうしてもうまく動かなかったからであります（汗
そしてこれが回路図です。素人回路なので変なところがあっても多めに見てやってください。出力トランスの2時側に繋がっている8Ωの抵抗がスピーカー代わりの負荷です。
実際に組み立ててみた
配線にはユニバーサル基板を使い、部品のリード線を曲げて他の部品と接続するという形で回路を組み立てました。
いざ、テスト！
電源に９VのACアダプタを繋ぎ、入力側にサウンドカードのラインアウト、出力トランスの2次側にジャンクのスピーカーを繋ぎ実験です。電源を繋いだ瞬間にスピーカーから「ブブッ」とノイズが出ましたのでトランジスタには電流が行き渡っているようです。
実験の様子を動画で撮影してアップしましたので、よかったらご覧下さい。
問題点
トランジスタが触れないぐらい熱くなる
回路図を作成すると自動でプリント基板の作成から半田付けまでやってくれる装置があるともっと楽できるのにな・・・と思います（笑）
