ウィーンブリッジ発振回路の実験

■ウィーンブリッジ発振回路

1.6MHzの正弦波を簡単な部品で作りたい。

OpAmpを使う方式として、ウィーンブリッジというものがあるらしい。

https://cc.cqpub.co.jp/system/contents/1552/

意味合いとしては、G=3の非反転増幅回路にバンドパスフィルタをつけたもの、と言えるらしい。

このバンドパスフィルタは、R1=R2, C1=C2のとき、f=1/(2πR1C1)となる。

逆算すると、1kΩと100pの組み合わせにすればよい。

単電源での実装はこちらがわかりやすい。

https://araisun.com/wien-bridge-oscillator.html

上記を参考に、回路をシンプル化しつつ、OpAmpの余った分をバッファアンプとした。

こちらを、実際に回路を組んで試してみる。

■結果

TL072Pで回路を作り、R1C1をいくつか変えてテストしてみる。

結果は以下の通り。

51kΩ+104,G=3 31Hz 1kΩ+104,G=3 1.59kHz

51kΩ+102,G=3 理論値31.2kHz 1kΩ+102,G=3 理論値1.6MHz 1kΩ+102,G=6 理論値1.6MHz

102を使うと、うまく動作しなくなる。

OpAmpの速度もゲインも足りないっぽい。

そもそもうちにあるOpAmpは以下のみ。

1. 4558DD
2. TL072P
3. TA75558P
4. LF353N
5. JRC2737D
6. MCP6022

1-5はすべてGB籍が3-4MHzしかないので、1.6MHzには使えないよう。

また、MCP6022はGB籍が10MHzだが、これでもまだ不十分で、しかもCMOSなので耐圧が5.5Vまでしかない。

試しに、電圧をLiPo 4Vに落として試してみる。

1MΩ+102,G=3 1.45kHz

51kΩ+102,G=3 27.9kHz

❓1kΩ+102,G=6 0.6MHz

結果、手持ちの組み合わせでは実験からも高周波数では使えないと分かった。

OpAmpは高周波には向かないということがよくわかった。

トランジスタ単体なら2SC1815でもft=100MHzと十分なので、今度はコルピッツ発振器などをためしてみたいと思う。

以下、https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.htmlのコード。

$ 1 0.000005 0.41233529972698213 50 5 43 5e-11
r -96 272 -96 224 0 10000
c 224 224 160 224 4 0.000001 -10 -10 0
a 80 224 160 224 8 15 -15 1000000 0 0 100000
a 224 208 304 208 8 15 -15 1000000 0 0 100000
r -96 192 -96 144 0 10000
w -96 192 -96 208 0
w -96 208 0 208 0
w -96 208 -96 224 0
w 224 192 224 144 0
w 224 144 304 144 0
w 304 144 304 208 0
w 304 208 336 208 0
r 80 208 32 208 0 10000
g -96 272 -96 288 0 0
R -96 144 -96 112 0 0 40 9 0 0 0.5
r 128 144 80 144 0 22000
w 80 208 80 144 0
w 128 144 160 144 0
w 160 144 160 224 0
r 160 272 160 224 0 1000
c 144 304 112 304 4 1e-10 -10 -10 0
c 0 288 0 240 4 1e-10 -10 -10 0
w 160 272 160 304 0
w 160 304 144 304 0
w 112 304 80 304 0
w 80 304 80 240 0
w 80 304 0 304 0
r -48 288 -48 240 0 1000
w 0 288 0 304 0
w 0 304 -48 304 0
w -48 304 -48 288 0
w -48 240 0 240 0
w 0 240 0 208 0
w 0 208 32 208 0
O 336 208 368 208 0 0
o 34 1 0 4098 20 0.1 0 1
38 1 F1 0 0.000001 0.000101 -1 Capacitance
38 0 F1 0 1 101 -1 Resistance

PETのフタで世界最小のFuzz Faceを作る

（たぶん）世界最小のエフェクター、ボトルキャップFuzz Faceを作りました。

ペットボトルのキャップに、INとOUTの3.5mmジャックとDCコネクタ、VolとFuzzのノブ、電子回路のすべてが詰まっています。

プリント基板や部品実装サービスは一切使わずに、ユニバーサル基板で手作りしています。

必要な部品はすべて秋月電子で手に入ります。

■構想段階

Xを見ていたらガチャガチャの景品サイズのエフェクターなるものを見つけました。

Otodelさんのは実際に動くものです。

https://shop.otodel.com/items/82549576

https://kitan.jp/products/effector_cable/

こういうものを見ると俄然燃えてきます。

これまでエフェクターについては6.3mmジャックと電池内蔵を前提に考えてきましたが、ミニジャック3.5mmを使えるなら話は別です。

まだまだ小さく攻める余地はあるはず。

とにかく小さい回路を手で作るのが好きなんです。

ライバルとレギュレーションを揃える意味で、3.5mmジャックは使うものの、電源端子は2.1mmを搭載することに。

ただ、単純に小さいだけじゃ面白くないですし、プリント基板を使った既製品と競ってもいい結果にならないと思います。

他の回路開発も進めながら何となく考えていると、Fuzz Faceの丸とペットボトルのフタが頭の中で重なって、「Bottle Cap Fuzz Face」というキャッチーなネタが降ってきました。

語感もいいし、皆さんがイメージしやすいサイズでインパクトもありそうなのでこれでいくことに。

■実装検討

ポッドは半固定抵抗を活用。

ジャックはマル信無線のスルーホール実装のを使うとコンパクトに済むし、ちょうどボトルキャップの直径と同じくらいでいい感じ。

DCも、上下のクリアランスを使えばうまく入る。

スイッチは、オルタネートで秋月で簡単に手に入るのはDPDTまでだったので、トゥルーバイパスは諦めて、OFFでもIN側がぶら下がるつくりで妥協する。

このデバイスに音質を求める人はいないし、LEDを光らせるほうがよほど大事だからです。

実際にケース加工して押し込んでみる。左側はより目になって失敗したもの。

2つ目のキャップは大成功。

Hammond 1850Bと比べると小ささが際立つ。

配線前の姿。頑張ればゲルマトランジスタでも使えそうな余裕がある。

■実体配線図と基板作成

検討した実体配線図と、必要な部品を集める。

いい容量のTaコンデンサが手に入ったので、一部は積層セラミックコンデンサではなくTaにした。

コツとして、最初にチップ部品を木工用ボンドで仮止めする。

ボンドは、紙に多めに出して、リード線の切れ端ですくって使うのがおすすめ。

右下のほうの白い四角はLEDです。モードによって色が変わったら面白いかな、と。

あとは、配線引っ張ったりはんだ付けするのみ。

配線完了し試奏するも、バイパスなら音が出るのに、エフェクトONだと無音です。

配線を総チェックするも、すべてOK。

次に、コンデンサと抵抗の容量をすべて測っていく。

すると、2段目のトランジスタのコレクタに繋がっている7.5kΩ（原典は8.2kΩ）が数MΩになっている。

抵抗を焼き壊したっぽいので、置き換えないといけない。

しかしながら、ここで抵抗を無理に張り替えようとすると基板の蛇の目が取れたり、他のパーツが焼けたりとうまくいかない可能性が高い。

ここは、実利を取ることにして、元の抵抗のうえにもっと小さい1608の抵抗7.5kΩを載せてしまうことにした。

以下の画像が、子亀が乗った後の図。

結果、トラブル解消しうまく音が出るようになりました。

世界最小のFuzz Face、たぶんDC2.1mmジャックが差せる中では世界最小級のエフェクターの完成です。

実際の動作はXで見てみてください。

https://x.com/i/status/1942246276466442554

以上。

ひよこのページさんのミニブースターを真面目に実体配線にする

ひょんなことから、久々にひよこのページさんのミニブースターについて実体配線することになった。

せっかく真剣に取り組んだので、ブログに画像をまとめます。

■2SK30A、通常の24mmボリューム

■2SK303、通常の24mmボリューム

■2SK30A、ラグ板

■2SK303、ラグ板

■2SK30A、通常の24mmボリュームの省スペース実装

　※2025/06/19匿名様に実体配線図のミスをご指摘いただき、差し替えいたしました。

めちゃくちゃ実装効率のいいFuzz Faceクローンを作る②

前回の続き。（https://matsu-log.blogspot.com/2025/05/fuzz-face.html）

Fuzz Faceの実体配線まで考えたので、あとは実装してみる。

できたのが以下。

BC109は、BC108と差し替えたいのでソケットを採用。

裏面はこんな感じ。左上あたりに0603の8.2kΩがこっそりある。

　

相当小さく作りこめた。

8.2kΩを買ったはずが8.2Ωだったので、そこだけ急遽SMDで代用。

あとはケースに組み込んだらできあがり。

めちゃくちゃ実装効率のいいFuzz Faceクローンを作る①

部品ボックスを整理していると、BC108とBC109が2つずつ見つかった。
大昔に、Fuzz Faceを作れるよう買いだめして、そのまま放置していたっぽい。
在庫整理を兼ねて、Fuzz Faceを作ることに。

回路図は「Fuzz Face Schematic BC109」などで調べればすぐに出てくる。
さすがに60年近く前のエフェクターなので、公知の技術として扱ってもよい気もするが、権利関係がよくわからないので直接は触れないでおく。

今回作った実態配線図は以下の通り。※TOP View、抵抗はすべて縦置き

こだわったポイントは以下の通り。

1. 基板実装型の9mm角のVRを使って、ポッドへの配線をゼロ化
2. できる限り基板の面積を最小化＝実装効率を最大化する
3. 信号IN/OUTと電源、GNDの配線はなるべく基板の周囲に寄せて取り回しやすくする
4. 片面実装、片面配線にする（ジャンパは使わない）

もう一回り小さいコンデンサにしたり、表面実装部品に変えたり、2層基板にすればまだまだ追い込む余地もあるけれど、蛇の目片面で汎用のラジアルリード部品での実装なら相当に効率的な実装になっているのでは？
もっと改善できた！というときはぜひ教えてください。

実装する前にブレッドボードで試奏してみたけど、なかなか楽しい。何十年も売れ続けている理由も納得。

NJM2360、NJM2374やMC34063などでほしい電圧を作るための抵抗の組み合わせを簡単に計算させる

多くのスイッチング電源ICは、参照電圧Vrefが一定になるようにスイッチングをON/OFFもしくはPWM制御してくれる。

基本は、「ほしい電圧になる抵抗の組は何か？」「特定の抵抗を組み合わせたとき、何Vを作る電源になるのか？」の2つが知りたい。

オームの法則で簡単に解けるけど、いちいち紙に書いたり電卓を使うのすら面倒なので、一発で計算してくれるツールを作った。

https://codepen.io/ullah/full/wBBpXxM

See the Pen 抵抗分圧計算機 by ullah (@ullah) on CodePen.

個人的には相当便利だと思うので、試してみていただきたい。

Mini Champ 5C1を作る

Champ 5F1もどきがうまくいったので、次は5C1を作ってみる。

というのも、Mini 5F1はMT9→MT7という並びがちょっとアンバランスに見える。
また、今まで5F1しか作ったことがないので、プリが5極管のときの音も聞いてみたい。

■真空管の選定

本家は、プリ6SJ7→パワー6V6GTという構成。5極管＋5極管。

プリに使えそうなMT管を調べてみると、6AU6ファミリがちょうどよさそう。

パワー管は12AQ5を使いまわしたいので、プリ12AU6→パワー12AQ5の組み合わせに決定。

■回路図、実態配線図

回路図はhttps://www.google.com/search?q=5C1+schematicで探してください。

よくあるシングルアンプだが、初段はグリッドリークバイアスによって部品点数を削減しているのが面白い。
プレートがそのまま接地され、第1グリッドにはグリッドリーク抵抗5MΩをつけて、コンデンサを挟んで入力を受けている。
このカップリングコンデンサを除くと、初段のバイアスが崩れるので要注意。

定数は以下のように置き換えています。
常備部品に1Mを超える抵抗がなかったので、急遽aitendoで部品を追加した。

　5MΩ→4.7MΩ、2MΩ→2.2MΩ、500Ω→470Ω、25kΩ→22kΩ、8uF→6.8uF

実態配線図はこんな感じ。昇圧関係は5F1の記事参照。

特筆すべきところは無いけど、MT9の双3極管からMT7の5極管になったことで相当回路を組むのが楽になっている。

工作初心者には5C1のほうがおすすめ。

■実物

で、できたのがこれ。
前作と違い、パワー管を少し左にオフセットさせている。

 

5F1で感覚をつかんだので、相当早く作れるようになった。
1番時間がかかったのは、プリ管に採用した12AU6のオークションでの到着待ち。

はらわたはこんな感じ。
だんだん感性がマヒしてきて、まだまだスペースがあるように感じてしまう。

今回は、3Dプリンタの活用範囲をさらに広げた。
FET固定だけでなく、コンデンサの固定台も作成。
OPトランスのネジと共締めできるようにしている。

これは没だけど、よそで使えそう。

左から5C1、5F1、某Fuzzエフェクターのコピー。
アンプが小さすぎてエフェクターがバカでかいように見えてしまう。

裏面。

■試奏

住宅事情もあり大した音量は出せていないが、5F1よりもなんというかギラつきがあるように感じる。
ボリュームを絞ったときのコントロールのしやすさはこちらのほうが明らかに上。やはり12AX7の2段はゲインが有り余っているのでは？

この違いが、パワー管で歪ませるときにどう変わってくるかは、またしっかり音を出せる環境で検証してみたい。

以上

Mini Champ 5F1を作る②

 ①からの続き。

手乗りアンプができた。音もいい感じ。ちゃんとFenderの音がしている・・・気がする。

いい具合にスタックできる。

はらわたはこんな感じ。行き当たりばったりで組んでしまい、相当汚くなってしまった。電源系とボリューム周りはユニバーサル基板で組んだほうがいいのかも。

これは3Dプリンタで作ったナット固定治具。TO-220の穴に合わせてナットを固定できるようにしている。FETをケースにねじ止めするときにめちゃくちゃ楽になる。

途中経過。このときはまだ整然としていた。

実態配線図。実際に作ったものとは配置が微妙に異なるが、回路は同一。

Mini Champ 5F1を作る①

ぺるけさんの真空管式とトランジスタ式ミニワッターが完成してオーディオ環境は十分になった。次は真空管のギターアンプが欲しい。

実家に昔作ったChamp 5F1のデッドコピーはあるものの、音もボディも大きすぎる。

また、ずいぶん昔からB電源にスイッチング電源を試したいと思いつつ何度も挫折してきたので、そろそろリベンジしたい。

というわけで、信号は5F1系のフルチューブ、B電源は自作のチョッパー、A電源は12Vのスイッチング電源という構成で考えてみる。

■参考文献

TENTECさん：https://marinesnow-jp.jimdofree.com/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0/%E7%9C%9F%E7%A9%BA%E7%AE%A1%E3%83%9F%E3%83%8B%E3%82%AE%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%97/mini-fender-champ-aa764/

真空管は熱い！さん：https://vacuumtuber.com/2024/10/29/post-2161/

前者は小型化、チョッパーの実装が大変参考になる。使うコイルの種類や値、FRDを1JU41にするなど、色々真似させていただいた。小型ケースに詰める技術も凄まじい。

後者は球と回路定数の選定で参考にさせていただいた。6V6系の選択肢として6AQ5があると知り、その家族の12AQ5を使うことにした。

■回路の実験

電源は12VからDC-DCチョッパーで250Vを作る。6V6よりも6AQ5のほうが耐圧が低いみたい。6Vを作るのが面倒なので、12AQ5にする。

定数は5F1と先人のものをほぼ踏襲。

ブレッドボードで試作。結構いい音。スピーカーは昔作ったFE83Eで、相性いい。

12AQ5が東芝製なので、プリにNEC製の12AT7を組み合わせてみた。

チョッパーも無事動作。10年以上失敗を繰り返してきたけど、原因はFRDとコイルとMOS-FETの選定ミスとわかった。まずは、素直に先人と同じ部品を買ったほうがいいというのが教訓。

FRDはとにかく応答が早く電流を多く流せるものがいい。電圧降下を気にするのはその後。

コイルはスイッチング電源用、大電流を流せるものにする。また、インダクタンスは大きければいいというものではないので、スイッチング周波数や取り出す電圧に応じてチューニングが必要。今回は220, 470, 680, 101, 221, 471を買いそろえて実験し、やはり221と結論になった。 

MOS-FETはRonとton/toffが重要。その次に入力容量。どれも小さいほどよい。

■実装前編

ブレッドボードでうまく動いたので、まずチョッパー部分をコンパクトに実装してみる。

実際に組むとこんな感じ。表面実装部品のお陰で相当コンパクトになった。FETは2SK3234で、秋月で手に入る。

ケースを加工していく。TENTECさんに刺激され、タカチのHammond 1590A互換で組む。

真空管とトランスを載せたところ。

トランスはT-600で、中身をひっくり返して足を内向きにまげて設置。新たに買ったねじ切りタップのお陰で、真空管ソケットとかをナット無しで固定できてめちゃくちゃ楽。

手乗りサイズなのに立派に真空管アンプなのが面白い。

VRを9mm角に付け替えたいのと、1.5kΩの抵抗が材欠なので、残りの実装は部品が来てから。