ゲインの設定 後編

前回は、ゲインの設定方法の基礎的なことやりました。

今回はもう少し掘り下げたいと思います。

ゲインを可変にする方法

一番簡単なゲインを可変にする方法をご紹介します。

とりあえず今回もD1とD2とC2は無視してください。

ゲインの式は、

\(\displaystyle GAIN = 1 + \frac{ R4 }{ R5 }\)

でした。

この式からもわかるように、

R4が大きくなればゲインが大きくなります。

ここで、R4をポット(可変抵抗)に変えればいいのです。

R4をポットに変えれば、手元でゲインを変えれますよね。

これが、エフェクターについているGAINつまみです。

TS系のエフェクターのゲインは、基本的にこういう仕組みです。

下のTSだとOVERDRIVEという名前のつまみですが….

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でも困ること

R4を可変抵抗にしたのはいいとしましょう。

例えばよく500kのポットを使いますが、

これは抵抗値が、0から500kΩまで変わるわけです

ではポットが0Ωの時どうなりますか?

0Ωになっているときこうなりますよね。

これってどういう状況でしょうか。

式からゲインは1なので入力と同じように出力の電圧が変化します。

いわゆるバッファです。

一瞬の電圧をはかると入力が8Vなら出力も8Vです。

そしてR5はオペアンプの負荷になりますよね。

こうするとちょっと見やすいかな。

このときBIASにつながっているR5に電流がながれますよね。

この電流はどっからでてくるかというとオペアンプの出力です。

そんなにいっぱい電流をオペアンプは出力できません。

電流を流しすぎると、

オペアンプが加熱して焦げてしまったりちゃんと電圧が出力できなくなります。

1kΩぐらいでも大丈夫じゃないかなーとも思うんですが、

ある程度大きくしておいたほう安心できます。

このある程度がだいたい10kΩです。

ただこれはオペアンプの負荷が10kΩ以上であればいいという話なので、

こうしてもいい。

ポットの横に直列でR4はさんだだけです。

こうしておけば、ポットが0Ωのときでも、ちゃんと負荷は10k以上になります。

ということは、ポットをいじってゲインを上げても

常に負荷抵抗は10k以上になるので大丈夫です。

交流なので瞬間で止めて考えて、オームの法則より

出力の電圧 – BIAS電圧 = (R4 + R5 + POT) x I ですので

さっきより流れる電流が少ないでしょ。

次段のオペアンプの入力インピーダンスを無限大と仮定した場合のはなしです。

というわけで、電流はオペアンプから出すぎることはないので、

オーバーヒートは起こしませんね。

ゲインとしては、ポットが最小で0Ωの時、

\(\displaystyle 1 + \frac{ R4 }{ R5 }\)

\(\displaystyle 1 + \frac{ 10k + 0 }{ 1k } = 11倍\)

ポットが最大で500kのとき

\(\displaystyle 1 + \frac{ 10k + 500k }{ 1k } = 510倍\)
という感じになります。

本当に510倍になるのか?

なるっちゃなるし、ならないっちゃならないです。

というのもオペアンプというのは最大で、電源電圧までしか出力できません。

BIASがありますので、+に4.5V、-に4.5Vまでしか出力できません。

とはいえ実は、これだけゲインをとることで、

計算上電源電圧以上になるとしても実は意味があるんです。

それはダイオードでクリッピングさせるからですが、

その話はまた次回、

ではまた。

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