エフェクターの原理 トーン回路

新しい記事を書くのは、かなり久しぶりです。

楽しみにしてくれてた方おられましたら、申し訳ありません。

僕はサボりぐせの塊のようです。

今日は、めちゃくちゃ前に、予告していたトーン回路を解説したいと思います。

いろんなTONE回路

トーン回路は、

音の方向性を決める上でかなり重要になってきます。

アンプでいうと、”Fenderのトーンスタック”なんて言われるぐらい、

トーン回路がそのメーカーの音を決めているといっても過言ではないぐらいです。

だから、一概にトーン回路といっても、いろいろあります。

BOSSが好きなやつや、

TimmyやJanrayのようなTREBLE BASSと別れたもの、

そして、TSのトーン。

TS系と言われるエフェクターには大体同じトーン回路が入っています。

このトーン回路は、結構TSをTSたらしめているポイントです。

そして意外とこの回路はわかりにくいです。

というわけで、今回はTSのトーン回路を解説してみたいと思います。

また、この回路は、HPFとLPFを応用した形になってますので、

抵抗とコンデンサ HPFとLPF』や、『入力回路のハイパスフィルター』で扱った内容の復習にもなっています。

TONE回路の場所

この画像は、僕がテキトーにいじって書いたLandgraff DODの回路図です。

 

TSをそのまんまパチった回路をしているので、

これを元に今日は解説していきます。

この青枠で囲ったところが、トーン回路です。

一見すると、オペアンプの-入力と+入力の間に、

TONEが挟まっているので、なんじゃこりゃとなってしまいますが、

順を追って考えると、そこまで難しくはありません。

このTONE回路を考えるときに、めちゃくちゃ大事になるのは、

電流を考えることです。

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右に振り切ったとき(TONE10)

右に振り切ると、音がキンキンするというのは、

ご存知だと思います。

なぜかというのが今回のテーマです。

TONEを振り切ったときというのは、

ポットの2番が3番とショートしている状態です。

つまり上の画像のようになります。

ここで、それぞれの電位を考えます。

オペアンプの、非反転入力端子(+)と反転入力端子(-)は、

イマジナリーショートといって、同じ電位になるというのは、

増幅部のでこの話は結構使ってますので、覚えておられる方も多いでしょう。

また、電位が同じところは、その区間に電圧がかかりませんので、

電流は流れません。

電流というのは、電位が高い所から低い所にながれます。

ということで、上の画像のように、

イマジナリーショートで、ポットの1番と3番の間には電圧がかかりませんので、

1番と3番には電流は流れません。

つまり、ここはつながってないようなものです。

電流が流れなかったら、電圧降下も発生しませんので、

トーンになんの影響も及ばさないからです。

高域になればなるほど電圧が小さくなるといえるとき、

それはハイカットの特性があり、LPFであるといえるように、

電圧降下が起きないということは、トーンになんの影響も及ばさないからです。

つながっていないなら、回路図から消しましょう。

これで話が見やすくなります。

緑で囲った所のこの形、見覚えありませんでしょうか?

抵抗とコンデンサ HPFとLPF』のところで出てきた、HPFです。

解説はそちらのページでしています。

トーンをフル10にしたとき、完全にHPFとしてトーン回路は動作しています。

しかし、ここでちょっと考えなければならない点があります。

それはこれが、増幅回路だということです。

ゲインを計算すると、\(1 + \displaystyle \frac {R9}{R7}\)で、

だいたい5.5倍ぐらいあります。

また、R6とC4でLPFも構成しています。

トーンを左に回して行くと、ここもかなりトーン回路に関係してきます。

コンデンサを抵抗として考えるとき、高域になればなるほど抵抗値が小さくなります。

つまり、C4に流れる電流は、高域に慣ればなるほど大きくなります。

ということは、高域でR6による電圧降下が大きく生じ、

信号の電圧は高域になればなるほど小さくなるというわけですね。

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左に振り切ったとき(TONE0)

次は左に振り切った時を考えます。

左にふりきったということは、

ポットの1番と2番がショートしています。

また同様に、1-3間に電流は流れません。

こうして、つながってないところは、切りましょう。

オペアンプの、-端子にはR9しかつながっていません。

-端子に電流は流れ込まないし、端子から流れ出ることもないので、

R9には電流は流れません。

電流がながれないということは、電圧がないということになります。

R9間に電圧はかからないので、オペアンプの-端子と出力は同じ電位ということになり、

-端子は+端子と同じ電位なので、これはボルテージフォロア(バッファ)だとわかります。

また、右上に見やすいように回路を書き直してみました。

形としては、R6の抵抗とC4、R8、C5、R7を合成したインピーダンスによる分圧回路です。

コンデンサがGNDにつながっていることを考えると、

LPFになっていることがわかります。

つまり左に振り切ったとき、

トーン回路はただのLPFになっています。

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トーン真ん中(TONE5)

すごく単純にいえば、端っこと端っこを足して割れば、その間の動作になります。

つまり、LPFになりつつ、HPFになってます。

もう少し具体的にみていきましょう。

先程から何回もでてきますが、

イマジナリーショートにより、ポットの1-2と2-3に切り離して考えます。

すると結局こんなふうになります。

右に振り切ったとき、

約5.5倍で増幅されていました。

右に振り切った状態で、左に回していくと、増幅率も下がっていきます。

また、HPFを構成する抵抗値が大きくなるので、

カットオフ周波数も低くなっていきます。

また、1-2間の抵抗値が小さくなるので、よりハイカットされます。

なので、左に回すとモコモコした音になりつつ、音もちょっと小さくなるので、

かなりひっこんだ感じがすると予想はつくわけです。

実際そうなってますよね。TSのトーンって。

左に振り切ったときから、

右へ行くと、その逆で、

増幅率もあがりカットオフ周波数もあがり、

ハイカットは小さくなるので高域が増えるというわけですね。

まとめ

こんな感じで、結構ややこしいわけですが、

なんとなく分かっていただけたかなーと思います。

LPFとHPFさえわかっていれば、

例えば、R6を大きくすれば、ハイがさらにカットされるし、

C4やC5を小さくすれば、

もうちょい高域がでるだろうとかいろいろとmodができますね。

また、例えば、R6以降のパーツを取っ払って、

fenderのトーンスタックを積んで、

その後のオペアンプは音量持ち直し用に使うとか、

いろいろと考えれることはあります。

みなさんもいろいろ試してみてください。

ではまた。
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