四月の電子工作「SPRESENSEでデジタルエフェクターを作ろう！」ープリアンプの製作編ー
仕事もプライベートも忙しくてなかなか更新できずませんでしたが、今月もやります！今月のテーマはSPRESENSEで作るデジタルエフェクターです。構想はこんな感じ。
Twitterで電子バイオリンをSPRESENSEで作ろうとチャレンジされている”愚鈍クレメルさん”に影響され、"SPRESENSEでエレキギターのデジタルエフェクター作れんじゃね？" と思い試してみることにしました。
今月は日数もあまりないので、能書き抜きでいきなり本題。まずエレキギターの出力をSPRESENSEに電気信号として入力してやるためのプリアンプを作っちゃろう！ということでやってみました。
■ プリアンプの基本設計
ギターのピックアップの出力は微小なので、プリアンプで増幅してあげる必要があります。プリアンプには安直にオペアンプを使うことにしました。アナログ回路素人でもオペアンプならあまり間違いはありません。
□ C1とR1の定数の設定（ハイパスフィルターの構成）
単一電源を扱えるように電源電圧の半分の電圧のバイアスを加えています。C1のカップリング用の電解コンデンサは、オペアンプ側ではバイアスされるので極性に注意します。またここの回路はハイパスフィルタになるので抵抗と容量を人の可聴領域の下限の20Hzに近づけます。
□ C2とR2の定数の設定（ローパスフィルターの構成）
負帰還の抵抗とコンデンサは増幅作用をするとともに、ローパスフィルタを構成します。人の可聴範囲の上限20kHzに近づけます。増幅率も勘案しR1とR2の比率を決めていきます。
□ C4とR5の定数の設定
SPRESENSEのマイク入力は交流なので、ここでカップリングコンデンサを挟みます。このときも極性に注意します。あと、この回路はハイバスフィルターを構成しますので、20Hz以上の音をカットしないように決めていきます。
接地抵抗のボリュームはレベル調整のために設けています。データシートによるとSPRESENSEのマイク入力は 0.9Vpp なので電圧を調整するためです。
■ ブレッドボードで試してみる
実際にブレッドボードに組んでみました。小さなブレッドボードしかなかったので、ほぼゴミのようにしか見えませんが、きちんと動いてくれているようです。＾＾；
ギターの弦を弾いてオシロスコープで波形を見てみました。きちんと増幅されていることが確認できました。
エレキギターの出力をそのまま測定してみた結果はこんな感じ。ほぼさざ波ですね。
次はエレキギターの音がSPRESENSEで録音できるか試してみたいと思います。ちなみに実験に使っているエレキギターは娘のものを拝借しています。
（＾＾）／~
「SPRESENSEでデジタルエフェクターを作ろう！」ープリアンプの製作編
「SPRESENSEでデジタルエフェクターを作ろう！」ー低遅延入出力の実現ー
「SPRESENSEでデジタルエフェクターを作ろう！」ーコンプレッサーとディストーションの実現ー
「SPRESENSEでデジタルエフェクターを作ろう！」ー空間系エフェクターの実現ー
「SPRESENSEでデジタルエフェクターを作ろう！」ーモジュレーション系エフェクターの実現ー
Twitterで電子バイオリンをSPRESENSEで作ろうとチャレンジされている”愚鈍クレメルさん”に影響され、"SPRESENSEでエレキギターのデジタルエフェクター作れんじゃね？" と思い試してみることにしました。
V2.3にしてようやく弾けるようになりました。ちょっと感動。次回はSpresenseにつないでエレキにすることをめざします！
— 愚鈍クレメル (@Gudon_Kremer) March 28, 2021
雑な製作ですが、本物のバイオリンのすごいところがちょっとわかってきたような。
フルバージョン(6分ちょっと)はこちら：https://t.co/1uDx5W3gEh pic.twitter.com/TEQT2uE4Wx
今月は日数もあまりないので、能書き抜きでいきなり本題。まずエレキギターの出力をSPRESENSEに電気信号として入力してやるためのプリアンプを作っちゃろう！ということでやってみました。
■ プリアンプの基本設計
ギターのピックアップの出力は微小なので、プリアンプで増幅してあげる必要があります。プリアンプには安直にオペアンプを使うことにしました。アナログ回路素人でもオペアンプならあまり間違いはありません。
□ C1とR1の定数の設定（ハイパスフィルターの構成）
単一電源を扱えるように電源電圧の半分の電圧のバイアスを加えています。C1のカップリング用の電解コンデンサは、オペアンプ側ではバイアスされるので極性に注意します。またここの回路はハイパスフィルタになるので抵抗と容量を人の可聴領域の下限の20Hzに近づけます。
□ C2とR2の定数の設定（ローパスフィルターの構成）
負帰還の抵抗とコンデンサは増幅作用をするとともに、ローパスフィルタを構成します。人の可聴範囲の上限20kHzに近づけます。増幅率も勘案しR1とR2の比率を決めていきます。
□ C4とR5の定数の設定
SPRESENSEのマイク入力は交流なので、ここでカップリングコンデンサを挟みます。このときも極性に注意します。あと、この回路はハイバスフィルターを構成しますので、20Hz以上の音をカットしないように決めていきます。
接地抵抗のボリュームはレベル調整のために設けています。データシートによるとSPRESENSEのマイク入力は 0.9Vpp なので電圧を調整するためです。
■ ブレッドボードで試してみる
実際にブレッドボードに組んでみました。小さなブレッドボードしかなかったので、ほぼゴミのようにしか見えませんが、きちんと動いてくれているようです。＾＾；
ギターの弦を弾いてオシロスコープで波形を見てみました。きちんと増幅されていることが確認できました。
エレキギターの出力をそのまま測定してみた結果はこんな感じ。ほぼさざ波ですね。
次はエレキギターの音がSPRESENSEで録音できるか試してみたいと思います。ちなみに実験に使っているエレキギターは娘のものを拝借しています。
（＾＾）／~
「SPRESENSEでデジタルエフェクターを作ろう！」ープリアンプの製作編
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この記事へのコメント
あらら、ほんとですね。定数をいろいろいじっているうちに異なるメモ書きを転記してしまったようです。そのうち直しますね。