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APHEX Punch FACTORYは一昔前に有名だったペダル型コンプレッサーで、ZOOMのマルチエフェクターにもこのタイプのエフェクトが入っていました（次の図はMS-60Bのエフェクトリストより引用）。

ジャンクとはいえ、ガリと外装がジャンクの理由で、動作自体はするとのことでジャンクとしては比較的状態は良さそうなのと、とりあえず有名なものは使ってみよう精神で買ってみました。

ちなみにAPHEXというメーカーはエキサイターエフェクターをいち早く作ったことで有名だそうで、ペダル型のエキサイターも作っていたそうです。現在はマイクメーカーとして知られるRØDEの傘下だそうで、現在ペダル型エフェクターはもう作っておらず、ラック型・テーブルトップ型のオーディオ機器を主に作っているようです。

状態チェック＆中身を見る

とりあえず音出しをしてみたところ、ポットとフットスイッチどちらからも軽く触っただけでめちゃくちゃノイズが出ますが、それ以外の出音に関しては問題はなさそう。外装はツマミが加水分解でベトベトになっているのと、フリスクのシール、そして裏面が傷だらけという以外は、致命的なダメージはなさそうです。ということでケース洗浄とポット・スイッチ交換でなんとかなりそうです。

続いて中身を見てみると、あまり分解は考えられていないようで、半田付けで固定されているフットスイッチを外さないとケースと基板を分離できないような構造でした。半田付けされている部分の大半は綺麗にフラックス洗浄＋カットがされているのですが、一部見るからにフラックスが残っている部分があり別工程で作業が行われただろうことが伺えるものになっています。ねじ止めされているのはキャノンコネクタとフットスイッチ、ポットだけと、組み立てコストが削減されている雰囲気ですね。

問題となっているフットスイッチとポットは、あまり見かけないタイプのものが使われていました。フットスイッチは6端子のもので、CLIFF 4066のPCB用端子バージョン系のものと思われます。CLIFFのスイッチ自体は秋葉原でもそこそこ見かけるのですが、このタイプのものはちょうど今出回っていないようで、そのため中国メーカーの同規格のものと思われるものをAliExpressで発注しました（自分が買ったのは3個セットだったのですがなぜかなくなっているのでリンク先は同じものと思われる2個セットです）。

足が棒じゃなくて穴が空いている板のタイプや足が6本ではなくて3本のもの、モーメンタリ（押している間だけ状態が変わる）タイプなど、似たようなもので異なるものも売られているので購入時には注意が必要です（自分も届いてからテスターで確認するまで不安でした）。

ポットに関しては足が6本と4本のタイプが1つずつ使われています。6本の方は2回路が内蔵されているもので、4本の方はうち1本が飾りのものです。

同じようなタイプのものはBourns、Alpha、Alpsなどで取り扱いがあるのですが、いずれも国内のお店では入手が難しいため、マルツ経由でDigiKeyから購入しました（DigiKeyは送料が高いのですが、マルツ経由だと個々の部品のお値段が若干高くなる代わりに3000円以上で送料無料になる）。

4本足（10k、Aカーブ）の方はPTV111-3415A-A103です。こちらはほぼ同じ仕様のものになります。

いっぽう6本足（50k、Bカーブ）の方はPTV112-34**-B503というものが対応する製品なのですが、DigiKeyでも取り扱いがなかったため、似たタイプのPTV112-4420A-B503を選択。34**と44**の違いは軸の根元にネジが切られているか否かで、最悪ポットの片方がねじ止めされていればなんとかなるだろうという感じで妥協しました。いつかネジが切られているタイプが入手できたら交換したいところです。

また、現状問題はなさそうでしたが、なんとなく気分的な問題でフォンジャック（IN/OUTで2個）、側面のプッシュスイッチ（3個）、電源ジャックも交換することにしました。

フォンジャックはよくあるNEUTRIKのやつと思いきや、AMPHENOL独自の小型タイプのもの（しかも取り付け部のネジが半分までしかないバージョン）でした。幸いこちらもDigiKeyで互換性のあるタイプのものの取り扱いがあったのでマルツで注文。プッシュボタンはよくあるタイプで、もともと付いているものはTONELUCK製のものでしたがE-SWITCHで同じ規格のものがあったのでボタン部分もセットで購入。部品代はトータルで2000円ほどとなりました。

回路雑感

完全に個人の感想レベルの感想ですが、セラミックコンデンサが使われていなかったり、電解コンデンサは全体的に容量の大きなものが使われていたり、抵抗は金属皮膜抵抗で統一されていたりと、こだわって設計されていると思いました。また、電源部分はブリッジダイオード＋大容量電解コンデンサ→清流と、直流・交流どちらでも動作するような仕組みになっているのが面白いです。電源部分にのみ表面実装ICが使われているのも興味深い点です。

配線パターンは太めで、多少なら部品を取り外ししてもダメージはなさそうです。ベタアースが電源回路部分にのみ使われているのも面白いと思いました。

オペアンプはMCP602で統一されているのが気になるところです。このオペアンプは電源電圧が最大6.0Vと、ペダルタイプのエフェクターで使うにしては低めです。Rail-to-Rail型で信号レンジとしては0〜6Vを受け付けられるため、実質的には一般的な9V電源のオペアンプと変わらないとは思いますが、消費電流は低いものの特に低ノイズというものでもなく、なぜこのオペアンプを選択したのか興味深いところです。ちなみにこのエフェクター自体の電源電圧はAC5〜32VもしくはDC7〜48Vなので、内部的には6V前後の電源電圧で動作しているものと推測されます。

なお、初期ロットはファンタム電源での動作に対応していなかったそうなのですが、この個体は対応しているバージョンです。(C)2005と基板に書かれているので、2005年以降の製造と推測されます。

ケース洗浄

ひとまずケースと基板を分離したので、シールを剥がして洗浄します。シールはお湯でふやかして表の部分を剥がしたうえで、パーツクリーナーを吹きかけながらメラミンスポンジで擦って粘着部を取り除きます。その後全体的にパーツクリーナーを吹きかけながら軽くメラミンスポンジで擦って汚れを落としたあと軽く水洗い。メラミンスポンジで擦りすぎると塗装のツヤがなくなってしまうので、その後プラスチック用の研磨剤で全体を磨いてツヤを出し、最後に台所用洗剤で全体を洗います。

さすがに裏ブタの傷や凹み、塗装がハゲるレベルの傷はどうにもならないですが、それ以外はこれでピカピカに復活しました。また、9V電池固定用のスポンジはだいぶ劣化していたので完全に取り外しました。多分電池で使うことはないのですが、今後必要に応じて適当なものを貼り付けるかもしれません。

コンデンサ交換

この製品が売られていたのは2000年代のはずなので、少なくとも10年以上は経過しています。電解コンデンサの寿命は10年などとよく言われているので、気分的な問題でなんとなく電解コンデンサも交換することにしました。ただ、よく見てみると回路規模の割に電解コンデンサの数が多いです。特に多いのが10μF/16Vのもの（8個）で、2.2μF/35Vが3個、120μF/50Vが2個、100μF/25Vが2個でした。本来電解コンデンサである必要のないはずのLEDメーター部にも電解コンデンサが使われていることから、余裕を持って大容量のコンデンサを使っているのかなと思いました。

10μFと2.2μFには直径3mmサイズの電解コンデンサが使われているのですが、今現在はこのサイズの電解コンデンサは入手が困難なようです。ただ、足の間隔は4mmサイズのものと同じなので、今回は4mmサイズのもので代用しました。部品はスペース的に余裕を持って配置されているため、おおむね問題なく交換が可能でした。LEDドライバ周りだけは隣の抵抗と干渉したため、若干浮いた形になったものの許容範囲内かと思います。

電解コンデンサは極性があるので、交換時には極性を間違えないように気をつける必要があります。基本的に半田付け用のパッドが四角いところがプラスになるのですが、一箇所だけこのルールに合致していないところがあったので要注意です（基板のパターンを見て確認しましたが、単に部品を間違えて取り付けたという訳ではなく、プリント基板設計時のミスかもしれません）。さらに、100μFのコンデンサ（キャノンコネクタの真後ろ）は6.6mm径のものが使われているのですが、基板の足の穴の間隔をみる限り、本来は一回り大きなサイズのものが適正サイズな気がします（が、すでに交換部品を買ってきてしまったので今回はもともと使われていたものと同サイズのものを使用）。

なお、電源部分のコンデンサは足の片方がベタアースに直結されていたので（熱が分散するため）半田除去が大変でした。完全には取り除けず、半田ごてを穴に当てて取り除けなかった半田を溶かしながら交換するコンデンサを差し込むという面倒くさい作業をする羽目になりました……。

スイッチ・ジャック交換

スイッチとジャックの交換については特筆すべきことはありません。前述のように、フットスイッチは基板をケースに取り付けてからでないと固定できないので、こちらの作業は最後に行う必要があります。

作業完了＆使用感

ということで完成したものがこちらです。ツマミは同じものが入手できなかったので、似た形のものを使いました。いつかオリジナルと同じタイプのツマミも入手したいですね（軸受の穴がD型なのでなかなか見つからなかった）。

使用感としては、極端に出音の質感を変えないタイプのコンプレッサーで、出音をまとめるのに使いやすいなと思いました。スラップとそれ以外の音量差を整えるとか、そういう目的に使いやすい気がします。またDIとしても使えるのですが、その場合はフットスイッチとはON/OFFが連動せず、側面のプッシュスイッチでDI出力のDry/Wetを切り替える仕組みなので、ステージ上や曲中でON/OFFを切り替える際には注意が必要です。

残りの2つのプッシュスイッチはGROUND LIFTと入力のACTIVE/PASSIVE切り替えです。ACTIVE/PASSIVE切り替えに関しては微妙にノイズの乗り方が変わる気がするので、楽器側の種類にこだわらずに試してみるのが良いのかなと思いました。

バッテリーで動作する回路などにおいては、消費電力を少なくすることが求められることがあります。しかし、多くのオペアンプは信号が入力されていない場合でも一定の電力を消費します。TL062などの低消費電力型オペアンプもありますが、試したところ雑音がそれなりに多いという印象です。

オペアンプが無信号時にも電力を消費するのは、オペアンプ内にカレントミラー回路を使った定電流回路が存在するためです。つまり、定電流回路に流す電流を絞ることでオペアンプの消費電力を下げることが可能です。また、以前の記事で紹介したNJM4580オペアンプは差動増幅回路の後ろにダーリントン接続のエミッタ接地増幅回路やAB級増幅回路を接続することで増幅率向上と出力インピーダンスの低減を行なっていますが、高い出力インピーダンスが不要というケースもあります。その場合、出力段の回路を簡略化でき、またそれによって消費電力を削減できるかもしれません。

ということで、オペアンプ回路を設計して自作してみました。

必要要件とシミュレーション

必要となる要件ですが、オーディオ用途なのでせいぜい20〜30kHzまでの信号を増幅できれば問題ありません。また、反転増幅回路もしくは非反転増幅回路、ボルテージフォロワ等、基本的にフィードバックをかけての使用を想定します。そのため、開ループでの増幅率はそこまで大きくなくても大丈夫でしょう。入力信号の振幅は最大でも±3V程度で、出力側に接続する負荷抵抗は数十kΩ程度を想定します。消費電力は1mA以下、できれば0.5mA以下に抑えたいところです。入力インピーダンスは高い方が好ましいですが、少なくともトランジスタに直結する形になるため、勝手にある程度高いものになってくれると想定します。出力オフセット電圧や入力オフセット電流/電圧等のパラメータも（入出力にカップリングコンデンサを入れるのが前提なので）あまり気にしません。

この要件を目指してNJM4580の等価回路を元にシミュレーションで検討を行ったところ、差動増幅回路の後ろにエミッタ接地増幅回路＋定電流回路を使った能動負荷という構成で十分に達成できることが分かりました。次の回路図がシミュレーションに使用したものです。

ここでは電源電圧を±9Vとし、入力信号として振幅±0.1mV（100μV）の三角波を入力しています。このときの出力波形の振幅は負荷抵抗が100kΩ時でおよそ±3.9V、10kΩ時でおよそ±450mV、1kΩ時には±45mVとなりました。増幅率としてはそれぞれ39000倍、4500倍、450倍となります。

この回路でボルテージフォロワ回路を構成すると、入力信号の振幅が±3Vの場合は40kΩ程度までの負荷抵抗なら問題なく動作するようです。負荷抵抗を10kΩとすると、入力信号の振幅は±0.8V程度が限界のようでした。また、消費電力は0.205mA程度でした。

なお、この回路では後段のエミッタ接地回路部分に流す電流を大きくすることで、出力電流を増やすことができ、より小さい負荷抵抗でも動作させることができます。これは、カレントミラー回路に接続されている抵抗（回路図ではR3）の値を小さくするだけで対応できます。たとえばR3を10分の1の値である10kΩに変更すると、負荷抵抗10kΩ、入力信号の振幅±3Vでもボルテージフォロワとして正しく動作します。ただしそうすると消費電流は単純に10倍、約2mAに増加します。

実装

回路構成が見えてきたので、これを実際の基板に起こしていきます。カレントミラー回路や差動増幅回路では、使用するトランジスタのペアの特性が揃っている必要があります。これは、1素子に2つのトランジスタが封入されているデュアルトランジスタを利用することで簡単に解決できます。今回はPNPトランジスタとしてHN4A06J、NPNトランジスタとしてHN4C06Jを使用しました。

特性が揃っていることが重要なので、増幅率（ランク）はどれでも問題ありません。また、エミッタ接地増幅回路側の定電流回路にはHN4A06Jとなんとなく特性が似ていそうな2SA1312を、増幅用トランジスタには2SC2712を使用しました。増幅用トランジスタは2SC3324等、適当なものでも問題ないと思います。

出力端子は1回路入りオペアンプで一般的に使われている配置と同じに設定しました。また、さらに消費電力を減らしたい場合に向け、ハンダジャンパ端子（JP1とJP2）を設置して、簡単な加工でエミッタ設置増幅回路をバイパスできるようにしています。具体的にはQ5を接続せず、JP1、2の1-2間配線をカットして2-3間をハンダでショートさせることで、差動増幅回路の出力をそのまま取り出せるようになります（ただ、この構成では取り出せる電流がさらに小さくなるため、かなり限定された回路でしか使えなくなるかと思います）。

最終的な回路は次のようになっています。

この回路を本物の1回路入りオペアンプと同じサイズに実装したかったのですが、チップ部品を使っているとはいえ流石にそれは難しく、最終的には約2倍の面積の11×21mmサイズの基板に収める形にしました。ピン間隔はオペアンプと同じなので、既存製品との差し替えも周囲にスペースがある限りは容易です。

基板発注

基板の製造はおなじみElecrowに発注しました。製造できる基板の最小サイズについては記載がなかったので若干心配ではありましたが、何事もなく製造されて届きました。基板の切断面を見たところ、Elecrow側で面付けして製造されたようです。表面実装部品を使っていますが、0.95mmピッチなので半田付けも難しくはありません。一番面倒くさかったのは足となるリードフレームの半田付けでした。これどうやって半田付けするのが正解なんでしょうね……。

そんなわけで完成したものが、こちらのものになります。

特性チェック

これで本当にオペアンプとして動作しているのか、ボルテージフォロワを使ったバッファ回路を作って簡単にチェックしてみました。電源電圧は9Vの単電源で、入力信号に対しコンデンサを挟んで分圧した電圧（4.5V）を加えて増幅し、出力段にもコンデンサを挟んで直流成分をカットするというよくある回路です。

設計的にはラインレベルの信号であれば問題なくバッファできるはずなので、まずはAbleton LiveのIR Measurement DeviceとSpectrumメータを使って正弦波のスイープを行い、簡単に周波数特性をチェックしてみました。また、比較対象としてADA4084-1ARZを使った回路でも同じように測定を行なっています。次の上のグラフが自作オペアンプの測定結果、真ん中のグラフがADA4084の測定結果で、下のグラフがAbleton Liveからの出力です。

スイープする周波数は一定速度で変わっていくため、見かけ上高域ほど強度が下がるように見えますが、Ableton Liveからの出力と、バッファ回路からの出力でほぼ同じ変化になっているため、少なくとも22kHz程度までの範囲であればほぼフラットな周波数特性になっていると思われます。

ノイズレベルに関しては調査が難しいのですが、オーディオインターフェイスのLINE入力ゲインを最大にした状態で、入力をGNDに落とした状態での出力を測定することで簡易的に見てみました。次の上のグラフが自作オペアンプの測定結果、真ん中のグラフがADA4084の測定結果です。

どちらも100Hz以上のノイズ成分は最大-84dB程度で、あまり違いは見られません。50Hzや100Hzにピークがあるのは家庭用交流電源が発する電磁波を拾っているものと思われるため、このあたりのノイズ成分の評価は難しいところです。

また、PC接続型のオシロスコープ＋ファンクションジェネレータを使い、三角波をこのバッファ回路に入れた際の出力をチェックしてみました。図は緑が入力、赤が出力で、100Hzの信号を入力した際の結果です。入力と出力がほぼ一致していることが分かります。周波数を変えていくつか試してみましたが、いずれも入力とほぼ同じ波形が出力されました。

ちなみに、消費電流は0.075mAほどでした。

耳で評価は難しい

スイッチ付きボリュームポットにはいくつかの種類がありますが、エレキギター/ベースで一般的に使われているのは上の写真のようなものです。一般的なボリュームポットの下側にスイッチがくっついており、軸の先がスイッチ部分に接続されている構造となっています。

こういったボリュームポット自体は比較的容易に購入できますが、抵抗値の選択肢は限られており、500Kもしくは250KのAカーブもしくはBカーブ以外のものはあまり流通していないようです。

しかし、ここで見て分かるとおり、上側（ポット部分）は一般的なポットと同じ形をしています。そこで、この部分を別のものに差し替えることで抵抗値を別の物に変えることができないか調べてみました。

まずはスイッチ部分とポット部分の分離作業ですが、こちらは曲がったツメの部分を伸ばしてやるだけで簡単に行えます。

スイッチ部分には溝があり、ここにポットの軸を入れる形になっているので簡単に取り外せます。

また、ポット部分は同様に軸側のツメを伸ばしてやることでこちらも簡単に分解できます。ちなみに自分はこの作業に写真のgoot製のピンセット（TS-13）を使いました。

分解後、上側の基板を別途調達したALPHA製の同型ポットの基板と比較したのがこの写真です。上側がALPHAのポットの基板、下側がスイッチ付きポットの基板です。見て分かるとおり、穴の径が違います……。そのため、これらを単純に差し替えるだけではうまく軸が回りませんでした。

一方、LINKMAN製のポットの基板はは形状や穴の径が（完全に同じではないですが）似ています（写真右）。こちらに差し替えたところ、多少ガリは出るもののボリュームポットとして動作することを確認できました。

ちなみに、後日ALPHAの刻印入りのスイッチ付きポット（下の写真の真ん中のもの）を入手して比較してみたところ、こちらはALPHA製のポットと完全に基板サイズが同じで差し替えが可能になっていました。

最初に分解したものもALPHA製とうたわれていたのですが、本体にはALPHAのロゴはありませんし、ALPHAの製品一覧からも見つかりませんでした。ALPHAロゴ入りのもののほうが次の写真のように部品点数がちょっとだけ多く、コストがかかっているような感じがするので、ロゴなしのほうは旧版なのか、廉価版なのかもしれません。

ピン間隔の狭い半田付けを失敗する理由として、

半田の盛りすぎ

ピンと基板の位置ズレ

があります。前者は半田を盛りすぎて隣のピンやパッド（基板のハンダ付けする部分）に接触してショートしてしまうというもの。後者はピンがパッドからズレてしまい、隣のピンやパッドに接触してショートしてしまうというものです。ということは、必要最小限の半田を使い、ピンと基板の位置を正確に合わせることができればほぼ失敗はありません。

必要なもの

ピン間隔が狭い表面実装部品の作業には、次の道具が必須です（失敗しなければ半田吸い取り線は不要ですが）。

極細半田

先の細い半田ごて

フラックス

先の細いピンセット

固定できるルーペ

半田吸い取り線

バネを使って吸い取るタイプの半田吸引機はその衝撃でピンを曲げる可能性があるのでオススメしません。

作業手順

まず基板にフラックスを塗ります。半田にもフラックスは含まれていますが、今回のような少量しか半田を使わない場合はフラックスが不足してうまく基板に半田が乗らないことがあります。とはいえたっぷり塗る必要はなく、普通に1塗りでOKです。基板のレジスト部分（緑色の部分）に付着しても全く問題ないので、パッドのあるエリアをまとめて塗ってしまいましょう。

次に、パッドに半田を薄く盛ります。フラックスが塗られているので、少量の半田でもパッド部分にだけ薄く半田が乗るはずです。ここでは半田を盛りすぎないように注意します。盛りすぎたら吸い取り線で吸いましょう。半田を盛ったら、念のためルーペでショートしていないかを確認しておきます。また、フラックスはこの時点で拭き取ってもOKです。

ICを乗せ、足を1つだけ半田付けします。この時点で正確にピンとパッドの位置を合わせらればベストですが、まだ微調整が効きますので多少のズレは構いません。

足を1つ半田付けしたら、ピンセットでICの位置を微調整し、すべてのピンがパッド上に乗る状態にしてはじめに半田付けしたその対角線上のピンを半田付けします。

これでICが固定され、かつすべてのピンが対応するパッドに乗った状態になります。あとは、パッドからピンに向かって半田を押し出すようにしながら残りのピンを半田付けします。

最後にテスターをパッドとピンの根元に当てて導通しているか、また隣同士のピンがショートしてないか確認します。

回すと反応はするけど値の増減方向が逆だったり、突然値が飛んだりと、よくある故障です。単純に接点がダメになったと思われたので、大人しく部品ごと交換する方針に。

分解して部品をチェックしてみると、よくあるサイズのスイッチ付きロータリーエンコーダでした。

ちなみに中身は結構スカスカです。

このタイプのロータリーエンコーダならで秋葉原で簡単に入手できるだろう……と思いきや、スイッチ付きは以外に選択肢が少ないようで、結局aitendoでRE1103XK1-H01という型番のものを買いました。

とりあえずサイズ的には（若干軸が長く数ミリほどつまみが高い感じになったものの）問題なくハマったので無事修理完了。

と思いきや、エンコーダを回した際のパラメータの変化方向が逆ということに組み立て後に気付きました。どうやら使用したエンコーダは極性が逆のものだったようです……。というか、ロータリーエンコーダのピン極性で逆のパターンが存在す流ということを全く想定していませんでした。