#nutube

過去にもたびたび取り上げているKORGの小型真空管「Nutube」ですが、ある程度自分にノウハウが貯まってきたので、それを形にした現時点での自分的決定版エフェクターペダルを作ることにしました。

基本設計は以前試作したものに近いですが、そちらの不満点をすべて改善して、さらにプラスアルファの機能を加えています。具体的には、

ON/OFF切り替え時のポップノイズ削減のため入出力段にカップリングコンデンサを追加

ポップノイズ削減と非可聴域での発振防止のため入力段に超高域をカットするローパスフィルタを追加

GAINツマミを8～9時あたりに絞った際にはFET差動増幅回路部分で歪まないようNutubeよりも前の増幅段のゲインを調整

ミックス可能なローカット/ハイカット（＝ハイパス/ローパス）フィルタを追加

原音をミックスできるDry Mix機能

といった改善が加わっています。

ブロック図

こちらが今回作成したペダルのブロック図です。トゥルーバイパス仕様なので、ON/OFF切り替えスイッチ周りのブロックは省略しています。

入力された信号はトランジスタバッファを通ったあと、GAINツマミでレベル調整されたうえでゲイン20倍のオペアンプ増幅回路で増幅されます。続いてFETを使った差動増幅回路でさらに信号を増幅するとともに、原音と位相が同じ信号と位相が反転した信号の2つを作ります。この2つの信号をそれぞれNutubeで個別に増幅した後、オペアンプによる差動増幅回路に入力して信号をミックスし、その後フィルタを通した信号とミックスしたうえでトランジスタバッファを通した信号を出力します。

電源周りとしては、入力電源はペダル型エフェクターで一般的な9Vですが、内部的に昇圧回路を組み込んで±12Vを生成しています。さらに、FET増幅回路向けに-12Vを分圧して-10Vのバイアス電圧も生成し、オペアンプ回路の電源は±12V、FET増幅回路では-10/+12V、Nutube増幅回路では+12/0Vと異なる電圧を供給することで、各増幅段での歪む/歪まないをコントロールしています。歪み方としては、おおむねGAINツマミが7～9時くらいでほぼ歪みなし、9～12時くらいでNutubeでの歪み、12～5時くらいではFETでの歪み＋Nutubeでの歪みが起こる感じになります。

トーン回路

歪み系ペダルで歪み回路と同じくらい重要なのが、トーンでの色付けです。どのあたりの周波数帯をどのくらいカット・ブーストするかだけでなく、操作性も重要な要素です。ツマミを増やして設定できるパラメータを増やせば柔軟性は増えますが、その分筐体も大きくなります。さらに、パラメータは多いのに「使える音」の範囲は狭い（その分無駄な設定が増えてしまう）、といったことも発生する可能性があります。今回はそもそものコンセプトとしてペダル型にこだわっていたので、トーン回路で使用するツマミは1つか2つという縛りを設けたうえで設計に入りました。

一般的なギター用歪み系ペダルでは低音域を大きくカットするものも多いですが、本ペダルはギター/ベース両方での使用を想定しているため、低域をカットしない設定も必須としました。この条件で思いついたのが、DOEPFERのアナログシンセ（DARK ENERGY Ⅱ）で使用されている可変型のマルチモードフィルタです。このシンセのフィルタはハイパスフィルタ/ノッチフィルタ/ハイパスフィルタ/ノッチフィルタの間で特性を連続的にツマミで変えることができる仕様で、これは複数のフィルタの出力をミックスすることで実現しています。これにインスパイアされ、特性をローパスフィルタとハイパスフィルタの間で連続的に可変できるフィルタを設計しました。カットオフ周波数はローパスフィルタ（ハイカットフィルタ）側が876Hz、ハイパスフィルタ（ローカットフィルタ）側が232Hzで、それぞれQを2.75、3.42と高めに設定することで、カットオフ周波数近辺の信号を軽く持ち上げたあとにそれ以上/以下の信号をカットする形にしています。

今回採用したローパスフィルタ/ハイパスフィルタはカット量が固定のタイプなので、フィルタを通していない音とミックスすることでカット量を調整できるようにしています。また、スイッチ切り替えで原音とフィルタを通した音をミックスできるようにもしています。

回路図

メインの回路図は次のようになっています。電源部（昇圧回路）については省略していますが、これは別基板に分けて電源部だけあとで入れ替えられるようにするためです。

NC（接続無し）や0Ωの抵抗/コンデンサは後日信号経路を切り替えられるようにするために設定しています（実際、後日の調整でC24には1uFのコンデンサを、C3はショートさせてC21を外す設定にしています）。

なお、Nutubeのヒーター部にはデフォルトでは9V入力電圧を（電源の逆接続防止ダイオードを介して）そのまま供給していますが、この場合出力電圧の高いACアダプタなどを間違って接続してしまった場合にヒーターが切れてしまうおそれがあります。そのため、必要に応じてツェナーダイオードやヒューズなどを使った過電圧保護回路などを別途設置したほうがよさそうです。

基板設計

トーン回路の追加によって部品点数が増加していることから、小型ケースに収めるためにプリント基板を設計します（不器用なので配線の手間を下げたいというのも理由の1つです）。ただ、本ペダルは機械的な部品だけでもツマミ4つ＋入出力ジャック＋電源ジャック＋ON/OFFスイッチ（プッシュスイッチ）＋Mix切り替えスイッチが必要で、これだけでもそれなりの面積となります。さらに、Nutubeのサイズも無視できません。試行錯誤しましたが自作エフェクターで一般的なBサイズ（60×110×30mmサイズ）に収めることは困難という結論となったため、それより一回り大きいN1サイズ（66mm×121mm×40mmサイズ）のケースを使うことにしました。

さらに、穴あけ加工の手間を減らすため、各種ジャックやスイッチ、ツマミ類をすべて上面に取り付ける形にしました（後述）。

最終的なプリント基板は次のようになっています。

ケース加工

プリント基板の発注から納品まで10日ほどがかかるので、そのあいだにケースの加工をします。部品はすべてペダルの表面だけに実装するので、ケースの裏ブタに穴あけをしました（つまり一般的なペダルとはケースが上下逆になる）。ここではケースの裏ブタに穴あけをしましたが、このやり方の大きなメリットとしてそれなりの厚みがある金属板・樹脂版を天板として使うことができるという点があります。つまり、ホームセンターで適当な金属板を購入して加工サービス等で加工してもらったり、プリント基板製造サービスで穴あけ・印刷済みパネルを作ってもらう、ということも理論上は可能です。

部品実装

機械部品は表面、電子部品は裏面に実装しています。深さに余裕のあるケースを選択したおかげで、大型のフィルムコンデンサも余裕をもって実装できました。

表面は次のようになっています。

なお、物理的なマイクロフォニックノイズ対策は特にしていません。そもそもNutubeのあとの段で差動増幅していることで同相ノイズはある程度相殺できるのと、マイクロフォニックノイズによって真空管らしい音になる、説を多少信じているためです。

パネルの作成

ツマミが多いと、どのツマミがどのパラメータを操作するものなのか分かりにくくなります。ということで各ツマミやスイッチの用途を印刷したパネルを作成しました。これはコンビニの写真プリントサービスを使って厚紙（光沢紙）に印刷したものをカットして貼り付けています。

本来ならパネルを設計したあとにそれに基づいて穴あけをすべきなのですが、今回はそこら辺を雑にして先に穴あけをしてしまったので、試行錯誤で穴の位置やデザインを決める羽目になりました。

試奏と雑感

現時点での使用感はこんな感じです。バンドでがっつり使わないと分からないところもあるのですが、おおむね実用的なものになっているのでは？　という感想です。

エレキギターで使用した場合、JC-120（のアンプシミュレータ）でも十分に楽しい歪みサウンドになりました。

ベースで歪ませた場合は全体的に重めの歪みになる雰囲気で、軽く歪ませたいという場合はバランスが難しいかもしれません。

ギターでは基本ローカット設定で使う感じかなと。ベースの場合は原音ミックスを使えるのでローカットでもハイカットでも状況に応じて使えそうです。

ゲイン7～9時でほぼ歪まない真空管入りブースターとしても問題なく使えます。

マイクロフォニックノイズ（真空管自体の振動によって発生するノイズ）はスイッチを強く踏んだりすると聞こえるかな……？というレベルです。ポップノイズも問題にならないレベルかと思います。