JP3594091B2 - 歪み付加装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は各種の電気楽器、電子楽器の音に歪みを与え、歪みを付加することによって楽器音の音色を制御すること等に利用する歪み付加装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エレキギター、オルガン等の各種の電気・電子楽器の出力側に歪み付加装置を接続し、この歪み付加装置により歪みを付加し倍音を増すことにより、音色や音楽表現を豊かにする方法が種々行われている。歪み付加装置としては例えばエレキギター用のディストーション回路、エキサイタ回路、コンプレッサ回路、リミッタ回路、或は真空管アンプの歪特性を応用したチューブディストーション回路等があげられる。これらの回路は各種の電気・電子楽器のエフエクタとして用いられ、それぞれの回路によって楽器の音の個性を変化させることに利用されている。
【０００３】
図１５乃至図１７に従来の歪み付加装置を示す。図中１は歪み付加装置、２はこの歪み付加装置１に信号を入力する信号源を示す。歪み付加装置１は図１５の例では信号路に並列に接続したダイオードの逆並列回路３と演算増幅器４とによって構成した場合を示す。つまり図１５の例では信号源２から演算増幅器４に流し込む電流をダイオードの逆並列回路３に分流させ、ダイオードの整流特性の非直線性により分流する電流を非線形化し、この分流電流の非線形化によって演算増幅器４に入力される信号電流に歪みを与え、この歪みが与えられた信号電流を増幅して出力端子５に歪みが付加された増幅信号を出力する構成とされている。
【０００４】
図１６はダイオードの逆並列回路３の構造を一方のダイオードの本数を複数本とし、正側と負側の非直線特性を異ならせる構造とした場合を示す。
図１７はダイオードＤを信号路に直列接続し、半波整流特性により信号に非直線化歪みを与える構造とした場合を示す。その他特に図示しないが全波整流回路によって信号電流に非直線化歪みを与える構造とする場合もある。また乗算回路を用いて歪みを付加する場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１５乃至図１７に示した従来の歪み付加装置の構造によれば歪み特性を自由に調整することができない不都合がある。つまり歪み特性を変化させるには逆並列接続されたダイオード或は半波整流回路又は全波整流回路を構成するダイオードを特性の異なるダイオードに交換しなければならない。このため歪み特性を各種得たい場合には特性の異なるダイオードにより、複数の逆並列回路、或は半波整流回路、全波整流回路を用意しておき、これら複数の回路をスイッチによって切替えることにより各種の歪み特性を得るように構成しなければならなかった。
【０００６】
このため多くの種類の歪みを得たい場合には部品の数が多く必要とし、コストが掛る欠点がある。また部品の切替によって歪み特性を切替る構造のため歪み特性を連続的に変化させることができない。また、所望の歪み特性を得るにはその歪み特性を得るに適した特性を持つダイオードを選定しなければならないから、ダイオードの選定に手間が掛る欠点がある。
【０００７】
この発明の目的は簡単な構成によって歪み特性を任意に変更させることができる歪み付加装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明ではトランジスタのコレクタ電流特性のゼロ点近傍を中心とする正と負の非直線性を利用して信号に歪みを付加する構成としたものである。
トランジスタのコレクタ電流特性はベース電流を変えることによって変化させることができる。この結果、トランジスタのベースに与える電流を適宜に調整することにより歪み特性を変えることができるため、目的の歪み特性を容易に得ることができる利点が得られる。
【０００９】
【実施例】
図１にこの発明の一実施例を示す。図中１は歪み付加装置、２は信号源を示す。この発明による歪み付加装置１はトランジスタ６と、演算増幅器４とによって構成する。図１の例ではトランジスタ６としてＮＰＮ型トランジスタを用い、トランジスタ６のコレクタを信号源２に接続し、トランジスタ６のエミッタを演算増幅器４の入力点Ａに接続した場合を示す。また、演算増幅器４の出力側にバッファ増幅器７を接続し、バッファ増幅器７の出力を直流阻止コンデンサ８を介して出力端子５に取出す構造とした場合を示す。
【００１０】
トランジスタ６のベースには電流調整用抵抗器９を通じて正極のバイアス電圧Ｖ_Ｂ を供給する。演算増幅器４の入力点Ａは反転入力端子とされ、その反転入力端子に帰還抵抗器１１を通じて出力側から帰還信号を負帰還させる。
信号源２は直流電圧を含まない微少な振幅の信号を出力するものとする。これと共に演算増幅器４の入力点Ａの電圧も負帰還動作により共通電位と同電位に維持される。この結果トランジスタ６のコレクタ−エミッタ間には信号源２から出力される信号の電圧だけが与えられる。この状態ではトランジスタ６は図２に示すコレクタ電流特性のゼロ点近傍の非直線領域Ｂで動作することになる。
【００１１】
この非直線領域Ｂにおいて信号源２から出力される信号のレベルが微少値であることから、トランジスタ６はコレクタ電流特性のゼロ点を中心に信号源２から与えられる信号の振幅に従ってエミッタ電流（コレクタ電流とほぼ等しい）を入力点Ａに供給することになる。
ここで電流調整用抵抗器９の抵抗値を調整し、トランジスタ６のベースに供給するベース電流Ｉ_Ｂ をＩ_Ｂ１からＩ_Ｂ５（Ｉ_Ｂ１＞Ｉ_Ｂ２＞Ｉ_Ｂ３＞Ｉ_Ｂ４＞Ｉ_Ｂ５）まで変化させたとき、入力信号のレベルＶ_ＩＮと出力端子５に出力される出力信号のレベルＶ_ＯＵＴ がＶ_ＩＮ＝Ｖ_ＯＵＴ となるように帰還抵抗器１１の抵抗値Ｒ_ｆ を調整した場合、ベース電流Ｉ_Ｂ が充分大きいＩ_Ｂ１の場合には図３に示すようにほぼ直線特性を呈するが、ベース電流Ｉ_Ｂ を序々に小さくしていくと、正の領域において、コレクタ電流が定電流特性を示し始めるため、歪みが多くなる。
【００１２】
負の領域においては増幅率Ｈ_ｆｅが小さいため、コレクタ電流特性の負側の特性は変化が少ない。このように正側と負側で異なる特性を非直線特性として考えると、負の歪特性は比較的なめらかであるのに対し、正側の歪みはするどく多くの倍音を含む特性と言える。
正と負の歪み特性に差がある場合には、多くの偶数次倍音を発生させることができる。また、正負対称の歪みの場合は奇数次の倍音を発生させることができる。従ってベース電流Ｉ_Ｂ を調整することにより、歪み具合を制御することができ、好みの音色の歪みに調整することができる。
【００１３】
図４乃至図１４はこの発明の変形実施例を示す。図４乃至図７に示す実施例では単一のトランジスタ６を信号源２と演算増幅器４の入力点Ａとの間に直列接続した実施例を示す。図４ではＮＰＮ型トランジスタを用いた場合を示す。
図５はＮＰＮ型トランジスタ６のエミッタを信号源２側に接続し、コレクタを演算増幅器４の入力点Ａに接続した場合を示す。図６はトランジスタ６としてＰＮＰ型トランジスタを用いた場合を示す。この場合にはトランジスタ６のベースには負のバイアス電圧−Ｖ_Ｂ を供給する。図７はトランジスタ６と演算増幅器４の入力点Ａとトランジスタ６のエミッタとの間に直流阻止用コンデンサ１２を接続した場合を示す。この電流阻止コンデンサ１２を接続することによってベース電流Ｉ_Ｂ が入力点Ａに流れ込むことを阻止することができる。よってベース電流Ｉ_Ｂ を調整して音色を調整する場合に、演算増幅器４の直流出力電圧が変動することを阻止することができる。
【００１４】
図８はトランジスタ６を２本直列接続した場合を示す。このように複数のトランジスタ６を接続することにより歪みの変化量を大きく得ることができる。図９はＮＰＮ型トランジスタ６を逆並列接続した場合を示す。この場合も歪みの変化量を大きく得ることができる。
図１０はトランジスタ６を信号路に対して並列接続した場合を示す。このように並列接続した場合にも演算増幅器４の入力点Ａに入力される信号にトランジスタ６のコレクタ電流特性の非直線特性によって発生する歪みを与えることができる。図１１と図１２はトランジスタ６を直列接続と並列接続を併用した場合を示す。図１１の場合は並列接続したトランジスタのエミッタを入力点Ａに接続し、コレクタを共通電位点に接続した場合を示す。
【００１５】
図１２では並列接続したトランジスタ６のエミッタを共通電位点に接続し、コレクタを入力点Ａに接続した場合を示す。図１３は信号路に対して並列接続するトランジスタを信号源２側に接続した場合を示す。
図１４は演算増幅器４の帰還回路に並列にトランジスタ６を接続した場合を示す。このように演算増幅器４の帰還回路にトランジスタ６を接続しても信号に歪みを付加することができる。この場合も使用するトランジスタはＮＰＮでもＰＮＰでも何れでもよい。また帰還抵抗器１１にトランジスタ６を直列に接続してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればトランジスタのコレクタ電流特性の非直線性を利用して歪みを付加する構成としたから、トランジスタのコレクタ電流特性はベース電流によって簡単に変更させることができる。よってベース電流を調整することにより容易に各種の歪み特性を得ることができるから、音色を連続的に変化させることができる歪み付加装置を提供することができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を説明するための接続図。
【図２】この発明に用いるトランジスタのコレクタ電流特性を説明するためのグラフ。
【図３】図１に示した実施例の動作を説明するためのグラフ。
【図４】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図５】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図６】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図７】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図８】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図９】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図１０】提案例を説明するための接続図。
【図１１】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図１２】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図１３】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図１４】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図１５】従来の技術を説明するための接続図。
【図１６】従来の技術を説明するための接続図。
【図１７】従来の技術を説明するための接続図。
【符号の説明】
１ 歪み付加装置
２ 信号源
４ 演算増幅器
５ 出力端子
６ トランジスタ

Claims (3)

1. 正負に変化する信号電圧源がバイポーラトランジスタのコレクタ又はエミッタに接続され、
   上記トランジスタのベースにベース電流を流すバイアス電流源が接続され、
   上記トランジスタのエミッタ又はコレクタにエミッタ又はコレクタから電流を取出す負帰還回路を持つ演算増幅器の反転入力端子が接続され、
   上記コレクタとエミッタ間の電圧に対するコレクタ電流又はエミッタ電流は、コレクタ電流特性の正と負のゼロ点を中心とする正と負の非直線領域で動作するように上記入力信号の電圧変化範囲が設定されていることを特徴とする歪み付加装置。
2. 正負に変化する信号電圧源が抵抗器を介してバイポーラトランジスタのコレクタ又はエミッタと負帰還回路を持つ演算増幅器の反転入力端子とに接続され、
   上記トランジスタのベースにベース電流を流すバイアス電流源が接続され、
   上記トランジスタのエミッタ又はコレクタに上記負帰還回路を持つ演算増幅器の出力が接続され、
   上記コレクタとエミッタ間の電圧に対するコレクタ電流又はエミッタ電流は、コレクタ電流特性の正と負のゼロ点を中心とする正と負の非直線領域で動作するように上記入力信号の電圧変化範囲が設定されていることを特徴とする歪み付加装置。
3. コレクタ電流特性の非直線性を制御して入力信号に与える歪みを変化させることができるトランジスタのベース電流を調整する手段を具備することを特徴とする請求項 1 又は請求項２に記載の歪み付加装置。

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