初版作成日2005年06月11日
最終更新日2005年06月12日

PS-3100クローン レゾネータモジュールの製作

　モジュラーシンセの製作を始めた当初から、ぜひ加えたいモジュールの１つとして考えていたのが、KORGのPS-3100に搭載されていたレゾネータのクローンモジュールです。1977年にデビューしたPS-3100は、初期のYMOのアルバムで、主にリードやSEに大活躍したシンセで、特にレゾネータを使ったサウンドは、このシンセを特徴的付けるサウンドと言えるでしょう。
　レゾネータ回路の原理は、その名の通り「共振回路」で、簡単に説明するならばパラメトリックイコライザのピーキングのようなイメージです。PS-3100に装備されたレゾネータ部は、３つのレゾネータを持ち、それぞれのピーク周波数を100Hz〜10kHzの間で、独立して設定が可能で、さらにLFO（KORGの製品ではMGと呼ぶ）でピーク周波数を「変調」することが出来ました。
　PS-3100が登場した1970年代には、レゾネータを搭載したシンセがいくつかありましたが、その中のpolymoogは3バンドのレゾネータを搭載していますが、PS-3100のようにピーク周波数をLFOで変調させることは出来ませんでした。

レゾネータ回路

　回路は、出来るだけオリジナルのサウンドを再現したいとの思いから、ほぼオリジナル回路通りとしました。（回路をパクらせて頂きました。KORGさん、ごめんなさい。）

レゾネータ回路図（２ページあります）

　この回路のポイントは、３系統あるレゾネータ回路（多重帰還型２次BPF）にCDSフォトカプラを使用して、ピーク周波数を制御していることと、このCDSフォトカプラの電流をCV電圧で制御するアンチログ回路です。オリジナルの回路では、CDSフォトカプラに、浜松ホトニクス社製のHTV-P873D（１つのパッケージにCDS出力部が２個封入されたタイプ）を使用していますが、現在このタイプのフォトカプラを入手することは、極めて難しい状況です。そこで今回は、手持ちの部品にあったシングルタイプのHTV-P873-G35-380を使用することにしました。（浜松ホトニクスのサイトによれば、現在製造部品が調達できないことにより、CDSタイプのフォトカプラの製造を中止しているようです。）
　また、レゾネータ回路のコンデンサ定数については、実測したフォトカプラの特性により、設計の見直しをしています。これにより、ほぼオリジナルスペック通りのピーク周波数可変範囲(100Hz〜10kHz)を得ることができました。OPアンプはオリジナルでは1458を使用していますが、今回は、個人的な趣味の問題？で、TL072を使用しています。あとはお好みに合わせて、4558や5532などに差し替えてみても良いでしょう。

CDSフォトカプラの選別

　ＣＤＳフォトカプラは、その構造上、特性のバラツキが避けて通れません。このため今回製作するレゾネータのように、複数の素子を使用する場合には、事前に個々の素子の特性を測定し、値のバラツキや特性カーブ等がなるべくあった素子を選別することが望ましいようです。そこで、あらかじめ手元にあった１８個のフォトカプラの特性を測定し、特性がなるべく近い６個の素子を選別して、使用することにしました。

CDSフォトカプラ特性測定結果

調整手順

　調整は、フォトカプラの特性のバラツキが一番大きい高抵抗のエリア、つまりレゾネータの周波数が一番低いポイントで調整します。

• パネルの"RESONATOR1〜3"と、"CV1"のツマミを"0"にセットします。
• AUDIO入力に１００Ｈｚの正弦波を入力し、それぞれのレゾネータ回路の出力をオシロで観測します。
• 基板２にあるレゾネータ調整用トリマを回し、それぞれのレゾネータの出力の振幅が最大になるように調整します。
• AUDIO入力に〜1kHz〜10kHzの正弦波を入力し、"RESONATOR1〜3"が大体同じ位置で、各レゾネータの出力が最大になることが確認できれば調整は完了です。

＜スペック＞

• RESONANCE（レゾネータ量）
• RESONANOR1〜3 (ピーク周波数 100Hz〜10kHz)
• CV1（モジュレーション量）
• LFO FREQUENCY (0.08〜8Hz)
• AUDIO IN
• AUDIO OUT
• CV1（LFO）、CV2入力
• LFO出力（±5Vp-p）

工作が容易な、サンハヤトの10kサイズの基板を使用したため、基板を２枚に分けて製作しました。

入力ＬＰＦ、レゾネータ回路、出力バッファを実装。

上部の黒い円筒形の部品が、CDSフォトカプラ。

アンチログ回路、LFO回路を実装。

最近、腕が鈍ってきたかなぁ〜。

デモサウンド

デモサウンドですが、いつもの通り、ホワイトノイズを入力して遊んでみました。

レゾネータモジュールデモサウンド(mp3)
（耳を痛める恐れがありますので、音量に注意してください。）

３つのピーク周波数の変化により、なかなか不思議な効果が得られるモジュールです。いろいろと遊んみましたが、特にレンジの広い（和音やディストーション系）サウンドに効果的ではないかと思います。

現在はここまで・・・

今後の予定構想

• LFOモジュールに追加する汎用加算、乗算回路
• PICを使ったノイズジェネレータ回路(VCOモジュールに実装)
• トランジスタラダー型(MOOG型)VCF
• PIC(PSoC?)による分周パラフォニック音源モジュール
• polymoogの固定、可変レゾナントフィルター
• KORG PS-3000シリーズのレゾネータの再現モジュール
• Steiner-ParkerタイプVCFモジュール
• TB-303クローンモジュール
• アナログディレイモジュール
• ２個目の木枠作り
• これまで製作したモジュールの評価、追加ドキュメント、さらなる改良
• 製作したモジュラーシンセを使った音楽作り　等々

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