ギターのボリュームとトーンとコンデンサの特性をシミュレーションで勉強してみた


私もそろそろ新しいギターを組みたくなったのですが、そこでピックアップに応じたボリュームポット、トーンポット、そしてコンデンサ容量値の選択が必要となります、、、というかそう聞いている(^^

定番として、ストラトのシングルコイルは250KΩのポットに0.047μFのコンデンサ、レスポール等のハムバッカーは500KΩのポットに0.22μFのコンデンサということになるとおもいます。

では何故そういう選択になっているのかを自分で確認する為にシミュレーションしてみました。

ストラトとレスポールの回路を準備

上のようになります。
それに3mのケーブルと、真空管アンプを想定した入力負荷抵抗と容量を加えています。
まぁ、結果的にここまで細かくしないでも、ケーブルの静電容量(500pFとか)とアンプの2.2M等の負荷抵抗を繋げればほぼ同じ結果になります。

ストラトのシングルコイルピックアップでボリュームポットを変化させた時どうなるのか

ボリュームポットを0からMAXに変化させてみました。(実は0値はもっと下にありますが省略)

このようなグラフをネットでお見かけされていると思いますが、要はボリュームをMAXにするとこのように特定の周波数で共振によるピークが発生するということです。
3.2KHzで4dbくらい共振発生していますので、この周波数はストラトらしい高音が強調されているということだと思います。

この共振周波数がピックアップの固有の音色が出るの要素の1つだと思います。

が、ボリュームを8くらいにする(上のグラフは0.5刻みです)とそのピークが消えるということ、また、8以下にするとトーンを絞ったようになだらかに高域が減衰するということが見れてとれます。(実際はAカーブなのでもう少し上かもしれません)

なので、エフェクター、アンプを含めた音色を決定する時に、ボリューム7か8くらいで決めておくと、ボリュームコントロールで更にブライトにするというセッティングも可能になるということです。

但し、ゲルマ等のレトロFUZZは、入力抵抗値が低くギターのピックアップと共に回路を形成しますので(こちらの記事をご参照ください)、更に異なる動きなりますのでちょっと複雑なのですが(^^

ストラトのボリュームポットを250KΩから500KΩにするとどうなるのか?

ボリュームポットを250KΩから500KΩにするとブライトな音になる、、、というお話を聞きますよね。

ということでシミュレーションしてみるとこんな感じです。

ポットを500KΩにするとピックアップの共振がより強く(+4db→+8db)起こるということですね。

ストラトの場合3KHzあたりに共振が発生しているのでそもそも高域が目立つ特性、それを更に高域が強くブーストされることになるので音がギラギラになるということだと思います。
そして500kΩの方はボリュームを絞って行くと逆に高音が出なくなるということも見てとこれます。これはあまり良くないですね。

結局ビンテージタイプのピックアップを搭載したストラトに500KΩポットをつけると高域のクセが強くなりすぎる、またボリュームを絞ると逆に高域が出なくなりますので、やはり250KΩが最適ということが判りました。

但し、シングルコイルでもモダンな高出力版で巻数が多いモノだと、ハムバッカー並のインダクタンスと直流抵抗値になりますので、これは500KΩもありだともおもいます。

ストラトでボリュームMAXにしてトーンポットを変化させるとどうなるのか?

下のグラフは、ボリュームをMAXで固定したまま、トーンをMAXからゼロにしたグラフです。

トーンについてポットの抵抗値はリニアにシミュレーションしていません。というのも0あたりで急激に変化する為、より細かく抵抗値を変化させています。

トーンを0にすると、今度は低域側で共振が起こっているということですね。

皆さんもトーンを0にするとあたかもピックアップの出力がいきなりアップしたように感じる時ありませんか?まさにこの共振が発生していることがそうなっているということです。

トーンを0でウーマントーンが出るというのもこの共振が発生しているということが関連していると思います。

で、よくコンデンサーをいろいろ変えたら(高級なものにするとか)どうなるか?というお試しレビューをやられていますが、それらは、この0の位置での共振の領域でレビューされているのか?それよりも上の領域でレビューされているのかに注意する必要がありますね。

ちなみに、性能が落ちていたり、昔のコンデンサーは直流抵抗値が少し高い傾向がありますので、この共振が抑えられる傾向にあると思います。よってギターのコンデンサーの音質比較は本当に難しいと思います。

そして、本当に素直なトーンコントロールは10~2くらいまでということを頭に入れておくと良いかもしれませんんね。

ストラトのトーンコンデンサーを0.047μFから0.022μFにするとどうなるのか

トーンのコンデンサ値を変えると音が変わるというのは常識だと思いますが実際はどうなっているのでしょうか?

トーン0の時の共振周波数が300Hzあたりから500Hzオーバーになりました。また共振もより強くなっています。

500Hzになるとミッドレンジに近い周波数だと思いますので、あたかもミッドローがブーストされているように聞こえるかもしれませんので、ちょっとクセがあるトーンコントロールになるかと思います。

そして更にコンデンサ容量を少なくすると1KHzあたりまで到達しますので、もうミッドブースターとして使えるかもですね。

ちなみに、またネットのレビューのお話ですが、実際にコンデンサーをテスターで容量値や直流抵抗値を計測されていない場合はまったく無意味だと思います。ビンテージほど経年変化で容量が変化しています。

もし皆さんの耳が良い場合は、このように容量の変化でカットオフや共振周波数が変わりますので、それを聞き分けられるのが正常な耳だと思います。

レスポールのハムバッキングピックアップでボリュームポットを変化させた時どうなるのか

レスポールの定番はポットが500KΩで、コンデンサが0.022μFですね。

ストラトのシングルコイルピックアップの共振周波数が3.2KHzでしたが、ハムバッカーは2.5KHzになりました。

また、ポットが500KΩのせいか、よりピークが強く+6dbくらいブーストされています。

シングルコイルよりも共振周波数が低い分、高い抵抗値のポットで高域を目立たせているという感じですね。

レスポールでボリュームMAXにしてトーンポットを変化させるとどうなるのか?

勿論レスポールでもトーンによる共振は起こっています。
370Hzということですね。

ストラトに0.022μF入れると500KHzオーバーでしたが、レスポールで使うとより素直な音域でカットされるということだと思います。

レスポールのトーンコンデンサーを0.022μFから0.047μFにするとどうなるのか

レスポールにストラトと同じ0.47μFのコンデンサを入れると、、、、

共振周波数が200Hzを切ってきましたね。ただ、中間領域ではなだらかな素直なトーン回路なのかもですね。

今回のお勉強まとめ

  • ボリュームMAX&トーンMAXで高域側で共振発生
  • トーンゼロで低域側で共振発生
  • よって、基本の音創りはボリューム7か8くらい、トーン2から10くらいで行うとより多彩にできる。
  • ストラトのようなビンテージシングルコイルはやはり250KΩがベストマッチ
  • ピックアップの直流抵抗値(本当はちょっと違うけど)8KΩ以上になると、500KΩのポットを検討しても良い。
SingleCoilHumbucker
Inductance2.5H4.5H
Resistance6KΩ8KΩ
Capacitance100pF100pF
Vol&Tone.Max.Peak3.2kHz2.5KHz
Tone.0.22μF Peak520Hz370Hz(ノーマル)
Tone.0.47μF Peak300Hz(ノーマル)280Hz

ちなみに、ギターの音域を調べると

6弦 E 82.41Hz
5弦 A 110Hz
4弦 D 146.83Hz
3弦 G 195.99Hz
2弦 B 246.94Hz
1弦 E 329.63Hz

で、ギターの場合はこれらの基音と同じくらい、倍音が出ているので、その2倍の周波数も考慮して今回のシミュレーションのピーク周波数を調整しましょう!

ということで今回はあくまでもシミュレーションですので結局重要なのでは実際の音とフィーリングということで(^^<もとも子もないけどw

MONTREUX ( モントルー ) / EXC Basic – Custom CTS A250K Solid – [5107]
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MONTREUX ( モントルー ) / EXC Basic – Custom CTS A500K Split metric – [5135]
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RS GUITARWORKS ( アールエス ギターワークス ) / RSOC22
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RS GUITARWORKS ( アールエス ギターワークス ) / RSOC47
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