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【　オペアンプを使ったオーバードライブの増幅回路　】

みなさん、こんにちは。

久々のテクニカルトピックス新規投稿です！

きょうはみなさんがよくご存知のオペアンプ：4558などを使ったオーバードライブの増幅回路について

解説して見たいと思います。

オーバードライブの増幅回路には下側の図のような“非反転増幅回路”がよ〜く使われています。

その回路図の中の三角形のモノが4558などのオペアンプなんですね。

 

オペアンプってなんぞや？と言いますと、上側の図にありますように、プラス/マイナスの二つの入力を

持った増幅回路で、例えばマイナス端子に対してプラス端子にプラスの電圧を印加（入力）しますと、

それが10万倍とか100万倍になって高い電圧（プラス側）出力されると言う、めちゃくちゃゲインが

大きい増幅機（アンプ）なんですね。

逆に、マイナス端子に対してプラス端子をマイナス電位にすると、それが同じように10万〜100万倍になって

低い電圧（マイナス側）に出力されるんです。

 

しかし、こういう風にオペアンプを使うと、ギターの信号がちょっとでも入ると、

出力がドカーンと電源側、またはGND側に出てしまい、それはそれはハードディストーションに

なってしまうでしょう。

ピッキングのニュアンスなんてあったもんじゃないです！

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そこで、上側図の左下にあるように、オペアンプは出力とマイナス端子を直接、または間接的に接続して

使うんですね。

図は直接、接続した場合です。

この時、プラス端子にプラス電圧が印可されるとオペアンプの出力は電源側にドカーンと上がろうとします。

しかし出力がマイナス端子に接続されてますから、マイナス端子も出力と一緒に電源側（プラス側）に上昇し、

その効果で出力を下げようとします。

 

結局、このようにオペアンプを使った場合はプラス端子とマイナス端子が同じ電圧になるように動き、

これをバーチャルショート（仮想的なショート）と言います。

しかし、厳密にはオペアンプに出力される電圧÷10万〜100万の微小な差が生じます。

 

以上のオペアンプの基本であるバーチャルショートをよく覚えておいてください。

 

では下側の図の、実際のオーバードライブに用いられる回路に移りましょう。

この回路も、抵抗R1を介して出力とマイナス端子が接続されています。

そして、この場合もバーチャルショートになるんです。

 

もし、プラス端子にプラスのギター信号（ΔVin）が入力されたとしますと、

バーチャルショートによってマイナス端子もΔVinだけ上昇します。

この時、ギターの信号がない場合からΔVin÷（R2＋Zc）の電流：i1が流れます。

これはV=IRのオームの法則から、I=V÷Rですよね。

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この時、この電流：i1はどこから流れてくるのでしょうか？？

答えは、この場合はオペアンプの出力から抵抗R1を介して流れてくるんですね。

すると、抵抗R1に電流：i1が流れるわけですから、ここ（R1の両端）にもオームの法則V=IRによって

電圧が発生しますよね。

結局それが出力信号：Voになり、Vo=ΔVin÷（R2＋Zc）×R1となります。

このVoはマイナス端子の電圧、つまり入力信号に対してプラス側に加算される形で現れます。

また、ギター信号がマイナスの場合（ーΔVin）の場合は、出力は入力に対してマイナス側に現れます。

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この時ゲインがR1÷（R2＋Zc）になりますので、R1を（R2＋Zc）より大きい値にしておけば小さい入力が

大きくなって出てくるわけです。

 

なぜ抵抗R2だけではなく、コンデンサCを直列に入れるのでしょうか？

実はコンデンサは、その抵抗値（正確にはインピーダンス）が低周波では高く、高周波では低いと言う

性質を持っていますので、ギターの6弦（低周波）をに対しては抵抗値が高く、1弦（高周波）に対しては

抵抗値が低くなります。

よって、低周波を増幅させないで、より高周波を増幅するようにしているんですね。

低周波を増幅（オーバードライブ）させると、音がボンついちゃうからでしょうね。

 

以上が一般的なオーバードライブの増幅回路です。

現在のオーバードライブはオペアンプの出力やR1に並列にダイオードを接続して、出力電圧を〜0.7Vで

無理やり止めて（クリップ、スライスして）います。

このようにオーバードライブとは言っても割とハードにディストーションさせているんですね。

 

この回路動作を見て、オペアンプを変えると音が変わるのか？は皆さんで考えてみてください！