# Sub-oct for 1590A

## 概要 (完成後に修正済み))
- 1590Aに入るオクターバーが目標
- 参考1)simpletronic氏のダウンオクターブ(& OD)
+ https://www.instructables.com/id/Guitar-Overdrive-Sub-octaver/
+ ブレッドボードで実装
+ 1オクターブ下の矩形波と、歪んでいるが原音と同じオクターブのブレンドが出せる
+ 悪くないが歪みと矩形波が気に入らないため改造の余地あり
- 参考2)parasitstudioのサブオクターブ u-235
+ https://www.parasitstudio.se/u235.html
+ これで十分だが回路がやや大きい, 1590Bレベル
- u-235を実装してみて、仕組みは矩形波からローパスフィルタ?などで丸めていることに気づく
- 矩形波は4069,4013のDフリップフロップの方がシンプル
+ (この時はそう思ったが、完成後に改善の余地に気付いている、4024関連)
- u-235の矩形波生成部分を4069+4013の回路置き換えることで良い感じになる
+ u-235のdetuneなどの機能はオミットされるが許容範囲
+ 少なくともu-boatの真似してたときよりマシ
- Levelポット(A100k)を全開にすると音が大きすぎる？
+ 4013の出力にトリマをかます(1M)
- ブレッドボードプリント基板では、4.5V回路は乗らないので、PtoPでまとめて別回路にする予定
+ potは2なので、OCDの時より若干余裕があるはず
+ メインの回路でしくっても、最悪他は使い回せる
- ブレッドボードプリント基板のレイアウトを勘違いしていた、そもそもメイン回路すら乗らない
- スプレッドボードを共立で購入
- 原音ブレンドはB100Kだと最小でも音がでかすぎるのでB500kに変更
- サブオクターブ部の出力の1Mトリムの後にLPFをかます
- 回路図、パーツリスト、レイアウトは更新予定
- DK(1590Aでの実績あり、おそらくfuzz、回路図が無くレイアウトからブレボ実装したが音出ず)の回路でできたのでは？と気付く
+ 4024でぐぐるとparasitstudioさんとこで解説有り
+ https://www.parasitstudio.se/building-blog/cmos-workshop-part-3-octave-down
+ 回路をもう少しシンプルに、しかも2オクターブも出せたかもしれない
+ そもそも回路をモジュール化して後から置換できるようにすべきだった
+ 今回のをベースに、4069+4024でやってみたい

## Schematic v1.0

## list v1.0
| ID | value |
| :--- | :--- |
| C1 | 100nF |
| C2 | 47p |
| C3 | 100nF |
| C4 | 10nF |
| C5 | 470p |
| C8 | 100μ |
| C9 | 100nF |
| C10 | 100μ |
| C11 | 470p |
| C12 | 100nF |
| C13 | 220n |
| C14 | 10µF |
| C15 | 2.2n |
| C16 | 100nF |
| C17 | 100nF |
| D1 | 1N5817(Schottky diode) |
| IC1 | TL072 |
| R1 | 10k |
| R2 | 1M |
| R3 | 10M |
| R4 | 4.7k |
| R5 | 10M |
| R6 | 47k |
| R7 | 470k |
| R8 | 2.2k |
| R9 | 2.2k |
| R10 | 10k |
| R11 | 10k |
| R13 | 1M |
| R14 | 100k |
| R15 | 100k |
| R16 | 100k |
| R17 | 470k |
| R18 | 22k |
| R19 | 1M(trimmer, sub level) |
| R20 | C100K(pot, sub level) |
| R21 | 4.7k |
| R22 | B500k(pot, dry level) |
| R23 | 3k |
| U1 | CMOS 4069 |
| U2 | CMOS 4013 |

## CMOS IC(40系)のメモ
- 今回は4069+4013で実装
- 4069は原音からクロックを作るためのIC?コンパレータ?
- u-235は4046使用, u-boatは4013使用
- 4013の代わりに4024でも多分できる
+ https://www.parasitstudio.se/building-blog/cmos-workshop-part-3-octave-down
- 4040, 4017でもoct downができて、4070はoct upできるらしい?
+ https://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=111787.0
+ 実際,upも出せる(らしい)DKには4070が使われている

## 各定数検討note
- 一次フィルタ : 10k,22n => 723Hz
- 二次フィルタ : 100k(Bカーブ), 10n => 15915Hz-159Hz, (20kくらい固定をかますのもいいか)
- 二次フィルタ : 20k+100k(Bカーブ), 10n => 795Hz-132Hz
- 矩形波からの抵抗値 : 260k強 => 500kB or 200k+100kBとかが妥当か
- 二段目のNOTゲート : 直結(10k:10kで1倍とかしなくていいと思う,あってももっと小さい抵抗で良い)
+ 一段目の出力と比較して、適宜増幅 or 減衰させたほうがいいかも
- CMOSブースタの定数
+ 入力を100n => 1nにするといいらしい？
+ 入力を1M(現状0Ωにしてるが) => 500k pot?
+ 5Mのバイアスはなんか言及されてるがよくわからん

## CD4013の今回の使い方
以下イメージ(qはQの否定, \_は0, |は1, \*は不定)
<pre>
C _|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_
D ___________|__||__||_
Q *__________||__||__||
q *||||||||||__||__||__
</pre>
1. Cは定期的に01を繰り返すような信号と仮定
2. Cの5回目の立ち上がり後にq-Dを結線している(2-5)
3. (自分が理解しやすいようにqの信号が遅れてDに入っている)
4. q-D結線直後、Dは1となり、CがL->HになったらQは1、qは0となる
5. Dは0となるが、CがH->LなのでQqは変化なし
6. CがL->HになったらQは0、qは1となる

- Cには何を入れれば良い？
+ 上の理解が正しいならCは定期的に01を繰り返すべき
+ 音は電気的には交流なので、+-の繰り返しだからそれでOK?
- Q(q)には何が出ている?
+ Cの1/2の速度で01が切り替わる信号は何か?矩形波?

大雑把だが恐らくこんな原理で1/2の周波数の信号を作っているっぽい
0から作っているため入力音に関係なく矩形波になる
(Cがなんらかの修飾を受けてQになるわけではない, あくまで矩形波の生成)

## draft
- u-boatは1/2周波数の波形+原音+逆相から正弦波っぽい## draft

+ http://www.valvewizard.co.uk/uboat.html
* 合成後のオペアンプはどうしようか(サイズ的に)
+ 逆相の波形はどう作る？
* http://www005.upp.so-net.ne.jp/guitarder/other/o-07-tr-01.html
+ 定数とかどうする？
* http://maruma-guitar.jugem.jp/?eid=119
* ブースタも噛ませたかったので一石二鳥？
- 噛ますのは良いが、逆位相の方だけでいいのだろうか？
+ エミッタ接地型の1石ブースタは逆相,と仮定すれば選択肢がある
+ J112ないんだが
+ u-boatの回路図で探すと2n5457を使っているっぽい
+ 2n5457はbf24[45]で置換OK？
* https://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=65196.0
+ 在庫あり
+ 筋が良さそうなのでToDo
+ [ ] 仮定を肯定する材料探し
+ [x] 別途集めてたブースタ
* https://www.one-tab.com/page/rVRHoklRSMansmxePJgUDQ
* 以下が簡単で良い感じ
- [Emerson Custom Guitars Em-Drive](http://tagboardeffects.blogspot.com/2013/01/emerson-custom-guitars-em-drive.html)
+ Q1, R2, C2 (VR2)
+ 手持ちだけでVR以外は実装可能
- [Escobedo Duende JFET = JHS MiniBomb](http://tagboardeffects.blogspot.com/2013/04/escobedo-duende-jfet-jhs-minibomb.html)
+ Q1, R2, D1, C1, eC1 (VR1)
+ [ ] ブースタでQ1個, R4-5個, C2-3個, 合成でQ1個, R2個 最低でも増えることの是非
- と思ったが、4069を用いたOD回路をオミットし、余ったインバータで逆位相ができるのではと気付く
+ NOTゲートで逆位相を作成し、合成に使用
+ とりあえず1石ブースタは使用しない
+ NOTゲートは、4013への信号作成に4個、クリーンブーストに1個、ブースト後正位相に戻すため1倍のブーストに1個

## plan1(凍結)
- 概要
1. 4069(NOTゲート\*4)+4013を用いた1/2周波数の信号作成は変更なし
2. 4069のOD回路(NOTゲート\*2)をオミット
3. 余ったNOTゲート\*2を使って増幅&逆位相と正位相を生成
+ http://www.diale.org/escobedo.html
4. J112を使用して疑似正弦波に変換
+ まだ矩形波っぽいがまだマシ
5. 原音と疑似正弦波のブレンド
6. 5が簡単に実装できない(回路の適当な位置からの結線)場合、原音の取り出し
- 問題点、懸念点
+ 3.について
* 増幅していない信号でJ112を用いた合成を試したができなかったためNOTゲートで増幅もしている
* つもりだが、本当にできなかったのか？音が小さすぎただけではないのか？
* もしそうであった場合、正位相=>原音, 逆位相=>原音をNOTゲートで反転、でいいはず
+ 4.について
* LPFを噛ます意味、場所、定数
* 少なくとも音が小さくなっているのはわかる
+ 5.について
* NOTゲートで増幅した正・逆位相の波形が、J112で合成すると変化してしまうため原音とかけ離れてしまう
* 本当の原音を疑似正弦波とショートしてもうまくいかない？要確認
* ただINPUTをショート(結線)すればいいのか、potでバランスを取るのか
+ 6.について
* そんなこと簡単にできるのか？
- ToDo
+ [x] 抵抗置換とコンデンサの追加(47kと470p, 買ったが試していないため)
* 気持ちサステインが伸びた？
+ [ ] 確認のためにイヤホン音出し環境実装
* ヘッドホンアンプが必要
+ [x] 増幅していない信号(正・逆位相)でJ112の合成は本当にできないのか確認
* 目的は無駄な回路の排除
* ポコポコ?プツプツ？という音が出る
+ [x] 増幅してればいいならオリジナルの回路の一段目のNOTゲートの出力(逆位相)は使えないか確認
* 多分使える
+ [x] 疑似正弦波とリアル原音とのブレンドは本当にできないのか確認
* ショートでもpot経由のブレンドでもできない
* pot経由で疑似正弦波全開、原音0のつもりでやっても、疑似正弦波が変化してしまっている？
+ [x] LPFの効果を確認(ブースタをかます、イヤホンを使うなど)
+ [x] 4013の出力をLPFするのはどうか
* J112合成後のLPFを移動して確認したが、劇的に正弦波に近づいた感は無い
* 厳密に比べるには合成後に更にLPF繋げて調べる必要がある
+ [x] 原音抽出方法の調査(必要なら)
* スレッドが立つくらいだからショートすりゃいい訳ではないようだ
- https://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=113523.msg1051357#msg1051357
- 最後に発言にもあるが、やはり位相についても考慮すべき
- 別途検討
+ [ ] 回路の整理、実装可能か検討

- 疑似正弦波について
+ ポコポコ出るのは、多分音量が異なるせい
+ 矩形波の方に抵抗をかますと、増幅していなくてもそれなりに合成できてる(ポコポコは消えない)
+ 増幅すると抵抗2個、矩形波に抵抗かます場合は1個なので誤差

- 原音ブレンドについて
+ 以下候補
* https://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=99539.0
* https://www.aronnelson.com/gallery/main.php/v/BarcodeVeroLayouts/Vero/BlendimumVero.gif.html
* http://tagboardeffects.blogspot.com/search/label/Blend
* http://tagboardeffects.blogspot.com/2012/01/mini-blend-jfet.html
+ 有用なスレッド
* https://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=113523.msg1051357#msg1051357
* https://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=83637.msg725423#msg725423
* https://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=109817.msg1005636#msg1005636
+ とりあえず上記のブレンド回路を実装
* 幸い4069を追加で買っているため、もし位相の問題があっても試すことはできる、実装するかは微妙だが
+ 位相の問題でNOTゲートが必要な場合、疑似正弦波を諦めるのも手
* NOTゲート\*4で4013の入力を作ってる
* NOTゲート\*2で疑似正弦波を作ってる
+ どうやっても原音がおかしくなってしまう
+ mini blendで取り出した原音を、正弦波合成に用いればよいのでは？
* OK

- 現状のまとめ
+ 疑似正弦波は、mini blendで分離した原音とNOTゲート(TimのCMOSブースト)を用いて合成する
+ 合成に用いる原音を増幅するか、矩形波を低減するかは要調整
+ 得られた疑似正弦波にローパスフィルタをN次かます
+ 得られたLPF済み疑似正弦波+本当の原音のブレンド

## CMOS boost
http://www.diale.org/escobedo.html
A decent clean boost can be made using a few parts and a 4069UBE CMOS hex inverter chip.
The inverter at pins 1 and 2 is biased into linear region by two 5M resistors, the .1μF cap between them helps keep the input from being loaded down and keeps gain up by reducing negative AC feedback.
The inverter is run at full tilt, the amount of boost being regulated by the 1M pot at the input. The 2.2k resistors at pins 7 and 14 help keep power draw low and the output symmetrical. Unequal resistors results in less symmetrical clipping.
Despite the less-then-perfecly-linear performance as a audio amplifier, the CMOS inverter is quite at home with guitar signals. The inherent non-linearities suit electric guitar well, and even at maximum boost is not harsh and nicely musical in quality.

## list v0.9

|id | val |
|---|---|
| === | octave gen block |
| R1| 10k|
| R2| 1M|
| R3| 10M|
| R4| 4k7|
| R8| 10M|
| R9| 47k|
| R12| 470k|
| R15 | 100k(不要?|
| R16 | 100k(不要?|
| C1|100n|
| C2|47p|
| C3|100n|
| C5|10n|
| C8|100n(不要?|
| C9|470p(追加分|
| U1|CD4069|
| U2|CD4013|
| VR1| 100kB?|
| === | pseudo sine wave block |
|R27| 4k7|
|R28| 10k|
|Q21| J112(代用に何か|
|D21| 1N4148|
| === | split block |
| R30 | 2M2 |
| R31 | 2M2 |
| R32 | 4K7 |
| C30 | 10n |
| C31 | 10u(ec) |
| Q31 | 2n5457(JFET, BF245でも可) |
| === | === |
| VR2 | 50k? (blend pot)|

## Schematic (mod)

## Schematic (org)

## list(org)

|id | val |
|---|---|
| R1 | 10k |
| R2 | 1M |
| R3 | 10M|
| R4 | 4.7k |
| R5 | 4.7k |
| R6 | 4.7k |
| R7 | 1M |
| R8 | 10M|
| R9 | 100k => 47k !!UPDATE!!|
| R10 | 4.7k|
| R11|4.7M|
| R12 | 470k|
| R13 | 100k|
| R14 | 100k|
| R15 | 100k|
| R16 | 100k|
|R17 | 470k|
| R18| 4.7k|
| R19|1k|
|R20|470k|
|C1 |.1u|
|C2| 47p|
|C3|.1u|
|C4|.1u|
|C5|10n|
|C6|47p|
|C7|47p|
|C8|.1u|
|C9| 4.7u, ec|
|C10|4.7u, ec|
|C11 |470p !!UPDATE!!|
|Q1|BC547|
|VR1|100kB|
|VR2|10kB|

## shopping list (削除予定)
10M\*2
100k\*2
4.7M\*2
4.7k\*1
470k\*1
1k\*1
47p\*3
4.7u\*1
BC547\*1
4069
4013

追加
47k
470p

## note(削除予定)

### note 2019/09/04
1. P1.2-C4の切断
- 矩形波だけになる
2. U1.12観測
- 矩形波
3. U2.1観測
- 矩形波
4. U1.1観測
- クリーン？小信号
5. booster実装
- とりあえずVRはショート
6. C1.2-booster.GAIN[12]と結線
- ブーストを確認
7. P1を切断、ブーストのoutをR13.2に結線
- ブーストと矩形波のブレンドを確認
- 感想
+ 思ったより複雑ではない
+ VRショートだと多分Gain, VolがMAXなので抵抗を噛ます方が良い
+ 本当にやりたいのは、D flip flopとは別に原音と逆位相の原音を作ること

### note 2019/09/05
1. ブースタのVRをショートから固定抵抗へ
- 一応音量確認
+ 絞られすぎて聞こえない
2. ブースタを一時切断、C1.2とR13.2のショート
- 原音と矩形波のブレンド確認
+ 若干聞こえる
3. u-boatの回路から、合成回路作成
- 何も聞こえない
4. FETへの結線をC1.2ではなく、原音から結線、ブースタの入力も原音から
- 何も聞こえない
- 原音を結線すると聞こえなくなる?
- 感想
+ ブースタのVRを抜くなら抵抗値の吟味が必要かも
+ J112の代わりにBF245を使用したのがダメ?
+ いずれにしてもブレッドボードが足りないため、J112と一緒にブレッドボードも買い出し

### note 2019/09/06
1. U1.4から正位相を取って合成したらそれっぽい音が出た
- ただし6弦とか低い音限定
- いずれにしても少しひずんでいる(正位相も逆相も歪んでるから当然？)
- 逆相とのバランスが大切なのか？
- であればブースタの抵抗が足りない？
2. u-boatは正位相はTL072で増幅している
- CD4013への入力がそれでいいならCD4069不要説
3. 結論
- 正位相とCD4013への入力はオペアンプ
+ それに伴いu-boatのpre gain部をパクる or シンプルな増幅回路をぐぐる
+ 4.5Vは10kとかで作ればよい？
- 逆相はEmerson
- CD4069はオミット?
5. shopping list
- Q: J112 \*2
- R: 2M \*1
- R: 10k \*2
- R: 2.2k
- C: 22n
- C: 4.7n
- IC: TL072
- ブレッドボード