αJunoのVCF/VCAチップを交換

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実験用にと思って入手してあったαJuno-2のジャンク2台を使って、VCF/VCAチップのIR3R05を交換して正常品を1台製作しました。

2台とも、調べてみると6つの音源のうち1つだけがおかしいことが判りました。

1台目は、1つの音源だけ、波形の上半分(+の領域)が出力されません。
上の写真のように、鋸波を鳴らすと富士山のように頂上が消失した波形になります。
波形の片側だけクリップしたような感じです。

そのため、フィルタをかけた音色でも妙な高域成分が残ってしまいます。
もちろん音量もこの音源だけ下がってしまいます。

2台目は、1つの音源がまったく音が出ません。音色によってはアタックなどのプツッという音だけが聞こえるので、VCA部分は正常だがそれ以前が異常なのだと思われました。

信号を追ってみると、IR3R05への入力までは正しく信号が来ており、さらに調べると1段目のフィルタの出力(以前の記事のC2)までは正常ですがC3以降は音が出力されていませんでした。

というわけで、2台ともIR3R05のチップ故障のようでした。
Juno-106に比べるとαJunoは故障しにくい、ともっぱらの評価なのですが、それでもこのVCF/VCAチップは比較的故障しやすいパーツのようです。

2台目のほうがIR3R05以外の部分の状態は良かったので、1台目のジャンクからIR3R05を一つはずして2台目の音の出ないIR3R05と交換することにしました。

プリント基板からのパーツ取り外しは面倒なものですが、今回は強い味方を導入しました。
その名も「はんだシュッ太郎」です。

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ポンプ式のはんだ吸い取り器ですが、はんだごてと一体化しており、はんだを溶かしながら吸い取ることができます。
通常のはんだごてと違い、コテ先がストローのようになっています。
これでハンダを溶かしながらチューッと吸い取るわけですね。

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実際に使うときは、図のようにリード線にコテの穴をかぶせるように当てて、リード線の周囲からはんだを吸い取ります。

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これは実に強力です。
チップはごく簡単に外せました。
4000円以上する高い工具なので悩みましたが、時間の節約および部品や基板のダメージ軽減を考えると、買ってよかったと思いました。

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交換後はきちんと6音出るようになりました。
ちなみにαJunoの動作品はオークションで1万円程度で入手できるので、最初から動作品を買うほうがお得です。

αJunoのVCF/VCA(3)

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IR3R05には、波形を観測できるポイントがC1~C4およびLOADの計5つあります。

・C1:一段目のフィルタのBPF出力
・C2:一段目のフィルタのLPF出力
・C3:二段目のフィルタのBPF出力
・C4:二段目のフィルタのLPF出力
・LOAD:V-I変換の直前の信号

二段目のフィルタの入力は一段目のフィルタのLPF出力のようです。
また、最終的な出力信号は電流出力になるため、基板上では直接観測できませんが、電圧変化の波形はLOAD端子で観測できます。

Analog Discoveryのオシロ機能で、C1とC2の信号を観測してみました。
入力信号(IR3R05の1番ピン)は冒頭の画像の矩形波です。
電圧はPeak-to-Peakで10mV程度と低くなっています。
回路図を見ても、12KΩと100Ωで分圧していますのでこんなものでしょう。

フィルタの周波数を全開から絞っていくと、C1(BPF)の出力は以下のように変化しました。
レゾナンスは最小に設定しています。

まず、周波数が最大のときはほとんどHPFのようになっており、立ち上がりと立下りの成分だけが残っています。

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ここから周波数を下げていくにつれ、高域成分は弱まって低域成分が増えていきます。

bpf2.png
bpf3.png
bpf4.png

最後まで絞りきった状態でも、若干の信号は残っています。

bpf5.png

同様に、フィルタを全開から絞っていったときのLPFの出力は以下のようになります。
こちらはおなじみのものだと思います。
なおLPFとBPFは別個に測定したので、上の図と時間軸は一致していません。

lpf1.png
lpf2.png
lpf3.png
lpf4.png
lpf5.png

LPFを絞りきった状態では、信号はほぼ完全に消えています。

αJunoのVCF/VCA(2)

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前回はVCF・VCAを内蔵したカスタムチップIR3R05の紹介をしましたが、今回はIR3R05の周辺回路を見てみます。
といっても、必要な回路がほぼワンチップになっているので、あとは制御信号と音声の入出力ができれば終わりです。
αJunoは6ボイスですので、同じ回路が6個搭載されていますが、その1ボイス分が上の写真です。
写真の左上の細長い部品は抵抗アレイで、そのほかにはコンデンサや抵抗が少しあるだけです。

αJuno-2のサービスマニュアルを見ると、この部分の回路図は以下のようになっています。

aj-vcf-vca-01.png

下の囲みの部分は抵抗アレイですが、この内部の接続がややこしくて、以下のようになっています。
おそらくIR3R05用のカスタムの抵抗アレイなのでしょう。

aj-vcf-vca-02.png

このままだと見通しが悪いので、抵抗アレイの内部を展開して書き直した回路図が以下になります。
点線の枠内が抵抗アレイです。

alpha-juno-IR3R05.png

VCFのCV信号は微調整用の半固定抵抗や、温度補償用?のサーミスタが接続されています。

VCAの制御信号はLINEARとEXPONENTIALの2つがあり、前者はエンベロープ、後者は等比級数的なので音量調整に使われます。
EXP端子にはVCAのレベル信号のほか、コーラス回路からの信号がCOMPANDING CVとして入力されています。
おそらく、コーラスがオンのときに音量を下げる働きをするのではないかと思います。