В итоге всё дело в емкости кабелей.
Перепаял путь в патчбэе для гитарного сигнала тупо проводками, без оплетки, по небалансу. Патчбэй толстой фольгой заэкранировал. Всё еще хуже, чем прямое подключение (т.к. кабели от педалей к патчбэю тоже емкость имеют и длину по 15 см), но уже не так страшно.
Если чистый DI понадобится (напр. для баса), всегда можно напрямую подключиться.