第一次裝3D系統是半年多前的事,副低音單體和電子分頻器都購自音技,可是實際上所得到的效果和原本的想像卻相去甚遠,是故在寫「四款迷你喇叭試聽」時就不敢加上副低音。理由何在?分析之,其缺點不外副低音喇叭與電子分頻器(與前、後級放大器無關)。
副低音單體是SEAS的33FWB,採泡棉懸邊,口徑為13吋。依照蒲鴻慶先生的大作看來,此單體適合裝100公升反射式或70公升密閉式的木箱。13吋的喇叭單體,其反應速度是否夠快,我不敢亂加置評,但70~100公升的木箱就問題大了!據蒲兄說,目前中華商場一帶做木箱最夠水準的就是玉音行和浙平行。玉音行是以高壓板製作,成本較高,但不接受訂製。浙平行則是任何奇形怪狀的木箱都可以代製,但材料是夾板。而音技服務部的木箱都是浙平行做的雖然價格低廉,但硬度及強度似乎都不夠。所以若找浙平行做木箱宜在50公升以下者,如此才能得到較高的品質。
電子分頻器呢?也是來自蒲兄的大作,使用兩片PC板,並將兩聲道的輸出複合成一個副低音的輸出,而分頻點是定在150Hz。之所以如此想必蒲兄是想仿Rogers之設計而得到相同之結果。159Hz會不會高了些?極有可能!再者唱盤的RUMBLE若被送進副低音放大器,那情況不是更糟?故我老實的告訴各位讀者,此3D系統所播放出來的效果是非常的「雄混」;雄者雄厚、混者混濁,這兩個加在一起會好聽嗎?!宋某人非常有良心,不是好的東西,絕不推薦給讀者。
可是當音技82期出刊後,我立刻被「3D式電子分頻器」一文給吸引,此分頻器竟然能消除唱盤的RUMBLE,真是太妙了!忙向音技打聽,得知音技亦有意重新繪製PCB,這真是造福大眾,遂著手製作之。
加入副低音確有必要
為什麼要使用3D系統呢?主要原因是使用的LINN KAN喇叭體型較小,中低頻段常大而化之。或許有些讀者要問:聽絃樂曲不就和大喇叭沒差別嗎?非也。很早前就做過這個實驗:將3D分頻器頻率定至100Hz,然後播放Vivaldi的四季。照理說小提琴協奏曲是不會含有低音域的但此時若把副低音輸出切掉,立刻就會覺得小喇叭裡少了低音。我不知道是否為諧音及泛音之影響,但加入Subwoofer後,不論分頻點定在何處,小喇叭的特性都受到影響──更活潑、更清晰,只有好沒有壞。
光有電子分音還不行,總得再弄個副低音單體;把SEAS處理掉後,即翻翻音技,看看有沒有適合的單體。誠韻公司代理的BECKER中,好像有一款頗合用的,忙與蒲兄聯繫,誰知他老兄竟然滿口答應有好幾種單體可用:AUDAX、PEERLESS、FOSTEX、BECKER都有,其中FOSTEX還是20吋的大傢伙!我差點被嚇壞了,趕緊表示立場:10吋以上不用,而且最好是PP振膜。於是蒲兄就送來兩只BECKER單體,一是6吋半的906A170,一是10吋的910A208。
別小看6吋半,它還是雙音圈設計,而且標稱阻抗是4歐姆。真傻眼了,該怎麼接?用數位電表量量看,兩組都是3.9歐姆。將線圈串聯起來再量則是7.3歐姆。此單體在說明書上被列為「副低音專用」,推測性能必然不錯,故不敢等閒視之。
到底該如何使用?若接立體擴大機,則就不能以3D式分頻器搭配之,而必須改用蒲兄的70-71 PC板,但那電路更令人頭大。若使用3D式分頻器則兩組線圈串聯,6吋半夠嗎?是否應像甘棣小弟接成推挽式?那木箱的製作就更頭大。左思右想,與其心裡毛毛,倒不如心裡不毛,不裝它總可以吧!!
單體使用聚丙烯振膜
另一只10吋單體式PP的,諧振頻率是22Hz,標稱阻抗為8歐姆,Qt是0.278,VAS是173l。不管此數字是否正確,50公升不到的木箱比較容易製作。
最後剩下後級放大器,由於它的要求不高,輸出功率有60W就行,故第一眼就看上音技的106N(品質很高),裝成單聲道放大器應不是難事。恰好李孟育先生的3D式分頻器推出,遂狠下心來,投入時間和金錢,好好的弄它一套3D式電子分頻系統。
單體參數實在難求
首先安排製作程序,第一步先求出喇叭的重要參數。第一步先求出喇叭的重要參數。說明書上已有Qt和VAS,於是算出木箱容積是32公升。但32公升似乎太小了,就改成40公升,然後再計算此單體在裝箱後的諧振頻率約為40Hz。這種依公式計算是否正確,我不得而知,因為在音技上,羅哲兄、蒲兄、甘棣小弟斗人,寫起文章都是QO、VEB、QM、CMS 這些稀奇古怪的名詞,公式排出來也是小括號、中括號甚至大括號唬人是足夠了,但是有幾個人(包括廠商在內)真照這些規則來做?
主意既定,不唬人也不被人唬,遂到中華商場浙平行訂製45公升的木箱(由於要考慮單體的容積,及吸音棉、補強材料所佔的空間,故多出5公升),以6分的夾板製作,並亮出音技作者的招牌,希望他們能細心對待它。
喇叭交給浙平行後,緊接著就是3D式電子分頻器的裝製,詳細內容可參考音技82及85期。不到一個小時PC板就完成了,先找個±15V的電源看看它能不能正常工作。真要命,在85期中李孟育先生並未提到測試的方法!只得翻閱82期,依66頁的步驟進行之。原文是這樣說明的:
「先重複檢查一下線路板打開電源並調整電壓使其正、負電壓一致,且不高於±18V。以1V、30Hz的信號輸入J1(左輸入插座),此時J3、J5(左右輸出插座)應各有0.5V的輸出。若J1、J2都輸入1V、30Hz的信號,則J3、J4、J5都應有1V的輸出。」
信號原是Heathkit IG-1272,以30Hz輸出接至數字式電表,調出998mV的電壓,然後輸入J1,再量J3。老天!竟然是996mV!而J4、J5的輸出都是0V。將998mV改自J2輸入,則J5有996mV輸出,而J3、J4都沒有輸出,此PCB工作根本不正常!
3D分頻器原文有錯
思索好久,再看看82期原線路圖,再瞧瞧手上的PC板。忽然發現PC板上有兩個T點,此T是否為Test之意?忙用短線將兩個T的四個點上錫(如果PC板是貫孔設計就好了)。
再試,998mV自J1輸入,J3有348mV輸出,而J4(副低音有424mV之輸出!改自J2輸入,自J5有348mV輸出,而J4也有424mV之輸出!先暗罵一聲可惡的李孟育,然後再拿起PC板推敲一番,為什麼此測試結果和82期不一樣?
很快的我就下了定論;82期有錯!而真正的錯則是Popular Electronic雜誌的作者John DAVIS先生!很可能是他故意佈下這個陷阱(因為電路並沒有錯),外國雜誌似乎常常這樣;如果有讀者裝製3D式分頻器,而發現測試結果有誤的,請放寬心,只要和我的一樣,那就是堪用品。
找出原文錯誤,心裡頗為得意,但突然又想到:不對啊?!30Hz已在分頻點之下,按理說High Pass部分應該是沒有輸出才對啊!連忙用110Hz、1V之訊號由J1輸入,量J3輸出是1V,然後量J4(副低音輸出),竟然是0.348V!衰減甚多,這一下子又跌入五里霧中。
調整訊號產生器,一直到38Hz時High和Low的輸出才完全相同,此即表示分頻點是38Hz。拿起計算機按幾個鈕:1/(R5√C1C2)或者1/(2π√R5xR6xC1xC2)⇨112.54Hz,並沒錯啊!既然頻率沒問題,那就是電平的問題,為什麼Low Pass輸出會被衰減好幾個dB,再翻開82期原線路圖,一共是8個OP IC組成。仔細核對PC板的繪製,發現除了R11和R12恰恰相反外,其他完全無誤!
從電路分析下手,訊號由J1輸入,經IC1A倒相,送進IC2B。但訊號也經過Low Filter後以110Hz以下的頻率送出,經R16與原先的訊號混合。但要注意:IC1B並未倒相,故在R16與R15交界處,110Hz以下頻率因相位相反而抵消,故送入IC2B只有110Hz以上的頻率。
IC2A將IC1B與IC1C的低頻相加後,送入IC2C,所以線路設計是完全正確的,圖中共有8個OP,其中1A、1D、2B、2C、2D都是倒相,故J3、J4、J5之輸出與輸入皆同相位,那到底是什麼部份有錯?
電子分音線路有三個Key Point:一是頻率,一是衰減率,一是輸出電平(增益應該是1才對)。現在頻率是112.54Hz,衰減率是12dB/oct,電平是??把Subwoofer輸出電平提高就行了,方法是將R13、R14或R24之值變大。我將R13、R14之值由50K改成125K,則整個情況變成如下:
以112Hz、1.6V輸入J1(J2),則J3(J5)和J4都有1.6V之輸出;將頻率提升至224Hz,則J4(J5)仍有1.6V輸出,而J4只有0.6V;將頻率降低至56Hz,則J4有1.6V,而J3(J5)有1V之電壓,若J3(J5)輸出電瓶能降至0.6V,(High out含有低頻成分)則此3D分頻器就相當完美了。但我不想再變動它,因為這個效果或許還特別好!
機鄉用SF-2005,面板上只有電源開關和副低音輸出控制器。電源原欲使用併聯穩壓式,剛好音技有±15V的成品出售,主角是Motorola的7815/7915,腳是金黃色,模樣看起來與中華路的大大不同,梁副總並保證所有成品上的穩壓IC都是經過測試。我半信半疑,以9折的價格買了一片,回家用數位電表一量,怪怪!竟然是14.98V!梁副總所言不假。
以示波器觀察AC相位
花三個小時「處理」掉電子分音後,剩下來就是一台單聲道的功率放大器。決定以SF-106N裝入SF-2060機箱內,60W推副低音是絕對足夠,只是變壓器問題較大,因音技的變壓器有兩組次級,每組各式4A(即100VA),如僅使用一組豈不浪費?向梁副總請教,他說可以將兩組併聯使用,但要用示波器觀察相位,如接錯的話非但沒有電壓輸出,變壓器可能還會燒毀!
拿回家來,將初級接上110VAC,次級接示波器,但奇怪得很,四組25-0都是同相!忙又電話聯繫,竟說要用雙線示波器才能觀察,如使用單線者,則所接受的觸發訊號相同,故相位亦同。
這好像在尋人開心,而且手邊又沒有雙線示波器,只好自己連線試試。發現當頂視變壓器時,交叉相接則正好可得25-0-25V之電壓(8A)。
解決這一項,再來是106N PC板之插焊,全部半導體係購自音技,RC元件則到樂音堂挑選;其中調偏壓的VR宜用500Ω~1K,調中點電位的宜用5K,這兩個VR我都用比較精密的BOURNS。PC板上有兩個20K電阻,在83、84期中都未提到過,後來得知這是防止振盪用的,但我沒有裝。
凡是用過SF-2060機箱的讀者大概都知道:一定要先裝背板,並且線頭都先引出,否則喇叭輸出端就無法連線!在電源開關上我併了一枚0.1uF的PP電容,整流子使用30A者(因是舊貨,可省一點錢),直接放在兩枚濾波電容和電源變壓器之間,每枚濾波電容都併上0.22uF的電容。
SF 106N性能優秀
開機量電壓,不加負載(不接SF-106)量出正負均是34.4V,相當標準。把106PC板和散熱片都鎖上,在正負電壓側各串一枚39Ω限流電阻,並將輸入端短路。開機,限流電阻未燒,用數位電表量其壓降,並調偏壓VR,使其呈3.9V(100mA)電壓,量負電源端則是3.8V,相當不錯。
再量輸出端中點電壓,VR旋在中央位置時是85mV,若VR向右旋則可調至0.04mV。關機,用500Ω/2W電阻將濾波電容放電,除去39Ω限流電阻,俟連線都接妥後,將數位電表測試棒移至0.22Ω射極電阻上,因為這樣子調出來的偏壓才是功率級的偏壓。
開機,電表呈現出1.28mVm, 約是58.2mA,調高至22mV,並持續個10分鐘。奇怪,100mA之靜態電流並未使RET有什麼溫度(但本機有熱補償),於是再調高至140mA,再連續觀察10分鐘,並重新調整中點電位至0V。
用示波器看看波形吧!以30Hz輸入(方波),示波器幕面上呈現著票漂亮亮的波形,實在太可愛了!SF-106N的線路結構雖十分簡單,但卻十分合理,有如此優異的效果自不在話下。但在地線的安排方面,我略作變動,特別採用兩點接地方式。以前音技的套件和LUX的A-501都是一點接地方式,我覺得後級的接地應該是兩點:第一點是輸入蓮花座的負端,直接拉一條線(不經過電阻)到機殼;第二點是濾波電容的負端拉一條線到機殼。
後級為兩點接地
此時要注意的是:①喇叭輸出負端應從第二點引出,②電源只有正負電接至PC板,濾波電容的地不到PC板上。為什麼這樣,且讓小弟向各位解釋:電源的零電位與訊號的地並不相同,故不應在PC板上混在一起。而且AC電壓經全波整流雖然得出正-0-負之電壓,但0電壓並沒有被整流,故應該直接下地!
不管怎麼說,沒有HUM就對了。如果你依照本文所述現任何問題的話,請不要找我!我只是提供一個方法而已。
當電子部份都完成後,喇叭箱也做好了,容積雖然只有45公升,但體型還是甚大。搬回家來(單體已固定妥當),再用油土將喇叭箱可能漏氣的地方塗抹一遍。此木箱製作的很精緻、耐用,價格才1700元。
喇叭接頭不相反
雖然書上沒有說明,但從線路圖中我們可看出副低音輸出是正相的(大部份都是反相的),所以後級接喇叭時,要正接正、負接負;如果相位不對,則低音將削弱不少,這是使用3D系統特別注意的一點。
插入目前的音響系統中,前級是音技的PRO-217,後級則將LUX A-501派上用場,並選擇CLASS A的偏壓,以推動LINN KAN喇叭。唱盤還是Kenwood KD-600,不過唱臂換成SME 3009S II(3009R被人借用),唱頭還是Supex SD-909 II,並先送往音技的MC-1前端放大器。
按正常的書寫程式,底下應該是實際試聽了。可是這真有點麻煩,因為它比較難用切實而具共通性的字眼來描述;如我說它的低音很「低沉結實」,讀者們能否在腦海中找到「低沉結實」的模樣?
但當播放貝多芬的羅曼史,或莫扎特第三號小提琴協奏曲,我最大的感覺是低音甚為飽滿。副低音輸出Level不論是旋小旋大,低音都沒有「雄混」的感覺,足證唱盤的RUMBLE已被消除。但小提琴曲中不該有太充分的低音,是故Level旋小些聽起來較為順暢。
低頻強勁而自然
播放普契尼的「杜蘭朵公主」,利用聲樂曲找出它的破綻。何謂破綻?相信讀者都知道英國IMF喇叭,他的低音單體尺寸並不大,但由於採用傳輸線式設計,故低頻響應極強。IMF中有一款TLS50者,我常常聽,但每次聽到聲樂曲時,都會覺得主唱者的聲音被一隻無形的手往下拉;如果主唱者是男低音,那就會「低到谷底」;低是夠低,但不自然,這是我最怕的一點。
此3D系統沒有這個缺點!再試「魔笛」還是一樣,想來使用電子分音果然好處多多。另外一點就是「定位」的問題,它與相位無關,但與方向性有些瓜葛。大多數的人(包括筆者和李孟育先生在內)都認為低頻響應應較不具方向性,因此使用3D系統時,副低音單體可以隨處擺,有些國外廠商甚至將副低音木箱設計成咖啡桌的樣子。
真是這樣嗎?根據數天來的聆聽,副低音的最佳位置還是在兩隻小喇叭中間!因為我們要考慮:①分頻點的高低,②小喇叭的頻率響應。像LINN KAN、Rogers 3/5A這兩款小喇叭,其低頻響應部分雖不若大喇叭(小喇叭不可能比得上大喇叭),但還不至於很離譜,以110Hz之頻率來銜接自然不成問題;但你手頭上的小喇叭如果是自己裝的,或購自中華路,則分頻點宜改至160Hz,否則整個響應中必有漏失。以3D是分頻器裝160Hz時,C1=C3=0.02uF,C2=C4=0.01uF,而R5~R8則改成70KΩ。
繼續聽大堆頭的音樂,COPLAND的The Common Man,那第一聲定音鼓敲出來,我就知道又有點麻煩了!如果你老兄只是要聽強勁有力的低音,則副低音輸出可旋至最大。但一位真正聽音樂的人,他會顧慮到樂曲的整體感,所以不同的樂曲、不同的唱片(唱片公司錄音時亦大有差別),為了得到最佳的搭配,副低音輸出電平旋鈕可能要隨時調整。
蒲兄終於被我的3D系統吸引,在試聽一陣子過後,他言不由衷的說比他的3D好不到哪裡去。不管他的好,還是我的好,其實都是音技好;而此3D給人最大的感受是動態範圍提高甚多。DAD數位唱片已在全球發售,雖然它不會很快的佔有市場,但它會逐漸的分割市場,最後終會成為市場中的主力。
國內已有DAD,包括硬體和軟體,而從其他的雜誌上看來,音響界人士似乎對DAD抱著對立的態度(我國人一向排斥新科技,凡是不懂的就不去理它)。事實上DAD潛力甚大,它完全不同於市售的Digital唱片(在去年台北音響展的專題演講中,某雜誌的發行人似乎還搞不清楚DAD與Digital的關係,老天,數位信號不是0與1啊!),動態範圍高達90dB。以目前音響器材言,擴大機幾乎毫無問題,但喇叭則較難應付,特別是低效率喇叭。
可是你如果採用3D後,動態範圍則大為提高,樂曲的最弱到最強,都迅速地被捉住,而不論音符變化有多快;這種情形就像把後級的電源變壓器和濾波電容加大一樣。
聽音樂應重內涵
有人曾說:聽音樂第一聽旋律,第二聽技巧,第三聽內涵。但我覺得目前科技進步,樂曲內容也甚為豐富,聽音樂的「成長階段」應該改成:旋律→效果→技巧→內涵。而大部份的人包括自稱PRO的在內,可能只到「效果」而已。所以弄個副低音喇叭讓它碰、碰的響,不是也不錯嗎?
裝製3D系統之另一個目的乃是為以後鋪路,因為真空管前級試聽、國產高水準前級試聽,都會陸續展開,如果不先使自己的喇叭系統做個品質提升,那如何應付這些高水準的器材?
經過數天的試聽,我很滿意這套3D系統,它使得LINN KAN優越的特性發揮無遺,也讓我嚐到乾淨而強勁的低音,但奉勸讀者千萬不要嚐試此3D之製作,否則一旦你進入電子分音的陷阱後,你就會被其所迷,終生被其所纏!
轉載音響技術第87期MAR. 1983 3D-電子分音-高動態範圍/宋長波
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