本文所介紹的UniMod,是一部多功能的音效控制器,可使用在麥克風及電子樂器上。基本上這是一部前級及可以產生顫音(tremolo)、音相自動變換(automatic panning)及較少使用的"ring modulator"等的振幅調變器。為了使演奏者能很容易的使用,UniMod使用電池作為電源,並且再不需要使用十能用腳控制的開關將特殊效果取消,整個裝置的花費僅需台幣1500元。
線路簡介
參閱圖一,整個線路可以分成四個部分,全機即由這四個部分連接而成:輸入緩衝級(IC1B)、兩個可變增益放大級(IC2、IC3)、訊號調變級(IC5A、IC5B),及兩個輸出緩衝級(IC4A、IC4B)。
輸入緩衝級是一個簡單的無增益倒相相加器(inverting summer),提供連接至J1的訊號源一個穩定的阻抗。從緩衝器輸出的訊號經由電容C1 C2交連至可變增益放大級,CA3080E即為這個放大器。A3080E的增益隨腳4(負電源)及腳5所接的電阻間的電壓差而變,實際上增益是由腳5流至IC的電流而定,所以腳5所接的電阻值也會影響增益。
UniMod中CA3080E的腳4所接的負電壓並不是總電壓(9V),而是經由電壓分配器(R27 R28)後所得到的4.5V。這樣做的原因是在100%振幅調變,亦即訊號調變器在最大負電壓擺幅時能使訊號調變器停止工作。電位器R7 R13及固定電阻R5及R11經腳3提供每一個IC足夠的電流。
可變增益輸出級的輸出以R9 R15為負載,而由無增益非倒相電壓隨耦器IC1A、IC1B為緩衝。如果由運算放大器CA3080E的輸出沒有經過緩衝級的話,由UniMod所驅動的放大器的輸入阻抗會消耗掉CA3080E的輸出,甚至在輸入阻抗太低的時候,輸出的訊號根本不足以驅動放大級。有了緩衝級之後,即等於提供CA3080E一個固定的高阻抗負載。同時低的輸出阻抗,使緩衝級類似一個電壓源,而不致因任何樂器的放大器平白消耗掉輸出訊號。
訊號調變放大器由IC5所構成,IC5為MC1458N雙運算放大器。其中IC5A為積分器,IC5B為比較器。當IC5B的輸出由-V昇至+V,這個正的上昇電壓由IC5A積分成一個具正斜率的三角波,積分器的輸出經由R16 R17回饋至比較器的非倒相輸入端。當正斜率三角波的電壓昇至與IC5A腳7地之間的電壓乘上-(R16+R17)/R18相等時,比較器的輸出由+V降至-V。這裡的R17是電位器的有效電阻,實際的大小由旋鈕決定。
這一個由比較器輸出的下降電壓又經IC5A積分成具負斜率的三角波持續下降直到回饋至比較器的訊號到達另一個觸發的電平,至此整個過程開始重覆。
最後的結果就是由IC5A所輸出一序列的三角波。三角波的斜率及三角波的頻率是由經由R19 R20 R26輸送至積分電容C3的電流大小所決定。電位器R19的功能是提供整個調變器範圍內頻率的粗調。頻率的細調(在一個八度音的範圍內)是由電位器R17負責。
固定電阻R20 R26設定三角波頻率的上限,當S1在PAN的位置時R26限定最大的輸出頻率為30Hz,當S1在NORMAL時R26傍路掉,此時頻率的最大上限(約為1000Hz)是R20決定。
由IC5A輸出的三角波在沒有腳踏開關連接到J4或腳踏開關接上J4但是關上了的時候,訊號會經過J4,然後流至R23及SET開關S2。S2關上即等於在三角波產生器的輸出端接上了電壓分配器R21 R22。R22上的電壓又經R2連接至IC1B的輸入端,三角波於是被放大並輸送至輸出端以便監聽之用。
電位器R23控制一部分輸出的三角波經由R14送至IC3及在Normal位置的S1B及IC4A的倒相輸入端。當狀態旋鈕S1在Normal位置時相等的調變訊號經由R14及R8送至兩個可變增益放大器。C4A是一個倒相無增益放大器輸出訊號與輸入訊號的相位恰好相反。如果狀態開關S1在PAN的位置,輸送至IC2的調變三角波訊號與送至IC3的訊號的相位相反。於是產生音相自動變換的效果,及IC2的增益增至極大時,IC3的增益恰好為極小,反之亦然。
如果一個腳控開關由J4接至線路,在開關打開時,調變的功能就失效。IC5B輸出的三角波不能到達S2及R23,此時如果S1在Normal位置則R14及R8經由R23接地;如果S1在PAN位置R8則經由IC4A的輸出接地,因為此時輸出為零電位。同時因為R14為100K,R23加上後的影響可忽略不計,所以兩個可變增益放大器都處於最大增益的情況下。
本線路中的積體電路都需使用正負電壓,所以電源用兩個9V的電池,經由S2連接至線路上。
裝 設
雖然用萬用板也行但是作者建議使用印刷線路板。圖二、圖三即為參考,圖中不但有一般的零件,甚至包括了電位器及開關的部分,當然只要你願意也可以直接裝在機箱上。裝電晶體及電解電容時要注意極性,IC最好使用IC座。焊接時不要有冷焊、跳焊的發生,焊接完一定要詳細檢查。
在作者所附的參考圖中,三個大的孔是接電位器。三個矩形接開關的孔,可以先用鑽子鑽孔,再用銼刀磨成方形。而小型的搖頭開關只要一般的孔就夠了不必再用銼刀磨。同時作者建議一些要連線但沒有標記的接點(如接到焊在S1A上的R26的兩個接點)不用鑽孔。但是如果你是將開關、接頭裝在機箱上時,PC板上所有的點都要鑽孔。
用連接線將PC板與插座連接起來,選擇一個適當的機箱,將PC已絕緣物固定在機箱上,開關和插座都固定在機箱上,再裝一個夾盒已固定電池。特別的是插座J4的外殼不接地所以如果J4直接固定在機箱時一定要用絕緣插座,要不然就挖一個大一點的孔,然後裝上絕緣的橡皮墊。
使用一條連結線將輸出插座J2與你所使用的放大器的輸入端連接起來。依序調整下列的旋鈕即開關:R17微調鈕逆時針轉到底(最大頻率);R19粗調鈕逆時針轉到底(最大頻率);R23電平控制順時針轉到底(最大調變);S1撥至Normal S2撥至SET(開路);S3電源打開,撥至ON,然後打開放大器,調整增益至適當的大小。
此時你應該聽到喇叭發出高頻率的嘯聲(high-pitched tone),調整R7將這個 聲音降低。當然要完全消除這個聲音是不可能的,但是正確的調整R7可以將無訊號輸入時的回饋降至極小。然後重覆另一聲道的調整,連接線接到J3而調整R13。
接下來關閉S2,你會再一次聽到剛才被減弱的嘯聲。將粗調R19順時針旋轉,你會聽到嘯聲的音高降低了。同樣將細調R17順時針旋轉也可以降低音高(Pitch)。將電平R23逆時針旋轉,這個聲音的音量會由極小至極大。在J4上接一個腳控開關或按鍵開關,於是聲音只有再開關按下時才會聽到。
至此初步的調整及檢查完成了,你可以開始實驗UniMod。
UniMod的三個基本音效是自動音相變換、顫音,及可調音調的振幅調變。我們先依序檢查每一種效果。
自動音相變換需立體放大器及一對喇叭才足以驗證。首先將J2 J3分別進接至放大器兩聲到的輸入端,為了產生最大效果音箱之間的距離最少六呎(兩公尺),將樂器的輸出接到J1,S1撥到PAN的位置。依粗、微調及電平鈕的設定聲音將在兩個喇叭之間,以固定的速率來回的變換達相當的程度,調整調變三角波的頻率將使聲音變換的更快。調整電平旋鈕使訊號的振幅受更大的調變,會加強變換的效果,因此時兩個放大器的增益有更大的差距。
驗證顫音只需一個聲道的放大及一個喇叭就夠了,當然兩個也行。在單聲道使用時除了放大器只接J2或J3之外其餘的方法和自動音相變換完全相同。S1撥到PAN的位置,調整旋鈕到希望達到的效果。如果兩聲道同時使用,先將兩聲道直接連接。S1撥至Normal調整R17 R19使調變訊號的頻率在2~30週之間。同樣的,R23可以調整顫音效果的程度。
「平衡調變」(balance modulotor)的效果可以用一聲道或兩聲道的放大。兩聲道使用時所有的控制除了粗、微調旋鈕要將調變訊號調至聽覺的範圍內外,其餘的控制與兩聲道顫音時設定的範圍相同。調整好之後,輸入訊號將被可聞的訊號調變產生一種和──差的調變效果。許多有趣的效果如鑼及報時聲都可以因此產生。如果只使用一個聲道將S1撥至Normal的位置從J2或J3接輸出,然後調整電平及粗、微調旋鈕以獲得希望的效果。
轉載音響技術第83期NOV. 1982 電子琴用音效產生器/王長安(取材自Popular Elec. 1981/2)
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