上期本文已經把超低音喇叭的製作觀念說得很清楚,而且也介紹了實用的電子分音線路,現在要繼續談實作的過程。

  在超低音喇叭系統裡,主要的器材有兩項:電子分音器和超低音喇叭,這兩項器材製作起來並不會困難,前者名稱聽起來很唬人,其實也不過由二只TL-074 QUAD OP.構成而已,不僅材料費比喇叭本身便宜,而且裝置的步驟比自己裝一部擴大機還簡單,只要電阻電容選用精確一點的,性能是不會和裝置者期待相差太遠的。

分音器的製作

  筆者依照上期圖六和圖七,繪成了如圖八的PC板,採用的規格是音技社的「標準尺寸」之一:11cm×9cm,這樣電子分音的PC板就可以裝在2000系統的2004機箱中,雖然功能和機箱的設計不甚相符,但在電子分音機箱難求的情況下能夠將就著用也已不錯了。

因為分音器線路結構簡單的關係,所以筆者就把3D方式的中間聲道線路也繪在同一PC板上,在實際裝置時,如果超低音喇叭要裝兩組,那麼用兩片線路板裝上分音器的部分即可,若採用3D方式的話,兩片PC板中的一片要加裝混合線路,使兩聲道的LOW PASS輸出匯成中間聲道,這部份的線路主動元件使用TL-071或LF-357等均可。在試製時曾經大略計算了一下兩片PC板上的零件只要幾百元即可解決,比喇叭便宜許多,即使連2004機箱一起算,大概也不過千餘元。由於分音器使用的零件很少,所以兩片PC板大約半小時就焊好了,然後就開始測試一下它的頻率特性是否合乎要求,加上電源後,接上SFG-1000,病史SFG-1000保持一合適的訊號強度,再旋動SFG-1000的頻率旋鈕,並在示波器上觀察輸入信號和輸出信號強度之比例關係,當觀察Hi-PASS輸出端時,信號頻率由高漸低,直至輸出電壓為輸入電壓之0.7倍止(-3dB),此頻率即為高通輸出端的低頻截止點;觀察低通輸出之程序完全一樣,只是頻率由低旋高,尋找其他高頻率截止點。在理想的情形下,此二點的頻率是相同的,即應為分頻點159Hz,事實上由於控制頻率特性的RC值不可能絕對精確,所以高、低頻的截止點是不會相同的,一定會有一些小差距,尤其筆者所用的PS電容為J級,而非誤差2%以下者。

  當裝好了第一片電子分音的PC板後,就依照以上的程序找尋截止頻率,所得的結果是:高通部分是149Hz,低通部分是156Hz,距離設計值159Hz可說非常接近,而且這兩個頻率是重疊而非脫節,所以也不必擔心信號會loss掉。當筆者以其他的頻率來觀察輸入和輸出的波形時,發現有少許的相移現象,但並不嚴重,在整個音頻範圍內,高通和低通端的輸出和輸入信號是保持同相關係的。

  確定了分頻點正確後,還有一項性能需要測定,就是截止點頻率以外的頻率,是否每倍音程衰減18dB的特性,測試的方法是找兩個在截止頻率以外,但頻率相差一倍的頻率,以相同強度信號輸入,然後再比較兩者輸出強度的差異。筆者實際測試的結果,發現衰減率為17dB,亦可算是合格了。

要重視相位特性

  對筆者來說,100公升的超低音喇叭,雖然很誘人,但也有既笨又大的感覺,所以決定試聽時採用了3D方式,所以在其中一片PC板上加裝了中間聲道的混合線路,把兩聲道的低通端信號混在一起,由於一時買不到TL-071,所以就用LF357來代替,測試的結果,性能也很好,在音頻範圍內,增益均保持在很精確的「1」的範圍內,不過在這個混合線路裡,輸出端信號和輸入端信號是反相的,這點十分重要,很多玩電子分音玩了很久的「Pro」級音響迷往往就忽略了此點,這種像位問題,不僅電子分音器會發生,當兩種以上不同種類或牌子的擴大機在同時使用時,也常有相位相反的問題出現,所以當我們聯結電子分音系統時,一定要把電子分音和擴大機的相位弄清楚,然後再配合喇叭線極性的正接或反接把問題解決。在附圖中,筆者列出了曾在音技出現的多種功率放大器輸入、輸出的相位關係,希望讀者有朝一日玩電子分音,要重視這個問題。

  以上是有關電子分音部份的裝置重點,由於電子分音器是裝置在前級和後級之間,電平已相當高,所以不容易感應到哼聲,如果要為電子分音器找個家,用SF-2004或其他類似的機箱均可。

喇叭系統的性能

  喇叭系統的裝置比電子分音器簡單得多,由於喇叭箱是訂製的,所以只要花十幾分鐘就可以把超低音單體牢牢的裝在箱上,喇叭裝好之後,不急著試聽音樂,倒想聽聽「頻率」,十三吋的大喇叭,也許有讀者以為它要吃進很多功率才有聲音出來,其實這種想法完全錯誤,大喇叭效率非但不低,通常它的效率比小喇叭還高得多,所以只要很小的功率,就可以聽到清晰而強大的低音,以這只33F-WB為例,輸入持續的1W功率,音量就已經大得令人感到「震撼」,而且這種震撼的效果可以持續到很低的頻率。

  根據SEAS原廠的規格,以100公升的容積,是可以採用密閉式箱或開口式箱的,筆者所訂製的喇叭箱雖是開口式,但是只要把口堵起來,就成了不折不扣的密閉式。

  當試聽「頻率」時,同時測試了系統諧振頻率,如為開口式箱,諧振頻率為46.5Hz和8.5Hz,若把開口堵住,系統諧振則為42.5Hz,這幾個頻率比原廠所列的規格還要低,因此如果依據原廠根據DIN45500標准所列出的頻率低限(lower limiting frequency)來比較的話,那麼筆者所做的這指超低音喇叭的頻率低限至少比表列的規格還要低5Hz左右,因此推斷這只喇叭的低限頻率響應在25Hz~30Hz,已經可以和絕對超低音型的系統一較長短了。

  「頻率」試聽的結果實在是很難用文字表達出來,這只超低音喇叭除了效率高,低音的量非常豐富之外,人耳可以清晰聽到的頻率可以一直向下延伸到31.5Hz,頻率再低,感覺得成分就逐漸要大於聽覺成份了,當頻率下降到26Hz的時候,除非是位於房間裡的活點(Live Point),否則不易感覺得到,在26Hz以下,必須增加輸入喇叭的功率,否則無法感覺得到,筆者以為這個頻率可能就是所謂的頻率低限了。

超低音增加聆賞樂趣

  實際的音樂試聽,筆者是以一對自製的小型喇叭系統作為150Hz以上重播之用,這對比ROGERS LS 3/5A稍大的喇叭系統是由WIGO五吋中低音單體和AUDAX高音構成,使用18dB/oct分頻器,音色自認也「很不錯」,當然低音是最大弱點,所以就刻意的讓它和SEAS的超低音喇叭配合試聽,看看是否會產生「如虎添翼」的效果。

試聽時使用的功率擴大機中高音部份是用筆者原有的DYNACO ST-150;低音放大器則使用樂音堂出品的LOW TIM 50W,但是電源部分很考究,使用380VA的電源變壓器和兩枚炸彈型41000uF電容器,因此試聽的效果讀者可想而知──低音清晰有力。其實筆者在試聽時發現,低音清晰有力是真的,卻時有過份豐滿的感覺,原來電子分音最令人煩惱的地方就在此,電平搭配必須靠試聽來完成,除了因喇叭效率不同所以要有這道程序外,有時因唱片本身錄音的音效也有關係,故如何調整高、低音功率擴大機的電平來和喇叭配合,使每一張唱片聽起來都有滿意的效果,那就是各人聆賞嗜好和音樂修養的問題了。在寫本文之前筆者對這套系統的試聽是淺嚐即止,所以還沒有嚐出真正的味道,大致說來,對大鼓和管風琴的再生能力,比筆者以往所用過的任何喇叭都來得高明,定音鼓的音像也很清晰,但兩隻小喇叭的距離一定要在二公尺以上。

  使用超低喇叭,因為重播頻率可以達到很低的緣故,而這種長波長的低音很容易在房間內產生駐波,所以房間內的活點和死點(Dead Point)會變得很明顯,如果不幸在常聆賞音樂的位置恰為死點或活點的話(很有可能,如果超低音喇叭是放在正前方中央),低音不是太強就是太弱,這時就必須把超低音喇叭一開到一邊去(放心,不會影響音像的),直到在聆賞位置上能聽到及感覺到自然的低音為止。

  以上是筆者在一個多月內抽空試製超低音喇叭的過程,本來筆者對Hi-Fi喇叭的觀念是「各有千秋」,聆賞音樂,喇叭大一點或小一點並不會影響到音樂本身,搖籃曲加上大喇叭不會變成DISCO,貝多芬的命運用手提電唱機聽也一樣感人,但無論如何,較好的器材,確能表達更多的音樂特質,如動態範圍、樂器的真實感、澎湃的氣勢等等,也有更多的聆賞樂趣,超低音喇叭的功能,對於延展音響系統表達音樂特質的能力有相當助益,有興趣的朋友,不妨一試。

  [後記]:筆者最近接到一份由台灣電器企業行寄來的SEAS喇叭資料,其中一份是新進口的33F-WKA 13"低音單元的原廠規格,由於這只喇叭的自由諧振頻率為20Hz,所以適合用來做小體積的密閉式超低音喇叭之用,而且單體本身也比33F-WB便宜些,更重要的事佔用空間小,沒有像筆者試製的這只那麼笨重,而頻率範圍仍延伸得夠低,只是效率較33F-WB低了一點,故筆者在此建議,如果要試製超低音喇叭,33F-WKA是很值得用的。


轉載音響技術第71期NOV. 1981 超低音喇叭的試製(下)/蒲鴻慶

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