於今日之科技,一部擴大機欲達到平坦的響應,已經不是件難事,即使是自己裝。但當整套組合在實際聆聽時,卻發現其響應成了一條擁有不少峰和谷之重播曲線,整個特性似乎都遭聆聽環境之頻率響應所破壞。這當然由於一般人的聆聽環境下人耳所聽到的聲音大都來自反射,因而同一組合當環境相異時,所表現的便迥然不同,也之所以揚聲器位置的適當調整有助於現場效果之改善,傳統式之高低音控制也是為此而設,但到底只能夠補償或抑制兩個固定的頻率。記得音技以前曾勘過有關等化器原理、製作及使用方面之文章,對改善重播曲線,可謂最經濟且有效的方法;去年筆者由於SF-201嘶聲問題求教於音技,而結識了莊焜亮先生,並從他處要到一份參數等化器之資料,見其主動元件接IC擔任線路甚是簡潔,且無須任何調整,非常適合於業餘的製作。參數等化器是圖示等化器的一種變型,它的三個主要的參數──中心頻率、濾波器頻寬(Q值)及增益,皆可獨立調整,也由三者之可調特性關係,使得參數等化器較他型等化器更具靈活性,控制範圍也更加廣泛,故利用其補償和抑制聆聽環境所造成之峰和谷很容易達到最佳之聆聽效果,同時亦可任意的調出各種的特殊音色。
全機的結構如圖一,方塊部分表頻段控制之單元部份,其內部電路如圖二,中心頻率及Q值的控制,由一倒相放大器加上一狀態可變之帶通濾波器(State variable filter),該有源濾波器係兩級積分電路及一放大器所組成,中心頻率由一雙連電位器調整改變積分電路輸入電阻而達成控制,本機每聲道分成高中低三段,低頻段由20~230Hz,中頻段由2000~2300Hz,高頻段則由2K~23KHz,當然在有必要時,亦可多加頻率段數,分得更細,控制的範圍也更廣。而頻段的設定可改變積分電路之回授電容,更換積分電路之輸入電阻調整用電位器,可變更頻率之可調範圍,電位器電阻愈大可調範圍愈寬,反之則愈窄,可由下列式子算出(參見圖二):
R1=R2 C1=C2 中心頻率=1/2πR1C1
Q值之調整範圍由0.74~4,演算式子:Q=RQ+R4/2RQ
RQ=Rc//R3。增益由三個電位器控制(見圖一),當電位器擺在中央位置時增益為一,即不提升亦不衰減,音A1和A2之輸出分別加在R9電位器的兩端,A1、A2增益皆為一,相位差卻是180°,所以電位器的中點因兩者互相抵銷而沒有訊號,即意味著沒有信號進入帶通濾波器,濾波器便無法對電路產生作用而成一平坦的響應。
資料既都已確定,便是零件之收集了,該電路之電阻係精密電阻規格,這再二、三年前的確是不好找,但今日之中華路可謂應有盡有,頻段控制迴路之IC,可使用4136、TL074CN、uAF774、MC3471等四包裝的IC(注意編號不同接腳方式亦有所不同,筆者使用uAf774),緩衝及IC系近年來最熱門之超低雜音高SR IC-5534AN。目前市面上不易購得,且價錢亦不便宜,在此要特別感謝莊先生提供筆者四個低雜音5534AN即在技術上的指導。積分電路上之電容,最好選用J級以上的,以降低頻段控制範圍的誤差。畚箕電源用±15V,利用7815 7915兩枚IC足以勝任愉快,但兩枚IC之電壓輸出值有差達1V,最好能挑選使用。零件既沒問題,接著便是電路板的繪製,筆者沒畫過幾次電路板(依樣畫葫蘆的除外),尤其是IC電路,在參考一些資料後,終於畫出,雖不怎麼樣,卻還算能用,讀者若不嫌棄的話,請參考圖三、四,該圖只是單聲道,因立體聲分開兩片。可重疊放置,以縮短電位器與電路板間之距離,且可節省機箱空間。至於機箱問題,一般擴大機之製作,皆是全部測試OK後,方才決定機箱,但本機總共有18個電位器,要買現成的恐怕逛遍了中華路也無法找到滿意的,且在該機測試時,18個電位器一個都不能夠少,臨時要找個固定那18個玩意兒的機箱,恐怕不容易,所以先把機箱也解決,測試時才能方便進行,否則一大堆的電位器,及一大把的配線,真不知哪個電位器是幹什麼的。中華路有種鋁質機箱,各種尺寸皆有,自己設計鑽孔,雖頗費周章,但卻非常滿足自己裝要求,也省了一筆小小錢,到此為止才算把預備工作完成了。
在電路板裝配時,筆者使用IC座,原因是對買回的IC沒十成的把握(當然是吃過虧);再者沒吸錫器,萬一有什麼不幸,拆換IC那工作真是無法領教,不過IC座會有接觸不良的毛病,而其間之取捨則見仁見智了。焊錫時動作要快,謹防假焊,且特別注意因疏忽造成之焊橋。焊好後仔細核對一遍後,確認無誤後尚不敢貿然插上IC,先送入工作電壓後,再用電錶量IC座上之各腳,結果uAF774之4P為-15V、11P為-15V;5534之4P為-15V、7P為+15V,其餘各腳皆無任何電位存在,表示電源電路沒有問題。關了電源,小心的插上IC,方向可別反了,像uAF774插反了,剛好把正負反接,後果可想而知。在重新核對一遍後,方送入電源,結果眼看示波器之基準線一閃便不見了,糟了!輸出直流竟高達7V!趕緊關了電源,腦子第一個念頭便是可別燒了IC,尤其那幾枚5534AN得來不易,來回核對幾遍,更換IC,還是查不出所以然,結果仍然一樣。於是把心一橫管他燒多少通上電逐級的檢查,IC逐個拔掉,看直流在哪個IC拔掉後消失。結果在三個774IC同時拔掉,電路便恢復正常,很明顯的問題出在頻段單元電路,且三個頻段皆犯同樣錯誤,但不是在IC本身。做了以上判斷後,心情放鬆多了,終於在電路板發現幾乎不可原諒的錯誤,原來IC之9P和10P在電路板繪製時弄反了(圖三、四已更正),剛好是一組OP Amp.之倒相及非倒相輸入,難怪輸出有直流電位。更改後馬上一切恢復正常,真是整人,還好IC全然無恙。測試時當送入1K信號將中頻段增益調至最大,再旋轉中心頻率至示波器上顯示之信號達最大時,則表中心頻率已定在1K位置(用此法找出各頻點,標於面板上可增使用之便),此時不再動中心頻率旋鈕,試著改變增益,由最大至最小為±14dB,但當改變輸入頻率,則增益馬上下降,Q值愈高下降愈劇。筆者用十種中心頻率,五種Q值及最大、最小兩種增益測試該機之特性(圖五~八),由圖中不難看出其控制之靈活性,可變之頻率和Q值可任意選擇一組頻率加以提升或衰減,而Q值的高低又可控制提升或衰減頻譜之寬窄,其控制之廣泛可想而知了。
系統上筆者用Pro-212衰減型RIAA,及第四十八期之實用電路精粹中的DC伺服Falt放大器(AA-9),該Falt Amp.增益為配合其RIAA電路(AA-8)設在27dB,一般只需20dB,且增益加大雜音亦會上升,故將其改為20dB使用,配上該等化器成了一完整的前置擴大機。為了實際聆聽之比較方便,接上等化器失效開關,接法如圖一所示,但當實際使用時卻發現該開關在ON和OFF之瞬間,常會產生一短暫之刺耳聲音,本以為是開關瞬間效應產生之雜音,但好一陣子搞不懂怎會如此嚴重,在多次的觀察終於發覺一般的按鈕開關在ON和OFF之過程中,當開關每達中央位置之瞬間便將三點短接在一起,此種先接後斷的特性,在一般使用上並無不便之處,但該電路當失效開關,在那三點短路的瞬間,便形成了一條正回授之回路(如圖九所示),因而產生振盪,即那刺耳雜音之來源。
消除的方法只有將其開關換成先斷後接型的,筆者使用繼電器控制非常方便,如一定要使用那按鈕開關,可將其接成如圖十,使其三點段路的瞬間令等化器之輸入輸出皆接地,則不會發生上述情況,但需細心量出那兩組同步開關是否同時將三點短接,若有先後(即使只差一點),則需將先短接那組接用於輸出端,如此方能有效。不過若前置為DC Amp.還是不能使用該方法,因DC Amp.的輸出端不能接地。除此小疵之外,全電路之製作,除非裝配上發生錯誤或IC不良,成功的比例極高。
在使用上由於該機極具靈活性,用法亦極廣,除了補償不理想之聆聽室外,高的Q值亦可減少在諧振頻率的音頻輸出,還有對某種樂器有特別偏好的,可調整在該樂器之頻段予以提升,便能集中的聆聽該樂器之優美旋律。但低音不夠低沉常由於先天特性的線至,如普通低音揚聲器很難發出100Hz以下之聲音,盲目的提升可能會使Amp.過載失真,不能不注意。總之任何裝置都需使用得當,方能充分的發揮其功能,至於該機之其他效果,留待大夥共同慢慢的發掘吧!
轉載音響技術第68期AUG. 1981 參數型等化器製作報告/陳 宗
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