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  首先我要承認,我是個低音狂,我喜歡被低音所震撼,但我堅持要有很自然的低音,在這種質與量的要求下,低音必須聽起來很逼真。很不幸的,99%(我已經夠客氣了)的喇叭既不能在20~40Hz範圍內產生清晰的低音,也不能夠很完美的重播管風琴與低音鼓所產生的低音,加上多數缺乏能很完美的重播低音樂器暫態的能力。你什麼時候聽過指撥弦樂器的低音與鋼琴的最低音階,很真實的重播呢?

  如果我們想去調整喇叭的低音,會遭到不夠清楚和等化控制器的種種問題(圖示行等化器或音調控制器),接果提升了某些我們不需要的響應,或是因超過圓錐體低失真範圍之外操作而增加其失真,或是過度驅動擴大器,或是在唱片彎曲頻率時驅動器過度的游逸(excrusion),並且當這些圓錐體想要在高振幅和較高頻率時,重播低音,都會增加都普勒(Doppler)失真,通常很容易聽得出。

  解決的辦法,是單獨的設計一個分離的低音系統,保證在很低頻時,能有很好的音響效果,並且有足夠的能力來重播質與量並重音樂。一個非常好的設計,由Theodore Jastak在1973, Issue #4的TAA雜誌上發表過。可是對我而言,都毫無助益,雖然它具有很低的終端截止頻率(end cut-off),但我和從前做過的大型傳送線性喇叭很類似。為了使低音有足夠的品質,我需要一個具有良好增益與響應的交越網路,那將比Theodore Jastak 6dB/oct.的無源交越網路(passive crossover)來得更適合。我寧願用一個交越網路加於另外的喇叭中,使得頻率降低時有著良好的響應。

  我早就知道一些喇叭,靠其低音的滾邊特性(rolled off),在30Hz時有平坦的頻率響應,並且能忠實的重播大多數唱片,但對我來說還不夠好。我並非在尋找只能重播少數唱片中,強烈低音的低音喇叭單元,而是要找能夠以合理、真實的方式,重播那些缺乏低音的唱片之喇叭,並且不需要用音調控制和過度驅動主喇叭。

  這導致我設計一個12"的音箱來裝上Hartley喇叭(具2"驅動器)。並且設計一個主動交越網路(active crossover),具有相當程度的可調增益,並且在稍高頻率時有急轉而下的滾邊響應,使得Hartley所發出的音樂和主喇叭的中音與較高的低音不致混在一起。因為這個交越網路有很高的增益,所以在低頻端也有個滾邊頻率(12dB/oct.)來防止因唱片彎曲或跳針時所造成的問題,這個巨大的低音喇叭能由一個25~75瓦擴大器來推動。

  由於考慮到空間、價格(多增加一個喇叭只在輸出增強幾個dB罷了),並且當只使用一個低音喇叭時,只使用一個喇叭。我們可將前置的平衡旋鈕旋至全左或全右,那麼就可聽到(並且可從低音喇叭看到)雜音的大量增加。就是使用阻尼唱臂與防震裝置的唱盤,少數的低頻雜音,仍是可從大多數唱片的重播中聽出。可見很低的音頻也是可被擴展與放大。聲音波長在20~40赫時(在40赫大約是27呎),放置另一個低音單元,對立體的低音重播並沒甚麼影響,聆聽者並沒感覺到聲音是從此一低音喇叭發出,聽起來像是從主喇叭發出的一樣。

  我選擇Hartley喇叭的理由,正如Ted Jastak所指出的一樣,它是個很好的喇叭,具有很好的暫態響應(transient response)、足夠的體積與游逸力來推動大量的空氣、能忍受大功率,而不必擔心會燒掉或震破喇叭,並且能以適中的擴大器來推動這種效率不低的喇叭。現在如果是要選一個在較高頻率有著良好特性的喇叭,我可能會以Hartley Six型或8個KEF B139型,或是16個KEF B200型放在這個喇叭箱內。

交越網路的結構

  圖1圖2會使得大家很容易的製造這個交越網路。這裡繼電器的用途是使交越網路能與前置放大器同時的啟閉,由於在開啟時會有很大的衝擊聲產生,加上繼電器也使得交越網路不能在推動此網路的擴大器,開啟的同時或稍後才工作。如再加以簡化,可以不用繼電器與指示燈,我們可用一個雙刀單投的開關來連接電池,這樣做也可在交越網路中,省略AC電源的隔離罩。

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  為了方便起見,我使用了萬用電路板,並且使用小型包裝的318 IC與IC座。起初我選擇電池來做電源,因為它具有便宜與無雜音的優點,可是後來我採用了穩定電源供應器。我在電路板與金屬盒子之間加了一層泡沫膠來確保絕緣。

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  你可能會喜歡單獨的電源,在使用時才插上交越網路,而不願意將電源就做在與交越網路同一盒子中(如圖2圖3),我是使用三個耳機插座來連接電源,並且效果很不錯。

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  當做好之後,必須確實檢查,是否所有回授迴路的接點都焊好,以防將來有料想不到的高增益產生。濫可變電阻並聯的電阻是為了防止可變電阻間歇故障造成開環增益(openloog gain)而加上的,電阻值愈小愈好,限制到你所需增益的最大值,電阻值可由實驗求得,大約是1MΩ左右。

  也許是由於相位的原因;如果低頻端沒截止頻率時,低音喇叭會有更好的表現,但為了防止唱片彎曲與跳針所引起的問題,除非你的前置有低於30Hz的截止頻率裝置,否則最好加上截止頻率裝置。如果想要防止唱片彎曲與跳針所造成的問題,你可以加大交越網路中的二個輸入端的0.47μF電容(C1 & C2)(起初我是用47μF鉭質電容,但似乎是大了點)。由圖2中可看到最後我用4個串並聯(eries-parallel)的47μF鉭質電容來作為輸出的交連電容。

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  圖5是交越網路的特殊響應曲線,使用的是Soundcraftsman 20-12型的等化器,並將其中一個聲道的輸出接到另一聲道的輸入端,並將此輸出接往一個6dB/oct.,具有選擇性頻率的無源交越網路;在使用哦對線性喇叭,經過好幾個月的聆聽與調整,我選擇了這個響應曲線,因為它有最佳的音響。當我換上了Quad靜電式喇叭,此響應曲線對它們來說是最佳的。

  最近得到一對Quad喇叭,需要較高頻端的截止頻率,所以我就在交越網路輸出端加上幾個額外的濾波選擇開關(如圖1b),事後也在我所借到的Rogers的mini-monitors上得到證實,加上這些濾波選擇是很合適的。

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  我相信這個交越網路對於任何喇叭,都能發揮得很好,並且低至大約50Hz,都有著很好的響應。我用實驗方式,換了不少電容值與多種的濾波部份,以便得到最佳的響應曲線;這個經過改良的交越網路,不論在低音音質方面或雜音方面,都比原先的還要好(使用等化器的情形下),雜音幾乎是聽不見了。

  如果使用一段時間後有哼聲出現,首先檢查插座是否清潔、夾緊,IC座是否接觸不良,最後看看電池的電壓。最近我的開始有哼聲,檢查了前二項都很正常,但其中一個電池卻只剩下1½V(原是6伏),在換了一個新電池上去之後,交越網路又恢復正常了。以4個6V的電池,可以代替2個12V的電池,因前者在市面上較好找到。

  值得注意的是不要把電池裝錯了極性,用一條紅色電線,連接正端是有幫助的。正如當初設計一般,在不變更對此網路特性的要求時,此網路能在正常的±15V工作、但它也能在5~20V(最大)的電壓範圍內正常工作。

喇叭箱的結構

  我的喇叭箱是以很好的¾"合板所做成,它具有沒空隙、結實,並且雙面都很光滑的優點(製作有詳圖如圖6)。因為重量的關係我沒使用習慣上所用的木心板;我想合板可能比木心板更穩固,並且在非常低頻之柔順度也較好,雖然合板的密度並沒木心板來得高,並且在整個音域內,透明度較差,可是此喇叭箱大部分的時間只在極低頻率範圍內使用,所以雖然在選擇喇叭材料上,合板並沒木心板來得合適,但並沒改變我對合板的選擇。

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  我極力推薦使用木材工廠所使用的切割木材的工具。這種工具只花大約10(美元)工錢就可將木材切割得良好,並且可節省許多無謂的時間,花在用鋸子鋸重而長的木板上。我所設計的喇叭箱都盡量的簡單,並且浪費最少的材料;當然我也要求具有最佳的特性。

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  2"×4"和2"×2"(將2"×4"的鋸半),它們分別是角支柱木條與中間鑲板的支接木條(如圖7),將螺絲釘鑽入以後,覆上一層填料,此填料是由粉狀填充物(可與水混合)與蟲膠(Shellac)混合使用(可防止因濕度改變,所造成的收縮或膨脹),這個喇叭箱表面經過磨光,並且塗上幾層的蟲膠,最後塗上自己所要的顏色。

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  我認為我們應該將此喇叭箱當作是房間的一部分來看待,並且可把它漆成和牆壁相同的顏色(如圖10)。

  將圓形滑動墊置於喇叭箱之下,使得它除了在厚地毯之外的任何地面都很容易推動,在厚地毯上我們可使用大型輪子,但仍是沒有什麼效果;大型的輪子能夠隱藏在箱底四週的木製邊緣內。

  喇叭箱內塞滿著達克龍(Dacron),它比長的玻璃纖維更便宜、更容易獲得、更好處理。在這個喇叭箱所使用的頻率範圍內這二種材料,對音質並沒什麼差別,所以並不值得使用那較麻煩且貴的玻璃纖維了。

  我建議在喇叭箱直立時,放置達克龍,將這柔軟的材料往下放,並且以一支棍、棒之類的東西來調整。當你將箱內填滿達克龍,它的密度是逐漸的增大,但到接近頂層喇叭處,它的密度大概只剩下它原先的一半了。將此材料一直堆積到它接觸到喇叭(雖然並沒真正接觸到)。

  預留空間給老式低音喇叭的鐵粉帽(dustcap)或新式喇叭的散熱器使用。當達克龍逐漸接近喇叭箱頂面四個洞口時,達克龍是愈放愈少,等到很接近洞口時,這些達克龍必須儘可能的鬆散與減少;在整個過程中,達克龍的密度從喇叭開始至洞口必須是逐漸的減少(圖8)。
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  低音喇叭是以螺絲裝在二塊粘在一起的23"×28"木板上(如圖9),因為Hartley喇叭固定的洞口很小,不容許有任何誤差,所以在做記號與鑽孔時,必須非常的正確。(也許這些洞在此板未裝上之前,就得先鑽好)。有個較聰明的作法,就是用個10號螺絲釘,把準備放螺絲母的地方預先鑽個洞,比拿個鐵錘將他們打進去來得好,這個洞必須剛好使螺絲母放得下;並且使用橡皮圈來保護喇叭箱。事先必須先確定所有的螺絲都很容易的鎖入螺絲母,當把喇叭固定時(喇叭本身具有一層密封用的墊圈,以便和喇叭箱密合);千萬別讓螺絲起子滑落,因為喇叭錐體的材料是非常的脆弱。

  安裝喇叭前,最好先檢查其間隙(gap)是否清潔,尤其是這個喇叭以前使用過。用一個振盪器產生大約5~20H的波形來推動它,並且將它逐漸的放大,直到你感到喇叭錐體移動達½"為止,或者放一張彎曲的唱片,並將低音盡量旋大,或是很小心的將喇叭的磁鐵端倒置在桌上,以很平均的壓力,用手指在接近音圈處很平均的將喇叭錐形體推起,然後同樣的以很平均的壓力在接近音圈處推這個錐形體向下。

  當以振盪器來推動時,你應該聽不到任何雜音;如果你是用手指,並以不均勻的壓力來推動它,那麼音圈就會因磨擦而產生雜音。假如在正常情形下聽到摩擦聲音時,便必須停止檢查步驟,並清潔間隙;我發現用一3"長、½"到¾"寬有樹脂層覆蓋著的照片紙,很方便來做清潔工作;因為它有足夠的硬度,並且不易破碎或撕破,從錐形體的正面將此長紙條插入間隙,試著將這些髒物弄出間隙,可能需要好幾次才能將這些污物清出。當清潔之後,低音喇叭應該能在低頻範圍產生正確的游逸量,而且沒有任何雜音。

  當此低音喇叭在喇叭箱內工作時,整個房間中的東西都會被震動;假使你聽到怪異聲,那可能是牆壁、盤子、電燈、鬆燈、鬆動的玻璃窗、或是牆上的照片所產生的雜音。交越網路的削峯(clipping)失真(可能是由於過低的電壓,或擴大器的輸入端有問題),或是擴大器的削峯失真(似乎不太可能,除非是很小功率的擴大器),也會產生類似有污物在間隙中一樣的雜音。正常的使用應該是沒什麼問題,但我那隻使用過的喇叭卻因有污物在間隙中,所以造成了一次不小的意外(足夠使保險絲燒斷),使得我再次的提醒讀者,檢查間隙是否清潔。

  最後的一些忠告:千萬別掉任何東西進入箱內;一個瓶子曾掉進我的喇叭箱內,你可想像到要將它取出,是多麼的困難。(尤其甚者,如果瓶中仍裝有東西,那真叫人不敢想像有何結果)。我想如果再箱子上面加上一層金屬的鐵絲網,或在四個洞口加上紗窗,那麼整個箱子就可算完成了。(沒疑問的,加上這些網子,可確保安全)。

(上篇完,請續看下篇)

轉載音響技術第51期MAR. 1980 製造一個超級低音喇叭(上)/黃俊平 (譯自Audio Amateur Issue 2/1978)

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