最近筆者因應友人之託,製作了八台十個麥克風的混音器,雖算不得是什麼佳作,但經使用單位分別使用的結果,堪稱方便好用,是故想將它整理起來,提供給音響技術的讀者參考,或許有人用得上。
線路概要:
1.由於本混音器是供給開會用的,所以設計要求可能和一般的混音器不盡然相同,其主要特點為:
雖然整個線路是一個十聲道混合成單聲道的混音線路,但是在使用時,多半只允許一個麥克風說話(最多兩個)。所以十個聲道同時打開後的電路背景噪音似乎不必非常顧慮。
2.在會場中,散佈了十個(或二十、三十個麥克風),卽令加以編號,對於操作員而言,仍不免有錯亂的感覺,因此每一個輸入訊號最好有單獨的指示器,顯示這個聲道正在使用中。
3.一般會場,室內音響設計不是十分良好,常因駐波、共鳴等因而引起擴大機之嘯叫,因此,最好有防止嘯叫裝置。
4.會場如果面積較大時,可能使用平衡式的麥克風訊號線,因此最好備有不平衡轉平衡輸入之設計。
由於有了以上的考慮,所以我繪出了整個系統的構想如圖一:
圖中由 A1 到 A10,分別是十個麥克風的放大器,對於每個麥克風施予 20~30dB 左右的電壓放大,以備後面的混音電路之用。每個放大器的輸出除分別送到訊號指示器之外,並以指示器之指示做為防止嘯較之參考訊號。
VR1 到 VR10 是個別聲道之電平控制器,十個聲道計分成兩組後送入 A11 及 A12 的混音放大器,混音放大器後之 VR11 為主音量控制器,之後還有一個電平指示器。
麥克風放大器:
麥克風放大器線路原想設計成差動式平衡輸入,後因使用者把輸入變壓器買來了,且六部之中有四部是非平衡輸入的,因此只用了二級直接交連電路,實際結構如圖二:
電路中,Q1 和 Q2 均採用 Motorola 的 MPS9633,取其 Hfe 大而雜音極低。各電阻之常數係由概算,實驗後決定的。其中幾個影響工作較大的電阻是:(1)R5/R3 之值決定了電路增益,在圖中的比值是 47K/1K=100 倍,大約有 40dB 左右,讀者們在設計時可依實際使用之情況酌予調整之;(2)R8 是影響直流工作之主要電阻,裝配後應調整此阻值直到 R6 下端之電壓約為供電壓二分之一的 20%以內。
訊號輸入指示器:
訊號輸入指示氣之主要作用為顯示「這個麥克風正有人說話」。所以它只要用一個簡單而動作靈敏的電路即可,如圖三:
Q1 可用 Hfe 較大者,Q2 則用一般廉價的小訊號晶體即可,兩者之雜音似均不必顧慮。
由麥克風放大器輸出之訊號,經 Q1 作電壓放大之後,經 D1 D2 整流並在 C3 上充電,驅動 Q2 導電而致點亮 LED。
裝配此電路時,宜特別注意, Q1 為單晶體放大電路,無直流回授,R1 之值若使用不當,可能使電路完全不能工作,所以在裝好後,可一面量取 Q1 集極上的電壓,一面調整或更換 R1,直到出現供電壓的二分之一電壓為止(±20%),R3 之加入為緩和差異之用,亦可加大 Q1 的輸入阻抗。
D1 及 D2 之接法,屬倍壓整流方式,如靈敏度夠高而無需倍壓時,可將 D1 改成電阻(約 R2 的二倍到四倍)。R4 值則宜視所加電壓及 LED 之亮度而定,一般 LED 大約在 10~20mA 時,已有足夠之亮度。
防止嘯叫電路
一般在電路上防止嘯叫的方式大概有兩種,一種是使用帶止(Band Cut)濾波器法,即將嘯叫點上的頻率予以濾除。此法只能固定在特定的場所使用因為不同場地的嘯叫頻率並不一樣,否則就要用十段以上的圖示型等化器來濾除了。第二種是增益限制法,亦即在嘯叫發生時,立即使電路增益下降到不嘯叫為止。
由於後者之適用性較大,所以我們採取了後者的方式。電路原理非常簡單如圖四:只在圖三的 LED 下再串一個 LED,而此 LED 之光則照到一個與圖二 R5 並聯的光敏電阻上。
當麥克風有訊號來時,因為 LED2 上串有電容,所以 LED1 必先發亮,直到開始嘯叫或有較長的連續音量時,LED2 也開始發光,使得負載其上的光敏電阻值變小,而降低了圖二麥克風放大器的增益。
實際裝配時,LED 及光敏電阻的選擇,配合及其距離之控制,左右了整個效果,最好多試幾種以決定之。
此項防止嘯叫裝置,可視實際需要而加入。
訊號混合電路:
一般之訊號混合電路,多用電阻混合方式,其中又可分為兩種,如圖五A 及 B。
兩種線路之混合作用,均有其缺陷,亦即每增一訊源,訊號即受到一重衰減,且線路過於複雜。故再超過三個以上訊源時,以採用運算放大器來混合為宜。
採用運算放大器的混合電路如圖六:每聲道的訊號各經 VR 作電平控制後,再個別地經一緩衝串聯電阻,全部並聯輸入於運算放大器的負相輸入端,由於運算放大器的特性其增益是由回授電阻 R2 及輸入對地電阻 R1 的分壓比來決定之。因此當 VR 轉向上方時,運算放大器的增益最小,當 VR 轉向下方時,增益則加大。因此,當第一個聲道再使用中時,不管 VR2 到 VR5 處在什麼位置,均不會影響第一聲道的音量。使用這種混音方式,可謂非常便捷,且理論上,可做極多訊源的同時混音。但在實際上,當訊源接得愈多時,將因運算放大器的增益過分被擴張,而使電路噪音增加,依據實際經驗,若使用一般之 741 運算放大器時,以不超過五個訊源混音為宜。同時在設計混音線路時,應把握一個原則,就是盡量加大麥克風放大器的增益(在穩定狀況下),而提高混音器的處理電平,如此即可增大訊號對雜音比值。
線路裝配:
裝配本機時,為了顧慮運用的靈活性(線路板還可做其他用途),一共使用了三種十二片的線路板:A 線路板上包括圖二、圖三線路上的零件,但 LED 及防止嘯叫裝置不包含在內。本線路板每聲道一片單獨裝配,共計需裝十片,為了顧慮日後維修方便,能多裝兩片備用最好。
B 線路板上是包括了兩個 uA741 的混音線路,其中由每個電位器接出來的 4.7K 電阻,如果混音頻路在三個以內時,可直接裝在線路板上,而四個以上時,為了佈線的方便,則不妨將所有電阻裝在電位器上,然後整個並聯,如此一來,由面板背後,只要每五個拉一條線到混音器上,電一切OK了,可謂乾淨俐落。
C 線路板乃臨時繪製,用膠帶貼好後腐蝕的。這塊線路板主要是電源及結合 A、B 線路板之用。從照片上可以看到 A 線路板,是整排立起來固定在一大塊線路板的,其固定的方法為在電源正負的引線處,先焊好兩根硬線頭(用 ½ 瓦電阻剪下來的即可),然後插入 C 線路板焊好即成。
在每片 A 線路板上,計有三條引線要引出。第一條是輸入線,如不接平衡輸入變壓器時,可直接以隔離線接到輸入排座上,隔離線的外皮,只接插座端。如果需要接上平衡輸入變壓器時,所有變壓器應事先固定在 C 線路板上,然後分別連接平衡式輸入座及 A 線路板。
A 線路板上之第二條引線,是麥克風放大後之輸出,用單線引到電位器上就可以了,電位器的第三接點,則整排連在一起後,再 C 線路板上的零電位接地。
第三條線為 LED 指示器,只用一單線接到 LED 的負端,正端整個並聯後接到正電源上即可。
B 線路板有六條配線,兩條分接兩組電位器(每組五個),三條為電源,直接經下方到 C 線路板上,另外為輸出接到主音量控制器上,如希望主音量控制器上也有一個 LED 指示,那麼在主音量控制器之後,可另加接一塊 A 線路板,整個架構可與圖二、圖三相仿,惟因工作電平較高,阻抗較低,整個線路零件要有所修正,以匹配之。
電源供給:
本機電源供給的方式極為簡單,只用一個 10-0-10 伏 500mA 之小電源變壓器,做全波及橋式整流,貨得 +14 及 ±14之兩組電源即可。
+14 伏一組係供給所有麥克風放大器之用,LED 所需電壓則由第一個濾波電容接出,兩個濾波電容間串有一個順向的二極體,以防 LED 電流過大時,有電流逆流現象。
檢查、試機及調整:
本機在裝配時,A、B 兩片線路板應先實施單獨測試,一切正常後才固定到 C 線路板上。同時為了防止增益的過分出入,以及 LED 指示靈敏度的恰到好處,事先就要做試機調整工作。試驗的方法是單獨使用一片 A 線路板加上電源,接上麥克風及後級,此時對著麥克風說話,喇叭應有足夠的音量才行。同時調整 LED (可調整圖三之 Ra 或 Rb),使在正常音量時即發亮為度。另外如裝有嘯叫防止裝置時,可實際試一下其動作的情況,等所有數值確定後方續裝其餘九片。
本機裝機完成後,只要調整一下主音量控制器後的那個放大器的增益(大約為10倍)就可以了。
轉載音響技術第33期SEP. 1978 會議用10麥克風混音器之製作/粱清一
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