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  在本刊第三期中,有一幅廣告,標題是『有了它,您就可以當音響醫生』。這幅廣告引起許多讀者的興趣,紛紛來函希望我們將此醫生的道具解剖一下。其實就我們所知,國內廠商最近擁有高極測試儀器的已經為數不少。這當中,像各電台、電視台,尤其是位於中壢的電信研究所都有相當完整的設備不說,泰孚音響也有了Sound Technology的1,700A、1,100A、1,000AMz及110等測試儀器,尤其令人驚異的是位於忠孝東路一段一六四號三樓的大眾無線電傳習所,也向H/P定購了全套Hi-Fi用的測試儀器。在以後各期中,我們想逐期地將這些我們所能見到的高級測試儀器逐一介紹。

  Ferrograph RTS2是一部聲頻綜合測試儀(The complete audio test unit),可以測試的基本項目包括: 頻率響應,失真百分率,立體聲分離度,輸入靈敏度,輸出功率,訊噪比,轆聲及抖動率。其面板上各旋按鈕的名稱作用,表頭刻劃已非常清晰地附印在前,現在我們先來看要完成以上的測試項目,除去面板上的旋按鈕,表頭及相關的刻劃外,在內部需要什麼樣的結構。

頻率響應的測試: 

  一般說來,對音響器材(喇叭除外)的頻率響應測試,通常需要一部響應良好的聲頻訊號產生器,及一個交流毫伏表,此交流毫伏表有時可用響應良好的真空管電壓表或示波器充任,而且不管是否有交流毫伏表,依據可靠的示波器都是必需的,因為有了示波器,才能確證輸出是否達於切割點。

失真百分率:

  失真百分率的測量,通常是通過一組(總諧波失真)或多組(各次諧波)平衡濾波網路,將被測音響器材的輸出訊號中,不失真的部分(亦即輸入訊號)濾除,量取殘餘的信號值,在與總輸出信號值比較取其百分率而得。因此在此測試過程中,需要失真很低的信號產生器,失真測試用之平衡濾波網路,交流毫伏表,示波器(監視用)其中交流毫伏表,在專用的失真分析儀(Distortion meter)中,所用之表頭刻劃,已經召百分率刻出,無需換算,而用通用型的交流毫伏表時,即需經過換算的過程。

立體聲分離度、訊噪比、轆聲等

  此類測試比較簡單,使用儀器和頻率響應相同,只是方法與程序各異而已。

顫抖率

  此項測試,主要需要有一載波發生器所組成的漂移表,載波發生器當需配合一校正電路才能將中心頻率和漂移頻率比較出來,而此現路正是RTS2中的主要線路之一。

  由以上的分析,我們可以知道,如果對某項音響器材,要做最起碼的幾樣測試,至少要備有信號產生器,交流毫伏表,失真分析儀,顫抖及漂移(Wow Rlutter)表,是波器(均做監視用)等項儀器,而在做某些測試時,還需經過換算,很是麻煩,而在RTS2中,除兼具以上線路之外,並共用一個多重刻劃表頭,此除了免除一一選購儀器,大配,使用時還要經過一番聯接的麻煩(有時很容易弄錯)外,在使用上尤覺便捷和經濟。

  以下,我們將就RTS2的內部幾個部份的線路結構做一簡要的分析,這些線路包括: 

  聲頻信號產生器(Audio Generation)。

  交流毫伏表(A.C. Millivoltmeter)。

  失真平衡濾波網路(Distortion Balance Network)。

  漂移表(Drift Meter)及相關線路。

  顫抖率表(Wow Meter)及相關線路。

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聲頻信號產生器

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  全部線路如圖二所示,由一三級直接交連的放大器,加上一組R.C.文氏網路(Wien network)所組成的相移振盪器形式,Q1 Q2 Q3的架構,和一般用之於前置放大器中之NPN-PNP-NPN放大器結構相仿,所不同者為其回授網路,先是由Q3射極到Q1射極的10K電阻,為交直流正相回授,加上輸出端對Q1射極的相移回授,此為使本線路產生自激振盪的基因,在相移回授迴路中,串入一枚熱敏電阻,使自激振盪幅度穩定。

  控制此振盪器頻率的,為前面的文氏平衡網路,此網路計分四檔,由一雙刀四擲開關所控制,面板上是Frequency下的四個按鈕,按下x1時,按通兩個1u電容,調整兩個同步電位器時,振盪頻率可由15到150Hz振盪輸出,分由粗微兩級調整,粗調六檔,在面板的左上角,各檔之輸出值為10,30,100微伏及0.3,1,3伏線路上是由一分壓電阻購成,微調旋鈕在粗調下方,是一電位器充任。

  以上電路之控制器,全集中在面板的左方,可謂是一相當完整的聲頻信號產生器,必要時亦可輸出作其他用途或連接示頻儀等儀器。

交流毫伏表

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  圖三為此高靈敏度的交流電壓表全部線路。概分三個部份,Q1 Q2為前置電壓放大其附屬電路為衰減及校正電路,Q3為緩衝放大,Q4 Q5電表放大器,Q6 Q7是100倍放大器,其輸出供示波器監視用。

  先看輸入電路,是由一雙刀十二擲開關組成具高頻補償的衰減器所構成,但此衰減器分成兩級衰減,分為100伏到1伏及0.3伏到1毫伏做兩段衰減,第二級才做交叉(細部衰減)如此可以使不必要的干擾或相移失真降到最低。

  Q1使用FET,是為獲得高阻抗的輸入,去其源極上有一2K可調電阻,可作靈敏度校正用。其源極上的5.6伏穩壓二極體則做為輸入過激保護用。

  前置放大器之輸出經衰減後,送入Q3之緩衝放大器,此緩衝放大器實際為射極輸出形式,其輸入阻抗高達100KxQ3之β值可免除輸入電路對前級衰減器的加載。

  緩衝放大器之後即為表頭放大器,由Q4 Q5組成,做直接交連放大後,經D3 D4整流後驅動電表,D1及D2分別有保護表頭不過度或偏轉之功用。

  緩衝放大器之另一輸出直接接往由Q6 Q7組成的100倍放大器,供示波器作波形監視用。

  全電路中,有一三刀雙擲開關,分別組成尖銳的低頻截止濾波器,此為備在作失真分析時,將低頻雜音濾除以免影響測試之正確性用。

  本電表電路有多種用途,除其輸入通過一開關和各系統連接外,表頭的刻度有伏特、失真和顫抖百分表、分貝和漂移百分比諸種。

失真分析電路

  失真分析儀電路在雜誌書刊上常可看到,線路原理多大同小異,先是將待測訊號放大,然後以一反相電路將基頻濾掉,剩下的便是失真成份,此失真成份再經放大或降低阻抗,送入電表電路,本線路的設計亦然。

  Q1 Q2組成定流式射極隨從放大器,算是一個不失真的緩衝級,其輸出饋給Q3,在Q3的集射極(相位相差180°)接有文氏平衡濾波網路,此濾波器在頻率上,可由500赫連續調道1,500赫,換句話說,RTS2能測取的失真率,僅由500赫到1,500赫為止(通常取1,000赫為測試點已足),在頻率上方粗及微調兩個雙連電位器,分設於面板上的左上方第二個位置,測試時,應旋動此二電位器至表頭讀數很低(剩下失真成份)為準。另外並有相位調整鈕,配合使用。

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  在使用RTS2之前,先有一校正手續.亦即按下100%開關先調整本電路之輸入電平,使毫伏表達於滿刻度,此為100%之標準,然後再按讀取(read)開關調整平衡濾波鈕。本線路之輸出,在按下100%時,即應擺在100%(亦即1V)檔,而按下read後,一面調整平衡濾波器,一方面逐級降低毫伏表的檔數,直到最低為止,電表的指示就是失真%。本表的最低一檔是0.1%亦即1mV,理論上,至少可以讀取的失真率至少低於0.01%,唯由於電路本身所產生之失真所限,規格註明可以測到0.05%,但實際使用時,多能到0.025或0.03%左右。

  錄音機顫抖率測試電路

  這部RTS2,雖被標稱為聲頻綜合測試儀,實際上,那不還是指以上諸設備而言,在顫抖率及速度偏移方向,卻僅限於錄音機的測試,關於這點,我們可以在以下的線路結構中看出。

  通常在中文裡為了簡便,把Wow and Flutter譯成顫抖率,Wow和Flutter之間雖有其各自的定義,一是抖動的頻率較高,一個較低,在聽覺上根本是兩種滋味,可是實際測試時,通常只有一個數字來表示,這一如諧波失真,照說有二次、三次、四次......諧波失真一樣,各次諧波失真之和即為總諧波失真,可是如果我們只寫諧波失真(H.D.)時往往也是代表了總諧波失真的情形一樣。

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  圖五是測試錄音機帶速部份的電路全圖,計分限幅放大器、鑑頻、低通濾波、電表放大等部份,另外並附有校正訊號產生器,載波頻率產生器,漂移參考等電路,其各電路,所包含的晶體元件如圖六所示。

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  欲瞭解這個電路實際工作的情形,必先要明白這部份電路所能測試的兩個項目: 

  第一、當然是所謂的顫抖率,然顫抖率的定義是什麼呢?那就是假定我們以信號產生器對錄音機將3,000Hz的信號錄到磁帶上,由於磁帶行走的忽快忽慢,就可能使放音頻率由3,000Hz一下偏到3,030赫,這種忽快忽慢的速度,若每秒由1次到7次,便稱為Wow,而在7次以上時便稱為Flutter。但不管多少次,其抖動的百分率,我們可以下式求出: 

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  由此算式中,我們立即可能聯想到調頻廣播的原理,所謂顫抖率和調頻調變率的算法不是極其相同嗎?既然相同,要想測顫抖率,來個鑑頻器當就可以了。事實上,這個電路的上半部原理正是如此,由Q1-3是一個限幅放大器,就像調頻接收機中的中頻放大限幅器一般,將訊號放大,並削平到方波狀態。接著便送進Q4及相關電路內做調頻檢波(特稱鑑頻),Q5是低通濾波,亦即把3,000Hz濾除,Q6 Q7為電表電路。瞭解本電路的關鍵,大概就在Q4上,但只要仔細注意一下,由Q3集極輸出之信號,經0.01的電容到Q4的射極並有一個二極體接地時,即可發現,當有一恆定頻率經過.01電容時,充其量只造成一個穩定的直流,但若輸入頻率有所偏移時,在.01電容兩端的充放電立刻產生不平衡,當然這個不平衡還要基於Q3的輸出是方波,亦即當頻率往下偏時,Q3導通的時間總比開路時間短,反之頻率往上偏時,Q3導通時間比開路時間長。如此,在Q4的集極上,便有鑑頻後的低頻輸出。

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  此一顫抖率測試電路,能測試的顫抖頻率,依據規範是由1.2Hz到12Hz(-3dB),最高響應點是4Hz。電表刻度輔以開關後,能夠讀取的百分率有0.3%與1%滿刻度兩檔。

速度漂移測試

  既然顫抖率測試電路,只能測試的最低抖動頻率只到1.2Hz(0.8Hz時為-6dB),那麼如果錄音帶的速度不穩的變化很慢怎麼辦呢?那就要用圖五中的下半部,亦即漂移測試電路了。

  漂移測試電路的原理,乃是利用一極其穩定的 3,150Hz多諧振盪器,經由LC濾波後輸出正弦波,此輸出的用途為: 

  作為外輸出,供待測錄音機錄音用。

  配合Q10以校正表頭的零漂移點(零漂移在中點)。

  接受聲頻訊號產生之輸入相互調制,以校準顫抖率測試電路。

  其中用以測是漂移的原理,乃是令振盪器振盪,產生3,150Hz信號(在RTS2/A為3,000Hz),將此信號送入限幅放大,鑑頻並經由Q10基極上的直流校正,使表針偏轉於正中央,此即表示當輸入接受3150赫的正確頻率時,表針將無偏轉,但當頻率升高時,端電壓增加,表針向右偏,反之向左偏。此一測試電路,所能測試的漂移性情況為1Hz以下,±2%以內。

適於生產管制或檢修用

  綜觀這部綜合測試組合,由於結構設計靈巧,售價廉宜(5萬餘台幣)使用方便而具有多種用途,相當適合於一般檢修或生產管制之用,當然如果能配合一部數字示頻儀及示波器,用來必會更得心應手的。

 

轉載音響技術第4期 APR. 1976 且看這套音響醫生的道具/丁俊英

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