羅哲在前期介紹過一個簡單易製的低週信號產生器之後,緊接著本期中,要介紹一個Tone-Burst附加器。這個附加器和前期的信號產生器聯用,即相當於一部完整的Tone-Burst Generator。一般而言,一部Tone-Burst Generator,售價總在萬元以上,對業餘者來說,似乎太奢侈了一點。但是,Tone-Burst Generator可以用來觀測音響系統的過渡響應。尤其是和麥克風配合使用,更能觀測揚聲系統的過渡響應。揚聲器的過渡特性,影響音質至鉅,喜歡自己裝揚聲系統的讀者,何不依本文畫個葫蘆?
由於本次製作,標榜的是簡易為目的,所以連電源部份也省略了。但並不是完全不使用電源,而是取自前期的信號產生器已有的電源。此附加器消耗電流僅30mA左右,對於原信號產生器的電源線路,不致構成太大的負荷,讀者大可放心。由於線路中使用了一枚7490,其工作電壓僅為5V,為方便起見,整個線路即以5V為電源電壓。以這麼低的電源工作,其輸出的最大振幅自然是相當受限制的,大約是4Vpp左右,但是用來推動一般的功率放大器大約也足夠了。
線路原理
圖一為此附加器的方塊圖。
輸入某一頻率之正弦波信號,經方波形成器而得頻率相同之方波,此方波形成器附一調整Duty-Cycle的電位器,用以正確地控制其後之閘門啟閉時間以得良好的Burst波形,其詳情讀者於製作調整時自可領會。
IC SN7490在此做為10倍之除頻器,方波形成器每供給它10個方波時,可僅輸出一個(不對稱的)方波。輸出輸入波形在時間軸上之相互關係如圖一。
此一不對稱方波的Duty Cycle恆正確地保持4 : 6,也就是這個正確比值,控制了閘門的啟閉時間,使得輸入的正弦波每通過4波之後就被截止6波,然後再通過4波再截止6波......如此週而復始,Burst波型於焉形成。於是再經衰減控制器與緩衝放大器,然後再輸出。為保證工作之穩定,所使用之5V電源,取自信號產生器之12V降壓且穩壓而得。完整之線路如下圖。
製 作
由於電源電壓僅5V,所使用之電晶體在耐壓方面無特別之要求,唯要注意的是應選用高頻用的矽質電晶體,如能使用Switching者效果更佳。閘門線路中所使用之四枚二極體以矽質者為佳,當然,用Switching Diode更妙。此四枚二極體使用於橋式閘門開關中,其特性以盡量接近為盼,這樣可以抵消交叉失真,並且也可保證啟閉時間之一致。另外兩枚並聯於電晶體BE間之二極體,用以改善電晶體之Switching特性者可採用1N60。穩壓二極體為5.6V者,如果市面上買不到的話,可以利用一般小信號矽質電晶體BE間逆崩潰電壓代用之。羅哲採用圖四之方法,自Fair Child之9016電晶體中選出適用者。
調 整
調整之前先確認Q6的E極電壓應為DC5V左右。線路中電容C暫時不接。將輸入訊號頻率調至100Hz,VR2調整至一半位置。然後一下列順序調整,(調整過程中,各觀測點之波型如圖二所示)。
1. 以示波器接至Q2之C極,當可看到方形波之出現,否則調整VR1至出現為止。
2. 依次觀測IC之14腳,Q3C極,Q4C極,當個如圖二所示。
3. 將示波器接至輸出端,轉動VR3使輸出最大,應能看到有Burst波形出現。此時之波型可能如圖六A或B所示(蘇桑註: 原文未附圖六),應再度調整VR1使如圖C所示方為正確。
4. 如波形之上下振幅不相等時,可調整半固定電阻VR1使之相等。重複3、4兩程序至合乎要求為止。
5. 將輸入信號頻率提高至1KHz,波形大致仍如圖六C所示,否則再微調VR1。
6. 輸入信號頻率提高為10KHz,此時波形仍如圖六C所示則一切OK,如若圖六D所示,則微Q4 Switching之速度不夠快之故,原先未曾接上之電容C此時可以接上,但其數值,一使用之電晶體而異,須讀者以實驗自行決定之,線路圖上所示者僅供參考之用。換用不同之電容值,至圖六D波形之尾巴突起最小或消失即可。由於使用電晶體Switching特性之差異,此尾巴突起或許無法完全消失,但總可盡量使之減至最小。
7. 將輸入信號自20Hz向20KH提升,做抽樣觀測,波形是否盡合理想?
以羅哲之試製為例,在低頻端效果不惡。但高頻率效果略差,即有圖六D的尾巴狀之微小突起。還有自高頻向低頻或低頻向高頻換檔時,Duty Cycle需要稍做微調,是故VR1以可變電阻為之,而不採用半固定電阻。
又此種Tone-Burst Generator,線路中各部分波形其頻譜皆含有相當高諧次的Harmonics,為了避免潛佈電容的影響,所造成的Harmonics損失,盡可能不要使用隔離線做配線。
穩壓電路中所使用之電晶體,只要是小功率放大之矽質電晶體即可勝任。
圖五為原寸大小之P.C. Board圖,讀者依樣炮製並參考線路圖配線之後即可進行調整。
轉載音響技術第6期 JUNE. 1976 實驗台上/簡易TONE-BURST附加器之製作/羅 哲
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