陳令樸專欄/音調控制器之設計與製作－老音響資料庫/蘇桑部落格

　　在工藝的世界裡,大體上可分為三個部份。那就是:

(一)機械部份。

(二)藝術部份。

(三)哲學部份。

　　以畫家做畫而言,在色調與投影......等為其機械部份。如何運用色彩、線條來表現頭腦中的景象......等是藝術部份,這部份是因人而異的。

　　用色彩、線條、配色,來表現人生、自然、真理......等,這就是哲學部份了!

　　在音響世界中;對電路的計算,元件的了解,製作的技術;......等是機械部份。運用不同的電路,元件與製作技術......等來設計出不同效果的音響器材,這是藝術部份。什麼是音響器材的最高境界,元件上怎樣改進才能達成最佳音響表現的目的......等這部份是哲學。

　　作曲家賦與了曲調的靈魂,指揮家替它們創造了生命,好的音響器材,替它們創造了實體。一套好的器材能使音樂成為有形之物,聽到了之後,使人一張口就能說出演奏者的手法、指法與位置,這種器材就夠棒的了!如果不能達到這種效果,設計人就有事情做了。那就要加緊努力,使你的作品賦有這種能力。

　　做好機械部份: 靠努力。

　　做好藝術部份: 靠苦工、經驗與小量的天才。

　　做好哲學部份: 靠新製、努力、和能與自然真理與生命相共鳴的智慧力。

　　而聰明與智慧大有所別。聰明表現在靈活的對應點。而智慧卻是表現在明辨真理與創造新事物中。

　　上面的一段,旨在說明為學與工作的實際狀況,以利我們共同自律進修的參考與借鑑。事實上通達工藝的極境(States of Arts)並不只這麼多,總之,任何一件工藝,對成就人來說,大多出自堅定的信心,和透澈的為學哲學修養。做事也是這樣。也許這就是「靈魂」與「錯覺」,「天才」與「癡狂」的分野吧!它們外表給予人的感受相同,只是內在不同耳。

　　和許多青年朋友談話時,常聽他們說: 在台灣學電的人太多了,沒有出路。其實,電子世界大若宇宙,又怎能容不下區區一葉小舟呢?我們認真地檢討,直至目前為止,我們之中有多少人,學通了機械部份,「活化了電子的藝術部份」,走通了哲學部份?因之,我們大家不必洩氣,也不必自滿,在自然、真理的評分表上,只要我們努力,都能寫下優良的記錄。在人生「優勝、劣汰」的競技場上,只要你能做得很好,一定有好前途。你我今天的努力,才能使明天有果可結!

　　為學與習術,是一件吃重的事,但進行它們的時候,苦中有滿足,成就它們的時候,那種安慰與舒暢是難以形容的。任何一件事物的外衣,在撕開時是苦的,,可是它的內在卻是甘美的。

　　大自然對我們每一個人都贈送了一件「出生禮物」,那就是你「內在的自己」。不過它是用「無知」的外衣包裝起來,讓我們一起來努力撕開包裹我們「內在的自己」的層層外衣,看一看它是黃金、白銀或是鑽石。總之,做一件任何建樹性的事物,都是天才的正當發揮途徑。修學要緊,修心更要緊; 沒有完整的心境,就不會產生完美的學術與巧妙的工藝。要想做好音響或任何建樹性的學術,上面所述的是先決條件。也就是說,修心與修學習術是二而一,一而二的東西。

音調控制

目的: 調節放大器的頻率響應。使音響能賞心悅耳。

要求條件: 以一仟週左右做為中心; (0分貝)低週至10週,高音50K週左右,均能有三十分貝(正負各十五)的調節度。如附圖一。

設計時應注意事項:

　　1.音調控制之輸入,往常是主放大器之音量控制。前面之音源為來自調諧器,或任何前置放大之成音電功。而各音源之輸出阻抗不一,而音調控制只有一個,若能將各音源統一輸出阻抗則甚佳,若不能,則採用其中間值。大體上,輸入分兩種方式; 一為分壓式,如圖二,另一種為分流式,如圖三。宜使用於「音源阻抗較之輸入阻抗為高之搭配。」而分流式者運用於「音源阻抗較之輸入阻抗為低的搭配。」這樣才能使音量控制工作合理化。

　　2.輸入電容,以低漏電率者為佳。數值雖沒有公式導出,但經常加大若干倍。但其運用原則是「電容之容抗需大大低於音源之輸出阻抗。若另有特殊目的,則不在此現。通常以5至33uF,為使用標準。

　　3.保持足夠之電功放大,滿足至放大器之要求。

　　4.設計之優劣,影響音調與音色。

　　5.應用方法: 計分為

　　①RC濾波型。

　　②NF回授型。

▲依其結構,又可分為:

　　①可變電阻漸升降式。

　　②固定電阻階梯式。

當然,依你自己的需要來決定你的選擇。

設計開始:

▲著眼: 有控音效果,使用最少另件,簡易可行,務求人人能做,次次成功。

▲使用材料: 市面上常見之PS9014A、B或C。

▲控音方式: NF、增益控制、輸出輸入分離式。依法計算得各部另件如圖四:

線路說明:

★輸入(IN)電容,C1依分壓法接至音量之中心點。第線接至音量控制之接地端。若放大器為高阻抗者,此處地線不可與音量控制外殼相連。低輸入阻抗者,不予計較。C1選漏電較小者。

★高輸入阻抗,頻率響應較好。低輸入阻抗,穩定度高,本線路位居中庸。但假若後級放大器設計不佳,則什麼不同之處也發現不出來。有關此點,等到設計後級放大器時再予討論。

★賦於Q1功做點之R1 R2選用精度較高者,特別是兩端接點須接觸良好者,否則槍聲(Shot)大作,聽的人如置身戰場。Q1偏流至500uA。為求低雜音計,Q1之Ic,最好不超過1mA;若放大功率不足推動後級時,寧可提升Vcc。當然需要另行設計,以求配合工作點之最佳搭配。

★C2之值,一般與C1相同。如果過分大了,影響波形。

★R5供給Q1之直流負回輸。數值可依放大倍數任選2K至4K中間之任意值。數值大回授多,數值小回授小,而Q1之工作電壓也跟著提高。因而R5之數值越小,放大倍數越大,反之變小。若放大器輸出功率不足推動下一級,則可在圖四之A點加接電容器Cx串聯Rx以求頻率之修正,如此接法,不獨加強放大倍數,亦可作頻率在一定限度內之補償。決定Cx及Rx之數值。可以用時間常數之法則求Rx Cx之值。通常可與此常數相差五倍,無顯著效果上的變化。換而言之,大自然容許我們犯這麼多的差錯。如果再多了,就得受罰,除非在另外的地方將功補過。

★音調控制元件: 盡置於圖四中的虛線之內。這種方法,不太常見,把VR2兩端至兩個1K電阻,化為一個1K電阻,置於輸入與C6之間,其效果與原來的方法,沒有什麼不同。C6與R5異位相接也是一樣。R7是決定回授量的電阻與分頻點與升降度都有關係,標準值為40K,但可以依你自己的喜好而降低或是提高。若低音不顯著,可以將它數值變小,反之則予以升高。如果器材所在地,空間太小,保持標準值為宜,免得聽起來顯得過分地低沉。

★負回輸,經由Q2之RL分壓獲得。分壓之比例,為本級放大倍數之決定因子。若回授量多,則增益小,頻率之升降度也小有變化。

★VR1轉向C6時,則低週回授大增。低頻放大率受限制,因之變小。反之則提升低音。

★VR2轉向R9時,高週回授增大。其放大率受限制,因之降低該頻率之輸出,反之則提升其放大倍數。

♣分壓回授之優點,除上述之可變功率之輸出外,更可將輸出與回授作一定程度之隔離,調整音調時,不會影響該級之輸出阻抗,因而不影響音量上的顯著變化。

★若求相位上的「低失真」,可將C8不用,R9與VR1直接與R12 R13連結,唯此時VR1、2中含有直流成分。若VR品質不佳,在轉動時,極易發生射擊聲音。

★R15與C11為反交連網路,不宜省略,但去掉C11使之成為回授電阻,可達同等功效。但此舉可降低Q2之放大倍數。R15絕不可省略,否則60Hz電源聲浪大增,R15阻值越大,淨音效果越好。但不宜太大,以免削低放大率,設計是藝術,因之依照你的放大需要,盡量取R15之可能最大值。本網路採用4.3K至8.5K為佳。

★可配合一套完整的放大器設計,本機與上期之前置放大器使用同一組電源。

★經製作試用後,本機效果尚可過得去。本線路唯一不達各廠標準者,是Q1級Q2之規格所限。若設計廠機,必須另覓晶體,以求達到要求標準,可能比許多套件效果都佳。

♣本來前置與音調控制用FET來設計為佳。但FET為容抗輸入反應型。雜音固然非常低,但對通體音頻反應欠佳,若響加寬通帶,必須多用材料,不獨費工費時。萬一各另件列陣之位置不當,易生雜音,得不償失。因之,忍點兒吧!

♣平衡控制,可採用50KB型電阻,中間點接地,兩端各接於兩音調放大器之輸出點。當然亦可接於輸入點(音量控制之中心部位)。

★本線路之原始樣品,將與主放大器連成一體寄交音響技術社留念。

♣另件處處買得到,大膽的試試好了!你一定成功。

製作要點: 請參考上期前置放大器之設計。