莊仲先生的三音路電子分音器到舍下試機,比使用中的仿Lux Kit真空管電子分音器,訊噪比好得多。平常聆樂,播放大編制的管弦樂曲目,喜歡開大音量欣賞,一遇樂聲弱下,真空管電子分音器的哼聲,在聆聽位置隱約可聞,真是惱人!
莊先生的電子分音器接到我的系統,沒有哼聲,即時決定裝製。裝過莊先生在本刊四十一期介紹的A類40瓦後級擴大機,效果甚佳,更眼見從此國內套件走向A類、超A類、動態A類的趨向,不能不說莊先生是「始作俑者」──原諒此詞兒不是好話。莊先生介紹的電子分音器、A類40W都是出諸有名的The Audio Amateur的文章,更見信心。
對電子技術有興趣的朋友,對求學的學生或從事電子業者等,鑽研技術是要務; 對一位純音響迷而言,裝機的最大目的是改善現有的重播效果。月前曾測過Tannoy Amesdury在舍下的頻率響應響應,音頻的響應上下懸殊何止15dB,超過音頻分析儀的測試範圍,借來每聲道十段控制的圖示等化器,也不易調得平直,調整後的音色,主觀的不以為然,別說多一級電路增加一級失真。Tannoy Amesbury是具有強烈個性的早期落地型揚聲器,強作能人發出接近平直的頻率響應,其音色等化得聽不出Tannoy在管樂在弦樂人聲上的特殊魅力,東施效顰其狀不說也罷!
以重現廣闊頻率範圍的現代揚聲器,配上高品質的等化器材相益得彰吧?
聆聽室頻率響應的平直,使得電子分音比使用以無響室為標準設計的分音器,容易接近理想,細說其理論上或實際使用上的優劣:
一、平直的聆聽響應: 現用四路電子分音,換言之,即20Hz~20KHz的音頻範圍分成高中低頻和超低頻等四頻段,每頻段可視聆聽環境的變動,揚聲器位置的改變,予以調整。調整高頻影響中頻,調整中頻影響高低頻,調整每一頻段都涉及相鄰頻段,調整麻煩,這是喇叭分音器的缺點。環境、揚聲器及各頻段輸出電頻的種種富於變化的調整,聆聽室才可以達到平直的頻率響應。
已調出31Hz~16KHz±2.5dB以內的聆聽室、揚聲器、各級系統在聆聽室的綜合響應,使用音源是粉紅色噪音產生器及Decca SKL 4861 Give Teurself a Stereo Check-Out唱片。
二、精確的音像定位: 四音路各有二聲道的輸出電平控制,八只電平控制的細微變化,精確的調整定位感,例如協奏曲中的鋼琴可調成演奏用的平台型成家庭用的直立型,鋼琴大小隨心所欲的配合聆聽環境,以調出大型交響樂團的開闊,室內樂的集中,樂器排列、層次、準確和分明為追求目標。
三、寬裕的喇叭選擇: 自己裝揚聲器或市售揚聲器,受限於喇叭靈敏度的不同,電子分音方式係功率擴大機和喇叭直接交連,控制功率擴大機的增益大小,即解決各喇叭靈敏度的差異。
在經濟允許範圍內,選擇各頻段頻率響應平直,音色喜愛,能達想得到的音壓的功率容量的單體。
每一單體喇叭靈敏度相差不遠的易於調整,靈敏度太低的喇叭,推動的功率擴大機,功率及增益應提高,或在功率擴大機上增加一級放大。
選擇推動的擴大機,功率配合喇叭靈敏度的高低予以搭配,可降低系統的預算。
四、多種音色的變化: 揚聲器的選購最具主觀,從一對二千元的原裝貨,聽到四、五十萬元的揚聲器,少說也有幾十種,真是百味並陳,無美不俱,電子分音頻段調整造成的音色差異頗大,重視聲音適合口味的朋友有福了,更別說中高音單體的替換,整個系統音色亦為之變更。
五、擴大機失真的降低: 推動揚聲器,高中低頻一起放大引起的擴大機互調失真,因電子分音分音頻為四段,各功率擴大機只放大一部份音頻,各頻段不相干擾降低互調失真。
六、免用被動式分音器的好處: 1.不必費神繞線圈算感抗,大容量高品質的無極性電容,不容易找到設計值。
2.變更分頻點,分音器又需重新設計和製作。
3.不必使用價昂高功率擴大機; 分音器消耗功率,電子分音時功率擴大機和喇叭直接交連,功率移轉高,免於分音器的介入損耗。二音路分音,低頻使用50W,幾近使用被動分音器時的功率200W之效果。
4.被動分音器的電感和喇叭音圈隨頻率變化相互作用,形成分頻點的漂移,電子分音器和喇叭隔著功率擴大機,沒有此現象。
七、使用電子分音有缺點: 1.多部功率擴大機,一部電子分音器,若都屬高價原裝機,耗費驚人,音技的讀友擁有技藝,裝出多部功率擴大機,一部電子分音器,絕對比一部原裝高功率擴大機價廉。尤其裝成多部功率擴大機的朋友,不妨考慮電子分音,這是一條值得投資的康莊大道。
2.耗費電力比使用一部當然多,想節約能源也不容易。
3.使用的困難: 頻率響應的平直,定位的準確,分頻點的選擇,喇叭的選購,分頻濾波電路衰退率的決定,擴大機電子分音器和喇叭之間的相位種種問題。
音響迷只怕沒有經濟能力,沒有音響理論和技藝用來改善重播品質,使用的困難可以設法解決,更請行家提供高見,讓電子分音愛好者百尺竿頭更進一步。
裝機準備
一、決定電子分音的結構
究竟使用多少音路,依個人環境不同,器材不同,觀感不同各自斟酌。
現在使用的單體,高音號角喇叭國際EAS-8HH55SB,一聲道三支,查不到規格,測過的響應可到16KHz以上±2.5dB以內。
中音喇叭是JBL375驅動器(Horn Driver),廠方規格只列500Hz起;早期JBL名器Olympus S508中音使用375,分頻範圍500Hz~7KHz,JBL更著名的D44000 Paragon中音也是375,分頻點也是定在500Hz、7KHz,測過聆聽室響應的經驗判斷,到八、九KHz的響應平直應沒問題。375驅動器配用雅風的龍聲H375雙曲式號角,號角開口水平140°,垂直40°。
低音喇叭選用JBL2205,頻率響應30Hz~2KHz,低音Case是JBL推薦搭配2205的同廠號角低音反射式木箱4560,廠方建議4560最低頻率可用到60Hz。
超低音使用太孚進口,雙音圈結構的M & K BE Super Cube,頻率響應16Hz~150Hz。
仿Lux Kit的真空管四路電子分音器,各頻段的濾波特性分6dB/oct、12dB/oct,二段選擇,變化上有對稱的6dB/oct或12dB/oct斜率濾波,還可以選用不對稱式的濾波特性,頻段一邊6dB/oct,另一邊12dB/oct斜率; 此分頻點可作11段變化,只是調整幅度不大,每一段可調整±⅝dB/oct,此機分頻點如圖一。
配合此次製作的電路濾波特性,分頻點及濾波率早已擇定試聽,超低頻選用八度音程下降12dB濾波,高低音各12dB/oct,中音6dB/oct斜率。分頻點定於62Hz、750Hz、7.5K時,效果尚佳,如圖二。
最大缺點為M & K Subwoofer,有小音量的中低頻樂聲不滿Subwoofer修飾中低音,決定本製作者增陡超低頻的斜率為18dB/oct的濾波特性,如圖三本製作改畫的四音電子分音線路圖。
四部選用的功率擴大機,均無輸入電平控制,使用本刊讀者服務部的2004電子分頻器機箱,雖可作二、三、四音路活用,勢必在四部功率擴大機機身上重新改裝,尤其是Quad II 真空管機更不想動它,手上猶有一塊仿Lux Kit四音路電子分音器的面板,八個輸出電平控制的位置,裝上10K VR供四部功率擴大機作輸入電平控制外,且可供本製作中OP Amp.的負載,因此決定北上時到中華路為電子分音器面板配合適的機箱。
分頻點要求精確,分頻點計算值的電容難尋了,既然分頻點早經選定,試聽效果尚佳,計畫先裝固定分頻點,未來視需要再加裝好了。
二、零件選購:
全機電阻約三十個,全部使用四分之一瓦1%金屬皮膜,計算濾波電路斜率,RC組合中的電容C3、C4選用誤差在1%以內高品質鍍銀雲母電容。決定分頻點的電容,首在C1 C2容量比值的精確及漏電流要小,容量的精確還在其次,借用誤差0.5%的電橋在國產J級K級的塑料電容中挑選,圖二分頻點的電阻電容是實際使用值。
決定分頻點的電阻,只有3.3M找不到1%金屬皮膜,從二十多支碳膜中挑選。
分頻點的電阻電容,C2=½C1,R1=½R2,特別重視其精確比值。
IC選用TL072,低頻測到10Hz,高頻測到100K,響應平直。PC板採用莊先生設計的204-CR二塊。電源板用本刊Pro 1515,輸出±15V; 電源用500mA,次級抽頭16V 0 16V的變壓器。
三、裝機開始:
1.背板設計如圖四,輸出入插座使用鍍金蓮花座,加裝六個未經開關控制的AC插座,供給功率擴大機等使用,電源線因此選用1000VA以上; 背板貼上轉印紙標以示功能。
2.面板及機箱鑽洞,裝上10K VR八只,電源指示燈,6P Switch; 分頻點選擇和濾波電路斜率選擇,留來日再裝。初步完成如圖五。
3.敝地號稱「蘭雨」,雨季漫長溼氣重,既選用高性能TL072,仔細核對接腳,不用IC座,六個IC直接焊上電路板,避免將來接觸不良,替複雜的電子分音系統埋下麻煩。剩餘的電阻、電容、接線柱等參酌線路圖完成如圖六。
4.二塊2004-CR電路板,第一塊只裝前半,成二路電子分音。IC1'的第一、二腳輸出屬低通部分,接往超低頻的Lever控制10K VR的左邊接頭。IC2'的第六、七腳輸出屬高通部分,接到第二塊2004-CR三音路電路板的輸入,形成超低頻、低、中、高頻四音路,另一聲道同。
5.超低頻設計成18dB/oct,所接的RC組合需多加一級成三級如圖二,
6.因用固定頻率,電路板上接往選擇分頻點的Switch 1、2、3、4的兩接頭,各用線連上。
7.第二塊2004-CR IC1的第一、二接腳輸出,接往低音的Lever控制10K VR左邊接頭。IC4的第七腳(六、七腳間接100K電阻,IC2的六、七腳是直接相連,二者不同。)輸出,接往中音的10K VR左邊接頭。
8.八只10K VR的右邊接頭相連,接往第二塊電路板的地線。各VR中間接頭按高、中、低、超低頻次序,接往輸出蓮花座,千萬別接錯,超低頻去推高、中音後果堪憂。
9.VR左右接頭怕弄錯,以三用表接中間接頭和地線,VR右旋到底,阻值應再10K左右,假如是呈無阻抗,10K VR左右接頭的接線互調就行。
10.輸入蓮花座地線接第一塊電路板的輸入地線,輸出蓮花座地線相連後焊VR地線接上第二塊電路板輸出地線,求其順序接地。
11.忙得差不多了,該歇一歇讓樂聲充盈心胸,舒舒手腳。
12.接上輸出已調好DC±15V的Pro-1515電源板,屏住呼吸通電,一量IC第4腳VBE是-15V,不錯; 再量IC第八腳Vcc是+2V左右,啊喲!這下糟了,電源出問題嗎,IC可別燒了,六個TL072等於好幾張百元大鈔,可不得了,三塊PC板詳加查看,IC接腳沒錯,電阻電容沒錯,跳線地線沒錯,焊下電源先查吧!±15V還是±15V,各加10K電阻負荷試電源,還是±15V。請教知友,告以10K負載阻抗過大,改試負載麻煩,先檢查電源板上的幾個零件,乖乖,鐵殼小晶體壞了,裝電源時以三用表量好才插焊,不知何年、何月、何日、何時燒掉; 換上也是小鐵殼的2N3569,再接上二塊2004-CR,再測IC第八腳,Vcc跑出了+15V,不錯。再來是每個IC第一腳輸出端電壓,六個IC都為0V,一個稍微變動不到0.5V,一陣高興上心頭!
測試和試聽
使用身邊的Trio CO-1303A Oscilloscpe, Good Will Model GAG-808A Generator先測高頻段的輸出,輸出電平右旋至最大,15K~100K輸出平直,100K以上Generator本身衰減沒法測,測出高頻段輸出電壓,在分頻點7.5K處衰減3dB,二聲道同。
次測中頻段,分頻點7.5K、800Hz輸出,與測試高低頻段分頻點的7.5K、800Hz輸出相等。
再測低頻段,68Hz、800Hz分頻點的輸出都正常。
最後測超低頻,到達Good Will Generator的極限10Hz,輸出平直,左聲道測出分頻點在68Hz左右,如設計值。右聲道在54Hz左右下降3dB,和已選定的68Hz分頻點偏差甚多。判斷右聲道決定分頻點的三級RC組合中的RC值偏差。
另一問題是中頻段輸出較其他三頻段輸出,正弦波幅大了五分之一。
要求本製作正確,需要雙線示波器詳測,先謝敝地高工電子科謝先生允以協助測定。
本製作接上系統,前置AGI 511A,功率擴大機高音用A類40W,中音Quad II,低音、超低音均使用笙隆100W(用SD-200裝成); 哼聲消失了,只剩擴大機的殘留雜音,十分滿意。
使用Pink Noise產生器及Decca測試唱片,以聲頻儀細心調整響應,調到±2.5dB以內,即迫不及待的放上一張平常調整定位、試聽音色用的最熟悉的唱片,顧魯密歐主奏、維也納愛樂協奏的柴可夫斯基小提琴協奏曲。聽不到二、三分鐘即感到樂聲鬆散失去光澤似的,有什麼地方出錯?愈聽愈不以為然,尚好這首曲子未完,想起系統是配合Lux Kit四音路電子分音器的相位,高低二頻段的喇叭相位已正負倒接,不覺莞爾!本製作輸出入是同相的。
相位調整後,熟悉樂曲隨著日子的飛逝,一首首的響起,可以肯定本機在特性上絕不遜於一般電子分音器,是令人相信的事實。
檢討及後言
一、電源部份,買好零件才買下Pro 1515電源坂,插焊時耐壓35V的濾波電容裝不下電源板,想換裝25V,說來簡單路程要一百公里許才能買到,只得浮插硬擠下去。
自己做機箱,辛苦、難看又省不了多少錢。裝四音路也可以使用2004三音路電子分音器機箱,機箱內裝上二塊2004-CR電路板綽綽有餘,一般而言,超低頻效率最低,不必再使用電平控制衰減,餘三路似乎可在2dB開關處動腦筋,改成電平控制配小旋鈕,假使功率擴大機已有電平控制更省事。
分頻點裝三種以上非常需要,以尋求最佳重播的分頻; 甚至加裝斜率變化,與音色、聆聽室的交互影響也值得推敲,剛踏進電子分音領域,需再學習再研究的事物還很多。
二、從本刊贈送音樂與音響長期訂戶一本音響技術創刊號,第二期即續訂至今,內容有大半不知其所以然,但學到的點滴知識,對個人聆聽的音樂重播品質,確實幫上很多忙。寫試聽報告一則向先進討教學習,一則願同是音響迷的朋友,也拿起烙鐵改善重播條件,裝機且是另一層面的「知識即興趣」,相輔可相成。
電子分音的面板、高音號角喇叭見贈於前輩張原和先生(共九支,電子分音系統只用六支); 頻譜分析儀是數位同好出錢購置的,電源變壓器是敝地高工電工科許先生趕時繞成的,愛好音響以來,同好協助何止以上。厚我者「朋友」,寫來為同好樂於互助的情形做見證。
試聽本製作使用二支MC唱頭,為求搭配一為2Ω一為36Ω的輸出阻抗特性,正向許先生學繞MC唱頭昇壓器(阻抗匹配器),在許先生工作室的Scope螢光幕上,看到仿製和舍下的McIntosh Output Transformer,幾乎相同的各種方波響應,更參觀近十次仿製、真品的比賽,驚嘆之餘盼望許先生能為文揭開輸出變壓器的外幕,真空管迷就有福了。
三、裝本製作絕不比一部20W功濾擴大機難,難在系統的建立,系統敘述因此繁雜,請諒!調整方面,要求聆聽室如同擴大機的頻率響應是無理的,車輛行駛的震動,左鄰右舍的噪音等等影響甚大,因此常利用夜闌人靜的深夜調整。
未使用電子分音之前,最大的顧慮是調整缺乏信心。沒有標準可尋,全靠聽覺,想來令人擔憂。後來,使用儀器調整,其前後音色相差並不多,裝本製作的朋友建立系統之後,若不用儀器調整不能安心,太孚、功學社、心笙、金寶珍音響等,都收費替客戶調整。
未使用儀器之前,調整的過程是這樣的:
只使用一聲道同時接上電子分音系統和參考用Tonnoy揚聲器,府上假如沒有另一對揚聲器,只好向朋友借用。
音源使用節奏單純的流行音樂,調整時趨近喇叭聆聽不經室內渲染的喇叭音色。超低音效率低開足音量,低音喇叭的低沉鼓聲應和超低音鼓聲同樣響亮。
在調高、中音喇叭和低音喇叭的平衡,應參酌參考用揚聲器的平衡度。另一聲道參酌此聲道電平控制VR的位置,靠近喇叭聆聽喇叭直接輻射的音色,予以調動輸出電平。接著使用頻率廣闊的古典樂曲,方法如前再比較再調整。
此時電平調整已差不多了,選播熟識的樂曲,微調各音路的輸出電平,配合揚聲器位置的變動,調整定位、調整層次,注意音色過於清亮,可能低頻不足,此時有賴於各人對音樂的欣賞素養,對演奏會現場的了解,對參考用揚聲器頻寬的認識; 從欣賞斯義桂在中山堂的演唱起,欣賞演奏會,可以算出次數,樂器的層次和定位調整起來,也是夠瞧的。
低音喇叭從68Hz到800Hz的分頻,約3½八度音程的頻寬; 二者頻寬是否使用得過大?高音喇叭影響音色甚大,假使換用頻寬6.5K~21.5K也是JBL廠的2405超高音喇叭,(任教新竹清大的知友黃老師答應借予試用,先謝了。)音色改變又幾何?
總之,值得探討的問題甚多,參考資料卻少見,在此拋磚引玉,敬請大家多指正。
轉載音響技術第61期 JAN. 1981 四路電子分音器裝機報告/黃朝松
留言列表
