HI-FI音質(zhì)控制電路的設(shè)計(jì)
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第5章 高保真音頻放大器5.1 高保真音頻放大器的組成及其性能指標(biāo)高保真音頻放大器,也叫高保真立體聲放大器,用于對(duì)各種音源輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行加工處理和不失真的放大,使用權(quán)之達(dá)到一定的功率,去推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。5.1.1 高保真音頻放大器的組成高保真音頻放大器由兩個(gè)或兩個(gè)以上完全相同的音頻聲道所組成。每個(gè)聲道主要包括兩部分,即前置放大器和功率放大器。若兩個(gè)部分分別裝在兩個(gè)機(jī)箱內(nèi),就稱為前后級(jí)功放;若兩個(gè)部分同裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi),就稱為合并式功放。由于兩個(gè)聲道完全相同,以下只介紹其中一個(gè)聲道。其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。圖5-1高保真放大器的組成1. 前置放大器的主要功能2.前置放大器的作用是將激光唱機(jī)、電唱盤、磁帶卡座、調(diào)諧器等送來的信號(hào)進(jìn)行各種處理與放大,以便為功率放大器準(zhǔn)備適宜的電信號(hào),同時(shí)它可具有音量調(diào)節(jié)、音調(diào)調(diào)節(jié)等功能。一般由均衡放大器、音源選擇、輸入放大和音質(zhì)控制等電路組成。各種音源輸出信號(hào)的電平各不相同,通常分為高電平與低電平兩類。調(diào)諧器、錄音座、CD、VCD、DVD等音源的輸出信號(hào)電平大致為50mV-500mV,稱為高電平音源,可以直接送入音源選擇電路;而動(dòng)圈式和動(dòng)磁式電唱機(jī)、放筒等的輸出信號(hào)電平僅有0.5mV-5mV,稱為低電平音源,須經(jīng)過均衡放大后才可以送入音源選擇電路。音源選擇電路的功能是選擇所需要的音源信號(hào)送入后級(jí),同時(shí)關(guān)閉其他音源通道。前置放大是音響系統(tǒng)的控制中心,要實(shí)現(xiàn)多種功能的音質(zhì)控制,包括音量控制、響度控制、音調(diào)控制、左右聲平衡控制、高低頻噪聲控制等。2. 功率放大器的主要功能功率放大器也稱后級(jí)放大器,簡(jiǎn)稱后級(jí)。它的主要作用是放大來自前級(jí)的音頻信號(hào),產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率,推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。功率放大器處于大信號(hào)工作狀態(tài),其電壓電流動(dòng)態(tài)范圍都很大,所以容易引起非線性失真,功率消耗也很大。因此減少諧波失真,提高功率轉(zhuǎn)換效率,保證足夠的輸出功率是功率放大器的主要性能要求。不管哪種功率放大器,大體上都是由激勵(lì)級(jí)、輸出級(jí)、保護(hù)電路和電源及批指示電路等組成。激勵(lì)級(jí)的主要作用是提供足夠的電壓增益和電流增益,以便能驅(qū)動(dòng)功放輸出級(jí)。輸出級(jí)的主要作用是產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率,以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。保護(hù)電路的主要作用是保護(hù)功率輸出管和揚(yáng)聲器,以防過載損壞。5.1.2 音頻放大的主要性能指標(biāo)1輸入靈敏度音頻放大器輸出額定功率時(shí)所需要的輸入信號(hào)電壓叫做輸入靈敏度。如靈敏度低,則正常輸入信號(hào)時(shí),擴(kuò)音機(jī)就達(dá)不到額定功率輸出。一般的音頻放大器的典型值為低電平輸入端為3mV/47K,高電平輸入端為150mV/47K。2有效頻率范圍有效頻率范圍雙稱頻率特性、頻率響應(yīng)。它表示音頻放大器的增益與信號(hào)頻率的關(guān)系,是音頻放大器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。頻率特性是用音頻放大器的高、低頻的實(shí)際增益與中頻增益相比較用分貝數(shù)來表示其均勻程度。由于實(shí)際聲音的頻率有高有低,因此,要求音頻放大器對(duì)這些不同頻率的電信號(hào)要能做大小相同的放大,才能保證復(fù)雜信號(hào)經(jīng)過放大器后,不致出現(xiàn)失真。國標(biāo)規(guī)定,在有效頻率范圍等于或大于4016KHz時(shí),對(duì)于無均衡放大的高電平輸入音源,相對(duì)于1000Hz容差在1.5Db之內(nèi);對(duì)于有均衡放大的低電平輸入音源,相對(duì)于1000Hz容差在2.0Db之內(nèi)。3諧波失真諧波失真是非線性失真的一種它是由放大器放大信號(hào)時(shí)的非線性引起的。一個(gè)正弦波信號(hào)經(jīng)放大器放大后,由于電子器件的非線性,輸出信號(hào)的波形也會(huì)或多或少地產(chǎn)生畸變,即總有一點(diǎn)失真。失真的后果是產(chǎn)生了新的諧波分量,使重放出來的聲音失去原來的音色。普及型音頻放大器的失真度在510%,高保真的音頻放大器則可在較寬的頻率范圍做到小于1%。3. 輸出功率4.輸出功率是音頻放大器最根本的指標(biāo)。輸出功率又有額定輸出功率、音樂輸出功率和峰值音樂輸出功率之分。1)額定輸出功率(RMS):是指音頻放大器在規(guī)定總諧波失真條件下,輸入正弦波(1kHz)時(shí),放大器能連續(xù)正常工作的最大有效值輸出功率。一般音頻放大器上標(biāo)注的功率為額定輸出功率。使用時(shí),一般不允許輸出功率超過額定功率。2)音樂輸出功率(MPO):是指在一定的總諧波失真(THD)不超出某規(guī)定數(shù)值的情況下,音頻放大器瞬間輸出的最大功率,它是衡量音頻放大器最大輸出能力的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。音頻放大器的最大輸出功率一般為額定功率的8倍左右。 3)峰值音樂輸出功率(PMPO):是指在不計(jì)失真的條件下,將放大器的音量和音調(diào)旋鈕調(diào)至最大時(shí),放大器所能輸出的最大音樂功率。峰值音樂功率既能反映放大器的性能,又能反映直流電源的供電能力。5.2 前置放大器 前置放大器,也稱前級(jí)政大器,簡(jiǎn)稱前放或前級(jí)。 可以說是成套音響系統(tǒng)的樞紐,它承上啟下,起著信號(hào)綜合管理系統(tǒng)的作用。前置放大器負(fù)責(zé)接收由各種音源(諸如LP、CD唱機(jī)、接收調(diào)諧器、錄音座和 DVD播放放機(jī))送來的信息,選擇欲聽的音源、并將信號(hào)放大后再送到功率放大器。除可選擇音源外。前置放大器還將完成其他的許多功能,諸如對(duì)唱頭放大器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大;控制通道間的平衡和調(diào)整音量電平。5.2.1均衡放大電路均衡放大器處于前置放大器的最前端,由于從信號(hào)源送過來的音頻信號(hào)通常都比較微弱,所以噪聲問題成為均衡放大器的一個(gè)主要問題。通過加強(qiáng)輸人信號(hào)的屏蔽及阻抗匹配等措施來加以克服。目前在高質(zhì)量音響系統(tǒng)中均采用低噪聲前置放大集成電路(IC),大大提高了放音系統(tǒng)的信降比。均衡放大器的另一個(gè)重要功能是校正輸人放音信號(hào)的頻響。由于唱片、錄音磁帶等所記錄的音頻節(jié)目信號(hào)在制作記錄時(shí)曾經(jīng)對(duì)音頻信號(hào)中的不同頻率的成分作過提升或衰減的預(yù)均衡處理,所以在這里要通過去均衡電路將它們恢復(fù)原來的面貌。因?yàn)槌痛艓т浺舻匿浺纛l率特性并不相同,所以對(duì)來自唱機(jī)和錄音座的放音輸人信號(hào)要經(jīng)過不同的均衡電路分別進(jìn)行去均衡處理。圖5-2所示是一種常用的頻率均衡放大器,電路的特點(diǎn)在于通過開關(guān)S的控制,分別接入特性不同的均衡補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),使電路出現(xiàn)四種不同的頻率特性,以適應(yīng)不同信號(hào)源的輸入需要,當(dāng)S置于1時(shí),均衡網(wǎng)絡(luò)由電阻R8組成。由于R8對(duì)各頻率信號(hào)均呈現(xiàn)同一特性,其阻值不隨頻率的改變而變化,所以R8只構(gòu)成一般的交流負(fù)反饋電路,這時(shí)放大器為平坦特性的放大器,適用于話筒信號(hào)、收音信號(hào)或線路輸入信號(hào)的輸入。當(dāng)S置于2時(shí),均衡網(wǎng)絡(luò)由R9、R10、R11、C6、C7等五個(gè)元件組成,且它們的取值要符合R11R10、C7C6的條件,網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的總阻抗為ZEQ。均衡電路工作時(shí),對(duì)低于1kHz的低頻段信號(hào),C6容量較小,可視為開路,而C7的容抗則隨著頻率的降低而增大,ZEQ也隨頻率降低而增大,于是電路負(fù)反饋量減小,放大器增益上升。當(dāng)頻率降低至50Hz以下時(shí),與C7并聯(lián)的電阻R11的阻值已可與C7的容抗相比擬,即R11作為回路的主要反饋元件,使得低于50Hz的頻率的提升量受到限制。這樣,電路的輸出頻率特性在低頻段將呈現(xiàn)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率(分別為f1=50Hz,f2=500Hz)的低頻提升狀態(tài)。而對(duì)高于1kHz的高頻段信號(hào),R11的阻值比C7的容抗大得多,且在高頻段C7的容抗將變得很小而可視為短路,這時(shí)C6的容抗將隨頻率的升高而減小,它與R10并聯(lián)的結(jié)果使網(wǎng)絡(luò)總阻抗ZEQ隨之減小,于是反饋量增大,放大器增益下降。這樣,電路形成高頻衰減的頻率特性(其轉(zhuǎn)折頻率f3=2120Hz),于是,C7、C6、R11、R10等元件的共同作用,就使電路具有了提升低頻、衰減高頻的頻率特性。所形成的頻率特性曲線如圖5-3所示。由于電路元件參數(shù)所決定的三個(gè)特定轉(zhuǎn)折頻率,使得電路的特性適用于動(dòng)圈式唱頭的唱機(jī)進(jìn)行密紋唱片放送的輸入放大,故又常把該補(bǔ)償特性稱作RIAA頻率均衡特性。在反饋型的頻率均衡電路中,如果高頻段的負(fù)反饋太深,往往會(huì)導(dǎo)致電路產(chǎn)生高頻自激,使放大器工作不穩(wěn)定。為此,在均衡網(wǎng)絡(luò)中還串入一個(gè)電阻R9,當(dāng)工作頻率高于32kHz(f4)時(shí),C7、C6的容抗都減小至近似為零,但還有R9限制其反饋量,使電路獲得32kHz以上高頻的平坦特性。 當(dāng)S置于3時(shí),均衡網(wǎng)絡(luò)由R12、R13、C8組成。在中低頻段,C8的容抗隨頻率的降低而增大,使得與R13并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)阻抗也逐步增大,反饋量減小,電路增益上升。當(dāng)頻率低于50Hz以下時(shí),C8的容抗很大,相當(dāng)于開路,電路由R12、R13串聯(lián)作為反饋電阻,使得電路具有最大的增益。對(duì)于中高頻段,C8的容抗隨頻率的增高麗減小,反饋量增大,電路增益下降。這樣,電路將呈現(xiàn)一條提升低頻、衰減高頻的特性曲線,該曲線具有兩個(gè)特定的轉(zhuǎn)折頻率f1=50Hz,f2=2280Hz。這種補(bǔ)償特性曲線如圖5-4所示,適用于磁帶(鉻帶)信號(hào)重放的輸入補(bǔ)償。當(dāng)S置于4時(shí),均衡網(wǎng)絡(luò)比S在3狀態(tài)時(shí)多串聯(lián)一個(gè)電阻R14,使得電路的高頻段轉(zhuǎn)折頻率(f2=1330Hz)發(fā)生變化,呈現(xiàn)另一條補(bǔ)償特性曲線,以適用于磁帶(普通帶)信號(hào)重放的輸入補(bǔ)償。上述兩種磁帶重放補(bǔ)償特性曲線又稱為NAB補(bǔ)償特性曲線。兩種補(bǔ)償特性曲線的區(qū)別在于高頻轉(zhuǎn)折頻率的不同,因此,常以其轉(zhuǎn)折頻率的時(shí)間常數(shù)大小對(duì)其進(jìn)行區(qū)分,一種稱為70us(鉻帶)補(bǔ)償特性曲線,另一種則稱為120us(普通帶)補(bǔ)償特性曲線。5.2.2 音源選擇電路在以前的音源選擇電路中,一般采用機(jī)械互鎖開關(guān)來進(jìn)行選擇,優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是可靠性差,切換噪聲大,普通的放大器中廣泛采用。在高保真音頻放大器中,普篇采用電子開關(guān)選擇電路,避免了切換噪聲,增加了面板與整機(jī)布局的靈活性,且便干實(shí)現(xiàn)遙控。 LC7815是典型的單片集成電子開關(guān)選擇電路。它采用輕觸鍵控,內(nèi)合雙四路模擬開關(guān)及其控制電路,還有發(fā)光二極管顯示驅(qū)動(dòng)電路、由于采用音頻信號(hào)消噪控制,因而在開關(guān)切換時(shí)達(dá)到噪聲最小、LC7815采用雙列結(jié)構(gòu),共有28根引腳,引腳作用見下表。LC7815的應(yīng)用電路見下圖所示,這是一個(gè)四路雙聲道音源選擇電路,采用雙電源供電。該電路的工作原理如下:假設(shè)按下輕觸鍵功能開關(guān)S1,使LC7815的腳得到一個(gè)有效的高電平觸發(fā),控制內(nèi)部的左、右聲道電子開關(guān)S1-1和S1-2接通, 于是從、 腳輸入的左、右聲道信號(hào)分別、腳輸出。在腳被有效的發(fā)后,27腳由高電平轉(zhuǎn)為低電平,發(fā)光二極管V1發(fā)光顯示LC7815已接通S1-1、S1-2。而其余發(fā)光二極管V2V4不發(fā)光。同理,按下其它一個(gè)開關(guān)時(shí),相應(yīng)的電子開關(guān)接通,對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光。在高級(jí)前置放大器中常選用模擬電子開關(guān)與鍍金觸自密襯型繼電器相結(jié)合的方式,可手動(dòng)或遙控模擬電子開關(guān)動(dòng)作,再由模擬電子開關(guān)選通驅(qū)動(dòng)繼電器接通音頻信號(hào),從而進(jìn)一步減少了失真和噪導(dǎo)聲。 5.2.3 音量控制電路音量控制電路是用來調(diào)節(jié)饋入功率放大器的信號(hào)電平,以控制揚(yáng)聲器的輸出音量。常用的音量控制電路有兩種:即電位器控制與電子控制。1.雙聲道電位器音量控制電路雙聲道電位器音量控制電路見下圖所示,采用雙聯(lián)同軸的指數(shù)型電位器構(gòu)成分壓電路,直接控制信號(hào)電平。該電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;但缺點(diǎn)也很明顯,由于信號(hào)直接通過電位器,當(dāng)電位器日久磨損而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)噪聲時(shí), 會(huì)在揚(yáng)聲器中出現(xiàn)喀啦聲。如果安裝在面板上的電位器與前置 放大器之間的連接導(dǎo)線屏蔽不好或接地點(diǎn)選擇不佳,就會(huì)感應(yīng)交流于擾聲,從而嚴(yán)重惡化音質(zhì)。改進(jìn)辦法是采用多個(gè)電阻串聯(lián),用鍍金或鍍銀波段開關(guān)步進(jìn)調(diào)節(jié),成本很高。另一種辦法就是電子音量控制。2.電子音量控制電路電子音量控制電路采用間接方大控制音量大小, 可以克服電位器音量控制電路的缺點(diǎn)。電子音量控制電路一般都設(shè)置在集成電路中,其原理電路如下圖所示。電路中V1和V2構(gòu)成差分放大器,V3提供偏置電流,電位器RP用來調(diào)節(jié)V3的偏置電流。音頻信號(hào)ui音量由C1耦合至V1基極,經(jīng)差分放大后從V1停電極輸出,其電壓增受V3基極偏置電流控制。當(dāng)電位器RP控觸點(diǎn)由下向上移動(dòng)時(shí),V3基極偏壓逐漸增大,使V3和V1、V2的偏流隨之增大從而使差分放大器的增益隨著提高,達(dá)到控制音量的目的。5.2.4等響音量控制電路 人耳聽覺的頻響特性與音量大小有很大關(guān)系,一般來說,人耳聽覺總是對(duì)中音比較敏感,對(duì)低音和高音則比較遲鈍。這種感覺在低響度時(shí)尤為嚴(yán)重,而在高響度時(shí),則不那么明顯。所以在聲音小的場(chǎng)合,常會(huì)感覺聲音的頻帶明顯變窄,高、低音成分顯著減少,聲音的豐滿度變差。只有在高響度時(shí),入耳對(duì)不同頻率的聲音所感覺到的響度才大致相同,并且這種特性將隨人的年齡增大而越呈明顯。然而,由于人耳的頻響特性是無法改變的,要解決這個(gè)問題只能采用等響度控制(又稱作低響度控制)的辦法,在聲音小時(shí),對(duì)高、低音進(jìn)行補(bǔ)償,以彌補(bǔ)人耳聽覺上的不足。由于這種補(bǔ)償須隨音量大小而變化,故常用的補(bǔ)償方法是把補(bǔ)償電路加在音量控制電位器上,隨著該電位器的開大或關(guān)小,對(duì)擴(kuò)聲設(shè)備的頻響特性進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償,即電位器關(guān)得越小,高、低音的補(bǔ)償量越大,使音量無論開大或關(guān)小,人耳對(duì)高、中、低音都具有相同的響度感覺,故常稱作等響音量控制。1等響音量控制電路基本原理等響音量控制電路通常采用有固定抽頭的電位器作為音量控制,并加上由RC元件組成的高、低音提升網(wǎng)絡(luò),如圖5-5(a)所示。電位器RP有一固定抽頭B,使得電位器C、B、D三端的電阻等效于R1、R2的串聯(lián),C1、R1組成高音提升網(wǎng)絡(luò),R、C2是低音提升網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)電位器RP的滑動(dòng)點(diǎn)A移到C端(音量最大)時(shí),信號(hào)直接輸出,無任何提升作用,其頻響為一直線。隨著A點(diǎn)逐漸往下移,高、低音提升網(wǎng)絡(luò)逐漸起作用。當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)時(shí),高、低音的提升量達(dá)到最大。A點(diǎn)再往下調(diào)節(jié)時(shí),提升量保持在B點(diǎn)的最大值而不再提升。圖5-5 等響音量控制電路R1、C1是一個(gè)高通網(wǎng)絡(luò)。C1的取值應(yīng)使中、低音視為開路,頻率越高,容抗越小。這樣,中、低音被R1衰減輸出的同時(shí),高音則通過C1輸出,從而獲得高音提升特性,高音提升的轉(zhuǎn)折頻率為f1=1/2R1C1。R、C2組成的低音提升網(wǎng)絡(luò)并接在R2兩端,它實(shí)際上是一個(gè)RC的高音衰減電路。C2的取值應(yīng)使中、高音呈短路,對(duì)于低音則頻率越低,容抗越大,衰減量越小,即低頻提升量越大。電阻R對(duì)低音提升量有明顯影響,R越大,提升量越小。低頻提升的轉(zhuǎn)折頻率為f2=1/2RC2。等響音量補(bǔ)償電路在低、中、高頻的等效電路和補(bǔ)償特性分別如圖5-5(b)、(c)所示。抽頭電位器響度補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償量與抽頭位置有關(guān)。抽頭位置高,補(bǔ)償作用早,但提升量?。怀轭^位置低,提升量大,但補(bǔ)償作用遲。實(shí)際應(yīng)用中,其抽頭位置一般定在離接地端約為總阻值的1/51/2處。 2等響音量控制電路 從人耳的聽覺特性可知,對(duì)低音的補(bǔ)償量要求比高音大。此外,晶體管在高音頻時(shí)的噪音比低音頻時(shí)要大得多。因此,有些場(chǎng)合只要求對(duì)低音進(jìn)行補(bǔ)償,如圖5-6所示。圖中RP是帶抽頭電位器,在抽頭點(diǎn)接入R、C低音提升網(wǎng)絡(luò),隨著電位器音量的開小,對(duì)低音進(jìn)行提升補(bǔ)償,以實(shí)現(xiàn)等響控制的目的。這時(shí)電位器的抽頭點(diǎn)常取在距地端1/10處(6.8 k)。圖5-7所示為另一種常用的等響音量控制電路。電路中使用了一只等響度控制開關(guān)S,當(dāng)把開關(guān)S撥到OFF位置上,等響度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)便不起作用,也就是說,在低響度時(shí)不再提升高、低音,但仍通過開關(guān)把R3接人電路,這是為了保持?jǐn)嚅_等響度控制狀態(tài)時(shí),電路對(duì)中音頻的等效電路不變,參考圖5-5(b)所示中頻等效電路,以避免當(dāng)開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)時(shí),音量大小發(fā)生明顯的變化。當(dāng)開關(guān)置于ON位置時(shí),等響度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生作用,在音量較小時(shí),C1提升高頻,C3、R3提升低頻,從而實(shí)現(xiàn)了低響度時(shí)的高、低頻補(bǔ)償提升作用。 5.2.5 音調(diào)控制電路 音樂和語言在重放音時(shí)所需要的頻率范圍是不同的。收聽音樂時(shí),要采用圖5-8(a)所示的曲線特性,把高、低音都加以提升,才能使聲音豐滿動(dòng)聽。但在聽唱歌或戲曲時(shí),則頻率特性最好如圖(b)那樣,把34kHz左右的中高音區(qū)提高一些,使演唱明亮柔和,而150350Hz左右的中低音區(qū)也稍加提升,使演唱和樂器有一定豐滿感,但低音不宜過多,以免使聲音發(fā)悶。在收聽語言廣播時(shí),尤其是男聲新聞廣播,則需要圖(c)那樣的特性,對(duì)23kHz的中高音區(qū)適當(dāng)提升,對(duì)低音和高音區(qū)要進(jìn)行衰減,這樣才能避免聲音出現(xiàn)發(fā)毛發(fā)硬、沉悶不清等現(xiàn)象,使聲音清晰悅耳。因此,在高保真放音設(shè)備中,往往采用音調(diào)控制裝置,來補(bǔ)償放大器通頻帶范圍內(nèi)的頻率特性,以適應(yīng)每個(gè)人在聽覺習(xí)慣上的不同愛好、放音環(huán)境的差異以及揚(yáng)聲器系統(tǒng)的不足,使放音效果得到改善。所謂音調(diào)控制,就是通過調(diào)節(jié)放大器的頻率特性,改變信號(hào)中高、低頻成分的比重。整個(gè)控制過程并沒有改變信號(hào)的聲音頻率(音調(diào)),故實(shí)際上應(yīng)為“音色調(diào)節(jié)”或“高、低音控制”,然而,習(xí)慣上稱之為“音調(diào)控制”。常用的音調(diào)控制有衰減式、衰減負(fù)反饋混合式、諧振式和圖示均衡器等幾種形式。 1音調(diào)控制的基本特性曲線 音調(diào)控制的基本特性有四種,即低音提升、高音衰減、高音提升和低音衰減,如圖5-9所示。各種特性的變化都是相對(duì)于中頻1kHz的大小來說的,即把1kHz作為參考點(diǎn)。低音提升是指對(duì)中音或中音以上的頻率既無提升又無衰減(曲線呈平坦特性),而對(duì)中音以下的頻率則逐漸提升,且在f1=500Hz處有3dB的提升量。F1稱作低音提升的轉(zhuǎn)折頻率;高音衰減是指對(duì)中音或中音以下的頻率既不提升也不衰減,呈平坦頻率特性,而對(duì)中音以上的頻率則逐漸衰減,且在f2=2120Hz處有3dB的衰減量。F2稱作高音衰減的轉(zhuǎn)折頻率;同理,高音提升和低音衰減則是以f2和f1作為其提升或衰減的轉(zhuǎn)折頻率,其頻率特性如圖5-9(c)、(d)所示,請(qǐng)讀者自行分析。由此可見,低音提升與高音衰減、高音提升與低音衰減是完全不同的,切不可混為一談。2衰減式音調(diào)控制衰減式音調(diào)控制電路具有控制范圍大、調(diào)整方便的特點(diǎn),但在調(diào)節(jié)過程中控制網(wǎng)絡(luò)的阻抗會(huì)發(fā)生變化,從而使與之連接的放大器的負(fù)載阻抗發(fā)生變化,容易引起失真。因此,要求與其配合的放大器的前級(jí)要有低的輸出阻抗,后級(jí)要有高的輸入阻抗,才能滿足控制電路的要求。衰減式音調(diào)控制電路如圖5-10所示。Rp1、Rp2分別為高、低音調(diào)節(jié)電位器,其中,C1、Rp1、C2構(gòu)成高音控制網(wǎng)絡(luò),R1、C3、Rp2、C4、R2構(gòu)成低音控制網(wǎng)絡(luò),R3是為了減少高、低音控制電路的相互影響而加入的隔離電阻。電路中各元件之間應(yīng)滿足如下關(guān)系: AR1R2;BRp1、Rp2R1、R2;C與有關(guān)電阻相比,C1、C2的容抗在中、低頻時(shí)足夠大,在高頻時(shí)則隨著頻率的升高,容抗逐漸變小。C3、C4的容抗則在中、高頻時(shí)要足夠小,在低頻時(shí)則隨著頻率的下降而增大。對(duì)于頻率在1kHz左右的中音頻信號(hào)來說,C1、C2近似于開路,C3、C4近似于短路,其等效電路如圖5-11所示。這時(shí)音調(diào)控制電路的增益只決定于R1、R2的分壓比,即:Av值的大小與電位器Rp1、Rp2的位置無關(guān),所以在調(diào)節(jié)音調(diào)的過程中,中音的增益基本不變,Av值一般選為0.10.2左右,即中音信號(hào)經(jīng)音調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)后,被衰減到只有原來的1/101/5。這樣電路才具備對(duì)低音和高音作相對(duì)提升的條件。下面就Rp1、Rp2處在各個(gè)不同的調(diào)節(jié)位置時(shí)進(jìn)行分析(參見圖5-12,忽略R3)。(1).Rp1A時(shí)由于C3、C4對(duì)中、高頻信號(hào)可視作短路。Rp1的阻值又遠(yuǎn)大于R2,所以Rp1、C2,支路可忽略,等效電路如圖5-12(a)所示,這是一個(gè)高音提升網(wǎng)絡(luò)。由于C1對(duì)中、低頻的容抗大,故中、低頻信號(hào)由R1、R2分壓輸出;高頻時(shí)C1的容抗隨頻率的升高而變小,則高頻信號(hào)可以通過C1的耦合而到達(dá)輸出端,從而相對(duì)提升了高音。當(dāng)信號(hào)頻率很高時(shí),C1可視為短路,這時(shí)信號(hào)全部輸出,沒有衰減,得到最大的提升。(2).Rp1B時(shí)由于Rp1的阻值較大,阻止了高頻信號(hào)經(jīng)過C1的通路,相當(dāng)于開路,C1不起作用。但這時(shí)C2與輸出端并聯(lián)。中、低頻時(shí),C2的容抗很大,電路仍為R1、R2的分壓輸出;高頻時(shí),C2的容抗隨頻率的上升而變小,對(duì)高音信號(hào)進(jìn)行旁路衰減,當(dāng)信號(hào)頻率很高時(shí),C2的容抗很小,輸出端被短路,這時(shí)衰減趨向無窮大,則輸出接近于零。因而這是一個(gè)高音衰減網(wǎng)絡(luò),其特性及等效電路如圖5-12(b)所示。(3).Rp2C時(shí)這時(shí)對(duì)中、低頻信號(hào),C1、C2的容抗很大,可視為開路,Rp1不起作用。當(dāng)Rp2接至C點(diǎn)時(shí),C3被短路。等效電路如圖5-12?所示。輸入信號(hào)通過R1、Rp2、C4和R2組成的分壓器送到輸出端。中、高頻時(shí),C4的容抗很小,電路由R1、R2分壓輸出;低頻時(shí),C4的容抗隨頻率的下降而增大,使得分壓器輸出越來越高,即提升了低音。當(dāng)信號(hào)頻率很低時(shí),C4可看作開路,輸入信號(hào)受到的分壓損失很小,幾乎全部送到下級(jí),得到最大提升,從而獲得低音提升的特性。(4).Rp2D時(shí)這時(shí)C4被短路,而C3則并接在Rp2上,電路由R1、Rp2、R2,C3組成的分壓器輸出,等效電路如圖5-12(d)所示。中、高頻時(shí),C3的容抗很小,電路仍為R1、R2分壓輸出;低頻時(shí),C3的容抗隨頻率的下降而增大,使得分壓器輸出越來越小。當(dāng)信號(hào)頻率很低時(shí),C3可看作開路,輸入信號(hào)受到高阻值的Rp2的衰減,使輸出很小,因而變成一個(gè)低音衰減的網(wǎng)絡(luò)。從上述分析可知,當(dāng)把Rp1、Rp2置于不同的極端位置時(shí),可分別得到四種不同的高、低音提升或衰減特性。若Rp1、Rp2的阻值逐漸變化,如Rp1從A點(diǎn)滑向B點(diǎn),高音從提升轉(zhuǎn)向衰減;Rp2從C點(diǎn)滑向D點(diǎn),低音則逐漸減弱,從而可得到高、低音不同的提升或衰減量??偟木C合頻率特性曲線如圖5-13所示。衰減型的音調(diào)控制應(yīng)使用指數(shù)型(Z型)的電位器,這時(shí)在電位器的機(jī)械中點(diǎn)處,可得到較為平坦的控制特性。3衰減、負(fù)反饋混合式音調(diào)控制 衰減、負(fù)反饋混合式音調(diào)控制是利用電路的衰減特性和負(fù)反饋?zhàn)饔脕砉餐瑢?duì)信號(hào)的頻率特性進(jìn)行提升或衰減。由于引入了負(fù)反饋,使控制電路的失真很小,且控制范圍較寬,但電路本身要有足夠的增益才能滿足要求。衰減、負(fù)反饋混合式音調(diào)控制基本電路如圖5-14所示。R1、R2、Rp1、C3、C4組成低音控制網(wǎng)絡(luò),C1、Rp2、C2組成高音控制網(wǎng)絡(luò),R3、R4是兩個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)間的隔離電阻。為了獲得滿意的特性,對(duì)電路要求如下:A用作音調(diào)控制的放大器(VT1)本身一定要有足夠高的開環(huán)增益,這是獲得較大控制量的前提。B與有關(guān)的電阻相比,C3、C4的容量應(yīng)使其容抗在中、高頻時(shí)足夠小,在低頻時(shí)隨著頻率的下降而逐漸增大。C1、C2的容量則應(yīng)使其容抗在中、低頻時(shí)足夠大,而在高頻時(shí)隨著頻率的上升而逐漸減小。CRp1、Rp2R1、R2、R3、R4。下面就音調(diào)電位器Rp1、Rp2在各個(gè)不同位置的情況進(jìn)行分析(參見圖5-15)。(1).中音頻(1kHz)的增益對(duì)于中音頻,C3、C4相當(dāng)于短路,C1、C2相當(dāng)于開路,電路等效化簡(jiǎn)為圖5-15(a)所示。當(dāng)晶體管放大電路本身的增益很高,且R1=R2(R1、R2的大小決定電路增益)時(shí),該音調(diào)電路的中音頻增益約等于1,即輸入電壓與輸出電壓大小相等,相位相反。(2).Rp1A這時(shí)電容C4被短路,C3與Rp1并聯(lián),對(duì)于中、低音來說,C1、C2的容抗很大,且Rp2R1、R2,所以高音控制支路可看作開路,電路可等效為圖5-15(b)所示電路。信號(hào)由R1、R3輸入晶體管放大,再通過R2、Rp1、C3、R3引入負(fù)反饋。對(duì)于中、高頻,C3容抗小,相當(dāng)于短路,電路的增益為1。隨著信號(hào)頻率的降低,C3的容抗逐漸增大,反饋量減小,低音逐步得到提升。當(dāng)信號(hào)頻率降到很低時(shí),C3的容抗已很大,相當(dāng)于開路,且Rp1的阻值較大,電路對(duì)低音信號(hào)幾乎沒有負(fù)反饋,從而獲得最大增益。(3).Rp1B這時(shí),C3被短路,C4與Rp1并聯(lián),對(duì)中、低音信號(hào)而言,Rp2的高音控制支路同樣不起作用,等效電路如圖5-15?所示。由于C4對(duì)中音信號(hào)的容抗很小,相當(dāng)于短路,Rp1不起作用,所以對(duì)中音頻信號(hào)的電壓增益仍和上述(1)情況一樣。隨著信號(hào)頻率的進(jìn)一步降低,C4的容抗變大,低音信號(hào)的輸入衰減加大,增益下降,從而得到低音衰減特性。當(dāng)信號(hào)頻率很低時(shí),C4相當(dāng)于開路,信號(hào)衰減最大,因而使低音得到最大衰減。(4).Rp2C對(duì)中、高音頻信號(hào)來說,C3、C4容抗很小,Rp1被短接,不起作用,另外Rp2的阻值很大,Rp2旋至C點(diǎn)后,經(jīng)C2、Rp2送來的負(fù)反饋很弱,可不考慮,此時(shí)的等效電路如圖5-15(d)所示。由于C1對(duì)中音頻的容抗很大,所以中頻增益仍和(1)情況一樣,由R1、R2的阻值決定,隨著信號(hào)頻率的升高,C1容抗逐漸減小,高音頻信號(hào)便順利地通過C1、R4支路送入VT1的基極,信號(hào)頻率越高,輸入衰減越小,輸出越大,即提升了高音。當(dāng)信號(hào)頻率很高時(shí),C2的容抗很小,相當(dāng)于短路,且R4的阻值很小,所以信號(hào)得到最大的提升。(5).Rp2D這時(shí)因Rp2的阻值很大,信號(hào)幾乎不能由C1、Rp2支路輸入VT1,但輸出信號(hào)卻能通過C2、R4支路反饋到VT1基極,等效電路如圖5-15(e)所示。由于C2對(duì)中音頻的容抗很大,相當(dāng)于開路,因而C2、R4支路對(duì)中音不起負(fù)反饋?zhàn)饔?,中音頻增益仍和上述(1)一樣不變。隨著信號(hào)頻率的升高。C2的容抗逐漸減小,使負(fù)反饋量變大,電路增益下降,形成高音衰減特性。當(dāng)信號(hào)頻率很高時(shí),C2容抗很小,可看作短路,這時(shí)反饋?zhàn)钌?,從而使信?hào)獲得最大衰減。從上述可知,把Rp1、Rp2置于A、B或C、D點(diǎn)時(shí),可分別得到低音提升、衰減和高音提升、衰減四種不同的特性,音調(diào)控制電路的綜合控制特性曲線如圖5-16所示。當(dāng)把Rp1從A點(diǎn)滑向B點(diǎn)時(shí),低音信號(hào)的衰減逐漸加大,負(fù)反饋也逐漸加強(qiáng),使低音從提升轉(zhuǎn)向衰減。若把Rp2從C點(diǎn)滑向D點(diǎn),高音信號(hào)受到的衰減便逐漸增大,負(fù)反饋也逐漸增加,使高音從提升變?yōu)樗p。這樣,只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rp1、Rp2的位置,便可得到高、低音的各種提升和衰減量。衰減、負(fù)反饋混合式音調(diào)控制多采用直線型(X型)的電位器。在電位器的機(jī)械中點(diǎn),可以獲得頻響較為平直的特性。 5.2.6 平衡控制電路平衡控制電路用來校正左右聲道的音量差別,使左右揚(yáng)聲器聲級(jí)平衡。常用的平衡控制電路有3種,下面給予簡(jiǎn)要介紹。1.單連電位器平衡控制電路采用單連線性電位器構(gòu)成的平衡控制電路及其控制特性如下圖(a)所示。當(dāng)電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)從0300移動(dòng)時(shí),左右聲道輸出電壓衰減量向相反方向變化,當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)處于電位器機(jī)械中心(150)時(shí),兩個(gè)聲道輸出電壓均有 3 dB衰減。2.雙連電位器平衡控制器采用雙連同軸線性電位器構(gòu)成的平衡控制電路及其控制特性如下圖(b)所示。當(dāng)電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)從0300移動(dòng)時(shí),左聲道輸出電壓線性減小,右聲道輸出電壓線性增大。當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)處于電位器機(jī)械中心(150)時(shí),兩個(gè)聲道輸出電壓均有 6 dB的插入損耗。3.無插人損耗的平衡控制電路采用雙連同軸半有效電氣行程電位器構(gòu)成的平衡控制電路及其控制特性如下圖所示。這種電位器有一半由銀帶組成,其阻值為零。當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)從0150”移動(dòng)時(shí),左聲道全音量輸出。右聲道輸出音量從0線性增人至全音量;當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)從150300移動(dòng)時(shí),左聲道從全音量輸出線性衰減至零,右聲道全音量輸出;當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)處于電位器機(jī)械中心(150)時(shí),左右聲道均全音量輸出 ,無插入損耗。
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音質(zhì)
控制電路
設(shè)計(jì)
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HI-FI音質(zhì)控制電路的設(shè)計(jì),hi,fi,音質(zhì),控制電路,設(shè)計(jì)
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