RC音调控制

音调控制在电声设备，广播设备、高级收音机中应用很广，它可以使音乐动听，语言清晰，提高传输的真实度，增加改变频率特性的灵活性。

声音的三个要素是响度、音调和音色。响度就是声音幅度的大小；音调就是基音频率的高低；每一个声音都有波幅最大的基音和许多谐波，语言和乐器的谐波成份都不相同，我们所以能辨别出演奏各种同样音调的乐器是小提琴或钢琴，就是因为各种乐器发出的声音里所包含的谐波成份不同，这样就构成了各种声音的音色。

人耳对于不同的音色虽有辨别力，但就听觉本身来说还是有一定的畸变存在着，对于在同一音压下的不同音调具有不同的灵敏度。人耳对中音（50—4000周）的感觉最灵敏，低于或高于中音的音调感觉较差，特别是低音的感觉比高音更差，所以往往在音量降低时便感到低音缺乏。例如，同是100分贝音量水平的100周和1000周的声音听起来一样响，便当音量水平降低到40分贝时，100周的声音就比1000周轻24分贝，如果要维持一样的轻响，100周的声音就只能降低到64分贝。高音的情形也是这样，不过没有低音那样严重吧了。

每个人对高低音的感觉是不同的，就是我们两个耳朵的听觉也都有显著的差别。同时音色的好坏也并不是绝对的，某人喜爱的音乐对另一个人来说可能就感到并不悦耳。高音过强了，音乐就感到刺耳、啸叫、咝咝声等噪声；高音弱了就感到沉闷，语言不易听清，往往在听音乐时低音加强一些可以显得柔和，在听京剧时高音加强一些就显得清脆。

频率响应对音色的影响好坏占据了重要的地位，有人做了一种试验，证明在正确选择频率范围的上下边界时，频率范围越宽音色越好。例如频率范围50—10000周时是很好的，70—7000周和100—5000周都还好，甚至50或150到3500周的范围也还能算满意，而200—10000周却感到不好，原因是低音相对的不够。所以频率范围高频边缘与低频边缘的乘积适于选在450000—600000周，这时的高低边缘频率称为平衡边界。当然，过狭的频率范围（如像200—2500周）音色是不会好的。

音色与频率曲线的形状有密切的关系，有时频率曲线很不平坦，或者就是存在着很大的频率畸变，但听起来感到音色仍然是很优美的，这就是由于上述听觉本身就存在着畸变的缘故。通常音色畸变要等到频率畸变超过一定范围时才能感觉到。所谓音色畸变就是由于四种频率畸变引起的：高低音的提升和衰减，频率曲线的尖峰和深谷。

频率曲线高低音两端很陡峭的截止，比慢慢地衰减音色要好些。所以从经济的观点看，我们希望得到近于п形频率曲线，而不必去单纯地追求频率范围的加宽。同时在频率范围中最好尽量平坦，即使有提升也不宜提升过大，而在高低音两端同时有提升倒是可以增进音色的。

频率曲线上有很大的尖峰或深谷就要使音色变坏。中音时由于人耳较灵敏，影响较大，有时会使字音的特性发生改变；高低音时影响较小。但高音时出现过大的尖峰会产生啸声或咝声，低音时出现过大的尖峰会生隆隆声。一切峰点和谷点都是不希望有的，所以频率曲线要尽可能少波动。

在收音机和放大器中，频率曲线不一定是十分理想的，许多电声元件，像微音器、拾音器、扬声器等，都存在着频率畸变，并且会产生尖峰。例如动圈式微音器、晶体拾音器在6—7千周时有尖峰，而扬声器频率曲线的波动更大。在电路中也存在着频率畸变，例如谐振电路、中频变压器的耦合程度都要影响频率范围，在选择性很高时截去了很多高低音。又如在低频电路中电子管的极间电容、交连电容器所呈现的阻抗等，都要影响高低音的强弱。音调补偿就是在电路中加入电抗性元件产生一些提升或衰减，用来弥补以上这些缺陷，修正频率畸变以减少这些缺陷造成的严重性，使复合的频率特性近于平坦。

音调控制除了音调补偿作用外，还能任意变化频率响应，以补偿人耳听觉的缺陷。正是由于人耳对音色的鉴别力每人每种节目都不相同，就要求音调控制做得可以随心所欲地灵活调节。并且有时故意人为地使频率特性带入一定的频率畸变，使声音更为动听；有时阻截频率特性的两边缘频率使响应较为平均。音调控制与自动音调补偿也是不同的，后者附属在音量控制器上，只是补偿音量降低时人耳对低音感到不足的缺陷。

要避免采用电感线圈作为音调控制器的电抗性元件，因为电感线圈笨重、价昂、易感受交流声，并且任何铁心的电感线圈，电感量随外加电压、频率和流过的直流电流而变，所以常用RC音调控制器。

用RC电路来调节音调，主要是利用电容器的阻抗随频率增减而减增的特性。有时用开关选择不同数值的电容和电阻来改变电路的响应特性，有时改变电位器的阻值来改变电路阻抗，而达到连续改变频率特性的目的。

简单的控制器是由电容器和电位器串联组成的二端网络，这种控制器不能真正的提升低音，而只是阻塞高音来达到提升低音的目的。因为它简单，所以还能采用。高音和低音的音调控制，最好能有分开的调节，调节时又要没有相互间的联系，并且能平滑地改变频率曲线。

作者曾搜集了数十种音调控制器电路，觉得音调控制器最宜装在级与级之间，并且由四端网络组成的较为理想，装在负回授网络中的音调控制虽然有效，但对原放大器的稳定度要求很高，调节范围由回授级数所限制，有时因调节范围过大，或因装置欠佳，易使相位特性改变而引起怪叫。利用改变第二级中频变压器线圈的耦合程度，可以很好地调节频率通带，与高音控制器机械连结后可以得到较好的高音调节。

最为有效的音调控制器是经过RC选带滤波器把高、中、低音分成三路分别放大，图1就是这种线路的变形。适当选择R\(_{5}\)与R11的比值可以确定中音电平和调节范围；并且R\(_{5}\)愈比R11大，高低音的提升也就愈大，R\(_{1}\)、R11、C\(_{1}\)和C8的数值可以在收听时改变，求出最适宜的数值。这个电路中电子管的放大量正好用来弥补网络的衰耗，所以实际上没有什么放大作用。图2的电路约有50倍的放大量，它的频率特性曲线见图3。

用比较复杂的RC修正网络组成的音调控制器可以使频率特性曲线光滑地变化，可称是满意的，如苏联“列宁格勒-50”、“里加-10”、“留克斯”、“爱沙尼亚”牌收音机中所用的（图4）。图5是这类调节器的典型电路，低音控制器由R\(_{7}\)、R5、R\(_{8}\)、C5、C\(_{6}\)组成，高音控制器由C3、R\(_{6}\)、C1组成。图6是它的频率曲线。调节R\(_{5}\)能使低音产生衰减（旋到下面位置时）或提升（旋到上面位置时），调节R6能使高音产生衰减（旋到下面位置时）或提升（旋到上面位置时），中音强度受到这两个电位器旋动的影响而变动的范围很小。

现在我们来解释这种音调控制器所以能发生衰减和提升的原因。

在图5里，当低音控制器R\(_{5}\)旋到最低位置时C6短路，通过R\(_{9}\)加到Л2栅极上的是并联在栅极间阻值很小的电阻R\(_{3}\)上的电压降，而和栅极串联的是R7、R\(_{5}\)和C5。由于R\(_{5}\)很大，高音和中音主要依靠C5通过；对低音来说，音调愈低，C\(_{5}\)的阻抗愈大，愈难通过，而另一条路又是阻值很大的R5，所以低音衰减最大。如果R\(_{5}\)旋到最高位置把C5短路，和Л\(_{2}\)栅极串联的只有R7，R\(_{7}\)不随频率而增减，和栅极并联支路的阻抗由于R5、C\(_{6}\)的加入而增大，C6和C\(_{5}\)一样，对低音的阻抗远较对高音的阻抗为大，因此，相对地说，加到Л2栅极上的低音比高音和中音为大，低音得到了提升。

高音控制器的情形，R\(_{6}\)在最低位置时，和Л2栅极串联的是C\(_{3}\)和很大的电阻R6，C\(_{3}\)的作用不显著，并联的是C1，音调愈高，它的阻抗愈小，加到Л\(_{2}\)栅极上的电压愈小，高音被衰减得最大；R6旋到最高位置时，加到栅极上的是R\(_{6}\)和C1两端的电压，C\(_{1}\)的作用不显著，音调愈高，愈易通过C3，这时高音提升到最大。

当R\(_{5}\)、R6旋在中间位置时，作用就介于最大提升和最大衰减之间。通常电位器旋向最高位置的85％（这个位置要看电位器两端对称连接的两个电阻或电容器的比值而定）时，高低音和中音的响应相同，这时频率范围又宽又平。

在实际应用时，选用图5所示的数值并不一定最适当，原因是：使用的扬声器特性各有不同，木箱和房间的声学特性不同，放大器或收音机其他电路的频率特性也不相同，总的特性就不会完全一样，所以另件数值最好还是试听后再来修正。

电位器两端对称连接的两个电阻或电容，它们的数值都有一定的比值。当需要提高提升或衰减的陡度，即急剧的变化调节范围时，可以改变C\(_{1}\)/C3或C\(_{6}\)/C5的比值，增大比值则加高提升，减小比值则衰减。中音电平可由R\(_{7}\)、R8的比值决定。如果C\(_{1}\)/C3或C\(_{6}\)/C5的比值太大，也会增大中音的衰减，并使中音的波动增大，所以不宜超过10。如果提升或衰减还嫌不够，那么可以连接两个同型的控制电路。

选定C\(_{3}\)、R7、C\(_{5}\)时，应该考虑到这网络在中音段的输入阻抗不能拉低，免使上级放大管过荷而生非线性失真，或过多地降低了放大量，所以在电位器旋到任何位置时，输入阻抗的最小值应该比并联在网络输入端上的阻抗大10—20倍。同时，为了使下级电子管的输入电容C0 不致影响到修正性能，输入阻抗的最大值应该比C\(_{0}\)在高音时的阻抗还要小些。

最后要指明：由于加接了这种控制器，就要添增放大级来弥补损失。在希望增大调节范围时，也要考虑到放大器是否有足够的放大倍数和电力的储存量，例如中音输出1瓦时，在某频率上要提升10分贝，放大器就要输出10瓦，这时放大器可能会过负或产生大量失真；如果在某频率上要衰减10分贝，输出就只有0.1瓦了。相反，在最大提升10分贝时要有1瓦输出，中音就只有0.1瓦了，所以没有足够的电力储存量就只好减小调节提升范围。（龚方雅）