收音机的音调控制

收音机从天线收来信号到扬声器放出声音，要经历很多的电路和器件，其间不免要产生频率特性的畸变。例如，从输入电路到检波，要经过许多谐振电路，谐振电路的通频带有一定限制，在普通的超外差式收音机中，为了获得较好的选择性，中频变压器的通频带较窄，故较高的调制频率被切除，检波出来的音频信号中就缺乏高音。

低音频率则主要是受音频放大器的输出变压器和放音系统的限制，在普通收音机中，为求经济，不可能将输出变压器做得很讲究，扬声器和机箱不可能用得很大，故低音也就不可能很宽。

收音机的音频放大器有时还要用来放送唱片等，唱头和唱片也有频率失真，它们的频率特性一般是低音少，高音多，在放音时声音发尖，低音不足。

音调控制器的作用之一，就是将收音机的频率特性能作适当的改变，补偿上述频率特性的缺陷，将不足的部分加以提升，多余的部分进行衰减，使总的频率特性均匀和宽阔，在一定程度上能够改进音质。例如：检波以后的频率特性是如图1中（a）所示，如果将音频放大器的高音提升，如（b）则总的频率特性（c）就变宽了。

我们实际收听各种节目时，并不是都要求很宽的频率特性，而是各种不同的节目需要不同的频率特性。例如：听语言时，频带就窄一点好，一方面低音少一些，可以提高清晰度，一方面高音少一些，可以减少刺耳的尖噪声，这样，听起来就很舒服。又如听一些独唱、独奏、或戏曲的演唱等，频带可以比语言放宽一些，但也不宜太宽，而高音比低音稍多一些，这样听起来声音既丰满，又显得清脆悦耳。当收听大型管弦乐时，因为乐器种类多，音域很宽，则高低音的放音频带也同时要求很宽。但是频率放宽以后，其他的条件要求也高了，例如，要求放大器和扬声器本身的非线性失真很小，功率储备量很大，放大器和唱机的交流哼声电平很低，以及高音频的尖啸噪声很小等等，如果这些交流声和噪声很大，则宽频带的放音反而是很难听的。不如将频带保留在适当宽度上，将高低音两端截止，这样可以将这些噪声除去，听起来会更舒服些。

除了放音频带的宽窄以外，还要求高低音能保持平衡，如果低音太多，高音太少，则声音发闷，反之则声音发尖。高低音的截止频率的乘积能保持为（5～6）×10\(^{5}\)左右，效果最好。

此外人耳对于各个频率的灵敏度也是不同的，并且这种差别还随着音量大小而变化，在声音很响时，人耳对各频率的灵敏度差不多；声音愈小，则差别愈大，在1000～5000赫的范围内最为灵敏，在频率较低和较高时，声音强度愈弱，则听觉的灵敏度也愈低，而低音的灵敏度比起高音来还要低得多。用收音机在不大的房间内收听音乐节目时，比起真正演奏时的声音要小得多，所以听起来就会显得高低音不足，特别是低音不足，因此在收听音乐节目时，把收音机放音的频率特性在高音和低音处人为地作些提升，能够起到补偿作用，使声音比较接近于真实。其中演唱的节目提升得少一些，而大型的管弦乐提得多一些。收听语言时则无提升的必要。

以上只是一般的听觉特性，对每个人来说，还有具体的差别，有的人偏重喜欢听高音，有的人则喜欢低音多一些。

因此，音调控制器的另一个重要作用，就是使收音机能够变化放音频率特性，来适应各种节目和听觉上的要求。

音调控制器通常装置在音频放大器中，由电阻、电容、电感等组成一些网络，并用电位器或开关来作连续或步进的调整，以改变高音和低音的频率特性。由于电感体积大，成本贵，且易感染交流声，故实际上很少采用。单用电阻和电容的组合就能满足一般要求。

音调控制器不应引起其他的副作用，例如非线性失真和交流声的增大，以及放大器工作的不稳定，产生自激等等。当音调变化时，音量不应有明显的变化。此外在元件的数目和装置上也要力求简单。

音调控制器的电路有衰减式和负反馈式以及两者混合组成的几种方式。衰减式是用电路将高音衰减或将低音衰减来相对地提升低音或高音，负反馈式则是将音调控制电路与负反馈电路结合起来，利用放大器对高音或低音负反馈量大小的不同，来相对地提升高音或低音。

这两种方式各具有优缺点。衰减式的优点是调整的范围容易做得大，放大器工作稳定。但是容易感染交流声，引线不能过长，有时还易引起非线性失真。负反馈式则非线性失真小，不易感染交流声，引线可以较长，但调整的范围要受到负反馈量的限制。此外，若设计不当，容易引起放大器的不稳定，产生自激。

音调控制器对于不同频率的控制范围是不一样的。通常设计时，低音以100赫为代表，高音以5000赫为代表。为了使音调控制器能有明显的作用，音调控制器的控制范围在上述低音或高音代表频率处最好能大于12分贝，即在4倍以上；而中音频率则不应有显著的变化，以免引起音量的变化,一般在1000赫处的变化不应超过3分贝。不过在简单收音机中，音调控制器比较简单，往往只是将高音衰减，有时为了平衡音量，在高音衰减的同时，也可以将中音适当提升一些。

在最简单的收音机中，通常没有专门的音调控制器，而在输出变压器的初级并联一只电容器用来削减一些不必要的高音噪声，使声音听起来显得柔和,就算实现了音调控制了。

在普通五、六管收音机中，音调控制器一般只用一只旋钮调整，在要求电路简单、元件少、成本低的条件下，通常装置像图2那样简单的衰减式音调控制器。

图中（a）是最简单的方式，音调控制电位器P\(_{1}\)就是末级电子管的栅漏电阻，其大小由最大栅漏值确定，通常为500千欧。当电位器中心头在下端时，C1不起作用，放大器的频率特性保持原来的状态，如图（c）中曲线①；而在上端时，高音通过C\(_{1}\)旁路到地，频率特性如曲线②，阴影部分为电位器两极端之间可调整的范围。这种音调控制器只能起到衰减高音的作用，但在普通收音机中已能收到一定的效果。因为普通收音机的低音较少，高音较多。在收听远地电台，或唱片与唱针相刮的丝丝声较大时，衰减高音，压缩通频带，削减噪声，可以使音质柔和。低音则无衰减的必要。

因电位器容易损坏，在断路时，末级就没有栅漏，故最好另外用固定电阻作末级的栅漏，而将C\(_{1}\)、P1装置在耦合电容器的前面如图(b)，这样，对交流声要好一些。为了不使前级的交流负载电阻减小，降低增益，此时P\(_{1}\)可以用得大些，并与C1接成串联。

上述两种接法在高音衰减最大时，频率特性是一样的。为了使音调变化显著，电容器的大小应使5000赫频率的最大衰减大于12分贝，而中音又不至衰减过大，一般使用0.003～0.006微法左右。如果这种音调控制器是装置在负反馈的环路以内，如图3,则由于负反馈能补偿频率失真，使音调控制的范围也减小，故C\(_{1}\)必须加大容量，其增加的倍数将随负反馈量的大小而定。在普通收音机中，有负反馈时，C1通常为0.01～0.02微法左右。

这种简单的音调控制器也可以接成负反馈的方式，见图4。

当P\(_{1}\)的中心头在下面时音调控制器不起作用，C1的容量很小，直接接在屏极电路时，对收音机的通频带范围内的频率旁路影响很小，放大器的频率特性仍和原来一样。当中心头在上端位置时。输出电压通过C\(_{1}\)反馈到输入端，且相位和输入信号相反，使增益降低，频率愈高，负反馈愈深，增益降低得愈大，这时放大器的频率特性如曲线②。 C1的大小将随电子管的放大倍数和P\(_{1}\)的大小而定，而要求也和衰减式一样，使5000赫的最大衰减在12分贝以上，一般P1为500千欧左右，而C\(_{1}\)约在50～100微微法。

这种接法和上述衰减式相比，其优点是高音削减较陡峭，而中音衰减较小，使音调变化时音量变化较小一些；而削减高音的时候，利用了负反馈，可以减小失真。但当屏极电路加入较大的补偿电容器C时（如图中虚线所示），将会减弱音调控制的作用。此外，装置不当时，容易引起自激，故没有像衰减式那样用得普遍。

如果在削减高音的同时，再对低音进行提升，则变化的范围可以更为显著。图5是由衰减和负反馈式相结合的音调控制器。R\(_{1}\)、RK是负反馈电路，C\(_{1}\)、C2、P\(_{1}\)是音调控制器。当P1中心头在最下端时，C\(_{2}\)被短路，而C1被电阻值很大的P\(_{1}\)串联，也不能起旁路作用，这时输出电压从输出变压器次级通过R1反馈到前级管的阴极，并使相位为负反馈，放大器的增益降低，失真减小，频率特性很均匀平直，如曲线①。当P\(_{1}\)中心头在上端位置时，高音一方面可以通过C1经输出变压器次级旁路通地，而被衰减，另一方面还由于变压器次级输出的高音可以通过C\(_{1}\)加到末级管的输入端，并且相位也是负反馈，帮助高音削减得更厉害。此时C2已没有短路，阻值很大的P\(_{1}\)对它旁路作用很小，在低音频时，C2上的阻抗增大，负反馈量减小，而放大器的增益提高，使低音获得提升，其频率特性如曲线②。这样高低音的相对变化加大，并且低音的提升还可补偿高音削减后音量的损失，使音调变化时，音量几乎不变。

在优等的五六管机以及高级的多管收音机中，能够用较多的元件，音调控制器也就能做得更加完善，将在以后的文章里继续讨论。（俞锡良）