立体声扩音机

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这台立体声扩音机,两个声道的输出功率为20W+20W,具有较好的频率均衡电路及调音手段,因此,除可作为一般立体声扩音机外,还很适合放立体声唱片。无线电爱好者也可先按本线路装成单声道扩音机,待有了普及型立体声唱机和唱片后,只要再插上一块相同的线路板,增加一只喇叭箱,就可满足立体声放音要求。下面我们介绍一下这种扩音机的线路特点及制作、调试经验。

前置电路的特点

为了很好地播送立体声唱片,在扩音机的前置级电路中应考虑如下两个问题:

1.唱片录音特性的影响 唱片的录音特性是指录音振速与信号频率之间的关系曲线,振速V与信号频率f及振幅A之间的关系为

V=ωA=2πfA。

假设振速V保持不变,则频率f越高振幅A就越小,反之频率f越低振幅A就越大,这样一来,唱片上的纹路高频时振幅狭小,相对表面噪声大,信噪比就差。低频时振幅宽大,容易造成相邻纹路合并碰槽。为了避免上述现象,采用了表1中的特性来进行灌音。

表1 唱片录音特性

频率(赫) 20 30 40 50 60 70 80 100 110

相对电平(分贝) -19.3 -18.6 -17.8 -16.1 -15.3 -14.5 -13.1 -12.4 -11.6

频率(赫) 125 150 200 250 300 400 500 600 700

相对电平(分贝) -10.2 -11.6 -8.3 -6.7 -5.5 -3.8 -2.6 -1.9 -1.2

频率(赫) 800 1000 1500 2000 3000 4000 5000 6000 7000

相对电平(分贝) -0.7 0 +1.4 +2.6 +4.7 +6.6 +8.2 +9.6 +10.7

频率(赫) 8000 9000 10000 12000 14000 15000 16000 18000 20000

相对电平(分贝) +11.9 +12.9 +13.7 +15.3 +16.6 +17.2 +17.7 +18.7 +19.6

采用了上述办法以后,唱片灌音问题是解决了,但与原来信号相比,高音增多而低音减少了,所以用较高级的唱机放唱片时,还需增设必要的频率均衡网络。

2.不同唱头的影响 唱头拾取信号的优劣直接影响放唱质量。国内动圈唱头有低阻(25欧)和高阻(47千欧)两种。这两种唱头一般称为速度型唱头,其输出电压与唱针的振动速度成正比,频率特性都较平直,频率范围也很宽广,可达20~20000赫,扩音机的前置放大器必须增设放音特性的均衡网络。当然选用这种唱头时还要注意考虑唱头的其它指标,如失真、顺性、分隔度、针压等。

普及型唱机多数采用晶体唱头或陶瓷唱头。晶体唱头频响较差,一般为100~7000赫不均匀度为12分贝。且容易受温度和气候的影响,但输出电压较高,约在500毫伏以上,音质也比较软;陶瓷唱头频响比晶体唱头好,一般为30~10000赫,不均匀度可到8分贝,受温度和气候影响小,但陶瓷唱头音质较硬,输出电压约300毫伏。以上两种唱头称为幅度型唱头,它们的输出电压与唱针的振动幅度成正比,所以采用这种类型唱头时一般可不用均衡网络,在必要时只根据唱头的频响给予一定补偿就行了。幅度型唱头的频响与唱头的输出阻抗关系很大,阻抗高的时候低频响应好,但过高时唱机的转盘噪声、整机信噪比和交流声较难处理,一般情况下选470千欧~1兆欧较合适。

为了适应不同唱片的重放效果,国际电工委员会对于各种唱头还推荐了如表2所示的标准。

图1
图1 🔍原图 (843×285)

图1为立体声扩音机的线路图,图2为印刷板线路图。图1中,前置级由三级晶体管直接耦合而成,BG\(_{1}\)工作电流很小,噪声较低,集电极电压只有0.6伏,由于采用了直接耦合,所以0.6伏又是下一级(BG2)的工作点电压。BG\(_{2}\)的发射极直接接地,这样接以后既可以简化线路,又能获得较高的增益,有利于施加深的负反馈,减小失真。BG3为射极输出器,它一方面起缓冲作用,同时又使输出阻抗降至很低,有利于与下级匹配。BG\(_{3}\)发射极比BG1发射极电位高,有利于在中间加入各种负反馈网络来均衡唱片的录音特性。这方面的均衡网络有好几种,见图3。如果反馈网络按图3(6)组成,就可以得到标准唱片放音特性曲线(见图4),与唱片的录音特性可均衡为平线。这种网络较适合于动圈、动磁速度型唱头。

图2
图2 🔍原图 (1809×674)
图3
图3 🔍原图 (907×2207)
图4
图4 🔍原图 (855×265)
图5
图5 🔍原图 (703×264)
图6
图6 🔍原图 (317×151)

对于普及型的立体声唱机,常采用晶体或陶瓷唱头。经测试,陶瓷唱头的频响一般具有如下特点:频响低频端衰减较大,往往要下降5分贝,而高频端上升2分贝,根据这种情况,扩音机前置级的反馈网络可采用图5的形式。这个反馈网络的特点是中高频负反馈较深,中低频反馈量逐渐减小。补偿曲线见图6,从图中可见,低频逐渐升高5分贝,高频端由于反馈电容C\(_{5}\)的作用,逐渐衰减2分贝,与陶瓷唱头频响特性正好相补偿成一条平线。

图5补偿线路不仅适合于晶体、陶瓷唱头,对收音机、录音机的放音效果也很好。

图7
图7 🔍原图 (702×263)

整机的信噪比关键在于前置级,前置级的噪声又在于BG\(_{1}\),因此BG1应选用低噪声的管子,管子β值不应太高。调节电阻R\(_{7}\)可以控制反馈,从而得到不同的前置级增益。有不少制作者对前置级的输入电平不够重视。当输入信号电平超过容许电平较大时,在输入口处就要产生严重失真。为了保证高保真度放音,输入口应有足够的余量。使用幅度型唱头的前置级,其额定输入信号电平在300毫伏较合适。本线路最大输入电平可达1.5伏,有5倍的余量,足以保证输入口的动态要求。有些晶体唱头输出信号电平较大,达700~800毫伏,这时可将R1的阻值改为1兆欧。

LC型音调调节

本机线路具有高、中、低三档音调调节,由单级晶体管和LC等元件组成。普及型唱机音臂谐振频率在20~30赫范围内,转盘噪声约40~50赫,一般扬声器箱频响在60~12000赫,根据以上情况,音调调节频率高音可设为10千赫、中音可设为1千赫、低音可设为100赫。电路原理如下:当电位器W\(_{1}\)~W3在中点位置时,设R\(_{13}\)=R14,即BG\(_{4}\)的e、c极交流负载阻抗相等,此时对各种频率信号的输出特性为平线。

LC为串联谐振回路,在谐振时阻抗最小。当W\(_{1}\)~W3滑向C\(_{8}\)时,BG4C极上在谐振频率时对地的等效阻抗变得很低,增益下降,形成衰减;当W\(_{1}\)~W3滑向C\(_{9}\)时,LC谐振回路电阻与R13并联,BG\(_{4}\)的e极等效负载电阻减小,增益升高,形成提升。各档提升或衰减量为±10分贝,如图7。调节R15~R\(_{17}\),可控制提升或衰减量,例如,加大电阻值可加大调节范围,减小电阻值就可减小调节范围。

图8
图8 🔍原图 (708×265)

上述音调调节线路比一般衰减式或负反馈式音调线路先进。它的特点是电路简单、选频点多、元件少、调整方便、曲线上下对称、提升或衰减不会使音量跟着变化。对于业余爱好者来说,在制作时最感困难的可能要算电感元件L了,因为这种元件无成品可购,又较难测量。为此,下面提供精确的业余制作数据:磁芯可采用罐形的,型号规格为GU22×13、MX2000A、AL=2800。线圈匝数N可由下式求出:

N=\(\frac{\sqrt{L×1}0}{^{9}}\)AL

式中AL为磁芯电感系数。

低音线圈L的电感值为1.5亨,可用φ0.12漆包线绕720圈;中音线圈电感值为200毫亨,可用φ0.23漆包线绕250圈。绕好以后,将穿心铜螺丝拧紧,浸清漆或用蜡封好即成。由于增加了中音调节,所以可使独唱、独奏、语言等节目更加明亮清晰。也可将中音略减,高低音提升,使节目悦耳动听。所以设三档音调调节手段可使不同节目都能调节自如,更能较好地满足爱好者的要求。

响度调节

不少爱好者总喜欢把音量开很大,以满足低音要求,这时远听还可以,近听则会感到失真很大,并且一家欣尝,四邻都受干扰。又因人的耳朵在音量变化时对各种频率的听感不一样,音量越轻时对高低音的听感越差。为了解决这个问题,我们希望在音量较轻时高低也较明显,这就需要用响度调节电路来完成。电路图见图 8,图8a为电路图,它由C\(_{14}\)、C15、R\(_{18}\)三只元件组成。

图9
图9 🔍原图 (851×315)

当W\(_{4}\)滑向大于\(\frac{2}{3}\)W4的位置时,U\(_{出}\)>U'出,此时C\(_{14}\)、C15、R\(_{18}\)的作用很小,输出频响近似为平线;当W4滑在1;3W\(_{4}\)抽头位置时,C15对高频形成旁路,但中、低频由于被W\(_{4}\)衰减而降低,相对来说对高频形成提升。图8b为高频等效电路,R与C15的并联阻抗为Z,则

Z=\(\frac{R}{1+ωC}\)\(_{15}\)R;U'出=U\(_{入}\)·R';Z+R'。

根据上式可以看出: f↑→Z↓→U'\(_{出}\)↑。C15越大,高频开始提升的转折频率越向中频移动。

对于低频来说, C\(_{15}\)相当于开路, C14、R\(_{18}\)对中高频形成旁路,相对低频也得到提升。图8c为低频等效电路,其交流阻抗Z'等于C14、R\(_{18}\)与W4抽头以下电阻(用R'代替)的并联。则:

Z'=\(\frac{R'(1+ωC}{_{14}}\)·R18)1+ωC\(_{14}\)(R'+R18);U'\(_{出}\)=U入·Z';R+Z'。

从上式可知:f↓→Z'↑→U'\(_{出}\)↑。C14越大,低频开始提升的转折频率也越向中频移动。通过上面分析可以看出:当音量电位器W\(_{4}\)旋到大于\(\frac{2}{3}\)的位置时,输出频响是平线;旋到小于2;3的位置时,高、低音逐渐开始提升;旋到小于13的位置时,低音100赫提升7分贝,高音10千赫提升3分贝。其响度曲线见图9。当将响度曲线与唱头频率补偿曲线(见图6)合成时,便得到图10特性。从图10可以清楚地看出:音量越是开小,高、低音越是增大,足以补偿人耳在音量轻时对高低音感觉不足的欠缺。

图10
图10 🔍原图 (721×270)
图11
图11 🔍原图 (707×268)

对功放级的要求

功放级的功率不宜做得太小,本级不失真输出功率大于20+20瓦。平时使用时一般3瓦左右就够了,有充足的功率储备,因此在动态较大或在音调提升时,能保证高传真扩音。所有元件在预选时应仔细认真。管子的反压应大于40伏,β>50;差分管应配对;电解电容器应质量较好。否则调整时反而费事或者损坏元件。如果有条件可用调压器使直流电源电压逐渐升压调试,表3为每声道不同电源电压时的输出功率,供参考。

表3

电压 电流 输入 阻抗 输出功率

±6V 0.2A 250mv 8Ω 1W

±12V 0.4A 250mv 8Ω 5W

±18V 0.6A 250mv 8Ω 12W

±24V 0.8A 250mv 8Ω 20W

在元件质量均基本正常的情况下,只需作如下调整就行了。①调节R\(_{29}\)(可用1千欧电位器代替),使±电源静态电流为30~40毫安;②调节R21(可用47千欧电位器代替),使±电源电流相等,即中点对地电位为零伏即可;③调整反馈电阻R\(_{26}\)可控制功放级的增益。有关功放级的工作原理,本刊有过许多介绍,不多叙述。

制作及调整注意事项

由于输出功率大于20瓦+20瓦,电源电压又没有采用稳压措施,所以电源变压器应有足够的容量,次级线包线径应大于1毫米,否则输出功率要下降。

各级晶体管直流工作点(对地电压)见表4。

表4 单位:伏

BG\(_{1}\) BG2 BG\(_{3}\) BG4 BG\(_{5}\) BG6 BG\(_{7}\) BG8 BG\(_{9}\) BG10BG\(_{11}\)BG12BG\(_{13}\)BG14BG\(_{15}\)

发射极 7.6 0 10.4 5.5 -0.7 -0.7 -23 23.6 -23.6 -0.6 0.6 0 0.01 -23.9 20

基极 7 0.65 11 6 -0.1 -0.1 -22.5 23 -23 0 1.1 -0.6 0.6 -23.4 20.6

集电极 0.65 11 18.5 12.5 22.5 24 -0.7 1.1 -0.6 1.1 24 -23.4 24 0 23.5

在立体声放音系统中,要求L、R两声道的绝对增益相等,增益/频率特性相同,否则只要相差2分贝的增益差异,就会使本来感觉恰在正中的声音象偏移台宽7%一样。另外,时间延迟差异也会使方位及深度不准确。因此,在立体声放音系统中,必须使用同轴、同步、三点误差较小的双联电位器,同时还要求有中点定位及\(\frac{1}{2}\)或1;3位置上有抽头装置。上海无线电十二厂生产的WH25—3—X双联电位器,是一种同步、中点有定位的线性直滑电位器,适用于音调电路;该厂生产的WH26-3-Z型双联电位器,是一种同步、在\(\frac{1}{3}\)或1;2处有抽头的指数直滑电位器,适用于音量和响度调节。这两种电位器质量和效果都较满意。

为了减小交流声,地线不能乱接机壳。前置地线应接到音量电位器处的地线上,再接到功放处,最后一点接机壳。两块线路板最好应用一个1毫米厚的铁皮盒盖起来以屏蔽交流声。

本机技术指标

1.频率响应特性:在音调、响度、补偿均在平线位置时,可达20~20000赫±1分贝。

2.唱头补偿曲线:100赫+5分贝; 10000赫-2分贝。

3.音调提升衰减量:在100赫、1千赫、10千赫处均为±10分贝。

4.响度曲线:在音量电位器小于13位置时, 100赫+7分贝, 10千赫+3分贝。

5.谐波失真:20~20000赫<1%。

6.信号噪音比:>55分贝。

7.输入灵敏度:250毫伏,收音70毫伏。

8.输入阻抗:510千欧,收音100千欧。

9.输出阻抗:8欧。

10.输出功率:>20瓦+20瓦。(田家毅)