在高传真扩音机的前置级中,为什么通常要加入音调控制电路呢?我们知道,一般语言和音乐,在重放音时所需的频率范围是不同的。语言放音的频率范围为100赫至几千赫,交响乐放音的频率范围则应大于40~14000赫,这样它们对放大电路的频响要求就不一样。再加上放音环境条件有差异,每个人在听觉上习惯爱好也不同,所以在扩音机电路中常常需要加入音调控制电路,用它来按实际要求突出或减弱高音区或低音区,以期改善音质。
常用音调控制电路有两种: 一种是衰减型RC音调控制电路,另一种是反馈型音调控制电路。本文先谈谈第一种。
RC型音调控制电路高音调整原理
电路图见图1,图中W\(_{1}\)为高音控制电位器。因为C3、C\(_{4}\)的容量大于C1、C\(_{2}\)的容量,因此对高频信号而言,C3、C\(_{4}\)可视为短路。于是高音调整电路可简化为图2。当W1活动臂移至最上端A点时,因为W\(_{1}\)阻值远远大于R2,W\(_{1}\)、C2支路可视为开路,所以图2可等效为图3a。又因C\(_{1}\)对低音和中音来讲,可视为开路,所以在频率比较低时,V2/V\(_{1}\)=R2/(R\(_{1}\)+R2)。图3a对高频来讲,C\(_{1}\)的容抗很小,高频信号可以顺利通过,因此,相对于低音来说,高音的音量提高了。当频率高到一定程度时,C1可视为短路,V\(_{2}\)就几乎等于 V1了。图3b为图3a电路的提升特性,图3b中的实线为控制特性的精确值,虚线代表近似值。高音开始转折的频率f\(_{H1}\)=1/2πC1R\(_{1}\),由此点开始,频率每升高一倍,信号的提升量增大6分贝左右;fH2为特性由提升转入平坦的转折频率,f\(_{H2}\)=(R1+R\(_{2}\))/2R1R\(_{2}\)C1。如果设R\(_{1}\)=10R2,则当f=10f\(_{H1}\)时,频率增大10倍,电压的传输比将相对提高20分贝(10倍)。



当W\(_{1}\)的活动臂移至最下端B点时,高音衰减最大,情况如下:由于W1阻值较大,阻止了高音通过W\(_{1}\)、C1支路, W\(_{1}\)、C1支路可视为开路。然而,由于C\(_{3}\)、C4对高音可视为短路,因此不管W\(_{2}\)的活动臂置于什么位置,其等效电路均可画成图4a形式。在中、低频时,C2视为开路,V\(_{2}\)/V1≈R\(_{2}\)/(R1+R\(_{2}\))。随着频率升高,C2容抗减小,对信号开始起旁路作用,输入到下级去的信号开始减弱。可见,图4a具有高音衰减作用。图4b为它的衰减特性。

低音调整原理
图1电路中,由于C\(_{1}\)容量小,对于中、低音区可视为开路。因此,低音的调整电路基本上由W2、R\(_{1}\)、R2、C\(_{3}\)、C4组成(见图7)。

当W\(_{2}\)调至最高位置C点时,低音最大提升,因为此时C3被短路,电路可简化成图5a。可以看出,随着频率的降低,C\(_{4}\)容抗变大, V2将增大,相对于中高音而言,低音被提升了。当频率降到一定程度时,C\(_{4}\)可视为开路,因为(W2+R\(_{2}\))》R1,所以V\(_{2}\)≈V1,提升量也接近到顶了。由于C\(_{4}\)对中、高音区可视为短路,因此对中、高音来讲,信号传输比V2/V\(_{1}\)≈R2/(R\(_{1}\)+R2)。图5b为低音提升特性,低音提升转折频率f\(_{L2}\)=1/2πC4·R\(_{2}\),低音由提升转入平坦的转折频率fL1≈1/2πC\(_{4}\) (R1+ R\(_{2}\))。

把W\(_{2}\)的活动臂移至最低端D点时,C4被短路,形成低音衰减简化电路,见图6a。对于低音而言, C\(_{3}\) 的容抗随频率降低而变大,对W2的旁路作用减小,图6a电路衰减量增大。当频率降到一定程度时,C\(_{3}\)接近于开路,低音衰减量最大。由于C3对中、高音近于短路,所以对中、高音来讲,V\(_{2}\)/V1≈R\(_{2}\)/(R1+R\(_{2}\)),与C3无关。低音衰减特性如图6b所示,转折频率有两个:开始衰减的频率f\(_{L2}\)≈1/2πC3(R\(_{1}\)+R2);由衰减转为平坦的频率点f\(_{L1}\)=1/2πC3W\(_{2}\)。把上述高音提升、高音衰减、低音提升、低音衰减四种极端情况下的频率特性综合在一起,便构成如图8所示的总特性。


怎样和扩音机电路配接?
通过前面的分析可以知道,调节W\(_{1}\)、W2,可使RC衰减器对各种不同频率的信号进行提升或衰减。但应注意,所谓提升和衰减,是针对平坦特性而言的。正是由于加入了RC衰减网路,做为基准的平坦特性比未加RC衰减网路时要衰减20分贝左右。这个损失通常靠加一级放大器来补偿,这个放大器的电压增益应有20分贝(即放大倍数为10)。用来补偿衰减损失的放大器,是加在衰减网路的前面,还是加在后面?考虑到如果先衰减后放大,在小信号输入时信噪比会变坏,因此常如图9所示加在衰减器前面。

音量控制电位器W\(_{3}\)应放在放大器前面,以免RC衰减器的负载跟着W3的调节而变化。




图10电路比图1多一个电阻R\(_{3}\)。R3起着把高、低音调整隔离的作用,适用于前级反馈放大器输出阻抗较大的情况。图11的前级放大器采用电流串联型反馈电路,其输出阻抗近似为集电极的直流电阻R\(_{C}\),而RC衰减网路的输入阻抗则是放大器的负载阻抗。如果音调控制电路中不加R\(_{3}\),那么,在提升高音时,放大器的等效负载阻抗可画成图12形式。电容器C1对反馈放大器的输出信号起分流作用。在中、低音区,C\(_{1}\)近似于开路,不起分流作用。随着频率的升高,C1分流作用增大,甚至C\(_{1}\)将R1短路。这样,音调电路的输入电阻将由R\(_{1}\)+R2减小到R\(_{2}\)。通常R1大于R\(_{2}\)几倍甚至10倍,所以中、低音时放大器负载与高音时的负载相差甚远,以至使放大器的增益随频率升高而下降。显然,在高音时,增益下降与提升高音是起抵消作用的。因此,图1所示电路不适用于前级输出阻抗较大的反馈放大电路。如果将图12电路加一个R3,放大器的交流负载阻抗则变成图13形式。此时作为前级放大器负载的RC网路的输入电阻仍为R\(_{1}\)+R2,然而在高音提升时,C\(_{1}\)视为短路,输入阻抗则变为R1·R\(_{3}\)R1+R\(_{3}\)+R2。只要合理选择R\(_{3}\),使放大器在中低音与高音时的负载阻抗较接近,这样高音提升所受的影响就减小了。如果前级放大器的输出阻抗很小(小于R2一个数量级),那么R\(_{3}\)也可以省略。在图10电路中由于引入了R3,其高音提升转折频率变为
f\(_{H1}\)=\(\frac{1}{2πC}\)1(R\(_{1}\)+R3+R\(_{1}\)·R3;R\(_{2}\)),
f\(_{H2}\)=\(\frac{1}{2πC}\)1(R\(_{1}\)·R2;R\(_{1}\)+R2+R\(_{3}\));
高音衰减转折频率
f\(_{H1}\)=\(\frac{1}{2πC}\)2(R\(_{1}\)·R2;R\(_{1}\)+R2+R\(_{3}\))。
低音调整时的转折频率与图1电路一致。(郭维芹)