加强、加重低音重放成份与质量,是当今视听器材追求的一个方向。如何在狭小空间内产生雄浑浓重的低音而展示音乐的整体效果,烘托画面气氛,体现剧情主题,是台式组合音响、大屏幕彩色电视机要解决的问题。常见的方法有两类:一是在扬声器与音箱结构上下功夫,例如优选小口径扬声器的振盆材料、加长加大音圈,增加冲程,增大功率承受力,提高低频响应的灵敏度,利用霍氏谐振原理设计音箱。二是在电路上进行处理,方案多种多样:如将低音扬器单走一个通道进行独立功放,利用提升与扩展电路,自动将某频段以下低音成份提高6dB以上,利用伺服电路设计专用放大器,这方面有代表性的是雅马哈AST等。目前在市场上能见到的进口视听器材都已广泛运用了这些技术,如东芝“火箭炮”、松下“多梦”、“画王”、索尼“贵丽”、三洋“体感重低音”;索尼小组合音响上的MEGA Bass及爱华的T-Bass等。这些技术可使低音量感明显增强。由于所加强的是幅度量在整体中的成份,即重低音也好,超重低音也好,都是量的修饰词,用以形容低音幅度的数量级别,没有发生本质的变化,它主要是以真实反映软件中所具备的成份为目的,对软件中不存在的或未能录上的低频成份是绝对无法重放的。欣赏的结果,往往是发烧友讲的所调谓“低音潜得不深”。如果你有机会观察个别最新潮的音响时,发现有个不起眼的按钮,即超低音切换开关,当此开关按下后,低音通道将某低频段以下的输入信号频率降低一半后,再连同原信号一同输出。例如将100Hz的输入信号连同经二分频后的50Hz信号同时送入功放级,以制造出原本没有的低音与超低音成份。本文所要介绍的超低音发生电路MZ1812即为此类方法的专用集成电路。
加上这种集成电路对信号处理后的音响效果很难用语言概括,只能举些实例说明它介入后的玄妙。例如播放试机片CD2中的效果音:波音747客机起落,不按此键而原样重放时,当飞机着陆一瞬间接触地面的声音好像离得很远,只有淡淡而模糊的感觉。再听加入这种电路后的效果,便有“轰隆”一声压向地面就在脚下着陆的感觉。播放几种鼓声,会明显感觉鼓面直径和离地面高度都被加大增高了。换为欣赏巴洛克时期的管风琴曲时,那种“迷漫”与“飘逸”的体验,前后有很大区别,再放一曲You can win if you want的的士高曲,将你拉回舞厅的记忆也远非切换前所能比拟。严格讲,这是一种人为制造的失真。这种物理意义上的失真,却为主观上的欣赏带来了新的享受与体验。也许这种从本质上改变或修正欣赏口味的做法可能是新的或未来的潮流。乐理上的这种二分频,称为低一个八度音,例如钢琴上中音“A”的基频是440Hz,低一个八度的“A”即220Hz,这种体会读者马上可以在钢琴键盘乐器上实践。
MZ1812超低音发生集成电路内部框图如图1所示。由它为核心组成的超低音电路的结构框图如图2所示。原始音频信号一路直接经混合放大器mix输出;另一路经低通滤波器LPF进入虚线框内的信号处理单元MZ1812。低通滤波器的输出信号必须是300Hz以下的低频信号。在MZ1812内将频率与幅度分别进行处理,即实现频率变换与幅度跟踪的功能:一方面将输入信号进行限幅和数字化形成方波信号,经二分频后经低通滤波器送至压控放大器;另一方面输入信号在包络检波电路中被全波整流,再经平滑电路变为压控放大器VCA的控制电压,此电压按指数变化并通过直流增加的幅度变化控制VCA。VCA将振幅信号与频率信号混合后输出,最终得到一个与输入信号振幅相同、频率为1/2的信号,即降低了一个八度的低音。左右声道混合放大器mix可以调节原始者量与二分频后音量的比例,其输出可以接至双声道功放,推动音箱。而做为3D输出形式或是音箱用双线方式连接,则可直接从VCA端引出二分频信号。


MZ1812电路是超低音信号处理的核心,其外围电路较简单,限于篇幅只给出结构框图其说明省略,这里仅将一些影响比较大的外接电路的要求作些介绍;输入端的有源低通滤波器的设计是较为关键的环节,其截止频率f\(_{c}\)应选在200Hz以下,即二分频后的输出频率最高为100Hz。如果fc选得太高,会因输入了中音域而使音质变得混浊,f\(_{c}\)定得太低,可能使一般音箱系统放不出来。另外,衰减特性一定要陡峭,保证没有中音混入。MZ1812的16脚要外接RC平滑电路,其时间常数大小会影响到失真度与跟踪特性(指输出对于输入信号的起始与恢复时间)等参数。当外接电阻R=33kΩ时,电容C的推荐值为0.1~1μF。同理17脚VCA滤波器端子上的电容值大小也会影响上述参数并用以改善失真。外围电路基本上不用调整,只要焊接无误,即可工作。对于输入端的低通滤波器,文后配文广告供应套件中给出两种适合不同音箱系统的截止频率所对应的元件值。一是fc取160Hz的对应值;另一种取78Hz的对应值。f\(_{c}\)大者对应较小的音箱体积,fc小者对应低音可以潜得较深的大音箱使用。为对比效果起见,可在18脚输出端串接一个按键开关,用以切换是否在原始音频信号中加入超低音信号。
有一点需要说明,在所供套件中的运算放大器是普通的LM324,如果读者换用高档运放,并使用双电源工作,音响效果会更为理想。因此给读者一个“摩机”的机会。这种超低音发生电路板可以做为一种信号处理器,放入组合音响,电视机、录像机或CD机中,做为扩展音源频响的一种手段。经测试表明,本电路对输入频率55~300Hz内有很好的线性跟踪能力,信号处理部分的总谐波失真度THD=1.3%(典型值)。这个指标对于低频信号而言,人耳对此并不敏感。 (合玄氏)