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PAUL's BASICS: 高低音可調的麥克風放大器

No.40   1996 May.   p77~80,   by 林茂榮 BV5OC



    一般說來,雖然人類自然發音是男低女高,但每個人的音調卻不盡相同,有人生來音調特別低,也人說起話來卻如鳥叫的吱聲;而有時音量的高低也會影響音調。

    在無線電通訊上,主要的目的是意義訊息的傳遞,所以若要通訊有效率,在聲音的處理上便要講究音調是否偏高或偏低,若是使用的麥克風可以調整高低音,就會使語音的通訊更流利與順暢。本文主要是討論如何利用幾乎垂手可得的材料,製作一只高低音可調的通訊用麥克風放大器。


人聲與麥克風的自然特性

    一般音響用的麥克風,根本不適合被移做無線電通訊用,它們可能會有太重低音的缺點,要不然就是過於強調高音。

    一般而言,在訊號微弱的狀態下,為了提高效率以及對付可能存在的雜訊干擾,語音通訊的最理想頻率範圍應限制在 300Hz 到 3KHz 之間。但問題是使用的發射機線路,也並非能在這一段頻率內有均勻的放大倍數。

    在通訊情況良好時候,語音稍偏高或低些,並不會有很大的影響。可是當傳播狀況掉下來時,太高或過低的語音可能會使 R5 強度的訊號變成 R4 或更糟,在這種情況下,麥克風若是能調整高低音調,就會像及時雨般,非常有用。除此之外,有了這樣的一只放大器,也可以糾正麥克風本身不很理想的頻率響應,甚至可以校正發射機的聲頻線路,使聲頻的分佈恰到好處。

    其實,可調高低音的麥克風放大器,通常可以讓你的聲音更具臨場感,能讓你的聲音更容易被聽懂。


高低音調整線路

    利用現成的麥克風來配合,圖 1 就是我使用的麥克風放大器線路,這麥克風放大器線路看似平凡,它最重要的特點,在於能排除射頻的干擾。許多附有放大器線路的麥克風,容易有射頻干擾 (TVI),這樣一來,就必須加用射頻扼流圈或旁路電容,來消彌射頻干擾。像是本線路中的 C2、C4、C13、C16、及 RFC1 就有類似的作用,這可以防止本麥克風放大器線路受到雜散射頻干擾,同時也可以防止射頻訊號沿著麥克風導線進入到麥克風放大器的線路內。如果你有類似聲頻線路受射頻干擾的問題,也可以如法泡製加以解決。

    圖 1:麥克風放大器線路。

    Q1 是聲頻前置放大器,由於可能使用乾電池,所以偏壓電流設計得特別低,整個線路的耗電流量,包括電容式麥克風的耗電在內,只有 2~3 毫安培 (mA) 左右,利用乾電池供電還算方便及經濟。

    圖 1 線路的整體放大器倍數約在 28dB 左右,這對配合使用的大部份麥克風和發射機而言,增益是太高了些,但是要考慮到某些麥克風頭的輸出可能很低,偶而做實驗時也要有稍高輸出的麥克風才能應忖,若是訊號太強,可以調整 R15。

Fig 02
圖 2:此部麥克風放大器的頻率反應曲線。

    圖 1 高低音調整線路中央部份的 R7、R11 及相關零件,這線路已經使用了好幾十年,早期真空管時代的聲頻線路就已流行。至今在一些不使用等化器的音響上,還可以發現類似這種線路用來調整高低音。R7 及 R11 這兩只可變電阻都不影響中間範圍頻率 100-1000Hz) 的訊號。圖 2 是這麥克風放大器線路對高低音調整的結果。

    U1 除了再提高放大器倍數外,也是高低音調整線路的一部份。另外值得一提的是,許多的 BIFET 型運算放大器,像是 TL080,在這樣的線路環境中,很容易出現自我振盪,所以要特別注意。因此像是 uA741 在這裡蠻合用的,也沒有其他不良作用的跡象,但在第三腳接分壓供應,因為不容許電壓變動,所以 C15 一定要接。

    電容式麥克風需要供電才能動作,供電電壓可以從 1.5 伏到 10 伏都可以,但是以 4.5 伏最恰當;R1 可以匹配麥克風的阻抗,同時透過它供電給麥克風,也可以使電容式麥克風和電源能保持隔離。

    如果增益不想要那麼高,可以把 C3 變小一些,但是 C3 影響低音的程度比較大,除了降低整體增益,也使低音的放大倍數縮小,所以全靠你如何去安排選擇。基本上,C3 可以小到 0.1uF,不過要是你的聲音也是蠻低,而且不需要太大的加強低音,最恰當的 C3 應該是 1uF 左右。

    C4 的作用剛好和 C3 相反,它可以消彌高音,C4 值越高,高音消減的越厲害。如果你想要把極低音調的成份去除的話,可以提高 C1 及 C12 值,這兩電容低到 0.1uF 也無所謂。


製作細節

    看到如圖 3 的本麥克風放大器外觀,你一定又會說真是醜小鴨一個。當然它一定沒有商品那麼漂亮,可是它畢竟是自製的,好用又便宜,犧牲點外觀又何妨。利用半英吋直徑的塑膠管做麥克風棒,垂直桿是使用 3/4 英吋管,棒長約 15 公分,桿長約 12 公分,這些長度都包括管蓋。

Fig 05
圖 5:以 Pspice 模擬圖 1 線路的結果,,與實測相當接近。

    麥克風就裝在棒的一端,當然這裡整部麥克風放大器的接線可以使用隔離線,但是若能採用小蕊的同軸電纜則更好,我使用 RG-174 做為麥克風與放大器線路之間的接線,這些接線可以走管內,這樣看起來會更潔淨些,但是管與棒交接處要穿洞,好讓麥克風的同軸電纜可以走到放大器線路。

    我在舊零件箱找到了麥克風套頭,如果要自行製作也不難,可以使用海綿自行切割,採長方形也不錯,我試過從噴墨式印表機使用的墨盒內取出的海綿來製作,清洗後它呈淡粉紅色,非常美觀。

    麥克風座最下方是以線路板為材料,電池座就焊在這線路板上。由於線路接線很多,所以要考慮到接線長度。怕接線鬆動的話,可以在焊接後裹上熱縮套管,或以接線端子加工。

    若是麥克風要塗裝上漆的話,塑膠管部份一定要先上底漆,直接上噴漆是很容易脫落的。上完底漆過 24 小時之後,再噴上自己喜歡的顏色,噴漆以 2 到 3 次為宜,若要亮麗些,可以噴上透明漆。

    製作圖 1 線路使用的線路板約 4x9 公分,參看圖 3;圖 4 則是零件放置。利用 Pspicc 模擬圖 1 線路所得結果則如圖 5 所示,這與圖 2 的實測結果相當接近。

Fig 03
圖 3:製作麥克風放大器用的線路板。

Fig 04
圖 4:圖 3 線路板的零件置放。



調整

    首先得注意這部麥克風的增益極高,所以使用前,先以一般的麥克風配合發射機使用,並且依照操作說明調好發射機,然後再把麥克風換下來改用此部,此時只要調整 R15 就可以了,讓發射機的聲頻訊號指示在正常位置。

    通常發射機上有調整麥克風用的指針,不要讓聲頻訊號過大,這會使發射機超載,進而使訊號失真。R15 調整妥當之後,便可以放心地調整高低音的 R7 及 R11 了。

    發射機加裝假 (負載) 天線,並且使用另一部接收機來監聽聲音,接收機的射頻增益要調低,自動增益控制 (AGC) 最好也關掉。調整高低音旋鈕,直到你認為是理想的音調為止。

    這算是初步的調整,最終要在真的發射訊號時,找朋友幫忙,或是使用一段期間後,從通訊記錄簿上再做檢討。

    記得在做調整時,不要把發射機的訊號處理功能打開 (訊號處理有各式各樣的名稱,有壓縮、DX 等,它主要的功能有點類似等化器,把過高及過低的聲頻訊號壓下來),以免影響或干擾到調整工作。


結論

    這麥克風雖像個醜小鴨,但是性能還算不錯。我以前一直使用隨發射機附著的手持麥克風,但是當我音量放低時,我的聲音就變得低沉,這時聲音就變得不易抄收,但是如果要暢談,音量就不可能太大。使用一小段期間後,許多朋友反映,這麥克風的聲音比較自然。而使用此麥克風放大器以來,也沒有發生過射頻干擾等問題。

    買材料錢約 2~3 百元就夠了,如果舊零件箱庫存豐富的,可能花更少錢。與其花 2~3 千元買個可能並不合用的麥克風,倒不如花一些錢自製一只麥克風放大器,省錢事小,增進豐富生活才是意義所在。 END



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