音调控制电路

音调控制电路

什么是音调控制

所谓音调控制就是人为地改变信号里高、低频成分的比重，以满足听者的爱好、渲染某种气氛、达到某种效果、或补偿扬声器系统及放音场所的音响不足。这个控制过程其实并没有改变节目里各种声音的音调（频率），所谓"音调控制"只是个习惯叫法，实际上是"高、低音控制"或"音色调节"。高保真扩音机大都装有音调控制器。然而，从保证信号传送质量来考虑，音调控制倒不是必须的。

一个良好的音调控制电路，要有足够的高、低音调节范围，但又同时要求高、低音从最强到最弱的整个调节过程里，中音信号（通常指1000赫）不发生明显的幅度变化，以保证音量大致不变。

所谓提升或衰减高、低音，都是相对于中音而言的。先把中音作一个固定衰减（或加深负反馈）然后让高音或低音衰减小一些（或负反馈轻一些），就算是得到提升。因此，为了弥补音调控制电路的增益损失，常需增加一到两级放大电路。

音调控制电路的分类

音调控制电路大致可分为两大类：衰减式和负反馈式。衰减式音调控制电路的调节范围可以做得较宽，但因中音电平要作很大衷减，并且在调节过程中整个电路的阻抗也在变。所以噪声和失真大一些。负反馈式音调控制电路的噪声和失真较小，但调节范围受最大负反馈量的限制，所以实际的电路常和输入衷减联合使用，成为衰减负反馈混合式。

1．衰减式音调控制电路

典型电路如图所示。

C1、C2、W1构成高音调节器，R1、R2、C3、C4、W2构成低音调节器。W1旋到A点时高音提升，旋到B点时高音衰减。W2旋到C点时低音提升，旋到D点时低音衰减。组成音调电路的元件值必须满足下列关系：

（1）R1≥R2；

（2）W1和W2的阻值远大于R1、R2；

（3）与有关电阻相比，C1、C2的容抗在高频时足够小，在中、低频时足够大；而C3、C4的容抗则在高、中频时足够小，在低频时足够大。C1、C2能让高频信号通过，但不让中、低频信号通过；而C3、C4则让高、中频信号都通过，但不让低频信号通过。

只有满足上述条件，衰减式音调控制电路才有足够的调节范围，并且W1、W2分别只对高音、低音起调节作用，调节时中音的增益基本不变，其值约等于R2/R1。

R1与R2的比值越大，高、低音的调节范围就越宽，但此时中音的衰减也越大。改变R1或R2后，如要保持原来的控制特性，有关电容器的容量也要作相应改变，为了避免高、低音调节时互相牵制，有的衰减式音调电路还加进了隔离电阻。作衰减式音调调节的电位器宜用指数型（Z 型），此时，频响平直的位置大致在电位器的机械中点。

以下是一个实际的电路图，其中R1=6.8K、R2=3.3K、R3=5.6K、C1=2200P、C2=0.022、C3=0.01、C4=0.22、W1=W2=50K，R3是一个隔离电阻。

2．衰减--负反馈式音调控制电路

典型电路如图所示。

W1作高音控制，W2作低音控制。W1旋到A点时高音提升，旋到B点时高音衰减。W2旋到C点时低音提升，旋到D点时低音衰减。为了使电路获得满意性能，下面条件必须具备：

<1> 信号源的内阻（即前一级的输出阻抗）不大。

<2> 用来实现音调控制的放大电路本身有足够高的开环增益。

<3> C1、C2的容量要适当，其容抗跟有关电阻相比，在低频时足够大，在中、高频时又足够小；而C3的选择却要使它的容抗在低、中频时足够大，在高频时足够小。粗略地说，就是C1、C2能让中、高频信号顺利通过而不让低频信号通过；C3则让高频信号顺利通过而不让中、低频信号通过。

<4> W1、W2的阻值均远大于R1、R2、R3、R4。

当R1=R2时，该音调电路的中音频电压增益约等于1。

作衰减--负反馈式音调调节的电位器宜用阻值变化曲线为直线型（X型）的电位器。此时，频响平直的位置大约在电位器的机械中点。

电容器的音调控制电路

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音调控制电路如图2-37（a）所示.是用RC网络构成的高、低音音调控制电路.电路的控制特性如图2 -37（b）所示.

图2-37(a）所示电路实际就是由双转折频率的RC网络组合而成的。其中，Rwi用于高音控制，当其动臂上移时，高音输出增加，反之则减小；RW2用于低音控制，也是动臂上移时低音输出增加，反之减小。

当保持如图2-37(a）所示中给出的RC元件数据的比例关系时，电路的控制特性则基本是对称的，实际情况近似于图中的实折线。调整各电位器时，控制特性则如虚线所示。在控制特性曲线王，最大提升、衰减时各相应转折频率及对应的传输系数与以前所述曲线相同。这里说的提升和衰减，仍然相对于中音频而言。所谓提升，就是比中音频的衰减要小一些。所谓衰减，就是比中音频的衰减还要大一些。

根据如图2-37(b)所示中给出的近似关系式，很容易求出如图2-37(a)所示中的各RC元件数据。这时，应先给出下级电路的输人阻抗，即这个音调控制电路的负载阻抗RLa另外，还要给定电路的最大提升、衰减量，即相应频率时的相对传输系数。例如，在最大低音提升频率f'3时的提升量Ad为最大高音提升量为

由于在大多数情况下都使控制特性保持对称，因此最大衰减量近似为上面两式的倒数。这里应当说明，高音时的衰减实际上是很大的。从如图2-37(a）所示的电路可知，当Rwi的动臂滑到C2上端时，高音频信号受到C2的很大衰减。在图2-37(b)中没有标出转折频率.'2就是这个原因。

下面结合实际数例看一下电路元件的近似求解过程。

假设Ad=士20 dB（10倍），Ag一20 dB, R L一50 kn,取中音频率f2＝1 kHz, f ,＝2 kHz,几＝6 kHz，九＝500 Hz，几＝80 Hz，为保证Ad，首先应取

代人已知数据，可得

取R2＝5 kΩ，则由如图2-37(b)所示的近似公式得

可知当时近似有

代人已知的数据，即可以求得

另外，由A，和如图2-37(b)所示中给出的Ao 表达式，可有

代人已知数据，可得

根据已选定的R2,为便于计算，选择R1二51 kΩo由如图2-37 (a）所示中的比例关系可得

同样，由f,的近似式可得

由元件比例关系得出

关于Rwl. Rw2的阻值，首先可以考虑R w20为满足要求，可以取

但是，还应当考虑到几的要求，根据如图2-37(b)所示中f冬的表达式，应有

由此，根据已知的R1,R2很容易求出

因为所得Rv}2的阻值也满足式中的要求，再考虑如图2-37(a)所示的要求，实际就可以选取

由于电路的控制特性基本对称，就不再核算最大衰减量了。不过应当指出，上述算法虽然比较简单，但在简化过程中忽略了一些影响电路性能的次要因素，因此，误差要稍大些。

另外，由中音频时的传输系数A。的表达式可得

也就是说，该音调控制电路对中音频率的衰减约为一20 dB。为保证中音频增益，当使用这种音调控制电路时，应增加一级低放。同时，音调控制电路前级的输出阻抗应当较低，一般用射极输出器即可满足要求。下级放大器的输人阻抗则应当较高，以利于保证低音控制范围。

例1图2-38(a)是应用在结型场效应管放大器之间的RC衰减式高、低音调控制电路。图2-38(b）、(c)R(d)分别为电路的控制特性、输出特性及失真特性。

图2-38(a)中，结型场效应管VT1接成源极输出器，因此具有较低的输出阻抗VT2为共源极放大器，同时还使用了源极负反馈，这样输人阻抗也很高。但由于使用负反馈，故使高音控制范围有所减小。

由于vu的输入阻抗高，故为提高低音控制范围，Rw2用得较大，Rwi用得并没有这样大。高音控制范围与R wi基本无关。但增大R w2对增加低音控制范围是有效的。

在Rwi, Rw2动臂之间加人的47 kn电阻主要是用于隔离。因为一般当低音提升较大时，很容易对高音成分形成再调制而产生失真。串人隔离电阻后，便能减小失真的发生。另外，当信号源内阻较大时，串人隔离电阻对于增加高音控制范围也是有利的。

图2-38(b)给出了高、低音最大提升；最大衰减及平坦位置时电路的频响曲线。

图2-38(d)的失真特性表明，当电路工作在最大输出时，非线性失真是较大的。这是RC衰减式

音调控制电路的不足之处。

例2图2-39 (a)是一种比较典型的衰减式音调控制电路，图2-39(b)是实际控制特性。

从图2-39(a）中所示的电路元器件数据可以看出，为了扩大电路的控制范围，有关元器件的选择与以前所述的有所不同。

电路中，VTl按共射极放大器工作，所以输出阻抗较高，因此除了在电位器之间加人隔离电阻之外，R1的阻值也应选得较大。由于适当调整了有关元件的比例关系，低音的提升量增加了不少，调整R4的阻值可以适当限制低音的提升量。

VT2, VT3为直接祸合的共射一共集电极电路，从噪声增益及输人阻抗等方面来看，这种放大电

路是比较好的。在此电路中，音调控制网络对中音频衰减仍可方法。

因此，图3-39(a)所示电路对中音频的衰减比上述（见图2-38)电路略大一点。

如果在实际使用中仍想改变最大提升频率和转折频率，那么根据以上实例容易得出适当的RC 衰减网络元件数值。