КВАДРАПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Для усиления действий стереоэффекта, таких как увеличение локали­зации звуков по глубине, расширение площади действия стереоэффекта, созда­ние точного ощущения «атмосферы зала», создаются четырехканальные квад­рафонические системы звуковоспроизведения. В зависимости от числа записан­ных и воспроизводимых каналов они делятся на три типа:

полная или дискретная квадрафоническая система со структурой «4-4-4» — четыре канала записи, четыре канала передачи и четыре канала воспроизведения;

квазиквадрафоническая система со структурой «4-2-4» — четыре канала за­писи, два канала передачи и четыре канала воспроизведения;

псевдоквадрафоническая система со структурой «2-2-4» — два канала записи, два канала передачи и четыре канала воспроизведения.

Широкому использованию квадрафонических систем препятствуют сообра­жения экономического характера, так как четырехканальные носители первич­ной звуковой информации вееьма дороги. Что касается усилителей и акустиче­ских систем, то здесь принципиальных затруднений в реализации квадрафонии кет. Для широкого применения полной квадрафонии пока не хватает соответст­вующих источников сигнала, т. е. передач в эфире, записей на грампластинках. Наиболее просто осуществить запись и воспроизведение квадрафонических сигналов при наличии четырехканального магнитофона. Среди полных квадра­фонических систем грамзаписи наиболее известной является система CD-4, предложенная фирмой JVC-Victor (Япония). Грамплаетинки, изготовленные по системе CD-4, можно проигрывать на обычных моно- и стереофонических про­игрывателях, т. е. эта система является совместимой.

Одной из известных систем квазиквадрафонии является матричная, типич­ные представители которой строятся на основе метода SQ, предложенного фир­мой CBS, и метода QS фирмы Sansui [11]. Эта система дает возможность а помощью существующих стереоприемников и усилителей принимать и воспро­изводить квадрафонические передачи. Системы SQ и QS обеспечивают совмес­тимость квадрапластинок с обычными и не требуют, в отличие от системы CD-4, специальных звукоснимателей.

Также известна отечественная система ABC, являющаяся разновидностью квазиквадрафонии [14]. Ее основное отличие от других известных систем со-сюит в расположении громкоговорителей по системе «трапеция» и в значении коэффициентов кодирования и декодирования. Декодер в системе ABC не со­держит широкополосных фазовращателей и элементов логики. По качеству зву­чания она не уступает системам SQ и QS. Система ABC также является сов­местимой с обычной стереофонией.

В системах псевдоквадрафонии, как правило, используются узлы, позволяю­щие выделить из сигналов стереоканалов информацию, имитирующую эффект отражения в зрительном зале. Для этих целей используются устройства выде­ления разностного сигнала левого и правого каналов и широкополосные фазо­вращатели. Несмотря на свою простоту, псевдоквадрафония обеспечивает за-кетное расширение стереозоны и создает эффект присутствия в зрительном за­ле. Далее описываются несложные квадрапреобразователи различных систем, позволяющие получить эффект квадрафонического звучания.

Квадрапреобразователь на ОУ К153УД2, у которого используется фазовра­щатель и суммарно-разностная матрица (рис. 63). Он имеет следующие основ­ные технические характеристики:

Входное напряжение:

номинальное............ 0,8 В

максимальное...........8 В

Номинальный диапазон частот . . . . . . . . 20... 30 000 Гц

Коэффициент гармоник.......... 0,2%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 70 дБ

Входное сопротивление.......... 100 кОм

Напряжение питания........... ±15 В

Ток потребления............ 50 мА

Часто в качестве псевдоквадрафонического преобразователя применяются дисперсионные фазовращатели — устройства, фазовая характеристика которых описывается выражением ф= — arctgwt, (w = 2пf — круговая частота, t=RC — постоянная времени фазового контура), а АЧХ равномерна во всем диапа­зоне рабочих частот.

Рис. 63. Принципиальная схема квадрапреобразователя на ОУ с фазовращателем в суммарно-разностной матрицей

Принципиальная схема такого квадралреобразователя показана на рие. 63. Каждый его канал состоит из входного каскада (микросхемы DAI, DA2), дис­персионного фазовращателя (DA3, DA4), резистивной матрицы, обеспечивающей разностные преобразования сигналов (R5, R8, Rll, R12, R15, R16) и выходного-дисперсионного фазовращателя (DA5, DA6). Сигналы для тыловых громкого­ворителей формируются из разностных сигналов левого (Л) и право­го (П) каналов для обычной стереофонической системы. Эти сигналы, проходя через дисперсионные фазовращатели, приобретают частотно-зависимый фазо­вый сдвиг, что создает известную задержку сигнала и имитирует реверберацию зала. Обычно такой преобразователь включается между нормирующими усилителями и усилителем мощности.

Квадрапреобразователь смонтирован на унифицированной монтажной пла­те с использованием резисторов МЛТ-0,25, конденсаторов КМ-6, K53-l. Вместо микросхем К153УД2 можно использовать ОУ типов К.140УД7, К153УД1 и дру­гие с соответствующими цепями коррекции.

Налаживание его заключается в следующем. Параллельно резистору R17 подключают милливольтметр переменного тока. Со звукового генератора пода­ют сигнал с частотой 1 кГц и уровнем 0,8 В сначала на вход П, затем на вход Л. В первом случае напряжение на R17 должно быть около 25 мВ, во втором — около 130 мВ. После этого милливольтметр подключают к выходу Л — П и проделывают аналогичные измерения. При подаче сигнала на вход П выходное напряжение должно быть около 140 мВ, при подаче на вход Л — около 0,8 В. Аналогично проверяют работу другого канала. Разбаланс выходных сиг­налов более 2 дБ устраняют подбором резистора R15 или R16.

Простой квадрапреобразователь на транзисторах(рис. 64). Он имеет сле­дующие основные технические характеристики:

Входное напряжение:

номинальное............ 0,8 В

максимальное............ 2В

Выходное напряжение:

номинальное............ 0,8 В

максимальное............ 2В

Входное сопротивление . ...... . 20 кОм

Номинальный диапазон частот........ 40... 18000 Гц

Коэффициент гармоник.......... 0,5%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 80 дБ

Напряжение питания........... 24 В

Ток потребления............ 20 мА

Квазиквадрафонические матричные системы SQ, QS, ABC позволяют легко расширить возможности имеющихся сервоусилителей. Для этого между пре-дусилителем и оконечным каскадом необходимо подключить несложный квад­рапреобразователь — декодер и ввеети в устройство два дополнительных уси­лителя мощности.

На рис. 64,а показана несложная схема квадрапреобразозателя для систем SQ и QS, состоящего из входных каскадов фазовращателей (на транзисторах VT1 — VT4), согласующих (VT5 — VT8) и выходных (VT9 — VT12) каскадов. Входные фазовращатели здесь создают необходимые изменения фазы сигнала, поступающего затем на матрицу сопротивлений, устанавливаемую между точками I, II, III, IV, V и А — D. Для системы SQ матрица имеет вид, показанный на рис. 64,6, а для системы QS — на рис. 64,в. Матрица позволяет получить соответствующее смещение сигналов после фазо-вращения. Выходные каскады обеспечивают согласование с нагрузкой.

Монтаж квадрапреобразователя выполняют на унифицированной монтажной плате. Чтобы получить точное смещение и поворот фазы, необходимо исполь­зовать элементы с допуском не более 5%. Резисторы для матриц должны иметь точность не хуже 2%. В декодере применены резисторы МЛТ-0,25, конденсато­ры КМ-5, К53-1. Вместо указанных на схеме можно использовать транзистора типов КТ342, КТ315. Для работы схемы необходим стабилизированный источник питания напряжением 24 В и током не менее 20 мА.

Настройка квадрапреобразователя заключается в установке режима работы активных элементов по постоянному току (напряжение на коллекторах тран­зисторов VT1 — VT4, VT9 — VT12 должно быть около 12 В. Этого добиваются подбором соответственно резисторов Rl, R3, R37 — R40.

Квадрапреобразователь системы ABC. Система пространственного звучания ABC построена с учетом особенностей слухового пространственного восприятия ори многоканальном воспроизведении. Полная совместимость системы ABC с обычной стереофонической системой позволяет -использовать декодер ABC для прослушивания обычных стереопластино^;к с получением иллюзии пространствен­ного эффекта.

Схема квадрапреобразователя системы ABC показана «а рис. 65. Он имеет следующие технические характеристики.

Входное напряжение:

номинальное ............ 0,8 В

максимальное............ 3,1 В

Входное сопротивление.......... 47 кОм

Номинальный диапазон частот........ 5 ... 30 000 Гц

Коэффициент гармоник.......... 0,2%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 70 дБ

Напряжение питания........... ±15В

Ток потребления......... . . 35 мА

Рис. 64. Принципиальная схема квадрапреобразователя на транзисторах

В нее входят делители, составленные из резисторов Rl — R3, которые слу­жат для выравнивания уровня входных сигналов в режиме «Моно», и прецизи­онный делитель из резисторов R4 — R11, R16, R18, R20, R21, R23 и усилители DA1 — DA4, обеспечивающие точное суммирование и вычитание сигналов.

Режимы работы декодера выбирают переключателями SB1 («Стерео») я 5В2 (ABC). При одновременном нажатии кнопок SB1 и SB2 декодер работает в режиме «Объемное стерео». Резисторы R17, R19, R22, R24 защищают ОУ от токовых перегрузок.

Для монтажа декодера используется унифицированная плата. В нем при­менены кнопочные переключатели П2К с зависимой фиксацией, переменные ре­зисторы СПЗ-12 или СПЗ-4 (R2), постоянные МЛТ-0,25. Вместо указанных на схеме можно использовать любые ОУ Общего применения с соответствующими цепями коррекции.

Рис. 65. Принципиальная схема квадрапреобразователя системы ABC

Налаживание декодера заключается в точном подборе (не хуже 1%) ре­зисторов R4 — Rll, R16, R18, R20, R21, R23 и в проверке правильности монта­жа. Узел необходимо питать от стабилизированного двухполярного источника напряжением ±15 В и током не менее 40 мА.