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
