Усилитель эффектов стерео (стерео плюс)

Усилитель эффектов стерео представляет собой устройство — аудио процессор, который анализирует стерео сигнал и сравнивает между собой информацию, предназначенную для воспроизведения левым и правым каналом, при этом усиливаются составляющие сигнала, которые принадлежат только отдельно для какого либо канала. То есть сигнал общий для левого и правого каналов практически не усиливается. Это приводит к увеличению разницы сигнала между каналами, противоположность взаимному проникновению сигнала из канала в канал. Одним из положительных результатов является кажущееся улучшение качества звука в звуковом файле, выделение и подчеркивание реверберационных свойств звука первичного помещения. То, чего добиваются пассивно в результате усложнения звуковых усилительных трактов, усложнению и удорожанию динамических головок. Усилитель эффектов стерео или «стерео-плюс» добивается таких результатов путем регулируемого внесения изменений в первичный сигнал. Звук кажется более естественным и «воздушным».

Структурная схема усилителя эффектов стерео — стерео плюс.

Устройство состоит из двух симметричных не инвертирующих усилителей, где сигналы левого и правого канала подаются на соответствующие не инвертирующие входы усилителей. Инвертирующие входы подключены к делителям напряжений цепи обратной связи, состоящих из Rос. и R1. К точке соединения R ос, R1 и инвертирующего входа одного усилителя (левого канала) подключен общий для обоих усилителей резистор (переменный резистор) R4 соединяющий между собой аналогичную точку второго усилителя (правого канала).

При подаче на один вход, допустим левого канала сигнала, сигнал с выхода через цепь обратной связи: делитель напряжения Rос. и элемент R1, представляющий из себя узел формирования опорного сигнала, поступает на инвертирующий вход. Часть выходного сигнала с первого усилителя по цепочке Rос , через общий для двух усилителей резистор R4, представляющий из себя узел сравнения опорных сигналов, поступает на инвертирующий вход второго усилителя и одновременно через резистор R1 второго усилителя на землю. На выходе второго усилителя (правого канала) присутствует противофазный сигнал относительно сигнала на выходе первого усилителя с меньшим уровнем. Коэффициент усиления первого усилителя близкий к максимальному. При изменении сопротивления резистора R4 изменяются выходные напряжения на усилителях. При уменьшении сопротивления R4 увеличивается коэффициент усиления первого усилителя, одновременно растет выходной уровень инверсного сигнала на втором усилителе.
При подаче сигнала номинального уровня на первый усилитель и плавном увеличении аналогичного сигнала от нуля и выше на входе второго усилителя, в начальном уровне, существует разница потенциалов между не инвертирующим и инвертирующим входами второго усилителя. На выходе второго усилителя присутствует инверсный сигнал. По мере повышения уровня входного сигнала второго усилителя наступает момент, когда потенциалы на инвертирующем и не инвертирующем входах второго усилителя выравниваются и на выходе второго усилителя сигнал становится равным нулю. Величина входного уровня сигнала для второго канала, при котором на выходе второго усилителя сигнал отсутствует, зависит от сопротивления резистора R4, которая создает уровень сравнения опорных сигналов сформированных на не инвертирующих входах усилителей (напряжение на R1 относительно земли) и характеризует чувствительность усилителя эффектов стерео. Теперь, далее повышая уровень сигнала на входе второго усилителя, на выходе второго усилителя появится равный по фазе с первым усилителем сигнал. Одновременно будет понижаться уровень выходного сигнала на первом усилителе. Так же, допустим, что момент, когда на выходе второго усилителя отсутствует сигнал, наступил при величине сопротивления резистора R4 равной 2*R1. Затем, при неизменных (не равных) уровнях входного сигнала на входах усилителей, плавно уменьшая величину сопротивления резистора R4, на выходе второго усилителя появится инверсный сигнал. Одновременно увеличится уровень выходного сигнала на первом. При подаче равных по уровню одинаковых сигналов на входы первого и второго усилителей величина резистора R4 практически никак не влияет на уровни выходных сигналов.
Физика процесса сложнее, здесь для пояснения принципа работы усилителя эффектов стерео приведен упрощенный вариант.
Величина резистора R4, для корректной работы со стерео сигналом, может принимать значение примерно от 0,8*R1 для высокой чувствительности, когда исходная звуковая панорама очень узкая в связи с потерями качества, в частности от взаимного проникновения сигнала из канала в канал, до 3*R1 при широкой исходной звуковой панораме.
При необходимости ограничить частотный диапазон, частотные фильтры (например конденсаторы) следует устанавливать симметрично относительно элемента R4 (на схеме не показаны) с сохранением фазы сравниваемого сигнала. При установке одного, несимметричного элемента, схема приобретает свойства присущие существующим расширителям стерео базы, когда стерео база расширяется и при этом происходит «размытие» КИЗ.
На практических опытах было установлено, что для танцевальных композиций и с наличием различных стерео эффектов предпочтительно использовать усилители с невысоким коэффициентом усиления, примерно 20-35 (Rос./R1). Настройка чувствительности (R4) производится на усмотрение слушателя. Наличие усиленных стерео эффектов придает звучанию стерео системы дополнительный «драйв». АЧХ на выходе усилителя эффектов стерео может быть приподнята (в зависимости от настройки чувствительности) на частотах наиболее ярко выраженных стерео эффектов музыкальных и звуковых фонограмм. Для музыкальных фонограмм, использующих инструментальную музыку: обычно джаз, классическая музыка, блюз, предпочтительно использовать усилители с коэффициентом усиления более 50. Максимальный уровень коэффициента усиления усилителей (применимо как для предварительного, так и оконечного усилителя построенного по схеме усилителя эффектов стерео) в пределах 200. При более высоком коэффициенте усиления изменения характера звучания остается практически не заметным. Однако, в зависимости от используемого источника звукового сигнала и характеристик акустической системы, в частности высокой чувствительности, на громкости более 80 Дб может проявиться неприятное резкое звучание (для коэффициента усиления усилителя более 100).
Для настройки усилителя эффектов стерео может понадобиться ключ, замыкающий и размыкающий цепь R4 (на схеме не показан), то есть переводящий режимы работы усилителей с обычного в режим усилителя эффектов стерео. Слушателю нужно при плавном повышении чувствительности (уменьшению величины R4) периодически замыкать и размыкать цепь. При этом будут постепенно проявляются призвуки по внешним краям КИЗ, происходит расширение звуковой панорамы до тех пор, пока не начнется слышимое повышение уровня АЧХ. Такой уровень можно принять как предельный, для сохранения исходного тонального баланса музыкальной композиции. Обычно подъем АЧХ проявляется на частотах так называемого «эффекта присутствия» (2000-5000 Гц). Такой способ настройки нужен в связи с высокой адаптивностью слуха человека. Плавное изменение чувствительности усилителя эффектов стерео без использования ключа для неопытного слушателя происходит практически не заметно. Такую настройку можно принять как оптимальную, но она может быть другой по желанию слушателя. Так же для стерео фонограмм, с большими потерями пространственного звучания может быть заметен подъем в области высоких частот. Но в отличие от использования регулятора тембра высоких частот, одновременно с подъемом высоких частот будет происходить улучшение «прозрачности» звука – увеличение азимутального угла между звуковыми образами.
При оптимальной настройке «усилителя эффектов стерео» звучание акустических систем приобретает дополнительную «воздушность», детальность, происходит естественное обтекание звуковых образов (если это присутствовало в исходной фонограмме, особенно, если фонограмма создана в помещении при помощи бинаурального микрофона). Лучше слышны нюансы звучания музыкальных инструментов. Проявляется усиленное ощущение первичного помещения по сравнению с исходным звучанием, усиливается эффект погружения в звуковую сцену. При просмотре, например фильмов, повышается эмоциональное вовлечение зрителя. Увеличивается размер звуковой панорамы. Наличие инверсии в выходном сигнале позволяет вынести звуковую панораму за пределы базы расположения акустических систем. Расположение акустических систем «поглощается» звуковым полем и локализовать их расположение становится практически не возможным. Иногда могут присутствовать случайные «выбросы» КИЗ за пределы расположения АС. Как правило, для слушателей расположенных слева от оси расположения АС «выбросы» происходят справа, на величину базы АС и аналогично для слушателей справа.
В некоторых случаях, в зависимости от источника входного сигнала (в частности ЦАП имеют различные алгоритмы работы) может происходить «разрыв» центра звуковой сцены. Звучание в центральной точке, между АС, как бы отсутствует, вокал и центральные образы звучат с искажениями и чуть отдалены от центра — рекомендуется установка резистора между левым и правым входами примерно 500 кОм или выбираться путем подбора оптимальной величины для источника звука и желаемого результата. Если источник входного сигнала позволяет работать усилителю эффектов стерео без дополнительного резистора, в выходном стерео сигнале в большей степени присутствуют элементы характерные для интенсивностной стереофонии, и можно получить увеличенную зону стерео эффекта по сравнению с исходной.
Рекомендуемый азимутальный угол установки АС 25-45 градусов.
Схема легка для повторения и проведения собственных опытов по проверке приведенных доводов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.