Стереофоиические граммофонные или магнитные записи воспроизводятся при помощи двухканальных усилителей НЧ с идентичными каналами (стереоусилителей).
При про игрывании монофонических записей оба канала стереоусилителя включаются параллельно. Переключение осуществляется на входе или на выходе предварительного усилителя. Блок-схема стереоусилителя изображена на рис. 1. Как видно из рисунка, усилитель имеет переключение «моно-стерео», спаренные регулировки громкости и тембра, а также специальную регулировку баланса, позволяющую уравнивать громкости обоих каналов.
Рис. 1
Рассмотрим подробнее основные особенности стереоусилителей и предъявляемые к ним требования. Вход усилителя может быть постоянным при чувствительности 250 мв и входном сопротивлении 1 Мом. Регуляторы громкости в стереоусилителях должны быть спарены, чтобы уровни громкости изменялись одновременно в обоих каналах. При этом важно, чтобы разница этих уровней в пределах регулировки громкости от максимальной до уменьшенной на 20 дб не превышала 2— 3 дб. Только при этом условии сохранится правильное впечатление о размещении источников звука в пространстве.
Разницы уровней громкостей не превышающей 2— 3 дб можно добиться различными путями. Наиболее простым методом является подбор спаренных переменных сопротивлений регуляторов громкости. Осуществить такой подбор нетрудно, так как большинство спаренных переменных сопротивлений типа СП (величиной не более 1 Мом) оказываются пригодными. Малую разницу уровней громкостей можно также получить, применяя переменные сопротивления с отводами (рис. 2), к которым подключаются постоянные сопротивления с таким расчетом, чтобы создать фиксированные точки точного баланса. Важно, чтобы отводы иа обоих переменных сопротивлениях были сделаны в одних и тех же местах и к одинаковым отводам были присоединены сопротивления равной величины. Применение дополнительных сопротивлений может быть совмещено со схемой тоикоррекции, обычно применяемой в высококачественных усилителях.
Рис 2
Некоторое ухудшение баланса на самых низших частотах, получающееся при этом, несущественно. В схеме рис. 2 рекомендуемые емкости конденсаторов тонкоррекции следующие: 4700 пф последовательно с R2 и 0,15 мкф последовательно с R3. Наконец еще одним способом, позволяющим легко получить равенство уровней громкости, является переход от плавного регулятора громкости к ступенчатому. Однако этот способ почти не нашел применения.
Существенным элементом стереоусилителя является регулятор, предназначенный для начального уравнивания громкости воспроизведения в обоих каналах (регулятор стереобаланса). При отсутствии такого регулятора нельзя гарантировать идентичности обоих трактов, так как всегда может иметь место разница в каналах до усилителя (например, различная чувствительность головок звукоснимателя) и, кроме того, усиление каждого из трактов усилителя может быть различным из-за разброса параметров ламп и деталей. Практика показывает, что совершенно достаточно иметь предел регулировки стереобаланса в 12 дб (±6 дб), то есть иметь возможность изменять усиление одного канала относительно другого в 4 раза.
На рис. 3 приведены три наиболее распространенные схемы регулировки стереобаланса. Схема рис. 3,а обеспечивает пределы регулировки стереобаланса, вплоть до выключения одного из каналов. Однако этот метод обладает существенным недостатком: чувствительность каждого канала снижается в среднем в два раза. Преимуществом варианта рис. 3,б является то, что потеря усиления здесь происходит за счет введения отрицательной обратной связи по току, т. е. улучшения качественных показателей каскада. Кроме того, схема рис. 3,б не требует применения спаренного потенциометра. Если при регулировке стереобаланса нежелательно изменять смещение на управляющей сетке лампы, то конец сопротивления может быть присоединен не к земле, а к точке соединения R1, и R3. Для лампы 6Н2П величины R1= 1,8 ком и R3 = 4,7 ком обеспечивают регулировку стереобалаиса в пределах свыше 12 дб (при анодной нагрузке 100 220 ком).
Регулировка стереобаланса по схеме рис. 3, в основана на шунтировании анодной нагрузки одного из каскадов предварительного усиления. Величина R3, выбирается в 20— 40 раз большей, чем R1. При регулировке стереобаланса по данной схеме потери в усилении отсутствуют.
Рис. 3
Рис. 4
Однако этот вариант может применяться только в том каскаде усилителя, где нет регулировок тембра. В противном случае перемещение движка R3 может влиять на частотную характеристику каналов усиления.
Наличие стереобаланса в тракте устанавливается либо по приборам (объективный стереобаланс), либо на слух. При установке стереобаланса на слух слушателю следует размещаться на средней линии между акустическими системами. Расстояние слушателя от акустических систем должно быть примерно равно расстоянию между ними. При таком размещении слушателя становится удобным применять выносной регулятор стереобаланса.
Очевидно, что установка стереобаланса на слух не может быть сделана точно. Поэтому, в стереоусилителе желательно предусмотреть возможность объективного стереобаланса. Одна из схем объективного стереобаланса показана на рис. 4. На вход обоих каналов подается с выпрямителя напряжение с частотой 100 гц, и иа выходе каналов прибором проверяется равенство напряжений.
Следует заметить, что таким индикатором не учитывается разброс чувствительности каналов звукоснимателя (до 2 дб) и разброс характеристик громкоговорителей (также до 2 дб).
В настоящее время разрабатывается электронно-оптический индикатор стереобаланса.
К регуляторам тембра в стереоусилителях предъявляется требование сохранения идентичности частотных характеристик обоих каналов при любых положениях регуляторов тембра. Действительно, если частотные характеристики каналов будут отличаться друг от друга, то изменение высоты звука инструмента будет вызывать кажущееся перемещение его в пространстве. Разница частотных характеристик каналов стереоусилителя на любой частоте не должна превышать 2—3 дб.
Простейшим способом получения малой разницы частотных характеристик является замена плавных регуляторов тембра ступенчатыми (тон-регистр). При желании иметь плавные регулировки тембра для сохранения идентичности частотных характеристик, следует поступать так же, как при установке спареиных регуляторов громкости, то есть подбирать спаренные переменные сопротивления регулировки тембра или применять переменные сопротивления с отводами.
При стереофонической передаче в некоторый момент источник звука может находиться в непосредственной близости от микрофона одного из каналов передающего стереотракта. При этом практически работает только один канал. Учитывая такую возможность, следовало бы иметь на каждом из каналов мощность, равную мощности обычного (монофонического) усилителя. Однако практика показывает, что стереофонический эффект, повышая естественность воспроизведения, вызывает у слушателя желание уменьшить громкость по сравнению с монофоническим воспроизведением, так как при моно воспроизведении слушатель невольно пытается компенсировать неполноценность звучания увеличением громкости. Поэтому при стсреовоспроизведении мощность каждого из каналов может быть равна примерно 70% от мощности монофонического усилителя.
В стереоусилителе весьма важно, чтобы величина переходного затухания (отношения полезного сигнала к проникшему из другого канала) была бы достаточно велика. Стереофоничность звучания остается достаточной, если перехгдное затухание между каналами не менее 20 дб. Учитывая, что проникание сигнала в звукоснимателе (или магнитофоне) может достигать 30 дб, следует считать, что в стереоусилителе переходное затухание не должно быть менее, чем 30 дб, что обычно легко обеспечить путем улучшения развязок в цепях питания и хорошей экранировки первых каскадов усилителя.
В таблице, приведенной ниже, сведены ориентировочные технические требования к стереофоническим усилителям низкой частоты высшего и первого классов.
Указанные в таблице данные обеспечивают высококачественное стереофоническое воспроизведение звука. Однако в любительских условиях для получения вполне удовлетворительных результатов достаточно применить весьма простые стереоусилители, каждый из каналов которых может быть построен по схеме даже более простой, чем в обычных усилителях низкой частоты. Стереофонический эффект настолько, улучшает качество воспроизведения, что неискушенный слушатель не замечает отдельные недостатки тракта, например несколько суженный диапазон частот. В качестве примера можно указать, что большинство слушателей предпочитают стереофоническое звучание с полосой частот до 6 кгц монофоническому с полосой до 10 кгц.
На рис. 5 изображена практическая схема стереофонического усилителя высшего класса, разработанного в НИИ имени А. С. Попова (ИРПА). Усилитель содержит два одинаковых канала усиления с бестрансформаторным выходом, подобные описанным в журнале «Радио» № 6 за 1959 год.
Каждый канал содержит два каскада предварительного усиления на лампах 6Н2П, фазоинверсный каскад иа той же лампе и оконечный каскад, собранный по последовательной двухтактной схеме на лампах 6П18П. Громкоговорители — высокоомные типа 2ГД-6 (Гр1, Гр2, Гр5 и Гр6) и 1ГД-17 (Г3„ ГР4, Гр7, и Гр8).
Каждый канал охвачен положительной и отрицательной обратной связью. Переменные сопротивления регулировки громкости спарены и имеют двойную, тонкомпенсацию. Цепочки тон-компенсации (R1- R4; С2 - С5) одновременно служат для уменьшения разницы уровней громкостей каналов при изменении положения регулятора громкости. Переменные сопротивления регуляторов тембра высших (R15, R17) и низших (R18, R19) частот также спарены. Регулятор стереобаланса построен по схеме рис. 3,б и может быть сделан выносным.
На входе усилителя размещен переключатель, позволяющий включать каждый из каналов на любой из входов. При включении каналов на разные входы получаем стереоусилитель.
Рис 5.
При этом каналы всегда можно поменять мостами. При включении обоих каналов на один вход получаем сдвоенный монофонический усилитель, работающий либо с первого, либо со второго входа. Такая коммутация обеспечивает нетолько потребности воспроизведения стерео и монозвукозаписи, но в последующем будет удовлетворять требованиям стереофонического и двухпрограммного радиовещания.
Основные данные стереоусилителя рис. 5: мощность 5— 6 вт на канал; нелинейные искажения не более 2%; частотная характеристика 20 гц - 15 кгц с возможностью регулировки на крайних частотах в пределах не менее ±15 дб, разница каналов по чувствительности и частотным характеристикам не более ±3 дб, переходное затухание между каналами около 40 дб.
