DE10057897C2 - Schaltungsanordnung zur Verbreiterung der Stereobasis bei der Wiedergabe stereophoner Tonsignale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verbreiterung der Stereobasis bei der Wiedergabe stereophoner Tonsignale, mit einem Verstärker für die dem rechten und dem linken Kanal zugeordneten Stereosignale, wobei jeder Verstärker einen nicht invertierenden Eingang für das jeweilige Stereosignal und einen invertieren­ den Eingang für ein vom Verstärkerausgang über einen Widerstand rückgekoppeltes Ausgangssignal aufweist, und einer ein- und ausschaltbaren Verbindung zwischen den invertierenden Eingängen der beiden Verstärker.

Tragbare Tonwiedergabegeräte werden immer kleiner, erfüllen aber trotzdem zumindest hinsichtlich der elektronischen Signalverarbeitung alle Anforderungen, die an die Wiedergabequalität gestellt werden. Aufgrund der kleinen Abmessungen der Geräte wird der Abstand zwischen den Lautsprechern, denen zur Wiedergabe von stereophonen Tonsignalen die Signale des rechten Kanals und des linken Kanals zugeführt werden, jedoch so klein, daß der Stereo-Effekt stark beeinträchtigt wird. Eine gute Stereo-Wie­ dergabe erfordert einen relativ großen Abstand zwischen den Lautsprechern. Es sind da­ her Vorschläge gemacht worden, den Abstand der Lautsprecher, die sogenannte Stere­ obasis virtuell durch eine Beeinflussung der den Lautsprechern zugeführten Signale zu vergrößern.

Aus der DE 39 14 681 C2 ist eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebe­ nen Art bekannt, mit deren Hilfe die Stereobasis virtuell verbreitert werden kann, so daß trotz eines geringen Abstandes der Lautsprecher der räumliche Klangeindruck verbessert wird. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung liegen in der Verbindung der invertie­ renden Eingänge der den beiden Kanälen zugeordneten Verstärker ein von einem Feldef­ fekttransistor gebildeter Schalter und ein Filter. Die Verwendung eines Feldeffekttransi­ stors als Schalter in der Verbindung der invertierenden Eingänge erfordert die Erzeugung einer eigenen Steuerspannung für diesen Feldeffekttransistor, wenn die üblichen elektro­ nischen Bestandteile der Schaltungsanordnung mit modernen Bauelementen ausgestattet sind, die mit niedrigeren Versorgungsspannungen von beispielsweise weniger als 3 V auskommen. Außerdem ist es ungünstig, einen Schalter in einer Verbindung anzubringen über die Tonsignale übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der ein­ gangs angegebenen Art so auszugestalten, daß sie auch bei niedriger Versorgungsspan­ nung zur Erzielung eines aus- und einschaltbaren Basisverbreiterungseffekts eingesetzt werden kann, ohne daß in der Verbindung, über die Tonsignale übertragen werden, ein Schalter liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung zwi­ schen den invertierenden Eingängen der beiden Verstärker von zwei antiparallel als Spannungsfolger geschalteten weiteren Verstärkern und je einem mit jeweils einem der weiteren Verstärker ausgangsseitig in Serie geschalteten zweiten Widerstand gebildet ist, wobei diese als Spannungsfolger geschalteten weiteren Verstärker einen Sperreingang aufweisen, durch den sie bei Anlegen eines Sperrsignals in einen inaktiven Zustand ver­ setzbar sind, in dem sie kein Signal zu ihrem Ausgang übertragen.

Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht mit einfachen Mitteln die Verbreite­ rung der Stereobasis, wobei das Ein- und Ausschalten der Verbreiterungswirkung ohne Beeinträchtigung der Tonsignale geschehen kann. Das Ausmaß der Verbreiterung läßt sich sehr einfach durch die Wahl passiver Bauelemente beeinflussen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, deren einzige Figur das Schaltbild der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung zeigt.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung enthält einen ersten Ver­ stärker 10, dem über einen Kopplungskondensator 12 die zu verstärkenden Tonsignale des rechten Kanals zugeführt werden. Diese Tonsignale werden an einen Eingangsan­ schluß 14 angelegt. Der Verstärker 10 ist ein Operationsverstärker mit einem nicht inver­ tierenden Eingang 16 und einem invertierenden Eingang 18. Wie zu erkennen ist, wird das Tonsignal dem nicht invertierenden Eingang 16 zugeführt. Der Ausgang 20 des Ver­ stärkers ist über einen Widerstand R1 mit dem invertierenden Eingang 18 verbunden, und er wirkt als nicht invertierender Verstärker, was bedeutet, daß er eine hohe Eingangsim­ pedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz hat. Das Ausgangssignal des Verstärkers 10 wird über einen Kopplungskondensator 22 zum Ausgangsanschluß 24 für den rechten Kanal übertragen. Mittels eines Spannungsteilers aus zwei in Serie geschalteten Wider­ ständen R2 und R3, die zwischen einer Versorgungsspannungsleitung 26 und Masse lie­ gen, wird an den nicht invertierenden Eingang 16 des Verstärkers 10 eine Vorspannung angelegt. Die einem Anschluß 28 zugeführte Versorgungsspannung gelangt über ein Siebglied aus einem Widerstand R4 und einem Kondensator 30 an die Versorgungsspan­ nungsleitung 26.

Die Tonsignale des linken Kanals, die einem Eingangsanschluß 32 zugeführt werden, werden in einem Verstärker 34 verarbeitet, der ebenso wie der dem rechten Ka­ nal zugeordneten Verstärker 10 angeschlossen ist. Dies bedeutet im einzelnen, daß dieser Verstärker an seinem nicht invertierenden Eingang 36 die Tonsignale über einen Kopp­ lungskondensator 38 empfängt und daß sein Ausgang 40 über einen Widerstand R5 mit dem invertierenden Eingang 42 verbunden ist. Die Ausgangssignale des linken Kanals werden über einen Kopplungskondensator 44 vom Verstärkerausgang 40 zum Ausgangs­ anschluß 46 übertragen. Über einen Spannungsteiler R6 und R7 zwischen der Versor­ gungsspannungsleitung 26 und Masse wird eine Vorspannung an den nicht invertieren­ den Eingang 36 des Verstärkers 34 angelegt.

Die invertierenden Eingänge 18 und 42 der beiden Verstärker 10 bzw. 34 sind über zwei antiparallel geschaltete weitere Verstärker 48 und 50 und jeweils einen mit jedem der weiteren Verstärker geschalteten Widerstand R8 bzw. R9 verbunden. Bei den weiteren Verstärkern 48 und 50 handelt es sich ebenfalls um Operationsverstärker mit einem nicht invertierenden und einem invertierenden Eingang. Der nicht invertierende Eingang 52 des weiteren Verstärkers 48 ist mit dem invertierenden Eingang 18 des Ver­ stärkers 10 verbunden, und der nicht invertierende Eingang 54 des weiteren Verstärkers 50 ist mit dem invertierenden Eingang 42 des Verstärkers 34 verbunden. Bei beiden weiteren Verstärkern 48 und 50 ist jeweils der invertierende Eingang 56 bzw. 58 mit dem Verstärkerausgang 60 bzw. 62 verbunden. Gleichzeitig ist der Ausgang 60 des weiteren Verstärkers 48 über den Widerstand R8 mit dem invertierenden Eingang 42 des Verstär­ kers 34 verbunden, während der Ausgang 62 des weiteren Verstärkers 50 über den Wi­ derstand R9 mit dem invertierenden Eingang 18 des Verstärkers 10 verbunden ist. Die weiteren Verstärker 48 und 50 weisen jeweils einen Sperreingang 64 bzw. 66 auf. Durch Anlegen eines Sperrsignals an diesen Eingang können diese Verstärker deaktiviert wer­ den, so daß sie kein Signal zu ihrem jeweiligen Ausgang übertragen.

Das Sperrsignal hat je nach der Stellung des Schalters 68 entweder den Masse­ wert oder den Wert der Spannung an der Versorgungsspannungsleitung 26. Dies wird dadurch erreicht, daß die beiden miteinander verbundenen Sperreingänge 64 und 66 über einen Widerstand R10 mit der Versorgungsspannungsleitung 26 verbunden sind und über den Schalter 68 an Masse gelegt werden können. Wenn der Schalter 68 offen ist, liegt an den Sperreingängen die an der Versorgungsspannungsleitung 26 vorhandene Spannung, während bei geschlossenem Schalter 68 der Massewert an die Sperreingänge 64 und 66 angelegt wird.

In der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung wirken die weiteren Verstärker 48 und 50 als reine Spannungsfolger, was bedeutet, daß sie die ihnen zuge­ führte Spannung nicht verstärken, so daß ihre Eingangsspannung gleich ihrer Ausgangs­ spannung ist.

Wenn der Schalter 68 geschlossen ist, liegt an den Sperreingängen 64 und 66 der weiteren Verstärker 48 bzw. 50 der Massewert, was zur Folge hat, daß die weiteren Ver­ stärker 48 und 50 gesperrt sind, so daß keine Verbindung zwischen den Verstärkern 10 und 34 besteht. Die den Eingängen 14 und 32 zugeführten Tonsignale werden daher aus­ schließlich in den Verstärkern 10 bzw. 34 verarbeitet und nach einer entsprechenden Verstärkung zu den Ausgängen 24 und 46 übertragen. Es fehlt jede gegenseitige Beein­ flussung der Tonsignale, so daß die räumliche Wirkung, die die Tonsignale bei der Ab­ strahlung durch zwei Lautsprecher erzeugen, ausschließlich von der tatsächlichen Entfer­ nung der beiden Lautsprecher voneinander abhängt. Dies bedeutet, daß der räumliche Eindruck bei kleinen tragbaren Geräten aufgrund des geringen Lautsprecherabstandes nur sehr wenig ausgeprägt ist und unter Umständen überhaupt nicht vorhanden ist.

Durch Öffnen des Schalters 68 werden die weiteren Verstärker 48 und 50 in den aktiven Zustand versetzt, was zur Folge hat, daß ein Teil des Signals des rechten Kanals über den weiteren Verstärker 48 und den Widerstand R8 dem Verstärker 34 des linken Kanals zugeführt wird, während ein Teil des Signals des linken Kanals über den weiteren Verstärker 50 und den Widerstand R9 dem Verstärker 10 des rechten Kanals zugeführt wird. Die an den Ausgängen 24 und 46 abgegebenen Signale lassen sich in den von den Koppelkondensatoren (12, 22, 38, 44) und Ein- bzw. Ausgangswiderständen der Schal­ tung unbeeinflußten Frequenzbereich wie folgt darstellen:

darin sind:
Vout_l, Vout_r: Ausgangssignale des linken bzw. des rechten Kanals, und
Vin_l, Vin_r: Eingangssignale des linken bzw. des rechten Kanals

Die obigen Gleichungen zeigen, daß in jedem Kanal das Ausgangssignal dadurch entsteht, daß zum entsprechenden Eingangssignal die Differenz der Eingangssignale der beiden Kanäle multipliziert mit dem Widerstandsverhältnis R1/R9 bzw. R5/R8 addiert wird. Zur Erzielung eines symmetrischen Verhaltens der beiden Kanäle muß der Wider­ stand R1 gleich dem Widerstand R5 und der Widerstand R8 gleich dem Widerstand R9 sein. Das Ausmaß der Verbreiterung der Stereobasis kann also sehr leicht durch eine Veränderung des Verhältnisses der beiden genannten Widerstände beeinflußt und einge­ stellt werden. Außerdem kann das Ein- und Ausschalten der Verbreiterungswirkung durch ein einfaches Betätigen eines Schalters erzielt werden, über den nicht unmittelbar die Tonsignale selbst geschaltet werden, sondern lediglich der Verstärker aktiviert bzw. deaktiviert wird. Die Schaltungsanordnung benötigt nur eine einzige Versorgungsspan­ nung, von der gleichzeitig auch das Sperrsignal für die Verstärker 48 und 50 abgeleitet werden kann.

Die Schaltungsanordnung läßt sich leicht mit Hilfe von handelsüblichen inte­ grierten Schaltungen aufbauen, die vier Operationsverstärker enthalten. Die Schaltungs­ anordnung kann aber auch in Leistungs-Stereoverstärkern eingesetzt werden, in denen für die Verstärker 10 und 34 Leistungs-Operationsverstärker zum Einsatz kommen.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Verbreiterung der Stereobasis bei der Wiedergabe stereophoner Tonsignale, mit einem Verstärker für die dem rechten und dem linken Ka­ nal zugeordneten Stereosignale, wobei jeder Verstärker einen nicht invertierenden Ein­ gang für das jeweilige Stereosignal und einen invertierenden Eingang für ein vom Ver­ stärkerausgang über einen ersten Widerstand rückgekoppeltes Ausgangssignal aufweist, und einer ein- und ausschaltbaren Verbindung zwischen den invertierenden Eingängen der beiden Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den inver­ tierenden Eingängen der beiden Verstärker (10, 34) von zwei antiparallel als Spannungs­ folger geschalteten weiteren Verstärkern (48, 50) und je einem mit jeweils einem dieser weiteren Verstärker (48, 50) ausgangsseitig in Serie geschalteten zweiten Widerstand (R8, R9) gebildet wird, wobei diese als Spannungsfolger geschalteten weiteren Verstär­ ker (48, 50) einen Sperreingang (64, 66) aufweisen, durch den sie bei Anlegen eines Sperrsignals in einen inaktiven Zustand versetzbar sind, in dem sie kein Signal zu ihrem Ausgang (60, 62) übertragen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Widerstände (R1, R5) gleiche Widerstandswerte haben und daß die zweiten Widerstände (R8, R9) gleiche Widerstandswerte haben.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrsignal das Massepotential der weiteren Verstärker anlegbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrsignal die Versorgungsspannung der weiteren Verstärker anlegbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des dem einen Kanal zugeordneten Stereosignals, der über die Verbindung dem invertierenden Eingang des dem anderen Kanal zugeordneten Verstärkers zugeführt wird, durch das Verhältnis der ersten Widerstände (R1, R5) zu den zweiten Widerständen (R8, R9) einstellbar ist.