NL8204980A

NL8204980A - Pseudo-stereo schakeling.

Info

Publication number: NL8204980A
Application number: NL8204980A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1984-07-16

Description

• · f - 4 FHN 10.528 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Pseudo-stereo schakeling.

De uitvinding heeft betrekking op een pseudo-stereo schakeling voorzien van frequentie-afhankelijke eerste en tweede signaalvormers, welke geschakeld zijn tussen een gemeenschappelijke ingang enerzijds en eerste respektievelijk tweede signaaluitgangen anderzijds, welke eerste 5 signaalvormer althans audiofrequente middentonen en welke tweede signaalvormer audiofrequente lage en hoge tonen uit een aan de gemeenschappelijke ingang toegevoerd audiofrequent signaal selecteert.

Een dergelijke pseudo-stereo schakeling is bekend uit het artikel "Basisbreitenschaltung" van R. Karolus, gepubliceerd in 10 Rmkschau 17/1981, bladzijde 100.

De bekende pseudo-stereo schakeling splitst een audiofrequent (mono) signaal frequentie-afhankelijk in enerzijds een middentonen- of zogenaamde eerste pseudo-stereo signaal, welke in hoofdzaak frequenties bevat tussen 200 Hz en 2000 Hz en anderzijds een lage en hoge tonen-15 of zogenaamde tweede pseudo-stereo signaal, welke in hoofdzaak frequenties bevat tussen 20 Hz en 200 Hz en tussen 2 KHz en 20 KHz. Door een gescheiden weergave van deze beide pseudo-stereo signalen, wordt een pseudo-stereo effekt verkregen, waarbij een verbreding van de geluid-basis gesuggereerd wordt.

20 De afsplitsing van de genoemde pseudo-stereo signalen uit een audiofrequent ingangssignaal wordt gerealiseerd door middel van een daartoe geschikte selectie in elk der beide signaalvormers. De overdrachtsfunctie van de eerste signaalvormer van de bekende pseudo-stereo schakeling verloopt daarbij volgens een banddoorlaatkarakteristiek 25 en die van de tweede signaalvormer volgens een bandsperkarakteristiek met een in de doorlaatgebieden onderling gelijke overdrachtsverhouding en een onderling gelijke 3 dB-bandbreedte, welke zich uitstrekt van 200 Hz tot 2000 Hz.

De overdrachtsfunctie van de pseudo-stereo schakeling als ge-30 heel verloopt volgens de som van de karakteristieken van de beide signaalvormers en is bij de bekende pseudo-stereo schakeling frequentie-afhankelijk. De totale overdrachtsverhouding van de beide signaalvormers 8204980 * < PHN 10.528 2 gezamenlijk is namelijk voor bepaalde frequentiegebieden in het lage en hoge tanensignaal belangrijk kleiner dan die voor de overige frequentiegebieden, met name die voor het frequentiegebied van de middentonen. De bekende pseudo-stereo schakeling wijzigt daardoor het frequentiespektrum 5 van het weer te geven geluidsignaal. Deze zogenaamde kleuring van het geluid is ongewenst en kan worden gecorrigeerd door bij weergave de amplitude of geluidsdruk van het weede pseudo-stereo signaal te vergroten ten opzichte van het eerste pseudo-stereo signaal. Een dergelijk ampli-tudeverschil verstoort echter de geluidbalans.

10 De uitvinding beoogt een pseudo-stereo schakeling aan te geven, welke de geluidbalans niet verstoort, welke eenvoudig te realiseren is en waarvan de overdrachtsfunktie veel minder frequentie-afhankelijk is dan die van de bekende pseudo-stereo schakeling.

Een pseudo-stereo schakeling van de in de aanhef vermelde 15 soort volgens de uitvinding, vertoont daartoe het kenmerk, dat de eerste signaalvormer tevens audiofrequente lage tonen selecteert in een over-drachtsverhouding, welke enerzijds tenminste gelijk is aan de overdrafts-verhouding voor de middentonen en welke anderzijds gelijk is aan de overdrafts verhouding van de tweede signaalvormer voor de lage tanen, waar-20 bij de overdrafts verhouding van de tweede signaalvormer voor de hoge tonen tenminste enkele dB's groter is dan die voor de lage tenen.

De uitvinding maakt gebruik van het gegeven, dat bij normaal voorkomende geluidsignalen de signaalamplitude in het frequentiegebied van de lage tonen belangrijk groter is dan die in het frequentiegebied 25 van de hoge tonen en dat het richtingseffekt van de lage tonen, vanwege hun betrekkelijk grote golflengte, veel kleiner is dan dat van de hoge tonen, dat wil zeggen dat de richting vanwaar lage tanen worden weergegeven veel minder herkenbaar is dan de rifting van de hoge tonen.

Bij toepassing van de maatregel volgens de uitvinding wordt 30 voor de pseudo-stereo schakeling als geheel een vlakke overdrachtsfunktie verkregen door eveneens de totale amplitude of geluidsdruk van de lage en de hoge tonen te vergroten ten opzichte van die van de middentonen. Dit amplitudeversf il wordt nu echter voor de lage tonen bereikt door een gelijke overdraft van de lage tonen in de beide signaalvormers in 35 een overdraf tsverheuding, welke in elk der signaalvormers tenminste gelijk is aan de overdraf tsverhouding van de middentonen in de eerste signaalvormer en voor de hoge tonen door een overdracht van deze hoge tonen in voornamelijk de tweede signaalvormer in een overdrafts ver- 8204980 ΡΗΝ 10.528 3 ¥ ’ <ψ

Γ I

houding, welke belangrijk groter is dan de overdrachtsverhouding van de middentonen in de eerste signaalvormer.

De uitvinding berust op het inzicht, dat daardoor de betrekkelijk veel signaalenergie bevattende lage tonen in gelijke mate in 5 beide pseudo-stereo signalen voorkomen, zodat deze pseudo-stereo signalen onderling vrijwel dezelfde amplitude hebben en de geluidbalans niet verstoord wordt. Daarbij wordt het bijzonder geringe verlies van rich-tingseffekt als gevolg van de gelijke verdeling van de lage tanen over de beide pseudo-stereo signalen meer dan gecompenseerd door de grotere ia amplitude van de hoge tonen in het tweede pseudo-stereo signaal.

Door onderling verschillende fasedraaiingen in de beide fre-quentie-afhankelijke signaalvormers kunnsi,met name in het lagere fre-quentiegebied van de hoge tenen aan de uitgangen van de beide signaalvormers signaalcarpcnenten ontstaan met onderling tegengestelde fasen, 15 welke bij weergave elkaar geheel of gedeeltelijk kunnen compenseren.

Dit wordt waargenomen als een signaaldemping in het genoemd frequentie-gebied of een kleuring van het geluidsignaal. Door toepassing van bijvoorbeeld een fasedraaier voor deze signaalcarpcnenten in althans .één der. beide signaalvormers kan een dergelijke ongewenste kleuring van 20 het geluid worden voorkomen, maar wordt de pseudo-stereo schakeling tevens duur en gecompliceerd.

Qn op eenvoudige wijze aan dit bezwaar tegemoet te kanen, vertoont een voorkeursuitvoering van een pseudo-stereo schakeling volgens de uitvinding, het kenmerk, dat de overdrachtsverhouding van de tweede 25 signaalvormer voor de audiofrequente hoge tonen tenminste 3 dB, ten hoogste 10 dB en bij voorkeur 6 dB groter is dan die voor de lage audiofrequente tonen.

Bij toepassing van deze maatregel is de totale overdrachts-verhouding van de pseudo-stereo schakeling voor de hoge tenen in ab-30 solute waarde weliswaar groter en bij voorkeur 6 dB groter dan die voor de overige tenen, maar is deze als gevolg van de genoemde fasedraaiingen in effectieve waarde vrijwel even groot als die van de overige tenen.

Een verdere voorkeursuitvoering van een dergelijke pseudo-stereo schakeling, vertoont het kenmerk, dat de frequentie-afhankelijke 35 eerste signaalvormer een laagdoorlaatkarakteristiek heeft met een 3 dB-bandhreedte van de grootte-orde van 1500 Hz en dat de frequentie-afhankelijke tweede signaalvormer een bandsperkarak ter is tiek heeft met een 3 dB-bandbreedte ten opzichte van de overdrachts verhouding voor lage 8204980 EHN 10.528 4 tonen van de grootte-orde van 1000 Hz rand een piekfrequentie van de grootte-orde van 1100 Hz.

Bij toepassing van deze maatregel wordt een optimaal rich-tingseffekt verkregen.

5 Een nog verdere voorkeursuitvoering van een dergelijke pseudo- stereo schakeling welke bijzonder eenvoudig en goedkoop te realiseren is, vertoont het kenmerk, dat de eerste signaalvormer een eerste operationele versterker bevat, waarvan een inverterende ingang via een parallel RC-lid is verbonden met zijn uitgang en waarvan een nietig inverterende ingang wisselstrocirniatig aan massa ligt, en dat de tweede signaalvormer een tweede operationele versterker bevat, waarvan een inverterende ingang enerzijds via een parallel RC-lid met de ingang van de pseudo-stereo schakeling en via een weerstand met zijn uitgang en anderzijds via een serie RC-lid met de uitgang van de eerste operationele 15 versterker is verbanden, waarvan een niet-in ver terende ingang wissel-stroonmatig aan massa ligt.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de in de tekening weergegeven figuren.

Hierin toont: 2o Fig. 1 een pseudo-stereo schakeling volgens de uitvinding; de

Fig. 2 enkele krorroen, welke/_frequentie-afhankelijke overdrafts funktie van de beide signaalvormers van de in de voorgaande figuur weergegeven pseudo-stereo schakeling weergeven.

Fig. 1 toont een pseudo-stereo schakeling 1-16 volgens de uit-25 vinding, voorzien van een tussen een signaalingang 1 en een eerste sig-naaluitgang 2 geschakelde eerste signaalvormer 4-8, alsmede van een tussen de signaalingang 1 en een tweede signaaluitgang 3 geschakelde tweede signaalvormer 9-16.

De eerste signaalvormer 4-8 bevat een operationele versterker 30 7, waarvan een inverterende ingang enerzijds via een ingangsweerstand 4 met de signaalingang 1 en anderzijds via een parallel RC-lid 5, 6 met zijn uitgang is verbonden. De operationele versterker 7 is door middel van een met massa verbonden weerstand 8 ingesteld in klasse A-versterking.

35 De tweede signaalvormer 9-16 bevat een operationele verster ker 11, waarvan een inverterende ingang enerzijds via een serieschake-ling van een parallel RC-lid 14, 15 en een ingangsweerstand 16 met de signaalingang 1 en anderzijds via een weerstand 12 met zijn uitgang ver- 8204980

I I

EHN 10.528 5 bonden. De operationele versterker 11 is door middel van een met massa verbonden weerstand 13 eveneens ingesteld in klasse A-versterking. De inverterende ingang van de operationele versterker 11 is tevens via een serie RC-lid 9, 10 verbonden met de uitgang van de operationele 5 versterker 7.

In een praktische uitvoering waren de operationele versterkers 7 en 11 van het type LM 324 en hadden de weerstanden en capaciteiten de volgende waarden:

Weerstand Waarde (fl) Condensator Waarde (F) 10 4 47 K 6 2,2 n 5 47 K 9 4,7 n 8 4,7 K 15 3,9 n

10 22 K

12 56 K

15 13 4,7 K

14 27 K

16 27 K

Bij de gegeven waarden bedragen de tijdconstanten van de 20 FC-leden 5, 6; 9, 10 en 14, 15 ongeveer 1 msec.

In de getoonde uitvoering wordt de overdrachts funktie van de eerste signaalvormer 4-8 bepaald door - /(1 + jwRj-Cg), waarbij R5 de waarde van de weerstand 5 en Cj. de waarde van de condensator 6 voorstel t. De absolute waarde van deze overdrachtsfunktie verloopt volgens 25 een laagdoorlaatkarakteristiék en is in fig. 2 met kratme I in dB weergegeven. Hieruit blijkt dat de overdrachtsverhouding voor lage tonen maximaal is (0 dB) en voor de middentonen bij toenemende frequentie ongeveer van 0 dB via het -3 dB-kantelpunt bi]/1000 Hz afneemt met voor hogere frequenties een helling van -6 dB/oktaaf.

«IQ

Het verloop van de overdrachtsfunktie van de tweede signaalvormer 9-16 is met kratme II in figuur 2 in dB weergegeven. De overdrachts verhouding van de tweede signaalvormer 9-16 voor lage tonen wordt, zoals bekend, voornamelijk bepaald door de verhouding van de weerstand 12 enerzijds en de weerstanden 14 en 16 anderzijds en bedraagt 35 bij de gegeven waarden 1 (0 dB). De impedantie van het serie RC-lid 9, 10 is in dit frequentiegebied dermate groot, dat dit serie RC-lid 9, 10 de uitgang van de operationele versterker 7 vrijwel ontkoppelt van de 8204980 PHN 10.528 6 0 inverterende ingang van de operationele versterker 11.

Voor de frequenties van de hoge tonen is het uitgangssignaal van de eerste signaalvormer 4-8 nul of althans verwaarloosbaar klein, zodat ook nu het serie RC-lid 9, 10 geen signaal aan de inverterende 5 ingang van de operationele versterker 11 toevoert. De weerstand 14 is voor deze hoge tenen door de condensator 15 vrijwel kortgesloten, zodat de overdrachts verhouding nu bepaald wordt door de verhouding van de weerstand 12 enerzijds en de weerstand 16 anderzijds en in de gegeven uitvoering 2 (6 dB) bedraagt.

10 In het overgangsgebied tussen de lage en de hoge tonen ont staat uitgaande van het frequentiegebied van de lage tonen bij toenemende frequentie een afname van de overdrachts verhouding als gevolg van de toenemende compensatie aan de inverterende ingang van de operationele versterker 11 van enerzijds het in het RC-lid 14, 15 in fase gedraaide 15 ingangssignaal en anderzijds het via het serie RC-lid 9, 10 toegevoerde en in de signaalvormer 1 en dit serie RC-lid 9, 10 in fase gedraaide uitgangssignaal van de operationele versterker 7. Het -3 dB-kantelpunt ligt daarbij ongeveer 550 Hz. Een vrijwel algehele compensatie treedt op bij ongeveer 1100 Hz. De overdrachts verhouding is hier minimaal 20 en bedraagt in de praktijk ongeveer -25 dB.

Bij verdere toenemende frequentie wordt de genoemde compensatie ten gunste van het via het parallel RC-lid 14, 15 en de weerstand 16 aan de inverterende ingang van de operationele versterker 11 toegevoerd ingangssignaal verminderd, als gevolg van een afnemende im-25 pedantie van het parallel RC-lid 14, 15, een afnemende amplitude van het uitgangssignaal van de operationele versterker 7 en een van 180° afwijkend faseverschil tussen de elkaar compenserende signalen. Hierdoor neemt de overdrachts verhouding sterk met de frequentie toe, passeert bij ongeveer 1900 Hz het -3 dB-kantelpunt en bereikt tenslotte bij on-30 geveer 7500 Hz het genoemd 6 dB nivo.

In de praktijk blijkt een acceptabel pseudo-stereo effekt op te treden bij een gelijke overdrachts verhouding voor de lage tonen in de beide signaalvormers 4-8 respektievelijk 9-16, welke tenminste gelijk is aan die voor de middentonen in de eerste signaalvormer 4-8, 35 bij een verschil in de tweede signaalvormer tussen de overdrachtsver-houding van de hoge tonen enerzijds en die van de lage tonen anderzijds, variërend tussen 3 dB en 10 dB en bij een -3 dB-bandbreedte van de kromme I, welke gelegen is in een frequentiegebied tussen 800 Hz en 1700 Hz, 8204980 EHN 10.528 7 • ft een -3 (©-bandbreedte ten opzichte van het Ο-dB nivo van de lage tenen welke varieert tussen 1000 Hz en 2000 Hz rond een centrale frequentie welke varieert in een frequentiegebied tussen 700 Hz en 1600 Hz.

Ben optimaal pseudo-stereo effekt wordt bereikt wanneer het 5 laatstgenoemd verschil in overdrachtsverhoudingen ongeveer 6 dB bedraagt, de -3 dB-bandbreedte van de kraime I 1500 Hz, de 3 dB-bandbreedte van de kromme II 1000 Hz en gelegen is rond een piekfrequentie van ongeveer 1100Hz.

Het spreekt vanzelf, dat de uitvinding niet beperkt is tot de -10 gegeven uitvoering, maar op, voor de vakman eenvoudige wijze, ook te realiseren is met behulp van op zichzelfde bekende andersoortige selectieve middelen dan de getoonde.

IS

20 25 30 35 8204980

Claims

1. Pseudo-stereo schakeling voorzien van frequentie-afhankelijke eerste en tweede signaalvormers, welke geschakeld zijn tussen een gemeenschappelijke ingang enerzijds en eerste respektievelijk tweede signaal-uitgangen anderzijds, welke eerste signaalvormer althans audiofrequente 5 middentonen en welke tweede signaalvormer audiofrequente lage en hoge tonen uit een aan de gemeenschappelijke ingang toegevoerd audiofrequent signaal selecteert, met het kenmerk, dat de eerste signaalvormer tevens audiofrequente lage tanen selecteert in een overdrachtsverhouding, welke enerzijds tenminste gelijk is aan de overdrachts verhouding voor 10 de middentonen en welke anderzijds gelijk is aan de overdrachts verhouding van de tweede signaalvormer voor de lage tonen, waarbij de overdrachts-verhouding van de tweede signaalvormer voor de hoge tonen tenminste enkele dB's groter is dan die voor de lage tonen.

2. Pseudo-stereo schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat de overdrachtsverhouding van de tweede signaalvormer voor de audiofrequente hoge tonen tenminste 3 dB, ten hoogste 10 dB en bij voorkeur 6 dB groter is dan die voor de lage audiofrequente tonen.

3. Pseudo-stereo schakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de frequentie-afhankelijke eerste signaalvormer een laagdoor- 20 laatkarakteristiek heeft met een 3 dB-bandbreedte van de grootte-orde van 1500 Hz en dat de frequentie-afhankelijke tweede signaalvormer een bandsperkarakteristiek heeft met een 3 dB-bandbreedte ten opzichte van de overdrachtsverhouding voor lage tonen van de grootte-orde van 1000 Hz rond een piekfrequentie van de grootte-orde van 1100 Hz.

4. Pseudo-stereo schakeling volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste signaalvormer een eerste operationele versterker bevat, waarvan een in verterende ingang via een parallel FC-lid is verbonden met zijn uitgang en waarvan een niet-invertemde ingang wisselstroanmatig aan massa ligt, en dat de tweede signaalvormer 30 een tweede operationele versterker bevat, waarvan een inverterende ingang enerzijds via een parallel FC-lid met de ingang van de pseudo-stereo schakeling en via een weerstand met zijn uitgang en anderzijds via een serie FC-lid met de uitgang van de eerste operationele versterker is verbonden, waarvan een niet-inverterende ingang wisselstrocinnatig 35 aan massa ligt.

5. Pseudo-stereo schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de tijdconstanten van de genoemde FC-leden de grootte-orde van 1 msec, bedragen. 8204980