Pseudo-Quadro

von Wolfgang Hartmann
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Das waren die siebziger Jahre, in denen viel von Pseudo-Quadro (http://de.wikipedia.org/wiki/Quadrofonie)
die Rede war, als solche Schaltungen auch als Bausätze erhältlich waren. Das kam mir wieder in den Sinn als ich am Bauen war und Anregungen zu ICs las.

Das Grundrezept war einfach: Nehme linkes und rechts Stereo-Signal führe es einem doppelten Stereoverstärker zu und führe das auf einen zweiten Stereoverstärker mit Boxen. Stehen die normalen Boxen vorne, stelle die weiteren nach Bearbeitung durch die obige Schaltung hinten rechts und links von der Hörposition auf und höre einen erweiterten Stereo-Raum-Klang.

Die Funktion ist einfach. Rechtes Signal minus anteilig einem Teil des linken Signals ergibt  und linkes minus Anteil rechtes ergibt die Ausgänge, die dem zweiten Verstärker zugeführt werden.

In der vorliegenden Schaltung sind die Hauptkanäle in einer Verstärkung von 1:1 auf den – Eingang des ICs geführt. Ein Anteil des Gegenkanals wird auf den + Eingang des ICs eingekoppelt und durch die Schaltung halbiert (R2 zu R5 und R4 zu R6 jeweils). Also volles Hauptkanalsignal gegen halbiertes Gegenkanalsignal ergibt eine entsprechende Differenz, die dann jeweils nach hinten weiter geleitet werden.

Das Signal sollte vom Hauptverstärkerzug am besten mit einem Doppelpoti abgenommen werden. Etwa nach dem Vorverstärker mit Klangregelung oder sogar an den Lautsprecherausgängen und der Schaltung zugeführt werden. Je nach Aufnahmequalität und Mischerpositionen müssen und können die Spannungsanteile für die Schaltung optimiert werden.

Akkustik:
Am besten sitzt man in der Mitte der Lautsprecheranordnung und bedient von dort alle Regler. Mit zunehmender Aussteuerung werden die Raumklanganteile stärker. Individuell nach Aufnahme einstellen.

Pop oder Klassik. Die Schaltung arbeitet zumeist nur bei modern gemischten Platten und nicht bei Klassik. Nimmt man etwa Yellow Submarine der Beatles, dann sind bei geeigneter Einstellung die Positionen  der einzelnen Musiker deutlich auszumachen. Ringo sitzt vorne links, ...... Endlose Audiositzungen mit Beatles, Pink Floyd und anderen Gruppen.

„Raumklang“ durch die Verstärkung der Differenzanteile in beiden Kanälen ergibt sich sozusagen ein räumliches Hörerlebnis, das dem Hörraum deutlich mehr Qualität vermittelt.

Am besten, man testet Aufnahmen auf Ergebnisse. Man wird bald Lieblingsplatten oder Stücke vom mp3-Player schätzen, die geeignet gemischt sind. Das ganze funktioniert ohne Rechner sondern alleim im Bereich der Analogen Technik.


Zurück in die 70er:
Es gab auch Geräte, die die Differenzbildung zur Gewinnung von Raumklang nutzten. Ein spezielles japanisches Gerät, Quadrilizer bot auch die Möglichkeit einer Klangbearbeitung für klassische Musik. Das Verfahren für klassische Musik war pro Kanal links  und rechts je 2 oder 3 phasenverschiebende Verstärker enthalten, die an drei unterschiedlichen Frequenzpunkten (pro Kanal andere) eine Phasenverschiebung des Signals erlaubten und dann die Abnahme für die hinteren Kanäle möglich machten.

Basisbreite: Stereo-Vorverstärker hatten diese Eigenschaft. Damit konnte mit Poti in der einen Richtung Mono und in der anderen Super-Stereo erreicht werden. Hier kann die obige Schaltung ebenfalls mit verblüffenden Eindrücken angeschaltet werden.

Realisierung: Verstärker und Boxen des hinteren Zweigs benötigen im Verhältnis zu dem vorderen Verstärker keine solch große Leistungsfähigkeit. Hier kann an Leistung gespart werden. Versuchsweise könne die Audioleitungen zu den jeweiligen Verstärkern getauscht werden, um verkehrtes Pseudo-Quadro zu testen.

Nachtrag: Basisbreite
Erste Infos zu Basisbreite gefunden in Elektor, März 76 und zwei weiteren Artikeln zum Elektor Preco. (Siehe auch: Elektor-Artikelverzeichnis ab 1970:  www.elektor.de/Uploads/2010/8/Elektor-Mai-1970-April-2010.csv)




Ein Doppelschalter schaltet einerseits in einem Stereo-Verstärker eine Verbindung zwischen den Basen derart, dass bei geschlossenem Schalter ein Poti so um die 10 kOhm geschaltet wird, "wo man zwischen Mono, Stereo und SuperStereo" durch die Einstellung wählen kann. Der Parallellschalter wird zwischen den Emitterkondensatoren ohne Überbrückung durch Kondensatoren 3,9 k jeweils ein Widerstand von 3,9 k eingeschaltet. Damit entsteht ein Differenzverstärker nach Schließen der Kontakte, wo man nun nach Herzenslust einstellen kann. Übrigens: Gut geeignet für die Pseudo-Quadro Schaltung. Denn je mehr Differenz zwischen links und rechts, umso mehr Raumanteile.

Eine Erinnerung an die 70er Jahre. Es gab Versuche, auch Aufnahmen in echtem Quadro-Sound zu machen also 4 statt 2 Stereo-Kanäle. Der ökonomische Durchbruch fand aber nicht in wünschenswerten Maße statt. Dagegen gab es Versuche mit Pseudo-Quadro Hörräume zu optimieren.

Eine wichtige Rolle spielte hier auch die sogenannte Basisbreite. Man konnte in Mittelstellung eines Potis normal Stereo hören, an den Endstellen des Drehbereichs reines Mono bzw. Super-Stereo. Dies war Teil der Schaltungstechnik von Vorverstärkern. Im Prinzip wird dabei nichts anderes gemacht, als gegenphasige Signalanteile einem Kanal zuzuführen und dabei die Anteile gleicher Klänge zwischen rechts und links zunehmend zu verkleinern. Übrig bleiben dann die unterschiedlichen Signalanteile, die besonders stark durchkommen (Tendenz: Super-Stereo). Die Gegenseite war reines Mono.

In der Akustik des Hörraums haben die Einstellungen Optimierungen ermöglicht. Etwa bei einem räumlich bestimmten kleinen Hörraum durch eine in Richtung Super-Stereo geregelte Basisbandbreite, die Stereo Wirkung zu erzielen, die nur in einem größeren Raum durch einen größeren Abstand der Boxen erreichbar war.

Literatur: Willem Hendrik Jak, Quadrofonie. Quadro- und Stereo-Verstärkerschaltungen im Selbstbau, Franzis-Verlag 1982
 


Praktische Umsetzung: Pseudo-Quadro ohne Aufwand

Aus meinen Notizen der 70er Jahre fand ich Angaben zu einem Pseudo-Quadro Verfahren, das mit minimalem Aufwand funktioniert. Es handelt sich um ein Verfahren, das von der Firma DYNCO auch in kleine Zusatzgeräte umgesetzt wurde.



Die Grundschaltung:

Zwischen die Signalleitungen links und rechts wird ein Widerstand Rx gesetzt, der notwendig ist, um die beiden Endverstärker richtig anzusteuern. Man hat anfangs auf Hörräume gesetzt wie in der Skizze angegeben. Also die Nebenboxen in die Mitte vorne bzw. hinten gesetzt.

Ich notierte mir damals in den siebziger Jahren: „Rx in den Eingangsleitungen der Verstärker dient dazu, um Übersprechen und zwar negatives zu unterbinden. Damit erscheinen L-Signale (R-Signale= nicht mehr im R (L) im Lautsprecher“ Rx hochohmig je nach Eingang: Ab 1 MOhm abwärts.

Dynco hat damals auch ein zweites ähnliches Verfahren eingesetzt und ebenfalls entsprechende Geräte mit Stufenschalter und Widerständen auf den Markt gebracht.




Hier können die Nebensignale mit dem Poti jeweils angepaßt werden. Geübte Elektroniker können mit dem Material selbständig umgehen.
Die angewandte Mischtechnik der Aufnahmen ist mitverantwortlich für das Hörergebnis.

Literatur: Willem Hendrik Jak, Quadrofonie. Quadro- und Stereo-Verstärkerschaltungen im Selbstbau, Franzis-Verlag 1982

Experimenteller Aufbau




Einen Basisbreiteeinsteller mit Einstellpoti und Schalter sowie eine Differenzverstärkerschaltung mit 2 Transistoren gebaut, diese erstellt ein Differenzsignal zum Ausgang an hintere Verstärker zur Schaffung von „Raumklang“.

Nach dem Audiovorverstärker werden die Signale der Schaltung zugeführt. Als erstes wird der Basisbreiteinsteller durchlaufen, wo nach Aktivierung von Basisbreite am Poti Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Stereo-Effekts geregelt werden kann.

Nach der Basisbreiteschaltung sollte das Signal dem vorderen Hauptverstärker auf einer separaten Leitung zugeführt werden. Somit ist der Effekt auch im Hauptkanal hörbar.

Weitergeführt wird das erzeugte Signal auf eine Differenzverstärkerschaltung. Hier werden Signal anteile Links, hinten, bzw.  Rechts, hinten, erzeugt und an den hinteren Audioverstärker weitergeleitet.

Ich habe mit minimalem Aufwand gebaut. Im Grunde ist es interessant, mit nur je 2 npn-Transistoren pro Schaltung auszukommen. Ich bin großzügig mit Lay-Out-Platz umgegangen, um Anpassungen an die Audiosignale und ihrer Pegel noch vornehmen zu können.

Der von mir genannte phasenschiebende Verstärker ist vor allem für klassische Musik zu empfehlen. Er wäre alternativ zur Basisbreiteschaltung einzusetzen (evtl. auch davor).

In der jetzt vorliegenden Gesamtschaltung ist erst einmal für geeignet gemischte Stereo-Aufnahmen ein Experimentierfeld geschaffen und für erweitertes Raumklangerlebnis gesorgt.

Testeinsatz: Man nehme ein Audio-Signal mit starkem Stereo-Effekt  und führe dies der Gesamtschaltung zu. Am hinteren Ausgang schließt man einen Stereokopfhörer-Verstärker an. Ohne Einschaltung des Schalters hört man ein bestimmtes Signal, das nicht dem Original-Signal entspricht. Nun schaltet man den Differenzverstärker ein und durchfährt die ganze Drehbreite des Potis. Man hört sehr unterschiedliche Signale je nach Stellung. Geschieht dies, arbeitet die Schaltung richtig.

Aus Gründen der Flexibilität habe ich teilweise die Ein- und Ausgänge mit 100 kOhm Widerständen abgeblockt, um freizügigen Umgang der Einheiten leichter zu machen.

Neues zum Testaufbau
Die erste Schaltung wurde inzwischen an dem Grundig Quadro-HiFi Gerät 2240  im Rundfunk-Museum Fürth getestet. Dies auch mit einem Signal aus einem CD-Player. Dieses Gerät besitzt 4 30-Watt Audioverstärker und arbeitet auf 4 im Raum sinngemäß platzierte Boxen. Das jetzt gebaute zweite Gerät wird im Museum verbleiben und zusammen mit dem Grundig-Gerät betrieben werden können.

Es ist damit gelungen, neben der Quadro-Schallplatte von Grundig auch Stereo-Signale, die durch einen Basisbreite-Regler modifiziert wurden, auf die vorderen Lautsprecher  zu geben und andererseits die durch die Matrix erzeugten Zusatzkanäle auf die zwei rückwärtigen Quadro-Lautsprecher zu geben. Ergebnis ist ein deutlich hörbarer Raumklang auch bei verschiedenen Aufnahmen. Abschalten der hinteren Kanäle lässt den Raumeindruck  sofort stark zusammenbrechen. Interessantes Hörerlebnis.

Die Schaltung lässt sich auch für bestehende Stereo-Anlagen mit Verbindung zwischen Vorverstärker und Audio-Endstufe verwenden. Dann wird für die hinteren Kanäle ein zweiter Stereo-Endverstärker mit zusätzlichen Boxen benötigt. Den Endverstärker vorne erreicht das Signal dann den Endvestärker duch die Ausgänge Lbb und Rbb. Die zusätzlichen Kanäle durch L' und R'

Schaltung

Die Gesamtschaltung wurde aus der Schaltungstechnik der 70er Jahre destilliert. Sehr einfach gehalten, weil es mir nur um das Grundprinzip geht und diese Technik ihren eigenen Charme hat.



Berechnungsgrundlagen: Matrix.pdf

Die Stromversorgung sollte auf jeden Fall aus einer regulierten Stromversorgung (analog und nicht digital) bestehen, weil sonst Einstrahlungen die Folge sein können. Die Bauteilewerte sind gegenüber der ersten Schaltung nur unwesentlich geändert. Die entstehenden Spannungswerte an den Transistoren sind im Plan eingezeichnet. Da Raumklang vor allem durch mittlere und höhere Frequenzen vermittelt wird, sind die Kapazitäten der Elkos relativ klein gehalten.


Hinweise zum Quadro Effekt QE 1010, von Gerald Riebel

Zur Verbesserung des Sounds meines Stereoverstärkers habe ich zur Ende der 70-iger Jahre eine Industrieschaltung nachgebaut, den Ouadro-Effekt. Dieser arbeitete rein passiv. Die Originalunterlagen befinden sich unter:
www.raupenhaus.de/down/getdown.php?download=1&dateiname=QE1010.zip
Der Effekt lässt sich durch die Tastenschalter anpassen.Da die elektr. Bauteile auch heute noch handelsüblich sind ist ein Nachbau noch heute möglich.
Qsound-Prozessor von Electronicfox



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Ich dachte mir, dass vielleicht auch meine Schaltung interessant sein könnte. Diese Schaltung ist natürlich getestet und besitzt hervorragende Klangeigenschaften. Egal ob Kinofilm oder Musik. Grundsätzlich ist meine Schaltung etwas komplizierter aufgebaut aber dennoch leicht nachzubauen und modifizierbar.



bitte anklicken für volle Auflösung

Weitere Informationen und Aufbauhinweise: http://electronicfox.pytalhost.com/QSOUND1.html

Markengeräte mit Quadro, Zusatzhinweise von Wolfgang Hartmann

GRUNDIG
 


Dieses Grundig-Gerät steht im Rundfunk-Museum Fürth



Das Plattencover der im Museum vorhandenen Grundig-Quadro-Platte.
Infotext zu dieser Platte: GrundigDemonstriertQuadrofonie.pdf

Aktuell: Quadro im Rundfunkmuseum, 15.5.11, Hinweise von Wolfgang Hartmann



Der Hörraum mit den 4 Boxen ist etwa 3,5 mal 3,5 Meter groß. Die Boxen stehen in den Raumecken. Wir haben uns entschieden, alles über den Laptop zu spielen mit dem Programm von Stephan Hotto aus Wuppertal. Wir können jetzt aus einer Stereo-Aufnahme 4 verschiedene Quadroformate: SQ, QS, Electrostatic Voice, Dynaquad erzeugen. Während des Laufens die unterschiedlichen Quadroformate umstellen und auf Stereo zurückschalten, um die Raumeindrücke bei den verschiedenen Modi hörmäßig darzustellen. Alles geht etwa mit WAV-Files.




SHARP

Aus Veröffentlichungen der Firma SHARP der 70er Jahre geht folgende Schaltung hervor:



Von einer Ausgangsbuchse eines Audioverstärkers etwa Anschluss für ein Tonbandgerät wird das normale Stereosignal entnommen und der Schaltung zugeführt.

Diese verändert und behandelt diese Signale durch Matrixbildung und eine Phasenverschiebende-Schaltung. Das Ausgangssignal wird einem zusätzlichen Stereoverstärker mit 2 Boxen an der Hinterseite der Hörposition rechts und links wiedergegeben.

Die Matrix arbeitet durch Abnahme des Hauptsignals am Kollektor des ersten Transistors und am Emitterabgriff am ersten Transistors des komplementären Kanals. Das Ergebnis wird der zweiten Transistorstufe im Kanal weiter gegeben. Dieses Signal wird aus dem Hauptkanal gewonnen und über 39 kOhm des um 180° verschobenen Gegenkanals gemischt. Anders: 100% Kanal wird mit ca. 40 % Gegenkanalsignal bei 180° Amplitude zusammengeführt (=Matrix).

Die Phasenverschiebung in den neuen Nebenkanälen erfolgt jeweils am 2. Transistor. Hier wird zwischen Kollektor und Emitter ein Kondensator und Widerstand eingefügt, die bei einer bestimmten Frequenz eine Phasenverschiebung des Signals herbeiführt. Die Frequenzen sind pro Kanal unterschiedlich. Die Widerstände sind mit 33 kOhm gleich, während die unterschiedlichen Kondensatorwerte 2700 pF bzw. 8200 pF im anderen Kanal betragen.

Der dritte Transistor des jeweiligen Kanals ergibt noch eine Verstärkung des Audiosignals für den Ausgang zu dem hinteren Verstärker.

In dieser Schaltung ist ein Kompromiss für vielerlei Arten von Musik und Mischungen der Aufnahme erreicht. Matrix meist für moderne Pop-Musik, Phasenschiebung für Klassische Musik und Vokale Töne.

Rückmischung von Raumsignalen auf eine Stereo-Leitung, von Wolfgang Hartmann

Eine Nebenwirkung des Programms Quadrophonic Matrix Decoder von Stephan Hotto (www.hotto.de) ermöglicht, generierte Raumklanganteile auch in Stereo-Darstellung zu übernehmen.

Hier kann nach Belieben die Kanalzuweisung über Output L/RF und Output LB/RB die Zuweisung von Signalen auf einen Kanal zurück ausprobiert werden. Zumeist ist damit eine lebhaftere Hörsitzung möglich. Dem individuellen Geschmack sind scheinbar keine Grenzen gesetzt.





Die Wirkung wird erzielt durch die Wandlung eines Stereo-Signals in ein Quadro-Signal an den beiden Stereo-Ausgängen für Vorne (klassisches Stereo) und Hinten (Raumklang 2-kanalig). Gleichzeitig muss ein Stereo-Modus SQ, QS,  Electro-Voice-Stereo,  Dynaquad gewählt sein. (Berechnungsformeln stehen auf der Internetseite von S. Hotto)

Durch den Regler Input Attenuation wird die generelle Signalabschwächung gewählt.

Die Belegung der beiden Ausgangskanäle (2-kanalig) wird nun auf einen Soundkartenausgang gestellt. Durch die Einstellung von Volume LF/RF kann nun der Anteil des Stereo-Signals völlig zurückgenommen werden. Stellt man jetz Volume BL/BR auf on, hört man nur die generierten Quadro-Hintergrund Signale. Man kann die jeweiligen Anteile also anteilig wie gewünscht einstellen. Eine extrem spezielle Anwendung des Programms. Ich höre gerade rekonstruierte spanische Musik.


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