声像定位电路是立体声录音或放音时用来设定或改变特定声源(如某种乐器、演员或声效模拟器等)声像位置的单元电路。普通的声像电路可由一个头尾倒接的双联电位器构成,如图1所示。显而易见,当电位器的动臂在最右端位置时,右声道将输入满信号电压V\(_{in}\),而左声道则输入0电压。此时仅右声道功放有输出,声像在最右位置。反之,当双联电位器在最左位置时,声像也在最左。如果把电位器的动臂调到正中位置,则左右两个声道都得到相等的输入信号电压,且等于满电压的一半,即\(\frac{1}{2}\)Vin。此时左右声道输出相等的音量,所以听起来会觉得声音是从两个扬声器正中间发出来的。随着电位器动臂的偏移,声像将产生相应的偏移。

不难看出,当声像处于最左或最右位置时,两个扬声器输出的功率总和都是相等的,例如为20W。但当声像在正中位置时,两只扬声器是否各输出10W,从而两路的功率总和是20W呢?回答是否定的!
这是因为此时两个功放的输入电压都是V\(_{in}\)/2,所以每路输出的电压V0左和V\(_{0}\)右也只有满功率输出电压V0的一半:V\(_{0}\)/2。大家知道,输出功率是与负荷RL两端电压的平方成正比的(P\(_{0}\)=V0\(^{2}\)/R\(_{L}\)),所以每路的输出功率仅为满功率的1/4 :(V0/2)2/R\(_{L}\)=\(\frac{1}{4}\)V0\(^{2}\)/R\(_{L}\)=P0/4。这么一来,在中间像位上两路输出的总功率并非满功率,而仅为其一半,即总共才10W!
所以图1声像定位电路给人的感觉是越靠两头声音越大,越向中间声音越小。
为克服这种缺点,可以使用图2的声像定位电路。这里只用了一个电位器,它的中心臂是接地的,所以当其在中心位置时,两通道都有声音。当其在最上位置时,左声道的输入信号被短路到地,仅右声道有输出;而动臂在最下位置时,仅左声道有输出,从而能实现声像定位。

为了实现在任何声像位置上都有接近相等的总功率(两路的功率总和),电位器W的阻值Rw应与衰减电阻Ra有一个最佳比例。为了说明这个问题,我们来 做一个粗浅的分析:
1.如果Rw远大于Ra,则信源对作为其负荷的Rw呈现恒压源性质(Ra可看做是信源的内阻),故即使当电位器动臂在中间位置时,左右两路功放所得到的输入电压也会接近单独一路(当电位器动臂在最上或最下位置时的情况)时的输入电压。换言之,此种情况下,当声像处于中部位置时,人们将听到功率两倍于声像在极左或极右位置时的音量。
2.如果Rw远小于Ra,则信源对作为其负荷的Rw将呈现恒流源性质(Ra为其内阻),输入到功放的电压将正比于Rw从其一端到动臂的阻值。中心声像的电压将仅为左右极限位置声像电压的一半,其效果和图1情况相似——中心部位时的总功率将减小一倍。
理论上可以证明,当Ra/Rw≈0.707(或即Rw/Ra≈1.414)时,将获得均等的声像功率。据此可以将Ra和Rw设定为下列各组数值:Ra/Rw≈7.2k/10k,15k/20k,33k/47k,36k/50k,72k/100k……等。
针对图2中的数据我们来计算一下声像在中心位置时左右两路的功率总和与极端声像位置(左或右)时的功率比。
在极左声像位置时,总输出功率为:
P\(_{总}\)=P右+P\(_{左}\)=0+V0右\(^{2}\)/R\(_{L}\)=(Kv·Vin'左2/R\(_{L}\))。
式中Kv为功放级的电压放大倍数,V\(_{in'左}\)见图2中所注。因为Vin'左=V\(_{in}\)(100k/100k+72k)=Vin(100/172),所以
P\(_{总}\)=P左=(Kv·V\(_{in}\))\(^{2}\)/RL×(100/172)2=0.338[(KvV\(_{in}\))\(^{2}\)/RL]。
在中心声像位置时(左右两路都有输出)输出功率总和为:P\(_{中心}\)=2×V0中\(^{2}\)/R\(_{L}\)=2×[(Kv·Vin'中)2/R\(_{L}\)]。
式中V\(_{in'中}\)为中心像位时功放级的输入电压。因为Vin'中=V\(_{in}\)[(100k/2)/(100k/2+72k)]=50/122Vin,所以,
P\(_{中心}\)=2×Kv\(^{2}\)/RL×V\(_{in}\)2×(50/122)\(^{2}\)=2×(50/122)2×[(Kv·Vin)\(^{2}\)/R\(_{L}\)]=0.3359[(Kv Vin)2/RL]。
据此可算出P\(_{左}\)与P中心的功率误差为:
(P\(_{左}\)-P中心)/P\(_{左}\)=(0.338-0.3359)/0.338=0.0062=0.62%。
或按分贝计:10lg(0.3359/0.338)=-0.027dB。
可见其误差是非常小的。
图2电路的优点是除能产生等功率的声像分配外, 对电位器的结构及价格要求也大为降低。比起图1的电路来,其不足之处是送至功放输入端的信号电压Vin被衰减到0.4~0.6倍。因此需要从放大器电路中补入4-8dB的增益。若放大器已有足够的增益储备,则此点不成为问题。(田进勤 师业)